微生物课程回顾和复习专家讲座.pptx

微微 生生 物物 遗遗 传传 学学课程回顾与复习课程回顾与复习微生物课程回顾和复习第1页0.绪绪 论论p 主要概念主要概念表型、遗传、变异表型、遗传、变异p 知识点知识点了解日常描述遗传、变异现象了解日常描述遗传、变异现象微生物课程回顾和复习第2页一一.微生物遗传物质微生物遗传物质p 主要概念主要概念复制子、复制起点、半保留复制、先导链、后随复制子、复制起点、半保留复制、先导链、后随链、拟核链、拟核/类核、类核、p 知识点知识点（1）肺炎双球菌转化试验中转化因子论证与结）肺炎双球菌转化试验中转化因子论证与结论论（2）噬菌体感染试验结论：遗传物质）噬菌体感染试验结论：遗传物质DNA（3）病毒重建试验微生物工具与结论：烟草花）病毒重建试验微生物工具与结论：烟草花叶病毒、遗传物质叶病毒、遗传物质RNA微生物课程回顾和复习第3页p（4）DNA一级结构一级结构*：四种核苷酸单体结构示意、：四种核苷酸单体结构示意、简称简称p（5）DNA二级结构：二级结构：双链反向、双链反向、碱基互补标准、碱基互补标准、双螺旋构象双螺旋构象*（B-DNA右手双螺旋结构关键点右手双螺旋结构关键点&主要参数）主要参数）p（6）DNA三级结构：超螺旋现象与三级结构：超螺旋现象与拓扑异构酶拓扑异构酶功效。功效。p（7）DNA半保留复制半保留复制*：原理与图示：原理与图示p（8）复制叉与）复制叉与复制方向确实定复制方向确实定p（9）DNA主要复制方式：线性主要复制方式：线性dsDNA、环状环状dsDNA微生物课程回顾和复习第4页p（10）原核生物染色体成份：）原核生物染色体成份：80%DNA+类组蛋白类组蛋白p（11）细菌）细菌DNA复制复制*：复制起始（引物）、复制：复制起始（引物）、复制延伸（主要延伸（主要DNA聚合酶及其功效）、先导链与后随聚合酶及其功效）、先导链与后随链同时复制。链同时复制。p（12）真核染色体核小体与组蛋白八聚体。）真核染色体核小体与组蛋白八聚体。p（13）真核生物与原核生物）真核生物与原核生物DNA复制速度比较。复制速度比较。p（14）真核生物）真核生物DNA聚合酶（主要酶）聚合酶（主要酶）p（15）基因重合现象及其类型）基因重合现象及其类型 微生物课程回顾和复习第5页Avery等人等人转化试验转化试验DNA是转化是转化因子因子微生物课程回顾和复习第6页purinespyrimidinesAdenine(A)Guanine(G)Cytosine(C)Thymine(T)Bases in DNA微生物课程回顾和复习第7页脱氧核糖核苷脱氧核糖核苷脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸微生物课程回顾和复习第8页DNA中碱基配对中碱基配对核核糖糖|磷磷酸酸：双双螺螺旋旋骨骨架架微生物课程回顾和复习第9页p例题：以下是两对DNA碱基正确示意图，图中碱基分别以a、b、c、d表示。请问：a、b、c、d实际分别为何种核苷酸碱基？abcd微生物课程回顾和复习第10页Watson-Crick 右手双螺旋结构：右手双螺旋结构：B-DNAp关键点关键点（1）主链：脱氧核糖和磷酸以3,5磷酸二酯键交互连接，成为螺旋骨架即主链，位于外侧，碱基处螺旋内侧，螺旋直径约20；（2）碱基对互补：A-T、G-C；（3）螺距34，包含10对核苷酸，故相邻碱基平面垂直距离是3.4，相对螺旋轴转动3；（4）双螺旋表面形成大沟和小沟。微生物课程回顾和复习第11页p例题：大肠杆菌染色体分子量大约2.5x109Da，核苷酸平均分子量是330Da，两个临近核苷酸对之间距离是0.34nm，双螺旋螺距是3.4nm，计算：分子长度、DNA转数。