原核生物基因组

原核生物基因组第一页，共三十四页，2022年，8月28日生物分界图第二页，共三十四页，2022年，8月28日原核生物环状DNA位于细胞质中,不具成形的细胞核细胞器无膜细菌,立克次体,支原体,蓝藻第三页，共三十四页，2022年，8月28日第一节

原核生物基因组的一般特征

第二节

质粒

第三节

基因转移

第四页，共三十四页，2022年，8月28日第一节原核生物基因组的一般特征一、原核生物基因组的结构二、原核生物的类核结构第五页，共三十四页，2022年，8月28日一、原核生物基因组的结构1.基因组DNA分子量较小,106~107bp之间，位于细胞中央，形成一个致密的区域，称为类核(nucleoid)。不同细菌染色体基因组长度比较细菌名nt细菌名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

第六页，共三十四页，2022年，8月28日2.存在操纵子(operon)结构乳糖操纵子(lacoperon)的结构

调控区CAP结合位点启动序列操纵序列

结构基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透酶A：乙酰基转移酶ZYAOPDNA第七页，共三十四页，2022年，8月28日•3.原核生物的结构基因多数是单拷贝，连续排列没有内含子成分

•4.编码顺序一般不重叠

基因重叠:基因组DNA中某些序列被两个或两个以上的基因所共用。这些基因序列之间互相有重叠。

•5.具有编码同工酶的不同基因如E.coli含有两个乙酰乳酸合成酶基因第八页，共三十四页，2022年，8月28日不同细菌基因组GC含量比较细菌名GC%细菌名GC%Bacillusanthracis35%Salmonellatyphimurium52%Escherichiacoli50%Staphylococcusaureus33%Mycobacteriumtuberculosis66%Streptococcuspyogenes38%Neisseriameningitides52%Vibriocholerae47%Pseudomonasaeruginosa,58%Yersiniapestis48%Salmonellatyphi52%6.不同原核生物间，GC含量差异较大。第九页，共三十四页，2022年，8月28日7.非编码区内主要是一些调控序列在基因组中编码序列只占50%，复制起始区、复制终止区、转录起始区和终止区等存在非编码区域。8.存在可移动DNA序列如插入序列、转座子等。第十页，共三十四页，2022年，8月28日WholegenomeofE.coli

第十一页，共三十四页，2022年，8月28日二、原核生物的类核结构类核(nucleoid):原核生物基因组DNA位于细胞的中央区，与支架蛋白和RNA结合在一起，以复合体的形式存在，经高度盘旋聚集形成一个较为致密的区域。中央部分－RNA和支架蛋白外围部分－双链闭环的超螺旋DNA每个DNA环是一个独立的功能区，完成不同区域基因表达调控。第十二页，共三十四页，2022年，8月28日类核结构照片图第十三页，共三十四页，2022年，8月28日第二节

质粒一、质粒的结构与理化性质二、质粒的命名与分类三、质粒的生物学特征

第十四页，共三十四页，2022年，8月28日什么是质粒(plasmid)?

是细菌细胞染色体以外的能独立复制并能稳定遗传的共价闭合环状DNA（covalentlyclosedcircularDNA，cccDNA)分子。质粒有DNA和RNA质粒之分，本书主要介绍DNA质粒。第十五页，共三十四页，2022年，8月28日一、质粒的结构与理化性质1.

质粒的结构通常有三种构型:共价闭环DNA分子半开环DNA分子线性DNA分子２．质粒的理化性质具有核酸分子的一般理化特性，如可嵌入某些染料(溴化乙锭,EB）,具有较强的抗切割和抗变性的能力。第十六页，共三十四页，2022年，8月28日第十七页，共三十四页，2022年，8月28日二、质粒的命名与分类（一）质粒的命名原则：用小写字母“

p”代表质粒，后面一般有2个大写字母代表，如pUC118、pMT-18T、pBR322等。第十八页，共三十四页，2022年，8月28日（二）质粒的分类1.复制机理严紧型松弛型2.功能F质粒R质粒Col质粒3.转移方式接合型可移动型自传递型4.大小小型(1.5kb-15kb)

大型(60kb-120kb)5.宿主范围窄宿主谱型广宿主谱型

第十九页，共三十四页，2022年，8月28日三、质粒的生物学性质1.质粒的主要成分环状超螺旋DNA分子，分子量4×106～1×108dal2.质粒的转移分子量在2.5×107dal以上的质粒有转移能力，可发生在同一菌属或不同菌属之间。结果使某些质粒在致病菌中播散，形成多重耐药菌株。3.质粒的复制主要由4个遗传控制系统决定:

复制调控系统分配系统细胞分裂控制系统位点特异重组系统4.质粒带有选择标记第二十页，共三十四页，2022年，8月28日

同一类群的不同质粒通常不能在同一菌株内稳定共存，当细胞分裂时就会分别进入不同的子代细胞，这种现象叫做质粒的不相容性。质粒的不相容性?(incompatibility)第二十一页，共三十四页，2022年，8月28日第三节

基因转移一、基因转移的方式二、原核生物的转座子第二十二页，共三十四页，2022年，8月28日一、基因转移的方式1.接合(conjugation)

又称“细菌杂交”，是遗传物质通过细胞间的直接接触而进行的转移和重组。当细胞与细胞、或细菌通过菌毛相互接触时，质粒DNA从一个细胞（细菌）转移至另一细胞（细菌）的DNA转移称为接合作用(conjugation)。第二十三页，共三十四页，2022年，8月28日第二十四页，共三十四页，2022年，8月28日2.转化(transformation)

受体菌直接吸收来自供体菌的DNA片段，通过交换将其整合到自身的基因组中，从而获得供体菌部分遗传性状的现象。第二十五页，共三十四页，2022年，8月28日第二十六页，共三十四页，2022年，8月28日3.转导(transduction):

当病毒从被感染的（供体）细胞释放出来、再次感染另一（供体）细胞时，发生在供体细胞与受体细胞之间的DNA转移及基因重组即为转导作用(transduction)。第二十七页，共三十四页，2022年，8月28日λ噬菌体的生活史溶菌生长途径(lysispathway)溶源菌生长途径(lysogenicpathway)例目录第二十八页，共三十四页，2022年，8月28日第二十九页，共三十四页，2022年，8月28日4.转染(transinfection):

病毒侵入宿主细胞的过程。若是原核生物，转染指噬菌体侵入细菌细胞过程。第三十页，共三十四页，2022年，8月28日转座因子（transposableelement）:又称转座元件，是一类在细菌染色体、质粒或噬菌体之间自由移动并具有转位特性的独立DNA序列。转座子的遗传效应1.引起突变转座可引起多种突变插入失活转录终止缺失和倒位2.引入新基因某些抗生素的抗性基因3.引起生物进化转座引起基因重排产生具有新的生物学功能的蛋白质。二、原核生物的转座子第三十一页，共三十四页，2022年，8月28日1.插入序列(insertionsequence，IS)

组成:700-2，000bp

一个转位酶基因两侧的反向重复序列2.转座子(transposon，Tn)

组成:4，500-20，000bp

转座酶基因抗性基因3.可专座噬菌体具有转座功能的温和性噬菌体，能整