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第十一章_微生物遗传与变异授课_PPT幻灯片


芭芭拉·麦克林托克 Barbara McClintock
“倘若你认为自己迈开的步伐是正确的, 并且已经掌握了专门的知识,那末,任何 人都阻挠不了你,不必去理会人们的非难 和评头品足。”
二、转座因子的概念
转座子(transposon), 转座因子(transposable element): 存在于染色体DNA上可自主位移的基本单位。
(三)真核细胞型微生物的染色体
真核细胞型微生物: 细胞核的分化程度较高,有核膜、核
仁和染色体;胞质内有完整的细胞器(如 内质网、核糖体及线粒体等)。真菌属于 此类型微生物。
二、质粒和转座因子
(一)质粒 1、质粒的概念:是细菌染色体外的遗传物质, 为双股环状闭合的DNA。可游离于细菌胞浆中 进行自我复制;也可整合于细菌的染色体上, 并随染色体的复制而复制,此类质粒又称附加 体。 2、质粒的基本特性
1)绝大多数质粒为CCC双链DNA分子,分子量 为1-1000kDa左右.
2)质粒具有自我复制的能力 一个质粒就是一个 复制子。
3)质粒DNA所编码的基因产物赋予细菌某些性状 特征 如致育性、耐药性、致病性等。
4)质粒并非细菌生命活动不可缺少的遗传物质 可自行丢失或经紫外线等理化因素处理后消除,质 粒所赋予细菌的性状亦随之消失,但细菌仍存活
接合型耐(抗)药质粒:由抗药转移因子和抗药决定子组成。
非接合型耐(抗)药质粒:简称r质粒,不能进行接合转移
耐药性质粒可在同种、不同种甚至在不同属的细菌间传播, 导致耐药性广泛而迅速地蔓延,所以R质粒又称传染性耐药 因子。
3)Col质粒 大肠埃希菌中的Col质粒编码大肠菌素。这 类细菌素只对有近缘关系的细菌具杀灭作用。
4)代谢质粒 含有此类质粒的细菌能编码一些酶,将复 杂的有机化合物降解为小分子物质,用为碳源和能源 被细菌利用;此外还能对环境中的有毒化合物如农药、 苯等进行降解起到保护环境作用。
5)毒力质粒或Vi质粒 编码与该菌致病性有关的毒力因 子。如致病性大肠埃希菌的ST质粒编码耐热性肠毒素, LT质粒编码不耐热肠毒素。
表型是由基因型所决定,但也和环境有关。
遗传和变异是生命的最本质特性之一
遗传(保守性、稳定性):亲代与子代相似 “种瓜得瓜种豆得豆”
正面: “优胜 继承亲代优点,保持物种延续

负面:?“劣汰 不适应变化的环境条件而死亡

第一节 微生物遗传和变异的物质基础
一、微生物的主要遗传物质—DNA
生物的各项生命活动都有它的物质基础。 生物遗传的物质基础是什么呢? 答案是DNA,科学告诉我们,亲代将各种遗传 性状通过DNA传递给了子代,子代获得DNA后形 成一定的蛋白质,将遗传特性表现出来。
概念:是指菌细胞基因组中能从一个位置转移到另一个 位置的一段DNA序列。
(三)转座与转座因子
一、转座因子的发现
美国女遗传学家 Barbura McClintock
芭芭拉·麦克林托克 (Barbara McClintock) 1902 年生于美国。康奈 尔大学毕业。曾任密苏里大学助教。自 1941 年起,任卡内基研究所研究员。主要 从事玉米果实斑点现象的遗传研究,发表 了《移动的控制基因》学说。1983年获诺 贝尔生理学医学奖。
5)质粒可通过接合、转化或转导等方式在细菌间 转移
6)质粒可分为相容性与不相容性两种 几种不同的质 粒同时共存于一个细菌内称相容性,有些质粒则不能相 容。 (二)、常见的质粒类型 1)F质粒 编码性菌毛,带有游离F质粒的细菌为雄性菌, 能长出性菌毛;无F质粒的细菌为雌性菌无性菌毛。整 个质粒分为三个功能区:
Transposition(转座) :由可移位因子介导的遗传 物质重排现象。
原核生物转座因子的类型和结构特征
1.插入序列 (insertional sequence,IS) 最简单的转座子,不含有任何宿主基因。 是独立的单元,每个IS元件只编码转座酶。 是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分。
IS结构特征
概念:
遗传:遗传使细菌的性状保持相对稳定,且代代 相传,使其种属得以保存。
变异:在一定条件下,子代和亲代之间以及子代 和子代之间的差异称为变异。
基因型:指贮存在遗传物质中的信息,也就是它 的DNA碱基顺序。包括生物的全部遗传因子及基 因。
表型:指可观察或可检测到的个体性状或特征, 是特定的基因型在一定特定环境条件下通过生长 发育所表现出的形态等生物学特征的总和。
复合转座子(composite transposon):带 有IS的Tn
简单转座子(simple transposon):不含Itransposon) 一类带有某些抗药性基因(或 其他宿主基因)的转座子
两翼往往是两个相同 或高度同源的IS序列
3. Mu 噬菌体 (mutator phage)
它是Ecoli的一种温和噬菌体。与必须整合到 宿主染色体特定位置上的一般温和噬菌体不同, Mu噬菌体并没有一定的整合位置。
与其他温和性噬菌体的差别:其基因组不论 在进入裂解周期或处于溶源状态都可随机整合 到宿主染色体的任何位置,且游离的和已整合 的基因次序是相同的.
与IS和Tn两种转座因子相比,Mu噬菌体的 分子量最大(38kb),它含有20多个基因。 Mu噬菌体引起的转座可以引起插入突变,其 中约有2%是营养缺陷型突变。
自主复制和不相容区:复制基因自主复制 转移基因群区:进行结合转移 重组基因区:将自主复制基因与细菌染色体进行整合 重组。
整合于细菌的染色体上,不仅保留致育功能并在进行接合转 移时能高频率地带动细菌染色体转入F-菌体内。所以染色体 上整合有F质粒的细菌为高频重组菌。
2)R质粒 编码细菌对抗生素或重金属盐类的耐药性。可分 为:
Transposase gene
反向重复序列 (inverted repeat sequence)
➢在插入位点,IS 两侧总有短的正向重复(Direct repeat)
2、转座子(composite transposon Tn)
一类较大的转座子,除转座酶基因外,带有 某些抗药性基因(或其他宿主基因)的转座子
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