第八章遺傳詳解演示文稿

第八章遺傳詳解演示文稿目前一頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點優(yōu)選第八章遺傳目前二頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點3一、微生物基因組

基因組：是指在細胞或病毒中存在著一套完整遺傳物質的總和。在真核和原核生物中它以DNA的形式存在；在病毒中以DNA或RNA形式存在。細菌通常是含一套基因，稱為單倍體，真核生物通常含有二套基因，稱為二倍體。目前三頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點4（一）大腸桿菌基因組大組桿菌基因組：是環(huán)狀雙鏈DNA分子，大小為4.7×106bp，含4288個基因。目前四頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點5

1.擬核大腸桿菌的染色體DNA長度約1100～1400μm

，而細胞的長度約2μm

，所以必須以一定的組織結構壓縮在細胞內。

大腸桿菌以及其他原核細胞基因組就是以這種擬核形式執(zhí)行復制、轉錄、重組等各種功能。目前五頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點6

2.遺傳信息的連續(xù)性絕大多數(shù)原核生物不含內含子，說明他們的遺傳信息是連續(xù)的。

3.功能相關的結構基因組成操縱子。

4.基因組的重復序列少而短。

目前六頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點7（二）釀酒酵母基因組

1996年完成了全基因的測序工作，這是第一個完成測序的真核生物基因組。其基因大小為13.5×106bp，含5800個基因，分布在16個不連續(xù)的染色體中。目前七頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點81.酵母菌的DNA與4種主要的組蛋白結合構成核小體。2.基因組中沒有明顯的操縱子結構。3.基因組中有基因間隔區(qū)或內含子序列。4.最顯著特點是基因組中存在高度重復序列。

tRNA基因在每個染色體上共有約250個拷貝，

rRNA基因在Ⅶ染色體上約有100～200個拷貝。目前八頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點9（三）詹氏甲烷球菌的基因組詹氏甲烷球菌（Methanococcusannaschii）屬于古生菌。

1.古生菌的基因組結構類似于細菌：①該菌有1個大小為1.66×106bp的環(huán)形染色體DNA。②功能相關的基因組成操縱子結構。③基本無內含子。④無核膜等。目前九頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點102.負責信息傳遞功能的基因（復制、轉錄和翻譯）類似于真核生物：

①復制起始因子均類似于真核生物。

②轉錄起始系統(tǒng)與真核生物基本一樣。古生菌的RNA聚合酶亞基的組成和序列類似真核生物RNA聚合酶Ⅱ和Ⅲ。

啟動子的典形結構也類似真核生物。

翻譯延伸因子EF-Ia、EF-2和氨酰tRNA合成酶基因也類似真核生物。目前十頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點11

二、質粒質粒是一種獨立于染色體外，能進行自主復制的細胞質遺傳因子。（一）質粒的分子結構質粒通常以共價閉環(huán)（CCC）超螺旋雙鏈DNA存在于細胞中。

從細胞分離質粒有3種構型：①

CCC型②開環(huán)型③線型。目前十一頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點12（二）質粒的主要類型

1.致育因子：稱F因子，與大腸桿菌的接合作用有關，大小約100Kb。

2.抗性因子：稱R因子，主要包括抗藥性和抗金屬兩大類。

3.Col質粒：含有編碼大腸桿菌素基因。目前十二頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點134.毒性質粒：具有編碼毒性基因。例如蘇云金桿菌含有編碼δ內毒素（伴孢晶體中）的質粒。5.代謝質粒：又稱降解質粒，攜帶能降解某些基質的酶的基因。如假單孢菌含有樟腦質粒，辛烷質粒等。6.隱秘質粒：不顯示任何表型的質粒，如酵母的2μm質粒不授與宿主任何表型。目前十三頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點1418．質粒通常表現(xiàn)為：（單選1分）2013全國聯(lián)賽試題A．大多數(shù)是線性的，少數(shù)是環(huán)狀的B．大多數(shù)是雙鏈DNA，少數(shù)不是C．大多數(shù)存在于真核細胞，少數(shù)存在于原核細胞D．大多數(shù)和染色體一起復制原核生物細胞DNA發(fā)現(xiàn)于（

）（1）細胞核和線粒體

（2）染色體和質粒

（3）鞭毛和菌毛

（4）細胞質和細胞核競賽練習題目前十四頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點15三、誘變原理與修復機制（一）誘變原理在自然條件下發(fā)生突變稱為自發(fā)突變，通常自發(fā)突變頻率是很低的，大約為

10－6～10－10。

凡能提高突變率的理化因子稱為誘變劑，常用的誘變劑的作用原理有以下幾類：目前十五頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點16

1.堿基類似物堿基類似物在第1次DNA復制時，可取代正常堿基摻入到DNA分子中，并與互補鏈上堿基配對。這些堿基類似物極易發(fā)生互變異構，在第2次DNA復制時，改變與之配對的堿基。

