不讲了CHAP2微生物分子遗传

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1、CHAP2微生物分子遗传学基础一、微生物基因组基因(gene)：可遗传的生物学功能单位；DNA功能片段→蛋白质或RNA基因组(genome)：生物遗传信息的总和。（一个物种中所有基因的整体组成。）基因组学(genomics)：系统研究生物基因组的序列结构，并从序列结构水平来注释(annotation)生命现象的科学。微生物基因组学(microbialgenomics)：1.微生物基因组学研究的意义1.1大量未知功能新基因的发现结构简单，生长、繁殖快，单基因控制，单拷贝基因。1.2带来新的微生物分类和诊断方

2、法：16SrRNA分类、诊断rRNA分子具有高度保守性，在所有的细胞生物中都存在，在长期的进化中，16SrRNA的总碱基数有所不同，保守的部分使不同序列很容易相互对齐进行比较。16SrRNA基因序列分析技术是建立系统分类的主要技术，DNA相关性≥70%，16SrRNA序列差异≤1%~1.5%的细菌属于同一种，这使细菌的种有一个稳定和统一的标准。1.3微生物基因组学与系统生物学：一门新兴的学科。系统生物学：基因组核苷酸序列包含着生命活动的几乎所有信息，能帮助生命科学进入一个新的全面的研究细胞活动过程及其相互

3、关系的阶段。这一层次的研究称系统生物学。“基因组到生命（Genomes  to  Life，GTL）”计划：美国能源部于2002年7月正式推出，为期五年、资助强度为1亿美元，其基础是在人类基因组计划和1994年开始实施的美国微生物计划1.4宏基因组学研究微生物群体，群落基因组学。1.5抗微生物新药和疫苗的发现：(1)揭示出许多微生物生存所必需的基因(2)揭示出许多微生物致病和毒力相关的的基因(3)有助于发展特异性很强的基因开发高度特异的抗微生物药物(4)推动疫苗研究2.基因组测序研究概况第一个被测定具细胞

4、结构的生物是人类病原菌流感嗜血杆菌（1995年）噬菌体ΦX174的基因组5.3kb（1977）人类基因组计划中：大肠埃希菌、酵母菌（作为模式生物，为人类基因组研究提供借鉴）至2006年3月：已测定321个微生物序列（细菌295个，古菌26个）；400个原核微生物基因组测序正在进行中。3.细菌基因组3.1细菌基因组基本特点3.1.1长的可译框架（ORF）从mRNA5端起始密码子AUG到3端终止密码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链，称为开放阅读框架(openreadingfr

5、ame,ORF)。3.1.2高密度基因细菌、古细菌85%-88%的核苷酸序列与基因的编码直接相关。3.1.3简单的基因结构编码区：能转录成相应的mRNA，能编码蛋白质（结构基因）非编码区：不能转录成相应的mRNA，不能编码蛋白质。　（调控基因）3.1.4原核基因组中GC的含量不同的原核生物基因组的GC含量(GCcontent)变化很大(25%-75%)测量基因组GC含量被证明是一种识别细菌种类的特别有效的方法。3.2大肠埃希菌基因组K-12MG1655、O157：H7Sakai、O157:H7EDL933

6、测序由美国和日本小组于1977年完成。E.coliK-12是实验室常用菌株，无致病性；O157：H7亚型大肠杆菌是食源性疾病的最主要病因。美国“毒菠菜”风波0157：H7亚型大肠杆菌是祸首，能引起出血性肠炎（2006年）。美国加州大片菠菜长在地里无人问津基因组对比分析（表2.1）表明：4.1Mb保守主体序列；特异的基因序列聚集在多个区域，构成“岛”；菌株特有基因，使菌株发生遗传衍变；衍变中噬菌体起了重要作用。(1)E.coliK-12MG1655的基因功能分布环状基因组，双向复制起点和终点，全部基因可分为

7、20多个功能群（表2.2）(2)E.coli基因组序列的特征重复序列（表2.3）转座单元前噬菌体序列菌株特异片段转座子（transponson，Tn）又称转座元，是一种能够进行复制并将一个或多个拷贝插入到新位点的DNA序列单元。它能够插入到细菌染色体的许多位点上。如果插入的位点正在某细菌基因内，该基因的线性连续性遭到破坏，导致基因功能消失而发生突变。常见的转座子有Tn5、Tn10等用于革兰氏阴性菌，Tn551、Tn917常用于革兰氏阳性菌。前噬菌体：整合到细菌基因组中的噬菌体DNA菌株特异片段如K、O、S

8、岛（表2.4），这些片段大部分序列用于编码功能基因，包括毒力决定基因、抗药基因、降解化合物基因3.3.流感嗜血杆菌基因组嗜血杆菌，属孤菌科嗜血杆菌属。是一种没有运动力的革兰氏阴性杆菌。它是于1892年由费佛博士在流行性感冒的瘟疫中发现。它一般都是好氧生物，但可以成长为兼性厌氧生物。流感嗜血杆菌最初被误认为是流行性感冒的病因，但直至1933年，当发现流行性感冒的病毒性病原后，才消除了这种误解。是第一个获得基因组全序列的细胞型生物