沈萍 微生物学 第八章 微生物遗传 要点.docx

第八章 微生物遗传 第一节 遗传物质基础：1944 Avery 肺炎球菌转化实验 第一次证实DNA是遗传物质 一DNA作为遗传物质 1 Griffith 转化实验 死的S型肺炎球菌和活的R型使小鼠致死，并分离得到S型 transforming factor 转化因子：能引起转化现象的遗传物质 transformation 转化：是某一基因型的 HYPERLINK /view/3687.htm \t _blank 细胞从周围介质中吸收来自另一基因型的细胞的 HYPERLINK /view/758.htm \t _blank DNA而使它的基因型和表现型发生相应变化的现象。Griffith 首先在细菌中发现。 2 Avery 发现只有S型肺炎球菌DNA是转化所必须的转化因子 首次证实DNA是遗传物质 3 T2 phage infection实验 Hershey 和Chase 用32P标记病毒DNA，用35S标记病毒蛋白，将这两种不同标记的病毒分别于其宿主大肠杆菌混合，发现32P注入细胞并产生phage后代。 二 RNA 作为遗传物质 Fraenkel-Conrat 用RNA病毒 烟草花叶病毒 的拆分与重建证明RNA也是遗传物质： （1）用表面活性剂处理TMV得到其蛋白；（2）从TMV变种HR（外壳蛋白氨基酸组成存在2-3个AA差别）通过弱碱处理得到其RNA；（3）通过重建获得杂种病毒（TMV的蛋白+HR的RNA）；（4）标准TMV抗血清使杂种病毒失活，HR抗血清不能；（5）杂种病毒感染烟草产生HR特有病斑，说明杂种病毒感染特性由HR的RNA决定，而不是二者的融合；（6）从病斑中分离得到子代毒蛋白外壳是HR蛋白，而不是TMV蛋白。 三 朊病毒发现和思考 有一种既不含DNA也不含RNA的蛋白颗粒即朊病毒（prion），致病机制为：致病性的prion（以PrPsc表示），是由正常的蛋白PrPC改变其折叠状态所致；而PrPc仍是基因编码产生的一种糖蛋白，PrPsc并不是遗传信息携带者。机体内存在正常的PrPc==PrPsc的动态平衡，其中PrPsc数量极少，当PrPsc增加时会产生大量时会促使PrPc变为PrPsc，蛋白折叠发构象发生改变，α-螺旋含量减少，β-折叠增加使正常蛋白 变成有传染性的蛋白，从而导致疾病的发生 conformational disease构象病：蛋白质的空间三维结构称为蛋白质的构象，特定的构象是蛋白质发挥其功能的结构基础，由于蛋白质的空间构象改变而产生的异常的疾病称为构象病 folding code折叠密码：称第二遗传密码，即指氨基酸顺序与蛋白质三维结构之间存在的对应关系。 第二节 微生物基因组结构 genome基因组：细胞中基因以及飞机因的DNA序列组成总称，包括编码蛋白的结构基因、调控序列以及目前功能不清楚的DNA序列。 细菌一般情况下是一套基因即单倍体hoploid ，真核微生物通常是有两套基因又称二倍体 diploid。 一般来说依赖于宿主生活的病毒基因组都很小，最小的大肠杆菌噬菌体MS2只有3Kb含3个基因。能独立生活的最小基因组是一种生殖道支原体，只含473个基因，通过与流感嗜血菌序列比较研究，移出了256个基因可能是维持细胞生命活动所必须的最低数量假说。 接下来以大肠杆菌、詹氏甲烷球菌和啤酒酵母为代表进行说明： 一 大肠杆菌基因组 环状双链DNA，在细胞中紧密缠绕成较致密的不会则小体形式，即拟核 nucliod，其上结合有类组蛋白蛋白质和少量RNA使其压缩致密。 1 遗传信息连续性 微生物基因组DNA绝大部分用来编码蛋白、RNA；用作复制起点、启动子、终止子和一些由调节蛋白识别和结合的位点等信号序列。除了个别细菌（鼠伤寒沙门氏菌和犬螺杆菌）和古生菌的rRNA和tRNA中发现有内含子或间插序列，其他绝大部分原核生物不含内含子，遗传信息连续。 2 功能相关结构基因组成操纵子 大肠杆菌有2584个operon，73%只含1个gene，16.6%含2个gene，4.6%含3个gene（lac operon），6%含4个或4个以上gene。 核糖体核蛋白的3种RNA基因转录在同一转录产物，一次为16SrRNA、23SrRNA、5SrRNA。 3 结构基因的单拷贝及rRNA基因的多拷贝 大多数情况下结构基因是单拷贝，但编码rRNA的基因rrn是多拷贝的。大肠杆菌有7个rRNA操纵子，按复制方向表达。7个rrn操纵子有6个分布在大肠DNA的双向复制起点oriC 附近，这样有利于核糖体快速装配，便于在急需蛋白合成时，短时间内有大量核糖体生成。反映了基因组经济有效的结构。 4基因组重复序列少而短 重复序列一般4-40个碱基，重复度10-1000次不等。 二 啤酒酵母的genome 啤酒酵母是单细胞真核生