在第3次DNA復制時，使堿基對發(fā)生置換，于是基因發(fā)生突變。

目前十六頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點175－溴尿嘧啶誘變機理5－溴尿嘧啶（Bu）是胸腺嘧啶的類似物。通常以酮式存在，在第1次DNA復制時，可取代T摻入到DNA分子中并與A配對。當它轉變?yōu)橄┐际綍r，在第2次DNA復制時，可與G配對。當?shù)?次復制時，使原來的AT對轉變?yōu)镚C對。目前十七頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點18

2.堿基修飾劑某些誘變劑可與DNA中的堿基發(fā)生化學反應，因而使堿基受到修飾。在DNA復制時，使堿基配對發(fā)生錯誤，因而引起突變。目前十八頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點19

例如亞硝酸能脫去堿基上的氨基：

①腺嘌呤脫氨后成為次黃嘌呤（H），DNA復制時它與胞嘧啶配對，而不是與胸腺嘧啶配對，第2次復制時使AT對轉變?yōu)镚C對。

②胞嘧啶脫氨后成為尿嘧啶，DNA復制時它與腺嘌呤配對，而不是與鳥嘌呤配對，第2次復制時使GC對轉變?yōu)锳T對。目前十九頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點203.嵌入染料一些吖啶類化合物如吖啶橙、吖啶黃、原黃素還有溴化乙錠等染料，它們是一類扁平稠環(huán)分子，可插入到DNA堿基對之間，正好占據(jù)一個堿基對的位置。在DNA復制時造成新合成的鏈堿基的增加或缺失，結果造成移碼突變。

目前二十頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點21

4.紫外線紫外線的誘變作用是使DNA相鄰的兩個胸腺嘧啶形成二聚體，使DNA分子發(fā)生扭曲，因而妨礙堿基的正常配對，從而引起突變。目前二十一頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點22

5.誘變劑與致癌物的檢測―Ames試驗

許多化學誘變劑一般都有致癌作用，它們能引起正向突變，通常也能引起回復突變。

Ames發(fā)明了一種檢測物品中的致癌物的方法，此法已廣泛用于檢測食品、飲料、藥物、飲水等的致癌物的含量。他利用鼠傷寒沙門氏菌的組氨酸缺陷型菌株作為試驗菌株。

目前二十二頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點23

①先將待測物與鼠肝勻漿保溫（使待測物中的前誘劑轉變?yōu)檎T變劑）。②將試驗菌與處理后的待測物置于無組氨酸的基本培養(yǎng)基中培養(yǎng)，可觀察到：若待測物中無致癌物則平板上無菌落生長。若待測物中含有致癌物，具有誘變作用，就可使組氨酸缺陷型菌株轉變?yōu)樵B(yǎng)型菌株，平板就會長出菌落。并可從菌落多少判斷待測物中致癌物含量多少。目前二十三頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點24標準AMES試驗中使用的菌種是（

）競賽練習題（1）傷寒沙門氏菌野生型；（2）鼠傷寒沙門氏菌組氨酸缺陷型；（3）鼠傷寒沙門氏菌賴氨酸缺陷型；（4）鼠傷寒沙門氏菌抗青霉素型。目前二十四頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點25（二）DNA損傷的修復機制生物在某些物理和化學誘變劑的作用下，或者在DNA的復制和重組過程中都可能使DNA的結構受到損傷，功能受到破壞，嚴重的甚至出現(xiàn)致突或致死。在長期進化過程中，生物獲得了對DNA損傷的修復功能，大致有以下幾種：目前二十五頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點261.光復活作用

微生物經紫外線照射后，立即置于可見光之下，可明顯降低其死亡率，稱為光復活作用。光復活機制：①光復活酶可與DNA鏈上的嘧啶二聚體結合并形成復合物。②當可見光激活光復活酶后，可分解嘧啶二聚體，然后酶被釋放出來。

目前二十六頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點27

2.切除修復分兩步完成：

①細胞內特異酶找到并切除DNA損傷部位。

②修復合成并連接。即以完整的DNA鏈為模板，在DNA聚合酶I作用下，合成切去部分，再在連接酶作用下將缺口連接，使損傷DNA鏈恢復正常結構。目前二十七頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點28

當DNA進行復制時，若DNA鏈上仍存在未修復的損傷部位，這時可先復制再修復。重組修復過程

3.重組修復目前二十八頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點294.SOS修復

SOS反應是細胞DNA受到損傷的緊急情況下，為求得生存而出現(xiàn)的應急效應。

（1）避免差錯的修復

光復活修復、切除修復和重組修復能夠識別并消除DNA的損傷或錯配堿基，在修復過程中不引入錯配堿基。

SOS反應能誘導切除修復和重組修復中某些關鍵酶和蛋白質的產生，從而加強正確的修復能力。

目前二十九頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點30（2）易產生差錯的修復

SOS反應誘導產生缺乏校對功能的DNA聚合酶，它能催化空缺部位DNA修復，但是由于他們識別堿基精確度低，所以容易造成復制的差錯，從而導致基因突變，即通過增加突變率而提高細胞存活率。目前三十頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點31四、細菌的基因轉移與重組

