第四章非孟德尔式.ppt

第四章非孟德尔式遗传，生物细胞内的遗传物质，大部分存在于核或核体中，小部分可分为驻留在核或核质量中的两部分。与染色体外的遗传物质相关的遗传现象称为染色体外遗传或非孟德尔型遗传。染色体外的遗传因子，原核(细菌和放线菌)的质粒真核微生物的小器官DNA(如叶绿体和线粒体)酵母的“质粒”类似物等，原核微生物第一部分的质粒，质粒：存在于原核细胞内，作为除染色体外的主要遗传物质，可以独立复制的共享价格大小：大约2-100106道尔顿的质粒带有数十个或数百个基因。在细胞质中独立于染色体存在(自由状态)，或通过交换混合在染色体中，以附着体的形式存在。质粒是能根据自身复制能力将质粒复制的控制形态分为严格或松弛型的复制因子，-严格质粒的复制由细胞核控制，并伴随染色体DNA复制。一般来说，一个宿主细胞内只有几个(1-5)的克隆体；松弛型质粒的克隆不受细胞核控制，染色体DNA复制停止的状态下也可以克隆，细胞内数量可以达到10-200个以上。质粒特性：质粒特性：质粒通过转基因或结合从一个细菌细胞转移到另一个细菌细胞，两个细胞都可以成为质粒的细胞；质粒转移的时候可以单独或携带染色体(片段)一起转移，因此可以成为基因工程的载体。质粒不是细菌生存的必要条件。质粒之间，质粒和染色体之间的基因可以重组。质粒控制遗传特性：宿主细胞培养性控制；控制对抗生素和重金属的抵抗。控制抗生素、细菌素或毒素蛋白质的生成。控制特殊高分子有机物的分解。生物固氮和控制对植物的成瘤效果；一、质粒研究方法和命名原则；(a)质粒的研究方法质粒与表型性状的相关性可以使用质粒消除和转移方法；一(curing)质粒消除和转移(transfer)，一)质粒质粒消除的物理化学因素：高温、吖啶橙、丝裂霉素c、溴化环锭、利福平等。理化因子作用机制：对质粒克隆分离的抑制作用；大容量理化因子会引起DNA突变。1:吖啶橙对f质粒的去除在42 下为100%。23360原生质诱导质粒：首先用溶菌酶去除细胞壁，去除质粒，然后再生该细胞。该方法已应用于葡萄球菌、沙门氏菌、枯草杆菌。2)质粒转移，质粒转移：某些质粒，如f质粒和r质粒，可以通过结合作用转移到受体细菌，Col质粒等小质粒受基因容量的限制，一般没有磁转移能力，可以通过转基因、诱导转移或高压电脉冲等特殊手段转移质粒。质粒转移实验：以包含r质粒(Ampr)的大肠杆菌为捐赠者，以含萘丁酸耐药基因(Nalr)的rhizobium为受体进行的质粒接合转移试验(图)，可以在包含amp和nal的双面板上轻松筛选出接受r质粒的受体菌(b)质粒的命名原则：1)质粒的名字通常由三个英文字母及其编号组成，第一个字母总是用小p (plasma)表示，接下来的两个字母必须大写，可以使用质粒的作者和实验室的英文缩写。3)三个字母后的数字是阿拉伯数字，用于区分属于同一类型的不同质粒(例如，pBR322、pSC101、pUC18和pUC19等)。(4)质粒的名称必须放在宿主细菌名称后面的括号内，当同一菌株含有多个质粒时，每个质粒必须消除E.coliC600(pBR322)(pXY1234)，5)菌株的原始质粒，然后在质粒名称的右上角加上“-”符号表示。E. colic 600: K12 (f-) (-)表示c 600是多缺陷K12菌株，消除了f因子和噬菌体。(6)质粒DNA的部分缺失用符号表示，在质粒上插入另一个DNA用“”符号表示，其后用括号表示缺失部位或插入部位及外源基因，pXY9109质粒可记录为f traA3 (63.1-64.0kb)。