p DNA半保留复制半保留复制微生物课程回顾和复习第12页DNA主要复制方式主要复制方式p线性线性dsDNA：普通双向复制，形成复制眼。：普通双向复制，形成复制眼。双向单点复制双向单点复制双向多点复制双向多点复制p环状环状dsDNA：复制复制滚环复制滚环复制D环复制环复制微生物课程回顾和复习第13页细菌细菌DNA复制起始复制起始pDNA聚合酶只能延长而不能开始新聚合酶只能延长而不能开始新DNA链合成，需链合成，需要引物要引物短短RNA；p引物：引物：DNA新生链合成都是以引物酶先合成一小段新生链合成都是以引物酶先合成一小段RNA链为起始，这一段链为起始，这一段RNA称为引物。引物通常长称为引物。引物通常长1050核苷酸。核苷酸。RNA引物最终被切除并由引物最终被切除并由DNA取代；取代；p引物酶（引物酶（primase）：属于）：属于RNA聚合酶又不一样于聚合酶又不一样于转录酶。与解螺旋酶（转录酶。与解螺旋酶（DnaB）共同作用。）共同作用。微生物课程回顾和复习第14页三种三种DNA聚合酶聚合酶pDNA聚合酶聚合酶III：起主要作用关键酶，先导链和后起主要作用关键酶，先导链和后随链合成，形成二聚体起作用，含有夹环结构。随链合成，形成二聚体起作用，含有夹环结构。pDNA聚合酶聚合酶I：切除冈崎片段切除冈崎片段RNA引物；引物；填补后随链合成中冈崎片段间空隙缺口；填补后随链合成中冈崎片段间空隙缺口；53及及35DNA外切酶活性：校读纠错作用外切酶活性：校读纠错作用pDNA聚合酶聚合酶II：35外切酶活性、外切酶活性、53方向方向DNA合成；合成；详细功效尚不清，主要可能在于修复损伤详细功效尚不清，主要可能在于修复损伤DNA。微生物课程回顾和复习第15页DNA聚合酶聚合酶IIIp二聚体结构，是起主要作用关键酶；二聚体结构，是起主要作用关键酶；p夹环（夹环（clamp）：可沿）：可沿DNA滑动，能增强滑动，能增强DNA聚合酶聚合酶III复制连续性和复制速率。复制连续性和复制速率。微生物课程回顾和复习第16页p 核小体（核小体（nucleosome）是组成真核生物染色体基本单位；是组成真核生物染色体基本单位；是由是由DNA和组蛋白所组成和组蛋白所组成“颗粒颗粒”。关键颗粒关键颗粒(组蛋白组蛋白8聚体聚体)+DNA缠缠2圈圈+1分子分子H1组蛋白组蛋白8聚体包含聚体包含H2A、H2B、H3、H4各各2分子。分子。微生物课程回顾和复习第17页核核小小体体模模式式图图140bp+60bp=200bp微生物课程回顾和复习第18页 真核生物真核生物DNA复制速度慢于原核生物，但因复制速度慢于原核生物，但因为真核生物复制子数量远多于原核生物，二者总为真核生物复制子数量远多于原核生物，二者总体复制速度难以显著区分；另，因为真核生物复体复制速度难以显著区分；另，因为真核生物复制子比原核生物小很多，所以二者单个复制子复制子比原核生物小很多，所以二者单个复制子复制所需时间，属于同一数量级。制所需时间，属于同一数量级。可能原因？核小体结构可能原因？核小体结构微生物课程回顾和复习第19页真核生物真核生物DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶polpolpolpolpol位置核内核内线粒体核内核内p主主要要p功功效效主要复制酶：复制引发、后随链合成DNA损伤修复复制主要复制酶：先导链合成校读、修复、填补缺口p其其它它p功功效效35外切酶活性35外切酶活性35外切酶活性抑制剂四环双萜双脱氧TTP双脱氧TTP四环双萜四环双萜微生物课程回顾和复习第20页三三.