【正文】 7.1 細菌(x236。jūn)的細胞和基因組（掌握） 7.2 大腸桿菌的突變型及其篩選（了解） 7.3 細菌的接合與中斷雜交染色體作圖（掌握） 7.4 F’因子與性導（自學了解） 7.5 細菌的轉化與轉導作圖（掌握） 7.6 細菌同源重組的機制（自學了解）,第七章 細菌的遺傳(y237。chu225。n)分析,第一頁，共六十八頁。,本章主要以大腸桿菌（E. coli ）為材料(c225。ili224。o)，討論： 細菌的遺傳物質的傳遞規(guī)律 細菌染色體作圖 細菌同源重組的分子機制,第二頁，共六十八頁。,7.1 細菌(x236。jūn)的細胞和基因組,7.1.1 細菌(x236。jūn)的細胞 7.1.2 細菌的基因組,第三頁，共六十八頁。,7.1.1 細菌(x236。jūn)的細胞,E. coli 的菌落colony,第四頁，共六十八頁。,細菌: 真細菌（eubacteria）如大腸桿菌（Escherchia coli） 古細菌（archaebacteria）如詹氏甲烷球菌 （Methanococcus jannaschii） 多種形態(tài)存在：球菌（cocci） 桿菌（bacilli ） 螺旋菌（sprilla）等 大?。弘S種類(zhǒngl232。i)不同而異 桿菌一般長1～5?，寬0.5～1?； 球菌以直徑大小表示，一般為0.5～1 ?； 螺旋菌一般長為1～50 ?，直徑為0.5～1 ?,第五頁，共六十八頁。,細菌的基本結構：細胞壁、細胞膜、擬核、核糖體、 細胞質及內含物； 細菌的特殊結構：如莢膜和鞭毛 遺傳物質環(huán)狀核酸分子，也可稱染色體。 單細胞→菌落（clone）/菌株（strain） 世代(sh236。d224。i)時間短，20分鐘一代，容易得到生化突變型。 原養(yǎng)型prototroph →營養(yǎng)缺陷型auxotroph 細菌與細菌之間可有遺傳物質的交換,第六頁，共六十八頁。,經(jīng)滲透處理(chǔlǐ)的E.Coli 釋放出來的DNA，其染色體長度1200μm,細菌染色體不凝縮，沒有著絲粒，也沒有紡錘體結構。 細菌繁殖：雙鏈環(huán)形DNA分子隨著細胞(x236。bāo)伸長而采取二分分裂（binary fission）的方式分開。,細菌染色體的復制與細胞二分(232。r fēn)分裂,第七頁，共六十八頁。,7.1.2 細菌(x236。jūn)的基因組,細菌染色體大多為裸露(luǒl249。)的環(huán)狀閉合DNA雙鏈，沒有組蛋白和其他蛋白質結合，也不形成核小體結構。位于細胞內一個稱為“擬核”（nucleoid）的區(qū)域中。這種結構有利于外源DNA的插入。細菌的染色體長度為250～35 000μm不等。,第八頁，共六十八頁。,擬核結構(ji233。g242。u),電鏡觀察表明：擬核結構最顯著的特征是其DNA被包裹壓縮成一個個有序的環(huán)狀結構域(loop domain)。 大腸桿菌基因組長 4639229 bp，在松弛狀況(zhu224。ngku224。ng)：1 333 μm長，而其細胞長度約為2 μm 、寬1μm ，必須壓縮最少1 000倍后才能裝入細胞中。 對擬核成分分析表明，DNA占80％，其余為RNA和蛋白質。已分離出HU、H1等DNA結合蛋白，類似于真核染色體的結構蛋白，可能與結構域的形成有關。大腸桿菌擬核中約有100個結構域，每個相當于40 kb，各個結構域具有相對的獨立性。染色體(擬核)的結構域是超螺旋結構。這是DNA雙螺旋的螺旋軸盤繞而形成的螺旋，是DNA三級結構的一種形式。,第九頁，共六十八頁。,如用DNA酶處理大腸桿菌擬核，各結構域DNA鏈將會斷裂，超螺旋結構受到破壞，變?yōu)樗沙谛徒Y構。擬核的中央(zhōngyāng)部分為支架蛋白和RNA。 若用RNA酶處理，擬核中DNA的折疊結構即不能保持，說明RNA和支架蛋白是保持擬核結構的重要因素,細菌染色體以高度(gāod249。)組裝的形式存在,第十頁，共六十八頁。,E.coli的染色體為閉合雙鏈環(huán)狀DNA，長約1333μm. 1997年測定完成 E.coli K12 MG1655菌株全基因組: 4639229（約4.7106）bp 其中(q237。zhōng)：87.8％ 編碼蛋白質 0.8％ 編碼穩(wěn)定性RNA 0.7% 無編碼功能的重復序列 11％ 屬調節(jié)序列和具有其它功能 在編碼蛋白質序列：總共編碼4288種已知和未知的蛋白質（可讀框），其中約38％功能不明。,E. coli 的全基因組概況(g224。iku224。ng),第十一頁，共六十八頁。,在K12 MG1655菌株中，基因的平均長度為950bp,基因之間的平均間隔約為118bp，但是菌株之間可能會有很大的差別。 2005年報道了第二個菌株E. coli K12 W3110基因組的完整序列。 比較K12 MG1655菌株和K12 W3110菌株，發(fā)現(xiàn)兩者基因組大小并不是一致(yīzh236。)的： K12 W3110基因組大小為 4646332bp，基因總數(shù)為4464個 K12 MG1655基因組大小為4639229bp，基因總數(shù)為4288個,E. coli 的全基因組概況(g224。iku224。ng),第十二頁，共六十八頁。,E. coli 的全基因組,僅顯示部分基因 注意圖距單位：min,第十三頁，共六十八頁。,7.2 大腸桿菌(d224。 ch225。nɡ ɡǎn jūn)的突變型及其篩選,7.2.1 大腸桿菌的突變類型 （1）合成代謝功能的突變型（anabolic functional mutants） 野生型品系在基本培養(yǎng)基上具有合成所有代謝和生長所必需的復雜有機物的功能，這稱為合成代謝功能（anabolic function）。 這需要大量基因(jīyīn)的表達，其中任何一個必需的基因(jīyīn)發(fā)生了突變都不能進行一個特定的生化反應，從而阻礙整個合成代謝功能的實現(xiàn)，這種突變型稱為營養(yǎng)缺陷型。它們多是條件致死突變（condition lethal mutation），因為能通過在基本培養(yǎng)基中添加所需的有機成分使具有這種突變的細菌存活。,第十四頁，共六十八頁。,（2）分解代謝功能的突變型（catabolic functional mutants） 野生型大腸桿菌能利用比葡萄糖復雜的不同碳源，因為它能使復雜的糖類轉化成葡萄糖或其他簡單的糖類，也能將復雜分子，如氨基酸或脂肪酸降解為乙酸或三羧酸循環(huán)的中間物。這些降解功能稱為分解代謝功能（catabolic function）。 同樣，一系列降解功能的實現(xiàn)也需要許多有關基因的表達，其中任何一個基因的突變都會影響降解功能的實現(xiàn)。 如