細(xì)菌基因組結(jié)構(gòu)與功能

1、細(xì)菌基因組結(jié)構(gòu)與功能,細(xì)菌染色體基因組結(jié)構(gòu)的特點（一）,1. 形成類核（nucleoid）： 由一條環(huán)狀雙鏈 DNA 分子組成細(xì)菌的染色體，并相對聚集在一起，形成一個較為致密的區(qū)域 類核無核膜與胞漿分開，類核的中央部分由RNA和支架蛋白組成，外圍是雙鏈閉環(huán)的DNA超螺旋,細(xì)菌染色體基因組結(jié)構(gòu)的特點（二）,2. 染色體DNA通常與細(xì)胞膜相連： 連接點的數(shù)量隨細(xì)菌生長狀況和不 同的生活周期而異 在 DNA鏈上，與 DNA 復(fù)制、轉(zhuǎn)錄 有關(guān)的信號區(qū)域與細(xì)胞膜優(yōu)先結(jié)合,大腸桿菌模式圖,細(xì)菌染色體基因組結(jié)構(gòu)的特點（三）,3. 具有操縱子結(jié)構(gòu)： 結(jié)構(gòu)基因為多順反子，若干個功能 相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因串聯(lián)在一起，受

2、同 一個調(diào)節(jié)區(qū)的調(diào)節(jié) 數(shù)個操縱子還可以由一個共同的調(diào) 節(jié)基因（ regulatorygene ）即調(diào)節(jié) 子（regulon）所調(diào)控,乳糖操縱子（lac operon）,Lac operon（close）,Lac operon（open）,細(xì)菌染色體基因組結(jié)構(gòu)的特點（四）,4. 結(jié)構(gòu)基因都是單拷貝，rRNA基因為多拷貝， 基因組DNA中不編碼的部份所占比例比真核 細(xì)胞基因組少得多,細(xì)菌染色體基因組結(jié)構(gòu)的特點（五）,5. 不出現(xiàn)基因重疊現(xiàn)象： 基因組中，編碼順序一般不會重疊,細(xì)菌染色體基因組結(jié)構(gòu)的特點（六）,6. 具有同基因（isogene）：編碼同工 酶（isoenzyme） 例如：在大腸桿菌基

3、因組中有兩個編碼 分支酸（chorismic acid）變位酶 的基因，兩個編碼乙酰乳酸 （acetolactate）合成酶的基因,細(xì)菌染色體基因組結(jié)構(gòu)的特點（七）,7. DNA分子中具有各種功能的識別區(qū)域 如：復(fù)制起始區(qū)（OriC） 復(fù)制終止區(qū)（TerC） 轉(zhuǎn)錄啟動區(qū) 轉(zhuǎn)錄終止區(qū) 這些區(qū)域往往具有特殊的順序，并且含有反向重復(fù)順序,細(xì)菌染色體基因組結(jié)構(gòu)的特點（八）,8. 具有終止子（termintor）： 基因或操縱子終末的特殊順序 可使轉(zhuǎn)錄終止、RNA聚合酶從DNA鏈上 脫落 終止子有強、弱之分 強終止子含有反向重復(fù)順序，可形成莖環(huán)結(jié) 構(gòu)，其后面為 polyT 結(jié)構(gòu)，無需終止蛋白參 與即可使

4、轉(zhuǎn)錄終止 弱終止子也有反向重復(fù)序列，但無 polyT 結(jié) 構(gòu)，需要有終止蛋白參與才能使轉(zhuǎn)錄終止,原核生物終止子,大腸桿菌染色體基因組的結(jié)構(gòu)和功能1,大腸桿菌基因組含有3500個基因，已被定位的有900個左右 900個基因中，有260個基因已查明具有操縱子結(jié)構(gòu)，定位于75個操縱子中 已知的基因中，8 的序列具有調(diào)控作用,大腸桿菌染色體基因組的結(jié)構(gòu)和功能2,大腸桿菌染色體基因組中已知的基因多是編碼酶類的基因 合成代謝酶類基因：氨基酸、嘌呤、 嘧啶、脂肪酸和維生素 分解代謝酶類基因：碳、氮化合物 另外，核糖體大小亞基中50多種蛋白質(zhì)的基因也已經(jīng)鑒定了,原核生物核蛋白體,大腸桿菌染色體基因組的結(jié)構(gòu)和功

5、能3,具有雙向復(fù)制，但不能同時進(jìn)行 順時針復(fù)制時，逆時針復(fù)制被抑制 逆時針復(fù)制時，順時針復(fù)制被抑制,雙向復(fù)制,大腸桿菌染色體基因組的結(jié)構(gòu)和功能4,具有相關(guān)功能的基因在一個操縱子內(nèi)，由一個啟動子轉(zhuǎn)錄 大多數(shù)基因的相對位置是隨機分布的 如：控制小分子合成和分解代謝的基因，大分子合成和組裝的基因分布在大腸桿菌基因組的許多部位，并不集中在一起 再如：有關(guān)糖酵解的酶類的基因分布在染色體基因組的各個部位,細(xì)菌染色體上的基因似乎沒有固定的格局，相對位置的改變不會影響其功能。,大腸桿菌和與其分類關(guān)系上相近的其他腸道菌，如志賀氏桿菌屬（Shigella）、沙門氏菌屬（Salmonella ）等具有相似的基因組結(jié)

6、構(gòu) 傷寒沙門氏桿（Salmonellatyphimurium） 與大腸桿菌的基因組結(jié)構(gòu)幾乎相同，有10的基因組序列和大腸桿菌相比發(fā)生顛倒，但其基因的功能仍正常,大腸桿菌染色體基因組的結(jié)構(gòu)和功能5,雙向轉(zhuǎn)錄：DNA兩條鏈作為模板指導(dǎo)mRNA合成的機率差不多相等 在已知轉(zhuǎn)錄方向的50個操縱子中，27個操縱子按順時針方向轉(zhuǎn)錄，23個操縱子按反時針方向轉(zhuǎn)錄,大腸桿菌染色體基因組的結(jié)構(gòu)和功能6,在大腸桿菌染色體基因組中，基因都是單拷貝基因 在某種特殊環(huán)境下，需要有多拷貝基因來編碼大量的基因產(chǎn)物 例如：在有極少量乳糖或乳糖衍生物的培養(yǎng)基上，乳糖操縱子的多拷貝化可以使大腸桿菌充分利用的乳糖分子。但是，一旦將大腸桿菌移到有豐富的乳糖培養(yǎng)基上，多拷貝的乳糖操縱子便沒有存在的必要，相反，由于需要較長的復(fù)制時間，這種重復(fù)的多拷貝基因會重新丟失,大腸桿菌染色體基因組的結(jié)構(gòu)和功能7,基因組上的各個基因的位置與其功能的重要性可能有一定的聯(lián)系