病毒遗传分析病毒遗传分析p 主要概念主要概念噬菌体、核衣壳、烈性噬菌体、温和噬菌体、溶噬菌体、核衣壳、烈性噬菌体、温和噬菌体、溶源细菌、原噬菌体、顺反子源细菌、原噬菌体、顺反子p 知识点知识点（1）病毒基本特征）病毒基本特征（2）病毒五种形状与三类对称）病毒五种形状与三类对称（3）病毒结构组成：核酸芯、蛋白衣壳、核衣）病毒结构组成：核酸芯、蛋白衣壳、核衣壳、包壳、包/被膜概念。被膜概念。微生物课程回顾和复习第21页p（4）病毒核酸各种存在类型）病毒核酸各种存在类型p（5）病毒复制周期（或称复制循环）病毒复制周期（或称复制循环）*p（6）噬菌体形态三种类型：有尾、无尾（球形）、）噬菌体形态三种类型：有尾、无尾（球形）、丝状丝状p（7）噬菌斑法：原理、目标作用）噬菌斑法：原理、目标作用p（8）一步生长曲线法：目标作用，潜伏期、裂解）一步生长曲线法：目标作用，潜伏期、裂解期和平稳期三个时期判断与分析。期和平稳期三个时期判断与分析。p（9）单菌释放法：目标作用）单菌释放法：目标作用微生物课程回顾和复习第22页p（10）T4噬菌体重组测验噬菌体重组测验*：重组率计算：重组率计算p（11）T4噬菌体互补测验噬菌体互补测验*：作用、结果分析：作用、结果分析p（12）噬菌体进入溶原周期还是裂解周期决定：噬菌体进入溶原周期还是裂解周期决定：关键蛋白关键蛋白CI 和和 Cro，其决定结果。，其决定结果。微生物课程回顾和复习第23页种 类代表病毒名dsDNA单纯疱疹病毒、SV40（环）、T4噬菌体、天花病毒ssDNAM13噬菌体（环）、细小DNA病毒、X174噬菌体（环）dsRNA呼肠孤病毒ssRNA（+）SARS病毒、甲肝病毒、登革热病毒ssRNA（-）禽流感病毒、麻疹病毒、狂犬病病毒逆转录病毒人乙肝病毒、HIV微生物课程回顾和复习第24页吸吸 附附侵侵 入入病毒特异性酶合成病毒特异性酶合成病毒基因组复制病毒基因组复制病毒结构蛋白质合成病毒结构蛋白质合成装装 配配释释 放放病毒大分子合成病毒大分子合成病毒复制全过程病毒复制全过程微生物课程回顾和复习第25页重组率计算重组率计算 重组型噬菌斑数重组型噬菌斑数重组率重组率=100%总噬菌斑数总噬菌斑数 大肠杆菌大肠杆菌K平板上噬菌斑数平板上噬菌斑数 2 =100%大肠杆菌大肠杆菌B平板上噬菌斑总数平板上噬菌斑总数微生物课程回顾和复习第26页互互补补测测验验结果分析：结果分析：若两个突变表现出互补效应，则证实这两个突变分别属于不一样基因；若不表现互补，则证实这两个突变属于相同基因。微生物课程回顾和复习第27页p（4）在某噬菌）在某噬菌体中有体中有A、B两两个顺反子，当个顺反子，当以下组合噬菌以下组合噬菌体同时感染细体同时感染细菌细胞时，哪菌细胞时，哪些组合产生正些组合产生正常型，哪些组常型，哪些组合产生突变表合产生突变表型？型？微生物课程回顾和复习第28页解答：解答：p1p2 3p4p5p例题：例题：a1-a5是是5个表型相同突变型。以下结果表个表型相同突变型。以下结果表明明a1-a5分属于几个基因？分属于几个基因？微生物课程回顾和复习第29页四四.细菌基因转移和基因重组细菌基因转移和基因重组p主要概念主要概念转化、接合、转导、转化、接合、转导、F因子、普遍性转导、转因子、普遍性转导、转导噬菌体、不足转导、共转导导噬菌体、不足转导、共转导p 知识点知识点（1）F因子三种存在状态（因子三种存在状态（E.coli为例）为例）*（2）DNA杂交重组中双交换与单交换杂交重组中双交换与单交换（3）中止杂交试验）中止杂交试验*：结果分析：结果分析（4）F因子形成及其突出特点。