这是缺少转移基因a3的f质粒，缺失部位在63.1到64.0kb之间。PXY2101可以写成pSC101 (0kb: K12，hisa，1.5kb)，即pXY2101将大肠杆菌K12株l.5kb的hisA基因插入0kb位置的pSC101质粒，其次是质粒的类型，诱导诱导质粒，f因子：大小约100kb，也称为诱导因子。首次发现与大肠杆菌的性生殖现象(结合作用)相关的质粒。与2%的核染色体DNA相对应的环状双链DNA中，1/3基因(tra区)与结合作用有关。存在于肠道细菌属、假单胞菌、淋球菌、链球菌等细菌中，决定细菌性别。2.抗性质粒(r质粒)、抗性质粒：宿主微生物携带对抗生素、化学剂、重金属离子等杀菌剂的抗性质粒。耐药r质粒在1957年首次从流行性痢疾志贺菌分离后，发现耐药r质粒也存在于沙门氏菌、弧菌、假单胞菌、葡萄球菌、葡萄球菌。r质粒的细菌也很少含有成均馆，只有0.01%的细胞转移到受体细菌。r质粒有电阻传递因子(RTF)、电阻决定因子(r-determinant)、StructureofRFactors(电阻质粒)、rtfconjugateiveplamidtransfergenes、rtfconjugateiveplamidtransfergenes细胞内的copy数可分为1-2到数十种，管制型和松弛型两种，R100质粒(89kb)使宿主对以下药物和重金属有抵抗力：汞(Mer)、strep to strep tin(str)、雪纺(Sulfonamide，Sul)、氯霉素(Chlorampenicol，Cm)只杀死没有Col质粒的近缘，宿主不受生成的细菌素的影响。g细菌产生的细菌素通常由质粒基因编码，细菌产生的杆菌素是多肽代谢产物，通常抑制或杀死物种内的其他亚种或菌株。例如，乳酸杆菌产生的细菌素尼辛，能强烈抑制某些g细菌的生长，用于食品工业的保存。细菌素的抗菌活性，4 .分解质粒，分解质粒：与携带分解酶基因和微生物分解特定的可分解有机物的能力相关的质粒。主要存在于假单胞菌。分解有机物的种类包括CAM(樟脑)、octan(辛烷)、XYL(二甲苯)、SAL(水杨酸)和TOL(甲苯)。应用：将复杂的农药和肥料分解成可以用作碳源和能源的简单形式，对环境保护有很大的意义。脂招待研究农药降解菌，5病原颗粒：宿主微生物对人、动物或植物有病原菌，该病原体的致病颗粒是由该菌携带的致病颗粒引起的。因为这种质粒带有编码毒素的基因，其产物(毒素)对宿主(动物、植物)有害。Ti质粒存在于农杆菌中的。可以在某些植物的根和茎上生成冠瘤，Ri质粒存在于农杆菌中。可以在某些植物的根或茎上制造毛茸茸的根，Ti质粒是一种大质粒，分子量为120MD，大小约为200kb。Ti质粒也具有与f质粒类似的自主转移力。(图)、致病颗粒、感染农杆菌的烟草感染冠瘤、农杆菌rhizogenes的烟草具有发根、农杆菌、Ti质粒的转移特性、一些具有重要特性的外源基因农杆菌感染烟草和Ti质粒转移过程、Ti质粒转移、农杆菌、毒素基因、2)苏云金杆菌的毒素蛋白基因大部分编码为质粒，消除质粒苏云金杆菌含有在相关晶体中编码-内毒素的质粒，孢子晶体的结构基因和调控基因位于质粒上。毒素基因已成功转移到大肠杆菌、假单胞菌、棉花、玉米等植物。决定孢子，苏云金杆菌毒素蛋白基因，6共生固氮质粒，质粒存在于根瘤菌，控制细菌及其豆科植物的共生固氮效果。