微生物遗传遗传物质

微生物遗传遗传物质第一页，共二十四页，2022年，8月28日课程安排2-16周，周三下午，5-6节，共24学时。成绩作业（5次）和考勤占10%实验20%期末考试占70%(。第二页，共二十四页，2022年，8月28日授课目的结合微生物和生物化学的相关知识，掌握微生物遗传的基本规律，了解此领域的应用研究进展。掌握微生物育种和改造菌种的基本方法。第三页，共二十四页，2022年，8月28日第一章基本理论1几个基本概念1.1遗传（inheritance）：亲代与子代相似。保留-----复制传递-----细胞分裂，遗传物质分配（有丝分裂、减数分裂）第四页，共二十四页，2022年，8月28日1.2变异和饰变变异（variation）亲代与子代、子代间不同个体不完全相同，遗传物质改变，导致表型改变。特点：遗传性、群体中极少数个体的行为

（自发突变频率通常为10-5-10-10）饰变（modification）表型的差异只与环境有关。不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、转译水平上的表型改变。特点：暂时性、不可遗传性、表现为全部个体的行为第五页，共二十四页，2022年，8月28日微生物是遗传学研究中的明星微生物细胞结构简单，营养体一般为单倍体，方便建立纯系。很多常见微生物都易于人工培养，快速、大量生长繁殖。对环境因素的作用敏感，易于获得各类突变株，操作性强。第六页，共二十四页，2022年，8月28日2、遗传物质及其存在形式2.1核酸是遗传物质

DNA是微生物的主要遗传物质噬菌体和病毒的遗传物质是DNA或RNA第七页，共二十四页，2022年，8月28日2.2DNA的结构由两条DNA链反向互补组成的双螺旋结构核苷酸是组成核酸的基本单位第八页，共二十四页，2022年，8月28日核苷酸：磷酸根+核糖（戊糖）+碱基戊糖有核糖和脱氧核糖两种，分别存在于RNA和DNA中。第九页，共二十四页，2022年，8月28日碱基的结构及配对原则A-TG-CA腺嘌呤T胸腺嘧啶G鸟嘌呤C胞嘧啶U尿嘧啶第十页，共二十四页，2022年，8月28日DNA链是由磷酸二酯键5’→3’方向连接而成第十一页，共二十四页，2022年，8月28日2.3遗传物质在细胞中的存在形式2.3.1细胞水平同种或不同种的微生物细胞中，细胞核的数目有所不同单核真菌：酵母（S.cerevisiae）、黑曲霉（A.niger）、构巢曲霉（A.nidulans）等。多核真菌：粗糙脉孢霉、米曲霉。放线菌：菌丝细胞多核，孢子单核。细菌：杆菌两个核区，球菌单核区第十二页，共二十四页，2022年，8月28日2.3.2细胞核水平真核：核膜包裹，与组蛋白结合原核：无核膜包裹的核区，环状双链结构，不与任何蛋白质结合。核外基因：真核：细胞质基因（线粒体和叶绿体）、共生生物、2μm质粒原核：F因子、R因子、Col质粒、Ti质粒等第十三页，共二十四页，2022年，8月28日2.3.3染色体水平染色体数人23、酿酒酵母16-17、米曲霉7、大肠杆菌1、枯草芽孢杆菌1染色体倍数：单倍体和双倍体第十四页，共二十四页，2022年，8月28日2.3.4核酸水平种类：DNA、RNA结构：单、双链结构DNA长度第十五页，共二十四页，2022年，8月28日原核操纵子+调节基因真核断裂基因外显子和内含子2.3.5基因水平第十六页，共二十四页，2022年，8月28日2.3.6密码子水平三联体密码起始密码子AUG、终止码子UAA、UAG、UGA密码子具有兼并性稀有密码子及密码子的偏好。第十七页，共二十四页，2022年，8月28日2.3.7核苷酸水平点突变：结构基因或非转录序列中（调节序列）第十八页，共二十四页，2022年，8月28日2.4微生物基因组2.4.1基因组（genome）指存在于细胞或病毒中的所有基因。（一个物种的单倍体的所有染色体及其所包含的遗传信息的总称）目前一般将微生物分为真菌、放线菌、细菌、螺旋体、立克次体、衣原体、支原体和病毒。

第十九页，共二十四页，2022年，8月28日2.4.2微生物基因组的进展Sanger等于1977年完成的第一个基因组序列—噬菌体φX174（5.386kb，基因数：11）1982年完成的λ“噬菌体序列”（5x104bp,基因数：50）1995年，流感嗜血杆菌（1.83x106bp，基因数：1780）1996年，酿酒酵母（（12.1x106bp,基因数：5800，16条染色体）1997年，E.coliK12（4.6x106bp,基因数：4100）2004年，完成156个微生物全基因组测序第二十页，共二十四页，2022年，8月28日截至到2010年11月20日，GOLD（GenomesOnLineDatabase）已发布完成6115株综合微生物全基因组（IntegratedMicrobialGenomes）的测序，包括2290株细菌、76株真核微生物、94株古菌、2536株病毒和1119个质粒；同时，有5384种细菌基因组、1658种真核微生物和208种古菌测序正全面展开。德国实验室利用IonPGM仅用了3天时间就完成了该致病型大肠杆菌菌株的全基因组测序和序列的组装第二十一页，共二十四页，2022年，8月28日第二十二页，共二十四页，2022年，8月28日2011年3月22日,中国科学家宣布将参与全球最大微生物基因组研究项目（EarthMicrobiomeProject，EMP），并承担核心工作。该项目旨在全面、系统地研究全球范围内的微生物群落的功能及进化多样性，以便更好地造福人类。该项目的研究对象不仅仅集中于海洋和人体环境中微生物群落，还包括土壤、空气、淡水生态系统等整个地球表面的绝大多数的微生物群落。预计可获得500,000个重测的基因组。