微生物遗传与育种.doc

染色体:染色体仅由一条DNA组成，DNA为共价闭合环状双链,DNA不与组蛋白结合，一个细胞内只有一条染色体质粒(plasmid):原核生物中，除染色体以外，还有能够自主复制的共价闭合环状DNA分子。它们携带少量遗传基因，决定细胞的某些性状，并非细菌生活必需染色体:DNA分子与组蛋白结合构成染色体，每条染色体有单一线性双链DNA分子。线粒体:真菌线粒体基因组的大小介于动物和植物线粒体基因组之间。真核生物mRNA的结构特点：1. 帽子结构：转录后加工中，在5-端加上7甲基三磷酸鸟苷，并在第二位核苷酸的C2上甲基化（m7GpppNm）。作用是加速翻译的起始速度，增加mRNA的稳定性。2. 多聚A尾：真核生物mRNA的3 -端转录后加上一段长短不一的聚腺苷酸(poly A)。约十几个到一百几十个长。它与 mRNA 由核内向胞质的转移及与mRNA的稳定性有关。突变子（muton)：可以突变的最小单位交换子（recon) ：可以发生交换的最小单位重叠基因: (Over-lapping gene)一基因与另一基因存在共用一段核苷酸序列的现象重叠基因意义：在于经济有效的利用遗传信息， 不利一面是一个硷基的变化会影响几个基因断裂基因的特征：内含子可多可少，可长可短，外显子可多可少，可长可短。内含子比例大于外显子。外显子可在一个基因中可不在一个基因中。存在 Chambon规律。存在一致序列一致序列：指内含子与外显子交接处保守性很强的核苷酸序列断裂基因的意义1储存较多遗传信息：经过加工一个基因可以形成多种蛋白质2增加了重组机会：内含子存在加长了基因长度，利于重组3利于变异和进化：交界处一个碱基变化可以使剪接变 化，导形成大的变异4 自我防护机制：突变发生在内含子处时，没有损害5基因调控装置：内含子在转录水平基因表达中起调节作用跳跃基因在染色体上可以来回跳跃、移动位置的基因同义突变:碱基序列的改变没有引起产物氨基酸序列的改变,与密码子的简并性有关。无义突变:某个碱基的改变使代表某种氨基酸的密码子变成了终止密码子，使蛋白质合成提前终止，因而蛋白质产物一般是没有活性的。错义突变: 碱基序列的改变引起了产物氨基酸序列的改变突变的性质随机性稀有性 可逆性 突变的多方向性和复等位基因 突变的有害性和有利性增变基因：DNA合成酶类基因，关于DNA修复的基因转座子 一些基因可以从染色体的一个基因座位转到另一个基因座位修复系统 错配修复 识别错配碱基 切除错误碱基 补入正确碱基 封闭DNA链切口直接修复 不需要DNA聚合酶参与切除修复 DNA经UV照射后发生损伤，在下一轮复制前，体内的酶将包括二聚体在内的一段单链切除，重新合成一段单链予以修复。与光修复相比，不依赖于光的存在，在黑暗中也能进行，所以被称为暗修复重组修复 v SOS修复 DNA受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种DNA修复方式v 修复结果只是能维持基因组的完整性，提高细胞的生成率，但留下的错误较多v 故又称为错误倾向修复，使细胞有较高的突变率v 转化：细胞从周围介质中吸收裸露的DNA。v 接合：DNA从供体菌到受体菌直接转移。v 转导：由噬菌体所介导的DNA从供体菌到受体菌的 转移。转化过程：受体细胞处于感受态。外源DNA与感受态细胞结合并被吸收。外源DNA整合到受体菌中，成为受体菌染色体的一部分。v 细菌重组的特点： 基因重组发生在部分二倍体中； 只有偶数次交换才能产生平衡的重组子； 在选择培养基上只出现一种重组子，而没有相反的重组子。v 原噬菌体：整合到宿主染色体中的噬菌体基因组。v 溶源性细菌：带有原噬菌体的细菌。v 附加体：l噬菌体既可整合在细菌染色体上，又可游离于细胞质中。低频转导 由于不正常环化现象发生的频率较低，在释放出的106个噬菌体中只有1个gal转导噬菌体感染受体，因此转导的频率很低，称为低频转导高频转导 由于产生/dgal双重溶源菌，使溶菌物中既含有大量的dgal，又包含正常的噬菌体，正常的起了辅助缺陷型噬菌体成熟的作用，所以称为辅助噬菌体，从而导致高频转导。 无义突变sus-：为氨基酸编码的密码变为终止密码的突变。 无义抑制突变su+：能抑制无义突变表现的突变顺反测验原理 利用互补测验确定顺式排列或反式时能否发生功能互补,顺式排列能发生功能互补且反式排列也能互补，属两个顺反子（两个基因）。