三叶草根瘤菌、豌豆根瘤菌(PRL1J1)、三叶草根瘤菌正在进一步研究。一些共生固氮质粒通过自身的结合作用转移到其他根瘤菌或农杆菌。大部分质粒都可以被吸引和移动。通过根瘤菌和大豆共生固氮，可以将空气中的无机氮转化为有机氮。7，代谢质粒，调节微生物特定代谢过程的质粒。例如，沙门菌含有质粒编码的乳糖发酵基因。大肠杆菌含有质粒编码的蔗糖发酵基因。第三，质粒的大小和数量，质粒的大小通常以分子量MD或碱基对数kb表示。LMD双链DNA，1，质粒大小确定方法：1)电泳方法：将纯化质粒与已知大小的标准DNA(标记)进行比较；2)用限制性内切酶分解精制的质粒DNA后，在电泳条件(如标准DNA的酶片段)下进行比较，计算，marker，质粒酶切，电泳的质粒大小，marker，DNA样本，3)未知和已知的质粒DNA，2，质粒数：质粒数：与质粒分子量成反比，每个细胞中质粒的拷贝数(copynumber)，f因子：1-2/cell cole 1: 10-100/cell，以为例：没有质粒的细菌(不产生细菌素的细菌)在第三代后出现了大约22对质粒:第七代后出现了没有质粒的细菌(不产生细菌素的细菌)。原质粒约26个在原细胞中属于2n-1质粒，4，细菌质粒的转移类型，转移性中的f因子，SCPl等属于转移性。r因子主要发现为耐药性的转移。ColEl不是转移性的，ColV2和ColIb属于转移性。在可移动的质粒上，宿主范围也不同。例如，在假单胞菌中，有两种质粒，如P1，可以转移到假单胞菌中的种间前或大肠杆菌。个别质粒(例如RP4)包括大肠杆菌(Escherichia)、Proteus (proteeus)、Azotobacter (azotobacter)、rhizobia(rhizobia)革兰阳性细菌葡萄球菌的质粒pUB110转移到枯草杆菌。5不相容组，1可能存在于同一细菌中的质粒属于不同的不相容组，不能共存的质粒属于同一不相容组，fi表明诱导因子f具有抑制作用。Fi类型的r因子与f因子在同一细胞内时，f因子的许多表型效果被抑制。包括细胞连接力，接受男性特异性噬菌体感染的能力等。Fi类型r因子在抑制f因子的同时抑制自己。一般称之为低频转移。所以没有抑制f因子的质粒称为fi-。2fi和fi-，fi表示对诱导因子f的抑制作用。所以没有抑制f因子的质粒称为fi-。Fi类型的r因子与f因子在同一细胞内时，f因子的许多表型效果被抑制。包括细胞连接力、接受男性特异性噬菌体感染的能力、为f特异性抗体凝集的能力等。Fi类型r因子在抑制f因子的同时抑制自己。一般称之为低频转移。3大肠杆菌K12是宿主的部分质粒的分裂，4，质粒不兼容是指两个密切相关的不同质粒在同一宿主细胞系中不能稳定共存的现象，没有选择压力。在细胞增殖的过程中，其中一个会逐渐被排斥(稀释)。这两种质粒称为非转运质粒。质粒不兼容、质粒不兼容主要是由于复制功能之间的相互干扰。大部分质粒产生控制质粒复制的抑制蛋白，其浓度与质粒复制数量成正比。由于受每个质粒的复制率复制数的控制，不相容质粒对生成的抑制蛋白的总浓度也一起调节。这种交叉抑制结果表明，细胞内质粒克隆数大大减少了个体感染状态下正常克隆数。质粒相容性和不相容性，不相容性组：特性及相似源质粒一般属于同一个不相容性组。特性和来源不同的质粒通常属于不同的不相容组。相容性：在同一个宿主细胞内，质粒可以不同共存，在同一个细胞内共存的质粒必须属于不同的不兼容。不兼容：即属于同一不兼容组的质粒(血缘关系近)不能在同一细胞内