南开大学微生物遗传学(整理于20141206).docx

基因是一个含有特定的遗传信息的核苷酸序列，是遗传物质最小的功能单位。 微生物遗传学是一门以病毒、细菌、放线菌、小型真菌以及单细胞动植物为研究对象的遗传学的分支学科。 基因组(Genomy) 一种生物编码所有功能所必须的基因的结合体，基因组也指单倍体生物的一套DNA。 S.Cerevisiae 全基因组序列测定的意义: 1、第一个真核生物基因组全序列测定 2、当时最大的基因组全序列测定 3、S.cerevisiae 有16条染色体，总长度12 mb(1.2X107bp) 4、最小的染色体为1号染色体230kb , 5、最大染色体为4号染色体1532kb 6、包括: 蛋白质编码基因5885个，r-RNA编码基因140个, 7、t- RNA编码基因275个详细介绍见 Science， vol.274 ，1996 p.546“Life With 6000 Genes” 8、原核生物已测序的基因组都小于 2mb (200万bp): 9、流感嗜血杆菌 1.8 mb(180万 bp) 10、λ噬菌体 48.5kb 11、φX174 5383 n.t. 三、微生物作为遗传研究材料的优越性 1．为什么在基因作用的研究中采用微生物为材料？ 二倍体细胞中的遗传物质组成 2．微生物的优越性 1） 独特的生物学特征：单倍体、单细胞、易培养、繁殖快 2） 便于获得营养缺陷型 3） 可为高等生物的遗传学研究建立基础 1．转化实验（Transformation） 第一步：1928年, F.Griffith, Diplococcus pneumoniae, In vivo 活的R型＋杀死的S型→注射小鼠→小鼠死亡→从死亡小鼠中分离出活的S型细胞 (图) 第二步：1930~1931年, H.P.Robert Sia,M.Dawson In vitro 活的R型＋杀死的S型→分离出活的S型细胞 第三步：1933年, L.Alloway Cell frell 杀死的S型→石英沙磨碎→过滤→上清液 （Cell frell抽提物）＋活的R型→活的S型细胞 第四步：1940～1944年, O.T.Avery 分别转化 提取S型细胞的多糖、蛋白、 RNA、 DNA→分别转化R型细胞→只有用DNA(1.6ng)转化可获得 转化子 （图） 2 病毒重建实验（Virus Reconstruction）1956年， Fraenkel Conrat 实验材料：Tobacco Mosaic Virus (TMV和HR),94% Protein,6% RNA 1) 分别提取TMV的RNA和外壳Protein分别提取 HR 的RNA和外壳Protein 2）交替组装重建TMV和HR病毒 3）分别感染烟草 4）观察： A.病症象TMV还是HR ？ B.产生的子代病毒是TMV还是HR ？ 病毒重建实验结果：1、RNA来自哪一个亲本，病症就象哪一个亲本 2、RNA来自哪一个亲本，产生的子代病毒也同于哪一个亲本 二、细菌染色体的结构 1、 E.coli DNA 全长约1300μm，是菌体细胞的1000倍。1997年完成基因组全序列测定，大小为4.7x106 bp, 包括基因4100个。 2、 超螺旋，高度折叠。 3、 参与DNA折叠的类组蛋白（histone-likeprotein）种类： – FIS: factor for inversion stimulation– H-NS: histone-like nucleoid structory protein – HU: heat-unstable nucleoid protein – IHF: integration host factor 特点: 1 高度压缩,多层折叠 E.coli 细胞长度为3~5μ ,其DNA长约1300μ。 2 许多基因有多个拷贝 E.coli复制DNA所需的时间长于细胞世代时间,因此当第一个复制周期尚未结速, 第二个第三个复制周期已经开始 三、细菌染色体的复制 1. θ型复制 2. 与DNA复制有关的酶和蛋白 3. 染色体复制起点和复制起始阶段 4. 染色体复制终止 E.coli DNA θ型复制 E.coli DNA为环形分子 每一个相继的复制周期从一个固定的起点(oriC)开始双向复制 证明: 遗传学方法, 放射自显影方法 单链DNA phage 基因组复制特点: 1、φX174 DNA复制: SS RF, RF RF, RF SS 2、复制方式为单向不对称 3、复制是半保守的 3、复制过程中仅涉及两条亲链中的一条,另一条亲链始终为环