原核生物基因组结构和基因讲稿.ppt

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1、关于原核生物基因组结构和基因第一页，讲稿共五十五页哦原核真核多顺反子操纵子单顺反子内含子第二页，讲稿共五十五页哦第一节 细菌基因组结构和基因细菌染色体质粒真核染色体第三页，讲稿共五十五页哦第四页，讲稿共五十五页哦质粒质粒(plasmids)细菌染色体外的共价闭合环状双链细菌染色体外的共价闭合环状双链DNADNA分子分子量约分子分子量约为为100 10100 106 6 D.D.携带携带11001100个基因个基因,一个菌细胞可有一个菌细胞可有一至数十个质粒。一至数十个质粒。Structure of a bacterium highlighting the bacterial plasmid.第

2、五页，讲稿共五十五页哦第六页，讲稿共五十五页哦1、可以在细胞质中独立于染色体之外（即以游离、可以在细胞质中独立于染色体之外（即以游离状态）存在，也可以插入到染色体上以附加体的形状态）存在，也可以插入到染色体上以附加体的形式存在；式存在；2、在细胞分裂时，可以不依赖于细菌染色体而、在细胞分裂时，可以不依赖于细菌染色体而独立进行自我复制，也可以插入到细菌染色体中独立进行自我复制，也可以插入到细菌染色体中与染色体一道进行复制；与染色体一道进行复制；3、质粒可以通过转化、转导、或接合作用而由一个、质粒可以通过转化、转导、或接合作用而由一个细胞转移到另一个细胞，使两个细胞都成为带有质细胞转移到另一个细胞

3、，使两个细胞都成为带有质粒的细胞；粒的细胞；4、质粒对于细胞生存并不是必要的。、质粒对于细胞生存并不是必要的。第七页，讲稿共五十五页哦一 细菌核质体细菌基因组必须经过压缩才能适应细胞容量通过DNA重复序列rep附着在核质体蛋白上类似真核组蛋白第八页，讲稿共五十五页哦细菌拟核（细菌拟核（nucleoid）的突环结构）的突环结构RNA-蛋白质核心蛋白质核心突环由双链突环由双链DNA结合结合碱性蛋白质组成碱性蛋白质组成平均一个突环含有平均一个突环含有约约40 kbDNA第九页，讲稿共五十五页哦细菌细菌DNADNA：长度：一般为：长度：一般为：1313mmmm例例：大大肠肠杆杆菌菌的的DNADNA长长

4、约约1 1mmmm。生生长长迅迅速速的的细细菌菌在在核核分分裂裂之之后后细细胞胞往往往往来来不不及及分分裂裂,所所以以细细胞胞中中常常有有2424个个核核，而而生生长长缓缓慢慢的的细细菌菌细细胞胞中中一一般般只只有有1212个个核核，不不在染色体复制时期一般是单倍体。在染色体复制时期一般是单倍体。功能：功能：负载遗传信息。负载遗传信息。由大型环状双链由大型环状双链DNADNA纤丝不规则地折叠或缠绕纤丝不规则地折叠或缠绕而构成的无核膜、核仁的区域而构成的无核膜、核仁的区域第十页，讲稿共五十五页哦(Bacillus megaterium)Prokaryotic Cell 第十一页，讲稿共五十五页哦

5、二 核质体超螺旋化正超螺旋负超螺旋通过EB结合实验可以判断螺旋情况第十三页，讲稿共五十五页哦第十四页，讲稿共五十五页哦每一个结构域由一个DNA环组成，环的两端固定在蛋白上，一旦DNA出现缺口，解旋只能是局部的，不能传递到下一个结构域，保证了细菌核质体的稳定。每一个细菌基因组约100个左右的结构域，每个约40Kb DNA第十五页，讲稿共五十五页哦细菌中的环状DNA分子通常呈负超螺旋，负超螺旋含有自由能，可以为打开双链提供能量。唯一含有正超螺旋DNA生物是某些极端高温（温泉）环境中的微生物，这种结构可以防止DNA在高温中变性。第十六页，讲稿共五十五页哦三、拓扑异构酶通过切断DNA的一条或两条链中的

