微生物遗传-8-酵母菌遗传.ppt

3、酵母菌遗传 3.1 概论 酵母属于真核生物，是单细胞真菌，生长较快，目前已知有1000多种酵母。 可将酵母分成三类：形成孢子的株系属于子囊菌和担子菌。不形成孢子但主要通过芽殖来繁殖的称为不完全真菌，或者叫“假酵母”。 3.2 酵母的基因组和染色体 3.2.1 酵母基因组 1996年完成酿酒酵母全基因组的测序，是真核生物中最早被测序的生物。 12068kb；6607 ORFs。 平均每隔2kb就存在一个编码蛋白质的基因（线虫6Kb，人30Kb），即整个基因组有72％的核苷酸顺序由开放阅读框组成。 平均 ORF长度1.4Kb。 3.2.2 酵母染色体-16条染色体  3.2.3 酵母基因组特点 镶嵌结构 多数酵母染色体由不同程度的、大范围的GC丰富DNA序列和GC缺乏DNA序列镶嵌组成。这种GC含量的变化与染色体的结构、基因的密度以及重组频率有关。 GC含量高的区域一般位于染色体臂的中部，这些区域的基因密度较高；GC含量低的区域一般靠近端粒和着丝粒，这些区域内基因数目较为贫乏。 酵母的遗传重组即双链断裂的相对发生率与染色体的GC丰富区相耦合，而且不同染色体的重组频率有所差别，较小的Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅸ号染色体的重组频率比整个基因组的平均重组频率高。 酵母基因组遗传丰余的主要结构 DNA重复序列：如开放阅读框或者基因的间隔区包含大量的三核苷酸重复 染色体末端重复：具有长度超过几十个kb的高度同源区，它们是遗传丰余的主要区域 ，重组频繁。 单个基因重复：如rDNA 成簇同源区：位于多条染色体的同源大片段，各片段含有相互对应的多个同源基因，它们的排列顺序与转录方向十分保守，同时还可能存在小片段的插入或缺失。 31％编码蛋白质的酵母基因或者开放阅读框与哺乳动物编码蛋白质的基因有高度的同源性。 孤儿基因 酵母基因组中有10%基因(约653个)与其它生物中功能未知的蛋白质的基因具有同源性，被称为孤儿基因对或孤儿基因家族(orphan pairs or family)； 约25％的基因(～1544个)则与所有已发现的蛋白质的基因没有同源性，属首次发现的新基因，是真正意义上的孤儿基因。这些孤儿基因的发现是酵母基因组计划的重要收获， 3.2.4 染色体的结构 三种DNA序列结构：着丝粒、端粒和复制起点 着丝粒（centromere） 是真核细胞染色体DNA上的一段特殊序列，富集了卫星DNA，也就是短的DNA串联重复序列。 是真核生物细胞在进行有丝分裂和减数分裂时，染色体分离的一种“装置”。着丝粒是染色体分离的一种装置，也是姐妹染色单体在分开前相互联结的位置。 丝粒序列（centromeric sequences, CEN）：酵母约200bp，较短（点着丝粒）；区域着丝粒：40Kb-几个Mb 。 端粒 端粒（Telomere）位于真核生物线形染色体两端，由DNA重复序列和蛋白质构成的复合体，作用是保持染色体的完整性。 端粒通常是由富含鸟嘌呤核苷酸(G)的短的串联重复序列组成。 端粒的重复序列不是在染色体DNA复制时连续合成的，而是由端粒酶(telomerase)合成后添加到染色体的末端。 酿酒酵母的端粒序列约为300bp. 复制起点 酵母的复制起点是指酵母染色体上控制DNA复制起时的一小段DNA序列，通常称为自主复制序列（ARS） 酿酒酵母中约有400个ARS，平均20-50kb一个，长度为100-200bp，富含AT。 3.3 线粒体基因组及其遗传 每个酵母细胞约含10-50个线粒体 线粒体DNA（mtDNA）编码线粒体自身所需的rRNA（2，21s和15s）, tRNA（16）以及某些蛋白质，如细胞色素和ATP酶， 周长26μm的环状DNA分子，84kb。 特点 绝大多数无重复序列 半自主性 3.4 酵母质粒的生物学特性 3.4.1 2μm质粒 大多数酵母菌株含有一种称之为2μm的质粒 ①封闭环状的双链DNA分子，周长约2μ(6kb左右)，以高拷贝数存在于酵母细胞中，每个单倍体基因组含60-100个拷贝； ②各含约600bp长的一对反向重复序列； ③由于反向重复序列之间的相互重组，使2μ质粒在细胞内以两种异构体(A和B)形式存在； ④该质粒只携带与复制和重组有关的4个蛋白质基因(REP1、REP2、REP3和FLP)，不赋予宿主任何遗传表型，属隐蔽性质粒。 3.4.2 嗜杀现象 由双链线状RNA决定 嗜杀质粒：蛋白外壳包裹，又称类病毒颗粒，分为L-型和M-型 3.5 酵母基因表达的调控 第一类：瞬时调控（可逆性调控） 对环境变化的反应 第二类：发育调控（不可逆调控） 决定生长、分化、发育 转录调控 顺式作用元件 上游激活序列（UAS）:100—1500bp TATA元件：40—120bp 转录起始位点 反式作用