因子形成及其突出特点。微生物课程回顾和复习第30页p F因子三种状态（以大肠杆菌为例）：因子三种状态（以大肠杆菌为例）：没有没有F因子，即因子，即F-；一个自主状态一个自主状态F因子，即因子，即F+；一个整合到自己染色体内一个整合到自己染色体内F因子，即因子，即Hfr菌株。菌株。微生物课程回顾和复习第31页单交换产生不平衡线性染色体单交换产生不平衡线性染色体双交产生稳定重组子双交产生稳定重组子微生物课程回顾和复习第32页b.基因转移次序基因转移次序非随机非随机a.以基因出现时间为标准作以基因出现时间为标准作E.coli遗传连锁图。遗传连锁图。微生物课程回顾和复习第33页共共 转转 导导p指指两个基因同在一起两个基因同在一起进行进行转导。转导。可应用于测定细可应用于测定细菌基因间连锁关系。菌基因间连锁关系。p例：例：a 基因和基因和 b 基因共转导频率很高、和基因共转导频率很高、和 c 基因共基因共转导频率也很高；而转导频率也很高；而 b 和和 c 基因极少或完全不共基因极少或完全不共转导。那么，这三个基因相对位置应为：转导。那么，这三个基因相对位置应为：b-a-c。微生物课程回顾和复习第34页五五.质质 粒粒p 主要概念主要概念 质粒、质粒不相容性、自主转移质粒、可移动质粒、质粒不相容性、自主转移质粒、可移动 质粒质粒p 知识点知识点（1）质粒分子结构（）质粒分子结构（通常通常）：）：CCC dsDNA（2）质粒普通特征）质粒普通特征（3）质粒编码基因特征：非必需、特殊条件下质粒编码基因特征：非必需、特殊条件下（4）质粒编码经典遗传表型）质粒编码经典遗传表型*微生物课程回顾和复习第35页p（5）细胞分裂中质粒分配）细胞分裂中质粒分配*：质粒稳定遗传两个：质粒稳定遗传两个条件、主动分配体系条件、主动分配体系par区结构、不含质粒子代细区结构、不含质粒子代细胞宿主致死体系（原理、运作）胞宿主致死体系（原理、运作）p（6）质粒各种分类：按复制控制形式分（严紧型）质粒各种分类：按复制控制形式分（严紧型&松弛型）、按宿主范围分（窄宿主范围松弛型）、按宿主范围分（窄宿主范围&广宿广宿主范围）、按转移能力分（转移性主范围）、按转移能力分（转移性&非转移性）非转移性）p（7）质粒复制调控：负调控，两种类型（抑制物）质粒复制调控：负调控，两种类型（抑制物-靶位调控、重复子靶位调控、重复子-竞争结合调控）竞争结合调控）p（8）质粒作为基因工程载体突出特点）质粒作为基因工程载体突出特点微生物课程回顾和复习第36页质质粒粒普普通通特特征征p能自我复制，并稳定遗传能自我复制，并稳定遗传p在细胞内大小和数量不相同在细胞内大小和数量不相同p非必要遗传物质非必要遗传物质p互不相容性互不相容性p可消除性可消除性p含有可转移性及稳定性含有可转移性及稳定性p可整合性可整合性p可重组性可重组性p耐碱性耐碱性微生物课程回顾和复习第37页质粒编码经典遗传表型质粒编码经典遗传表型p 多数质粒均控制宿主细胞一个多数质粒均控制宿主细胞一个or几个特殊性状，即含几个特殊性状，即含有一定表型。依表型不一样，质粒主要分为以下几类：有一定表型。依表型不一样，质粒主要分为以下几类：致育质粒（Fertility factor）抗性质粒（Resistance factor）细菌素质粒（Bacteriocin production plasmid）毒性质粒（virulence plasmid）降解质粒（Metabolic plasmid）致病性质粒微生物课程回顾和复习第38页宿主致死体系宿主致死体系p质粒编码致死基因ccdA(解毒剂)和ccdB(毒剂)；p无质粒子细胞：开始时含有CcdA和CcdB，随即这两种蛋白质逐步消失；p但毒剂CcdB比解毒剂CcdA稳定，CcdA易先被蛋白酶降解，于是CcdB蛋白行使其对宿主细胞致死作用。