基因重組或稱基因重排，是指基因片段的重新組合。細菌基因轉移主要有4種方式：

接合、轉化、轉導和細胞融合等。目前三十一頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點32（一）接合細菌的接合作用是指雄性細胞與雌性細胞互相接觸，與性因子即F因子有關。目前三十二頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點331.大腸桿菌的雄性菌株與雌性菌株（1）F＋菌株（雄性菌株）細胞中存在著游離的F因子，在細胞表面有2～3根性菌毛。目前三十三頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點341.大腸桿菌的雄性菌株與雌性菌株（2）F－菌株（雌性菌株）細胞中不含F(xiàn)因子，細胞表面也無性菌毛。目前三十四頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點351.大腸桿菌的雄性菌株與雌性菌株（3）Hfr菌株即高頻重組菌株細胞中存在著與染色體特定位點相整合的F因子，因它與F－菌株接合后發(fā)生重組頻率高故稱高頻重組菌株。目前三十五頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點361.大腸桿菌的雄性菌株與雌性菌株（4）F’菌株細胞中存在著攜帶部分染色體基因的F因子。目前三十六頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點372.大腸桿菌3種接合類型（1）F＋與F－接合

F＋

×F－→F＋

×F＋

①F＋菌株的性菌毛識別和聯(lián)結F－菌株，由于它的收縮使F＋菌株與F－菌株緊密接在一起。②DNA轉移通道是特殊的接合橋。③F因子雙鏈中的一條鏈經DNA通道進入F－菌株。④進入F－菌株中的單鏈合成其互補鏈。⑤留在原F＋菌株中的F因子單鏈也合成其互補鏈?！壳叭唔揬總數(shù)五十二頁\編于十八點382.大腸桿菌3種接合類型（1）F＋與F－接合

F＋

×F－→F＋

×F＋

→目前三十八頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點39（2）Hfr與F－接合

Hfr×F－→Hfr×F－

①整合在染色體上的F因子在轉移起點處被切開。②前導鏈引導染色體DNA單鏈向F－菌株細胞中轉移。③大腸桿菌全部染色體DNA完成轉移需要100min，兩個正在接合的細胞經常受外界因素干擾而分開，稱為接合中斷，轉移的DNA鏈被切斷。

目前三十九頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點40

④由于F因子上決定性別的基因位于線狀DNA的末端，不能進入F－菌株。⑤接合后其重組體仍然是F－菌株。⑥進入F－菌株的染色體單鏈片段先轉變成雙鏈，并與F－菌株的染色體進行重組。目前四十頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點41（3）F’與F－接合

F’×F－→F’×F’

其接合過程與F＋與F－接合相似。所不同是F’菌株的染色體基因隨F’因子一起進入F－菌株，實際上形成了部分二倍體結果F－菌株變成F’菌株。目前四十一頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點42（3）F’與F－接合

F’×F－→F’×F’

。目前四十二頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點43大腸桿菌3種接合類型比較接合類型接合結果有無發(fā)生遺傳重組F＋與F－接合F＋

＋

F＋無Hfr與F－接合Hfr＋

F－發(fā)生高頻重組F’與F－接合F’

＋

F’可發(fā)生遺傳重組F因子大小：100kb目前四十三頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點44F′是攜帶有宿主染色體基因的F因子，當Ｆ′菌株與F－菌株雜交時，Ｆ′因子進入受體細胞，此時的受體細胞變成（

）競賽練習題

A.F＋菌株

B.F－菌株

C.F′菌株

D.Hfr菌株答案：C大腸桿菌A菌株與B菌株接合后，B菌株只接受了合成賴氨酸的新性狀，A菌應該可能是（

）競賽練習題（1）F+菌

（2）Hfr菌

（3）F’菌

（4）F–菌目前四十四頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點45（二）轉化

細菌的轉化是指細菌的感受態(tài)細胞直接吸收外源DNA片段（轉化因子）而發(fā)生遺傳性狀改變的現(xiàn)象。所謂感受態(tài)細胞是指能夠吸收外源DNA的細菌細胞。目前四十五頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點46

2.人工轉化在實驗室中可通過人工方法促進轉化。

（1）用Ca2＋處理細胞將大腸桿菌放在CaCl2溶液中冷卻（4℃），再與DNA混合，42℃保溫，這種處理可增加細胞質膜通透性，使外源DNA更易轉移到細胞中，從而提高轉化效率。（2）電穿孔法將DNA和細胞混合，置于高壓脈沖電場，使細胞瞬時產生小孔，外源DNA通過這些小孔進入細胞。

目前四十六頁\總數(shù)五十二頁\編于十八點47（三）轉導通過完全或部分缺陷的噬菌體作為媒介，把供體菌的DNA片段轉移到受體菌的細胞中，并發(fā)生基因