第5章细菌的遗传与变异课件.ppt

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1、第5章细菌的遗传与变异目的要求1.掌握：细菌的遗传物质；插入序列、转座子的概念；细菌的基因转移和重组的几种方式（转化、接合、转导、溶原性转换、原生质体融合）的概念和机制；2.熟悉：遗传变异的原理；细菌的变异现象。3.了解：细菌基因突变的规律；遗传变异在医学上的应用。第一节、细菌的遗传物质1.细菌染色体（bacterialchromosome）：为一条环状双螺旋的DNA分子组成的细菌染色体相对聚集在一起，形成一个较为致密的区域，称为类核（nucleoid）。细菌染色体的特征：1）相对较小，只有一个复制启

2、始位点。2）功能相关的基因组成操纵子结构，转录一条mRNA链，然后分别合成各自的蛋白。3)基因是连续的，没有内含子，转录后不需要剪切加工。4）大部分DNA编码表达蛋白质，不翻译区中含间隔区和调控序列5）大多数编码顺序不重叠6）结构基因大多数是单拷贝7）具有各种功能的识别区域3、转座因子（transposableelement）能细菌基因组中能改变自身位置的一段DNA片段。特点插入序列（insertionsequence,IS)转座子（transposon,Tn）可在质粒与质粒之间、质粒和染色体之间、染

3、色体不同部位之间自行转移。转位基因必须依附染色体和质粒复制分类概念是最简单或序列较短的转座因子，长度不超2kbp，两端有反向重复序列作为重组酶的识别位点，中心序列能编码转座酶及与转录有关的调节蛋白。1）插入序列（insertionsequences,IS)除两端的IS外还带有其它遗传基因（如耐药性基因、抗金属基因、毒素基因、其他结构基因等），这些基因可随Tn的转座而发生转移重组，从而使插入处基因的完整性受到破坏，造成大的染色体突变。2）转座子（transposon,Tn）KanrBlerStrr4、整

4、合子（integron,In）是一种运动性的DNA分子，具有独特结构可捕获和整合外源性基因，使之转变成为功能性基因的表达单位。定位于染色体和质粒或转座子上。基本结构由两端的保守末端和中间的可变区构成。5、噬菌体基因组毒性噬菌体溶菌周期温和噬菌体溶原周期溶菌周期溶原性细菌前噬菌体第二节、细菌基因表达的调节操纵子——细菌的许多相关基因串联排列在染色体的特定部位，其上游有启动子（promotor）和操纵基因（operatorgene）序列，共同构成一个转录单位，称为操纵子。操纵子上游有一调节基因，编码的蛋白

5、质能调节操纵子的活动。这些功能相关的基因串联排列,受上游共同调控区的调控,同时转录,同时翻译,最终形成功能相关的几种蛋白质。PP大肠埃希菌乳糖酶基因乳糖操纵子5'TGTTGACATTTATTTGTTATAATGCAT3'RPOLacZLacY调节基因启动子操纵基因结构基因识别部位结合部位6-9bp4-7bpLacA结构基因：大肠杆菌乳糖代谢酶（β－半乳糖苷酶、β－半乳糖苷通透酶、β－半乳糖苷乙酰化酶）基因（LacZ、LacY、LacA）串联排列于DNA区段上。操纵基因（operatorgene）：控制

6、基因转录的序列；启动子（promotor）序列：RNA聚合酶的识别和结合部位。前者由TTGACA序列组成，后者由TATAATG序列组成，成为pribnow框。（一）抑制基因转录1、阻遏蛋白(repressor):在乳糖操纵子上游的调节基因区域，有产生阻遏蛋白的基因，产生的阻遏蛋白具有抑制基因转录的作用。2、辅阻遏物（corepressor）是一种小分子物质，与阻遏蛋白结合形成一种活性阻遏物，其与操纵基因结合，抑制基因转录。（二）促进基因转录分解物基因结合蛋白（catabolitegene-activa

7、torprotein,CAP）,与cAMP结合形成CAP－cAMP复合物后，能与启动子区域的DNA序列结合，从而增强RNA聚合酶与启动子结合，明显提高基因的转录和翻译。第三节、基因的转移和重组F+F-F+F-F+F+F+F+F质粒接合通过性菌毛的接触沟通将接合性质粒从供菌转移到受菌。DonorRecipientHfr菌接合ABCDEF质粒可以整合到染色体上形成高频重组株（highfrequencyrecombinant，Hfr），具有高频率转移自身染色体到F－菌的能力。1.Hfr类似于F质粒，可合成性

8、菌毛。2.可转移供菌的染色体DNA。被整合的F质粒起引导转移作用。F/质粒：Hfr菌中的F质粒有时会从染色体上脱离，终止Hfr状态，从染色体上脱离的F质粒还会携带有相邻染色体DNA片段，称为F/质粒ACDB转导（transduction）由噬菌体介导，将供菌的DNA片段转入受菌，使受菌获得供菌的部分遗传性状。分为普遍性转导和局限性转导普遍性转导1、在噬菌体成熟装配过程中，误将宿主（供菌）染色体片段或质粒片段装入噬菌体内，产生转导噬菌体。当它感染其他菌时，