《遗传学课件细菌》PPT课件

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1、第七章细菌的遗传分析第一节细菌的细胞和基因组第二节大肠杆菌的突变型及其筛选第三节细菌的接合与染色体转移第四节中断杂交与重组作图第五节F’因子与性导第六节细菌的转化与转导作图第七节一个基因一种酶第一节细菌的细胞和基因组1.细菌的细胞细菌包括真细菌和古细菌。真细菌主要包括细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体、衣原体等。这些细菌以多种形态存在，基本形态为球形、杆状和螺旋状。细菌的大小随种类不同而异，量度细菌的大小的单位是微米（um）。通常，球菌：直径0.2-1.5um；杆菌：宽×长0.5-1um×1-5um；螺菌：宽、长、螺距。细菌是结构简单的单细胞生物，基本结构包括细胞壁、细胞膜、拟核、核

2、糖体、细胞质及内含物；特殊结构有荚膜和鞭毛等。细菌细胞很小，不便于操作。遗传学很少研究单个细菌细胞，而是研究细菌细胞的群体。将来源于一个培养物的稀释样品进行平板接种后，每个细菌细胞都会进行繁殖形成肉眼可见的细胞群，即菌落或克隆。大肠杆菌的细胞和菌落（a）大肠杆菌扫描电镜照片（b）两个子细胞的电镜照片（c）大肠杆菌的菌落第一节细菌的细胞和基因组细菌不通过有性方式繁殖，细菌染色体不凝缩，没有着丝粒，也没有纺锤体结构。细菌繁殖：双链环形DNA分子随着细胞伸长而采取二分分裂的方式分开。细菌染色体的复制和细胞分裂（a）大肠杆菌释放染色体的电镜照片（b）细胞分裂时染色体的复制和分布第一节细菌的细胞和基

3、因组2.细菌的基因组细菌细胞的大部分遗传信息位于一条环状的双链DNA分子上，这个DNA分子一般被称为细菌的染色体，存在于细胞内一个称为“拟核”的区域中。这种结构有利于外源DNA的插入。细菌的染色体长度为250-35,000um不等。第一节细菌的细胞和基因组（1）拟核结构电镜观察表明：拟核结构最显著的特征是其DNA被包裹压缩成一个个有序的环状结构域（loopdomain）。大肠杆菌基因组长4.7×106bp，在松弛状况时长1,300um，是其细胞长度的1,000倍，必须压缩最少1,000倍后才能装入细胞中。大肠杆菌染色体超螺旋折叠的结构第一节细菌的细胞和基因组（2）大肠杆菌基因组概况大肠杆菌

4、的染色体为闭合双链环状DNA，长约1,333um。1997年测定完成大肠杆菌K-12MG1655菌株全基因组:4,639,221（约4.7×106）bp其中：87.8％编码蛋白质；0.8％编码稳定性RNA；0.7%无编码功能的重复序列；11％属于调节序列或具有其它功能。编码蛋白质序列中总共编码4288种已知和未知的蛋白质（可读框），其中约38％功能不明。在K-12MG1655菌株中，基因的平均长度为950bp,基因之间的平均间隔约为118bp，但是菌株之间可能会有很大的差别。第一节细菌的细胞和基因组2005年报道了第二个菌株K-12W3110基因组的完整序列。比较K-12MG1655菌株和

5、K-12W3110菌株，发现两者基因组大小并不是一致的。K-12W3110基因组大小为4,646,332bp，基因总数为4,464个。K-12W3110与K-12MG1655两者相同的基因为4,453个。第一节细菌的细胞和基因组第二节大肠杆菌的突变型及其筛选1.大肠杆菌的突变类型（1）合成代谢功能的突变型野生型品系在基本培养基上具有合成所有代谢和生长所必需的复杂有机物的功能，这称为合成代谢功能，这需要大量基因的正常表达。（2）分解代谢功能的突变型野生型大肠杆菌能使复杂的糖类转化成葡萄糖或其他简单的糖类，也能将其他复杂分子转变为便于利用的更小的中间物，这些降解功能称为分解代谢功能。如果其中

6、任何一个必需的基因发生了突变都不能进行一个特定的生化反应，从而阻碍整个合成代谢功能的实现，这种突变型称为营养缺陷型。它们多是条件致死突变，因为能通过在基本培养基中添加所需的有机成分使具有这种突变的细菌存活。同样，一系列降解功能的实现也需要许多有关基因的表达，其中任何一个基因的突变都会影响降解功能的实现。例如：Lac—突变型不能分解乳糖，因此就不能生长在以乳糖为唯一碳源的基本培养基中，而野生型Lac+细菌都能利用乳糖。Lac—表型可能是因为lacZ+或lacY+基因发生突变，分别产生了基因型lacZ—或lacY—的突变型菌株。这种菌株显然也是条件致死突变型。（3）抗性突变型细菌由于某基因的突

7、变而对某些噬菌体或抗生素产生抗性，对噬菌体的抗性突变往往是以某种方式改变细菌的膜蛋白，从而某种噬菌体不能吸附或吸附在这种突变细菌上的能力降低。裂繁殖。细菌对各种抗生素的抗性机制各不相同。如对链霉素抗性突变的细菌是由于核糖体的30S亚基的S12蛋白变异，链霉素能和敏感细菌（野生型）的S12结合，从而使翻译过程发生差错或者使翻译过程的启动作用失效。而抗链霉素突变型的S12不再和链霉素结合，因此抗性突变细菌可以在链霉素存在的情