第七章 微生物的生长繁殖和 与遗传变异 环境微生物学课件.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * RNA合成是一个非常复杂的过程。在σ因子帮助下，RNA聚合酶结合到DNA启动子上；开始转录后，释放σ因子；随着转录过程推进，RNA不断延伸；到达终止子后，RNA链停止延伸；最后从DNA分子上释放RNA分子和RNA聚合酶。 * * RNA转录过程 （引自Madigan M T et al, 2006） * * 转录产物有mRNA、rRNA和tRNA。mRNA叫做信使RNA（messenger RNA），一般呈单链，带有指导蛋白质合成的遗传信息。每三个连续排列的核苷酸（即一个三联体）规定一种氨基酸，称为密码子（codon）。来自DNA的遗传信息即以密码子的形式贮存于mRNA中。rRNA叫做核糖体RNA（ribosome RNA），是组成核糖体的结构成分，核糖体（ribosome）是合成蛋白质的场所。tRNA叫做转运RNA（transfer RNA），在蛋白质生物合成中，可识别和转运氨基酸。 * * tRNA （引自Madigan M T et al, 2006） * * 原核生物的基因在DNA上的分布是连续的，转录产生的mRNA可直接翻译成蛋白质。真核生物的基因在DNA上的分布则是不连续的，往往在编码蛋白质的序列(外显子，extron)之间插入不编码蛋白质的序列(内含子，intron)。转录产生的mRNA不能直接翻译成蛋白质。需要通过加工，切除内含子，拼接外显子，形成成熟的mRNA后，才能翻译成蛋白质。 返回 * * 四、蛋白质合成（翻译） 蛋白质是由许多（大约20种）氨基酸通过肽键缩合而成的生物大分子。以mRNA为模板合成蛋白质的过程称为翻译（translation）。 蛋白质合成在核糖体上进行。核糖体由rRNA和蛋白质组成。在原核生物细胞内，核糖体可以游离存在，也可以串联成聚核糖体（polyribosome）。在生长旺盛的细胞里，主要以聚核糖体形态存在，这时蛋白质高速合成。 * * 聚核糖体 （引自Madigan M T et al, 2006） * * 蛋白质合成可分为三个阶段： （1）起始阶段 组成蛋白质的氨基酸常以非激活态存在，只有将它们转化成激活态——氨酰-tRNA，才能用于蛋白质合成。 原核生物的核糖体由30S亚单位（亚基）、50S亚单位以及rRNA组成。核糖体上有三个位点，一个是结合氨酰-tRNA的A位点，另一个是结合肽酰-tRNA的P位点，还有一个是结合刚卸载tRNA的E位点（出口）。在起始阶段，核糖体、mRNA、甲酰甲硫氨酰-tRNA形成“核糖体-mRNA-甲酰甲硫氨酰-tRNA”复合物，甲酰甲硫氨酰-tRNA不经过A位点而直接与P位点结合。 * * 蛋白质的生物合成 （引自Madigan M T et al, 2006） * * （2）延伸阶段 该阶段有三步反应：氨酰-tRNA与核糖体A位点结合；在肽链转移酶催化下，核糖体P位点上的甲酰甲硫氨酸（或肽链）从甲酰甲硫氨酰-tRNA（或肽酰-tRNA）上转到A位点氨酰-tRNA的氨基酸上，以肽键连接；核糖体在mRNA上按5→3方向移动一个密码子（三个核苷酸）的距离，P位点上的tRNA先移至E位点，肽酰-tRNA从A位点移到P位点，重新游离的A位点可接受下一个密码子的氨酰-tRNA。三步反应依次循环，肽链不断延长。 * * （3）终止阶段 当核糖体通过移位使A位点对应于终止密码子时，没有氨酰-tRNA能结合到A位点上，肽链延长过程停止。在释放因子的作用下，核糖体释放肽链和tRNA。核糖体解离成两个亚基，然后参与新蛋白质合成。 返回 * * 第四节 微生物变异 通过繁殖，子代生物从亲代获得了全部遗传信息。生物体所携带的遗传信息（或基因）的集合称为遗传型(genotype)。但是，具有某种遗传型的生物个体只有在特定的环境条件下，才能通过生长和发育而表现出各种形态和生理特征。生物个体的这些形态和生理特征的集合称为表现型(phenotype，简称表型)。由于外界条件的差异，同一遗传型的生物会呈现不同的表型。 返回 * * 一、非遗传型变异 非遗传型变异（non-hereditary variation）是在遗传物质结构没有改变的情况下发生的微生物某些性状的改变。这种表型上的变异没有遗传性，主