顺式排列能发生功能互补且反式排列不能互补，是属一个顺反子（一个基因） 四分体遗传分析的特殊意义在于：v (1) 能从四分体不同类型出现的相对频率计算连锁关系；v (2) 能计算标记基因与着丝点之间的连锁；v (3) 子囊中子囊孢子严格的交互性表明减数分裂是一个交互过程；v (4) 分析表明，每次交换仅涉及四个染色单体中的两个，而多次交换则可能涉及二价体的两个、三个以至所有四个染色单体准性杂交步骤选择亲本：以来自不同菌株的合适的营养缺陷型为亲本。强制异合：将两菌亲株的分生孢子(106107)混合涂-平板，并做单亲本对照， -平板上长出的菌落是异核体或杂合二倍体移单菌落：纯化菌落，并将纯化后的菌落移入-斜面。验稳定性：在-夹层平板上培养后，再倒上一层+，再培养后若出现大量新菌落，说明是不稳定的异核体，反之是杂合二倍体。v 质粒：是细菌染色体外能够自主复制并控制细菌某些生物学性状的环状闭合双链DNA。质粒特性：1携带编码多种基因:医学、农业、工业、环境2细菌进化的重要因子3可以在种内或种间转移4生命和非生命的分水岭：既没有蛋白质外壳，又没有生命外细胞周期，比病毒更简单的原始生命形态，探索生命起源的重要基石。）有些工作者首次进行小量制备时，有时会发现质粒不能被限制酶所切割，这几乎总是由于从细菌沉淀或从核酸沉淀中去除所有上清液时注意得不够。大多数情况下，用酚：氯仿对溶液进行抽提可以去除小量制备物中的杂质。如果依然存在，可用离心柱层析法纯化）在十分偶然的情况下，个别小量制备物会出现无质粒的现象。这几乎肯定是由于核酸沉淀颗粒已同乙醇一起被弃去提取质粒的原理1在pH 12.0-12.6碱性环境中，线性的大分子量细菌染色体DNA变性，而共价闭环质粒DNA仍为自然状态；2将pH调至中性并有高浓度盐存在的条件下，染色体DNA之间交联形成不溶性网状结构，大部分DNA和蛋白质在去污剂SDS的作用下形成沉淀，而质粒DNA仍为可溶状态。通过离心可除去大部分细胞碎片、染色体DNA、RNA及蛋白质，质粒DNA尚在上清中，再用酚氯仿抽提进一步纯化质粒DNA。3由于操作原因，提取的质粒可有三种结构：线形、开环、闭环超螺旋影响迁移率的因素DNA分子的大小、琼脂糖凝胶的浓度、DNA的构象、所加电压（一般5V/cm）、电场方向、嵌入染料的存在、电泳缓冲液的组成等。致育因子 又称F质粒，其大小约100kb，这是最早发现的一种与大肠杆菌的有性生殖现象（接合作用）有关的质粒质粒的主要类型 致育因子 抗性因子 产细菌素的质粒毒性质粒代谢质粒隐蔽质粒v 亲和性质粒：能在同一细胞中复制的几种质粒不亲和性（不相容性）质粒：不能在同一细胞中复制的质粒v 意义：宿主细胞内的原有质粒与克隆载体的质粒必须是亲和性质粒，最好不含内源性质粒突变子：指改变后可以产生突变型表型的最小单位。 重组子：不能由重组分开的基本单位断裂基因的意义 （1）有利于储存较多的遗传信息量； （2）有利于变异与进化； （3）增加重组机率； （4）内含子可能是调控装置。重叠基因：是指两个或两个以上的基因共有 一段DNA序列。基因重叠的方式1 大基因内包含小基因：2 前后两基因首尾重叠3 三个基因之间重叠4 反向重叠 5 重叠操纵子 重叠基因的意义： 有效利用有限的碱基和信息量 可能对于基因表达起到调控作用（如色氨酸操纵子中的TrpD基因的翻译依赖于上游TrpE基因的翻译翻译偶联，原因是上游基因的终止密码子与下游基因的起始密码子重叠） 但适应性降低原核基因表达转录水平调控的基本方式：1. 通过特殊的代谢物调控基因的活性1. 通过衰减方式进行调节；2. 通过异化抑制作用进行调节；3. 应急调节 ；v 翻译初产物需经加工、修饰才具有活性，翻译后的调控主要是指蛋白质的翻译后修饰： 剪切 化学基团的修饰 酶原的激活 原核同源重组 发生在双方DNA的同源区域部分复制的染色体DNA之间或染色体DNA与外源DNA之间 细菌的转化、结合和转导位点专一性重组1、概念：发生在专一序列而顺序极少相同的DNA分子间 的重组 2、特征：1在特定的结合序列部位，有专一的酶催化断裂重接 -产生精确的DNA重排2都具有整合作用的两个基本特征a典型的保守性重组-交换是相互的和保存原先的DNA b发生在噬菌体和细菌DNA短同源序列的专一性核苷酸上基因工程的基本操作程序主要包括五个基本步骤：1）获得目的基因2）形成重组的DNA分子3）将重组DNA分子导入受体细