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微生物遗传-6-细菌基因转移

第二章 原核和真核微生物的遗传 主要内容 细菌基因转移和基因重组 放线菌遗传 酵母遗传 丝状真菌遗传 细菌的基因转移和基因重组 1.1 细菌基因组 1.1.1 概况(大肠杆菌K-12) 基因组大小:4.6 Mbp。 基因组中87.8%的DNA编码蛋白质,0.8%编码RNA,0.7%是非编码的重复序列,约11%参与调解和其它功能。 共有4288个基因,基因的平均长度951 bp,4500-5100 bp:4个,3000-4500 bp:51个,381个基因长度小于300 bp,最大基因7149 bp。 1.1.2 编码蛋白质的基因 操纵子 转录单元是由启动子、结构基因及其终止子组成的一段DNA序列,如果功能上相关的几个结构基因前后相连,利用一个共同的启动子和终止子,这种单元被称为操纵子。 E.coli K-12共有2584个转录单元 1个基因:2192个(73%) 两个基因:16.6% 3个基因:4.6% 4个以上基因:6% 1.1.3 其它序列 rRNA基因:一般一个转录单元含有三个rRNA基因(5S rDNA, 16S rDNA, 23S rDNA) tRNA基因:以基因簇的形式存在,簇集在复制起点附近 重复序列:Rhs(5.7-9.6 kb,5个), REP, ERIC, Chi等 插入序列和转座子 噬菌体 1.2 质粒(plasmid) 一般指存在于细菌、真菌等微生物细胞中,独立于染色体外、能进行自我复制的遗传因子。 通常是共价、闭合、环状双链DNA。 大小:1-1000 Kb。 也存在线状DNA质粒和RNA质粒。 质粒的命名原则 一般由三个英文字母及其编号组成 第一个字母一律用小写p表示,后两个字母大写,编号是阿拉伯数字 质粒编码的遗传表型 致育质粒(F因子) 抗药性质粒(R质粒) 能使宿主微生物对抗生素、化学药物或重金属离子等杀菌剂表现出抗性。 产生抗生素(SCP1)和细菌素的质粒(Col) 产生毒素的质粒 降解质粒 致病性质粒、共生固氮质粒 隐蔽质粒 质粒的拷贝数 一般来说,拷贝数与分子量成反比; 严紧性质粒(小于10)和松弛性质粒(10-100) 质粒之间的不相容性 指亲缘关系相近的两种质粒,在非选择性条件下常不能稳定地存在于同一个细胞中,经过若干代的培养,只含有同一种质粒的细胞越来越多,含两种质粒的细胞相对减少。 与质粒复制起始控制密切相关 质粒的不稳定性 包括分离的不稳定性和结构的不稳定性 稳定的遗传至少满足二个条件 每个世代至少发生一次复制 细胞分裂时要平均分配到两个子细胞中 主动分配(par区) 一般包括编码反式作用因子的基因和顺式元件的序列(类着丝粒) 随机分配(无par区) 需保持选择压力 1.3 基因转移的种类和特点 4种形式:1)转化 2)转导:由噬菌体介导 3)接合:由F因子介导 4)原生质体融合 特点: 1)片段性 2)单向性 3)基因转移机制多样 1.3.1 F因子(Fertility factor)和转化 F因子是一种质粒(plasmid),由共价环状闭合DNA双链构成,全长94.5 Kb,主要分为三个区域:1、重组区;2、自主复制区;3、转移区。 这是最早发现的一种质粒。F因子编码在细菌表面产生性菌毛。F因子的特性为可以促进供体菌向受体菌传递染色体DNA或质粒。F因子决定编码的性菌毛可在供体与受体菌间形成交通通连接结构,从而可使两个杂交细菌间形成胞浆内连接桥。 三亲结合转移 供体基因携带菌 辅助质粒携带菌 受体菌 普遍性转导 (generalized transduction) 定义:通过完全缺陷噬菌体对供体基因组上的任何DNA片段进行 “误包”,而将其遗传性状传递给受体细胞的现象。 普遍转导与局限转导的特性比较 人体肠道元基因组 该项研究成果收集了124个来自于欧洲人肠道菌群的样本,采用了新一代大规模高通量的测序技术进行深度测序,产出近6千亿的碱基序列。 经过序列组装和基因注释分析,从中获得330万个非冗余的人体肠道元基因组的参考基因,约是人自身基因的150倍。这个基因集中包含了绝大部分目前已知的人体肠道微生物基因,但更多的是目前未知微生物的基因。 从这个基因集中可以估计人肠道中存在约1000到1150种细菌,平均每个体内约含有160种优势菌种,并且这些细菌是绝大部分个体所共有的。 细菌基因组研究的必威体育精装版进展 2010年5月20日,著名分子生物学家克莱格@文特尔 (Craig Venter)在《科学》杂志上发表了他的实验室在合成基因组方面的必威体育精装版结果。 文特尔的实验室首先合成了蕈状支原体(Mycoplasma mycoides)的基因组。蕈状支原体是一种很小的原核生

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