普通微生物第八章微生物遗传(病原生物学教研室)
150页1、第八章 微生物遗传 一切生命体最基本的属性之一 病原生物学教研室,1 遗传(heredity,inheritance)的物质基础,一、遗传物质化学本质的确认 肺炎链球菌的转化实验(Transformation experiment of S.pneumoniae)-F. Griffith 1928;Avery等19441949年 T2噬菌体的感染实验 TMV(Tobacco Mosaic Virus)拆分与重建实验,1.Griffith的转化实验,转化实验分析 小鼠是由S型菌的毒性作用致死的, S型菌?不是S型的残留者 不是R型的回复突变 合理解释:活的非致病性的R型从已被杀死的S型中获得了遗传物质,使其产生荚膜转化为致病性的S型。 以上这种现象称为转化(transformation) 引起转化的物质称为转化因子(transforming factor),2.DNA作为遗传物质的第一个实验证据,Avery等证明DNA为转化因子,3.T2噬菌体的感染实验,1952年Hershy等实验证明,进入细菌细胞内部的物质是DNA。 DNA包含有产生完整噬菌体的全部信息。,二、RNA作为遗传物质TM
2、V(Tobacco Mosaic Virus) 拆分与重建实验,*杂种病毒的感染特征和蛋白质的特性是由它的RNA决定的,而不是蛋白质决定的,遗传物质是RNA,1956年F.Fraenkel-Conrat,结 论,核酸是负荷遗传信息的物质基础,三、朊病毒(prion)的发现和思考 亚病毒的一种:具有传染性的蛋白致病因子 其致病作用是动物体内正常的prpc改变折叠状态为prpsc 蛋白质是否可作为遗传物质? Prion是生命的一个特例?还是仅仅为表达调控的一种形式? 蛋白质折叠与功能的关系,是否存在折叠密码?,2微生物的基因组结构,基因组(genome) 一个物种的单倍体所包含的遗传信息的总称。 细胞或病毒中的所有基因和非基因的DNA序列的总称,包括结构基因、调控序列、功能目前尚不清楚的DNA序列。,一、大肠杆菌(Escherichia coli)的基因组 1997年Wisconsin 大学的Blattner等完成 4.7Mbp 4,100个基因;代表原核生物基因组 染色体为双链环状DNA分子(单倍体) 例外:布氏疏螺旋体(Borrelia burgdorferi)的染色体是线状 遗传信息
3、的连续性 个别细菌(鼠伤寒沙门氏菌和犬螺菌)和古生菌的rRNA和tRNA含有内含子和间隔序列,功能相关的结构基因组成操纵子 操纵子(operon):功能相关的几个结构基因前后相连,再加上一共同的调节基因和一组共同的控制位点(启动子、操作子等)在基因转录时协同动作原核基因表达多采用转录调控 组成核糖体的16S rRNA-23S rRNA-5S rRNA在同一转录产物中,结构基因的单拷贝及rRNA基因的多拷贝 E.coli有7个rRNA(rrn)操纵子,6个在DNA的双向复制起点。 基因组的结构经济而有效 基因组的重复序列少而短 4-40bp; 10-1000次,二、啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae) 的基因组-1996年 13.5Mbp 5,800个基因;代表真核微生物的基因组 没有明显的操纵子结构 典型的真核染色体结构:16条染色体,四种主要组蛋白(H2A、H2B、H3、H4) 有间隔区和内含子 高度重复(最显著的特点) 遗传丰余(genetic redundancy) ?,原核生物和真核生物的基因组比较,比较项目 原核生物 真核生物 基因组大小 小 大 复制
4、起始点数目 一般1个 多个 染色体数目 一般1个 多个 染色体形态 环状 线性 染色体与组蛋白结合 无 稳定结合 核小体 无 有 基因连续性 强 差(被许多内含子分割) 重复序列 少 多 非编码序列 少 多 操纵子结构 普遍存在 一般没有 转录、翻译部位 同在细胞质中 核中转录、胞质中翻译,三、詹氏甲烷球菌(Methanococcus jannaschii)的基因组 1996美国基因组研究所(The Institute for Genomic Research,TIGR) 古生菌是真细菌与真核生物特征的一种奇异结合体 基因组结构上类似细菌:1682个ORF,1.66Mbp, 环型染色体DNA、无核膜、基本无内含子 具有操纵子,负责信息传递功能的基因(复制、转录、翻译)则类似真核生物,特别是转录起始系统基本与真核生物一样,与细菌的截然不同 RNA聚合酶在亚基组成和序列上类似真核生物的RNA聚合酶 和RNA聚合酶 启动子位于-25 -30而非-10和-35 延伸因子、氨酰tRNA合成酶基因、起始因子等都与真核生物相似 5个组蛋白基因,古生菌基因组的意义,对研究生命的起源和进化具有重要意义
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