第六章 微生物的遗传与变异(4学时)PPT.ppt

（一）基因突变的概念 基因突变（mutation）：遗传物质核酸中的核苷酸顺序突然发生了可遗传的变化 点突变：由于DNA链上的一对或少数几对碱基发生改变而引起 染色体畸变：DNA的大段变化现象，表现为插入、缺失、重复、易位、倒位 突变的特性 非对应性：突变的发生与环境因子无对应性 稀有性：自发突变率很低，一般在10-6~10-9 规律性：特定性状的突变具有一定的规律性 独立性：引起各种性状改变的突变彼此是独立的 遗传性：突变是可以稳定遗传的 回复性：有时突变可以回复 可诱变性：通过理化因子等诱变剂的诱变可提高突变率，但不改变突变的本质 一、微生物的基因突变 （一）基因突变的概念 （二）基因突变的类型 （三）基因的诱发突变 （四）DNA的损伤修复 （二）基因突变的类型 1、根据结构改变 2、根据表型改变 1、根据结构改变 同义突变：是指某个碱基的变化没有改变产物氨基酸序列（简并密码子）的变化 错义突变：是指某个碱基的变化引起了产物氨基酸的改变；有时影响到蛋白质活性甚至使之失活 无义突变：是指某个碱基的改变，使蛋白质合成提前终止 (UAA，UAG，UGA)，产生截短的蛋白质 移码突变：由于DNA序列中发生1-2个核苷酸的缺失或插入，使翻译的阅读框发生改变，从而导致之后氨基酸序列的完全变化 （三）微生物染色体外的遗传物质 细胞器DNA：真核微生物的叶绿体、线粒体等细胞器都有自己的独立于染色体的环状双链DNA；编码自身所需要的与能量转换有关的蛋白质 质粒（plasma）：是宿主染色体外决定某些性状（如抗药性、接合作用等）的闭合、环状、双链DNA ；目前仅发现于原核微生物和酵母菌中；能自我复制；不是宿主生长所必需的 转座因子：是微生物细胞中可在染色体上改变自身座位的一段DNA序列；在原核微生物和真核微生物中都有存在 二、微生物遗传信息的表达 （一）DNA的复制 （二）基因的转录 （三）多肽链的翻译 （一）DNA的复制 参与复制（replication）的物质：原料dNTP、模板DNA、DNA聚合酶、其他蛋白质因子 复制方式：半保留复制，不连续复制 复制起点：大多数细菌及病毒只有一个复制起点 ，一个复制子 ；真核生物是多起点的，多个复制子 复制方向：大多数双向进行，方向为5’→3’ 复制的三个阶段：复制的起始、复制的延伸和复制的终止 DNA聚合酶III 细菌DNA的?形复制 10～100 mm 复制叉 复制叉 复制原点 真核生物DNA的多点复制 二、微生物遗传信息的表达 （一）DNA的复制 （二）基因的转录 （三）多肽链的翻译 （二）基因的转录 参与转录（transcription）的物质：原料NTP、模板DNA、RNA聚合酶、其他蛋白质因子 转录的不对称性：指导mRNA合成的DNA链称为模板链，DNA仅有一条链可作为转录的模板 启动子：指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列 转录的三个阶段：转录起始、RNA链延伸、转录终止，方向为5’→3’ 转录后加工：内含子的切除、外显子的连接 RNA聚合酶 编码链 AACTGT ATATTA 模板链 TTGACA TATAAT 3’ 5’ 转录起始点 Probnow盒子 启动子 ?35 ?10 +1 转录区 二、微生物遗传信息的表达 （一）DNA的复制 （二）基因的转录 （三）多肽链的翻译 （三）多肽链的翻译 参与翻译（translation）的物质：氨酰tRNA、成熟mRNA、核糖体（A位点、P位点）、其他蛋白质因子 翻译的三个阶段：翻译起始、肽链延长和翻译终止，方向为5’→3’ 起始密码子：AUG 终止密码子：UAA、UAG和UGA 翻译后加工：形成的肽链在蛋白伴侣（chaperone）的作用下形成大分子蛋白 三、微生物基因表达的调控 （一）转录水平调控 （二）翻译水平调控 （一）转录水平调控 转录水平调控（transcriptional level）：控制从DNA模板上转录特异的RNA的速度；这是一种最经济的办法，可以免去浪费从mRNA合成蛋白质的各种元件和材料；大多数基因表达都属于这种调控 负调控（negative regulation）：调节蛋白与DNA的特定位点相作用，关闭或降低操纵子转录活性的调控方式 正调控（positive regulation）：调节蛋白与DNA的特定位点相结合，启动或增强操纵子转录活性的调控方式 三、微生物基因表达的调控 （一）转录水平调控 （二）翻译水平调控 （二）翻译水平调控 翻译水平调控（translational level）：在mRNA合成后，通过调节与核糖体的结合速度等控制从mRNA翻译成多肽链的速度；这种调控比较少见 SD序列与翻译效率：在mRNA上起始密码子上