原核生物基因組

原核生物基因組第1頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三生物分界圖第2頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三原核生物環(huán)狀DNA位于細胞質中,不具成形的細胞核細胞器無膜細菌,立克次體,支原體,藍藻第3頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)

原核生物基因組的一般特征

第二節(jié)

質粒

第三節(jié)

基因轉移

第4頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)原核生物基因組的一般特征一、原核生物基因組的結構二、原核生物的類核結構第5頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三一、原核生物基因組的結構1.基因組DNA分子量較小,106~107bp之間，位于細胞中央，形成一個致密的區(qū)域，稱為類核(nucleoid)。不同細菌染色體基因組長度比較細菌名nt細菌名ntBacillusanthracis5,392,168Salmonellatyphimurium

4,857,432Escherichiacoli

4,639,675Staphylococcusaureus2,821,361Mycobacteriumtuberculosis4,347,292Streptococcuspyogenes1,895,017Neisseriameningitidis2,184,406

Vibriocholerae

4,056,157Pseudomonasaeruginosa,6,264,404Yersiniapestis4,653,728Salmonellatyphi

4,809,037

第6頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三2.存在操縱子(operon)結構乳糖操縱子(lacoperon)的結構

調控區(qū)CAP結合位點啟動序列操縱序列

結構基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透酶A：乙?；D移酶ZYAOPDNA第7頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三?3.原核生物的結構基因多數(shù)是單拷貝，連續(xù)排列沒有內含子成分

?4.編碼順序一般不重疊

基因重疊:基因組DNA中某些序列被兩個或兩個以上的基因所共用。這些基因序列之間互相有重疊。

?5.具有編碼同工酶的不同基因如E.coli含有兩個乙酰乳酸合成酶基因第8頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三不同細菌基因組GC含量比較細菌名GC%細菌名GC%Bacillusanthracis35%Salmonellatyphimurium52%Escherichiacoli50%Staphylococcusaureus33%Mycobacteriumtuberculosis66%Streptococcuspyogenes38%Neisseriameningitides52%Vibriocholerae47%Pseudomonasaeruginosa,58%Yersiniapestis48%Salmonellatyphi52%6.不同原核生物間，GC含量差異較大。第9頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三7.非編碼區(qū)內主要是一些調控序列在基因組中編碼序列只占50%，復制起始區(qū)、復制終止區(qū)、轉錄起始區(qū)和終止區(qū)等存在非編碼區(qū)域。8.存在可移動DNA序列如插入序列、轉座子等。第10頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三WholegenomeofE.coli

第11頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三二、原核生物的類核結構類核(nucleoid):原核生物基因組DNA位于細胞的中央區(qū)，與支架蛋白和RNA結合在一起，以復合體的形式存在，經高度盤旋聚集形成一個較為致密的區(qū)域。中央部分－RNA和支架蛋白外圍部分－雙鏈閉環(huán)的超螺旋DNA每個DNA環(huán)是一個獨立的功能區(qū)，完成不同區(qū)域基因表達調控。第12頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三類核結構照片圖第13頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)

質粒一、質粒的結構與理化性質二、質粒的命名與分類三、質粒的生物學特征

第14頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三什么是質粒(plasmid)?

是細菌細胞染色體以外的能獨立復制并能穩(wěn)定遺傳的共價閉合環(huán)狀DNA（covalentlyclosedcircularDNA，cccDNA)分子。質粒有DNA和RNA質粒之分，本書主要介紹DNA質粒。第15頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三一、質粒的結構與理化性質1.

質粒的結構通常有三種構型:共價閉環(huán)DNA分子半開環(huán)DNA分子線性DNA分子２．質粒的理化性質具有核酸分子的一般理化特性，如可嵌入某些染料(溴化乙錠,EB）,具有較強的抗切割和抗變性的能力。第16頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三第17頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三二、質粒的命名與分類（一）質粒的命名原則：用小寫字母“

p”代表質粒，后面一般有2個大寫字母代表，如pUC118、pMT-18T、pBR322等。第18頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三（二）質粒的分類1.復制機理嚴緊型松弛型2.功能F質粒R質粒Col質粒3.轉移方式接合型可移動型自傳遞型4.大小小型(1.5kb-15kb)

大型(60kb-120kb)5.宿主范圍窄宿主譜型廣宿主譜型

第19頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三三、質粒的生物學性質1.質粒的主要成分環(huán)狀超螺旋DNA分子，分子量4×106～1×108dal2.質粒的轉移分子量在2.5×107dal以上的質粒有轉移能力，可發(fā)生在同一菌屬或不同菌屬之間。結果使某些質粒在致病菌中播散，形成多重耐藥菌株。3.質粒的復制主要由4個遺傳控制系統(tǒng)決定:

復制調控系統(tǒng)分配系統(tǒng)細胞分裂控制系統(tǒng)位點特異重組系統(tǒng)4.質粒帶有選擇標記第20頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三

同一類群的不同質粒通常不能在同一菌株內穩(wěn)定共存，當細胞分裂時就會分別進入不同的子代細胞，這種現(xiàn)象叫做質粒的不相容性。質粒的不相容性?(incompatibility)第21頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三第三節(jié)

基因轉移一、基因轉移的方式二、原核生物的轉座子第22頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三一、基因轉移的方式1.接合(conjugation)

又稱“細菌雜交”，是遺傳物質通過細胞間的直接接觸而進行的轉移和重組。當細胞與細胞、或細菌通過菌毛相互接觸時，質粒DNA從一個細胞（細菌）轉移至另一細胞（細菌）的DNA轉移稱為接合作用(conjugation)。第23頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三第24頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三2.轉化(transformation)

受體菌直接吸收來自供體菌的DNA片段，通過交換將其整合到自身的基因組中，從而獲得供體菌部分遺傳性狀的現(xiàn)象。第25頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三第26頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三3.轉導(transduction):

當病毒從被感染的（供體）細胞釋放出來、再次感染另一（供體）細胞時，發(fā)生在供體細胞與受體細胞之間的DNA轉移及基因重組即為轉導作用(transduction)。第27頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三λ噬菌體的生活史溶菌生長途徑(lysispathway)溶源菌生長途徑(lysogenicpathway)例目錄第28頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三第29頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三4.轉染(transinfection):

病毒侵入宿主細胞的過程。若是原核生物，轉染指噬菌體侵入細菌細胞過程。第30頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三轉座因子（transposableelement）:又稱轉座元件，是一類在細菌染色體、質?；蚴删w之間自由移動并具有轉位特性的獨立DNA序列。轉座子的遺傳效應1.引起突變轉座可引起多種突變插入失活轉錄終止缺失和倒位2.引入新基因某些抗生素的抗性基因3.引起生物進化轉座引起基因重排產生具有新的生物學功能的蛋白質。二、原核生物的轉座子第31頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三1.插入序列(insertionsequence，IS)

組成:700-2，000bp

一個轉位酶基因兩側的反向重復序列2.轉座子(transposon，Tn)

組成:4，500-20，000bp

轉座酶基因抗性基因3.可專座噬菌體具有轉座功能的溫和性噬菌體，能整合到