微生物课程回顾和复习第39页质粒复制调控质粒复制调控p抑制物抑制物-靶位调控：靶位调控：依赖一小段反向转录RNA作为抑制物，经过它与目标RNA互补结合以阻止质粒复制起始。目标RNA包含质粒DNA复制引物、用于编码复制所需Rep蛋白mRNA。p重复子重复子-竞争结合调控：竞争结合调控：质粒在复制起始位点(ori)和复制基因(rep)附近存在着多个重复子序列，它们能与复制起始必需Rep蛋白竞争性结合，从而抑制质粒复制和拷贝数增加。转录自体调控 偶联模型微生物课程回顾和复习第40页七七.酵母菌遗传分析酵母菌遗传分析p 知识点知识点（1）酵母菌基本特征：菌落、代谢型、繁殖酵母菌基本特征：菌落、代谢型、繁殖（2）真核生物染色体三大功效序列（实现染色）真核生物染色体三大功效序列（实现染色体功效三大基本要素）：基本结构体功效三大基本要素）：基本结构（3）嗜杀现象与嗜杀质粒）嗜杀现象与嗜杀质粒*（4）单倍体酵母细胞接合：简明过程）单倍体酵母细胞接合：简明过程（5）接合型转换单向性）接合型转换单向性（6）酵母菌载体系统（功效分类及各自主要功）酵母菌载体系统（功效分类及各自主要功效）。效）。微生物课程回顾和复习第41页p 嗜杀现象嗜杀现象酿酒酵母中一些菌株能够产生毒素杀死其它酵母，这种现象即称为嗜杀现象。产生毒素酵母菌株称嗜杀株，对毒素敏感菌株称为敏感株，既不产毒素又不对毒素敏感菌株称为中性株。嗜杀株对毒素有免疫性，敏感株不产生毒素。普通嗜杀现象是由两种含有自我复制能力细胞遗传因子线状dsRNA决定，它们通常以蛋白外壳包裹粒子状态存在于细胞质中，但与病毒粒子不一样不含有体外侵染特征，故称为嗜杀质粒。但因为它们含有蛋白外壳，所以又称为类病毒颗粒。微生物课程回顾和复习第42页p嗜杀质粒分为L-型和M-型（编码毒素蛋白分泌到胞外）。不一样嗜杀酵母株有不一样M型类病毒，从而编码合成不一样毒素蛋白，表现不一样嗜杀表型。p只有L型类病毒而无M型类病毒酵母菌株，不具备嗜杀性，是敏感株；只有同时具备L型类病毒和M型类病毒，酵母才含有嗜杀性。故有些人称M型类病毒为嗜杀质粒、L型类病毒为辅助颗粒。p这两种质粒遗传因子不含有细胞外感染能力，但它们能够经过酵母高频率接合而在酵母中广泛传输。微生物课程回顾和复习第43页两个单倍体酵母细胞接合两个单倍体酵母细胞接合p接合是由一个接合类型细胞分泌信息素与另一个接合类型细胞携带受体相互作用而介导。pa细胞和细胞接合经过各自分泌可扩散a-因子和-因子两种信息素相互交换而起始。两种信息素互作可使细胞复制停留在G1 期，然后发生各种形态改变。微生物课程回顾和复习第44页 接合型转换是单向接合型转换是单向过程：过程：此过程中有一个接收者(MAT)，却有两个供体(HMR、HML)。但MATa总是与HML进行重组，MAT总是与HMRa重组。微生物课程回顾和复习第45页酵母菌载体种类很多，依功效分为三大类：酵母菌载体种类很多，依功效分为三大类：p（1）克隆载体：）克隆载体：用于基因克隆。依质粒载体组成和复制方式，可分为整合型载体(YIp)、附加体载体(YEp)、复制型载体(YRp)、着丝粒载体(YCp)、酵母人工染色体(YAC)五类。p（2）表示载体）表示载体(YXp)：包含酵母菌强开启子+多克隆位点+终止子。外源结构基因插入多克隆位点适当酶切位点，在强开启子调整下，外源基因进行高效表示。p（3）分泌载体）分泌载体(YSp)：一类将基因产物分泌到胞外载体，除必须含有表示载体开启子和终止子外，还需在表示载体起始密码子上游有分泌信号序列。微生物课程回顾和复习第46页八八.丝状真菌遗传分析丝状真菌遗传分析p主要概念主要概念次序排列四分体（代表菌）、非次序排列四分体次序排列四分体（代表菌）、非次序排列四分体（代表菌）（代表菌）、准性生殖准性生殖p知识点知识点（1）丝状真菌基本特征：菌落、繁殖）丝状真菌基本特征：菌落、繁殖（2）粗糙脉孢菌遗传分析）粗糙脉孢菌遗传分析*：第一次分裂分离和第一次分裂分离和第二次分裂分离判断；第二次分裂分离判断；计算着丝粒距离计算着丝粒距离（3）准性生殖与有性生殖主要区分）准性生殖与有性生殖主要区分（4）准性生殖过程）准性生殖过程*：包含异核体形成（异核体证：包含异核体形成（异核体证实）、体细胞二倍体产生、体细胞中染色体交换和实）、体细胞二倍体产生、体细胞中染色体交换和单元化。单元化。微生物课程回顾和复习第47页无无交交换换微生物课程回顾和复习第48页发发生生交交换换微生物课程回顾和复习第49页p因为每1个第二次分裂分离子囊中只有二分之一是重组子囊孢子，另二分之一子囊孢子是非重组，所以基因座位和着丝粒之间距离应该是：(1/2)第二次分裂分离子囊数着丝粒距离=100图距单位 总 子 囊 数微生物课程回顾和复习第50页微生物课程回顾和复习第51页p 异核体证实异核体证实排除排除“互养互养”将原养型菌落上取下少许菌丝接将原养型菌落上取下少许菌丝接种于养料贫乏培养基上，在放大镜下将从接种处向种于养料贫乏培养基上，在放大镜下将从接种处向外长出菌丝尖端连同小块培养基切下，放在基本培外长出菌丝尖端连同小块培养基切下，放在基本培养基上。若原养型菌落出现是因为互养，那么单个养基上。若原养型菌落出现是因为互养，那么单个菌丝尖端就不会生长。可是只要割取菌丝尖端不是菌丝尖端就不会生长。可是只要割取菌丝尖端不是太短而妨碍生长，往往能够得到一个新培养物，所太短而妨碍生长，往往能够得到一个新培养物，所以能够排除以能够排除“互养互养”这一解释。这一解释。微生物课程回顾和复习第52页p排除二倍体或单倍重组体排除二倍体或单倍重组体将leumet+菌株和leu+met菌株分生孢子混合接种在基本培养基上，取其上长出菌落单个菌丝尖端，接种于基本培养基；搜集由单个菌丝尖端长成培养物孢子，分别接种于基本培养基、含亮氨酸培养基和含蛋氨酸培养基上；经培养发觉在前一个培养基上没有菌落，而在后两种培养基上可出现菌落。（因为构巢曲霉分生孢子是单核，所以异核体分生孢子核型应分属于leumet+或leu+met，所以它们在基本培养基上不生长，而能在后两种培养基上生长。而二倍体(leumet+/leu+met)和重组单倍体(leu+met+)则能在基本培养基上生长。试验结果与此相反，故排除二倍体和单倍重组体存在。微生物课程回顾和复习第53页九九.原核生物基因表示调控原核生物基因表示调控p 主要概念主要概念操纵子、结构基因、调整基因、正调控、负调操纵子、结构基因、调整基因、正调控、负调控、阻遏物与激活物、开启子、终止子、严紧控、阻遏物与激活物、开启子、终止子、严紧反应、反义反应、反义RNAp 知识点知识点（1）原核生物基因表示调控特点）原核生物基因表示调控特点（2）转录调控系统四种基本类型转录调控系统四种基本类型*（3）乳糖操纵子基本原理乳糖操纵子基本原理*（4）转录后调控主要类型转录后调控主要类型微生物课程回顾和复习第54页转转录录调调控控系系统统四四种种基基本本类类型型微生物课程回顾和复习第55页