6、磷酸二酯键，然后重新缠绕和封口来更正DNA连环数的酶。第十七页，讲稿共五十五页哦拓扑异构酶I催化DNA链的断裂和重新连接，每次只作用于一条链，即催化瞬时的单链的断裂和连接，它们不需要能量辅因子如ATP或NAD。拓扑异构酶II能同时断裂并连接双股DNA链它们通常需要能量辅因子ATP。在拓扑异构酶II中又可以分为两个亚类：一个亚类是DNA旋转酶(DNA gyrase)，其主要功能为引入负超螺旋，在DNA复制中起十分重要的作用。迄今为止，只有在原核生物中才发现DNA旋转酶另一个亚类是转变超螺旋DNA(包括正超螺旋和负超螺旋)成为没有超螺旋的松弛形式(relaxed form)。这一反应虽然是热力学上

7、有利的方向，但不知道为什么它们仍然像DNA旋转酶一样需要ATP，这可能与恢复酶的构象有关。这一类酶在原核生物和真核生物中都有发现。第十八页，讲稿共五十五页哦第十九页，讲稿共五十五页哦拓扑异构酶可以将复制后交联的DNA环分开，有助于细胞分裂时DNA的平均分配。如用抗生素阻止拓扑异构酶编码基因gyrA和gyrB表达，将可能引起细胞死亡。第二十页，讲稿共五十五页哦四 其他结合DNA的蛋白质Hu蛋白Hi蛋白P蛋白第二十一页，讲稿共五十五页哦五、抗生素抑制细胞生长第二十二页，讲稿共五十五页哦1.抗生素阻碍前体合成抑制二氢叶酸还原酶：阻止嘌呤和嘧啶合成抑制核糖核苷酸还原酶与dUMP竞争作用第二十三页，讲稿

8、共五十五页哦第二十四页，讲稿共五十五页哦第二十五页，讲稿共五十五页哦2.抗生素阻碍核苷酸的聚合类脱氧核甘酸 缺少羟基DNA交联 丝裂霉素C能够交联两个G 作用对象无原核真核区分，一般用于肿瘤治疗第二十六页，讲稿共五十五页哦3.抗生素作用于DNA结构吖啶类染料 吖啶黄、吖啶橙等类胸腺嘧啶 错误插入引起错配第二十七页，讲稿共五十五页哦4.抗生素作用于旋转酶GyrA抑制GyrB抑制第二十八页，讲稿共五十五页哦六、原核生物的基因基因组结构重叠基因第二十九页，讲稿共五十五页哦 重叠基因在表达时利用不同阅读框。重叠基因及基因内基因的现象反映了原核生物利用有限的遗传资源表达更多生物功能的能力。第三十页，讲稿

9、共五十五页哦174噬菌体的基因结构噬菌体的基因结构HGFJDCA BE蛋白蛋白D 丙丙 谷谷 甘甘 缬缬 蛋蛋 终止终止GCGGAAGGAGTGATGTAATGTCT蛋白蛋白E 精精 赖赖 谷谷 终止终止 起始起始 丝丝 蛋白蛋白J第三十一页，讲稿共五十五页哦第三十二页，讲稿共五十五页哦第二节 细菌染色体复制复制起始复制终止 终止区（ter)复制叉双向碰头停止复制Tus蛋白结合ter区，抑制解旋酶活性，阻止DNA B蛋白移动，阻止复制叉移动，等待另外一个复制叉到来。第三十三页，讲稿共五十五页哦第三十四页，讲稿共五十五页哦细胞分裂与染色体复制协同复制后两个子代DNA的分离 利用拓扑异构酶或者重组

10、酶完成。一条分子发生断裂，利用断口跨过另外一条DNA分子，从而分开两条分子。第三十五页，讲稿共五十五页哦复制后染色体的精确分配目前机制不清楚质粒的精确分配由Par A 和 Par B 蛋白完成。第三十六页，讲稿共五十五页哦染色体复制与细胞分裂协同第三十七页，讲稿共五十五页哦细胞周期与染色体复制协同DnaA 蛋白合成的调节 DnaA结合到oriC区启动复制复制的起始可能与DnaA的最低浓度有关但是细胞生长快慢不一致时，DnaA浓度确一致，因此可能还有其他因子的辅助功能。第三十八页，讲稿共五十五页哦Dam甲基化酶对复制起始的锁定。全甲基化的oriC区能启动复制，半甲基化的oriC区易于细胞膜结合

11、可能使复制过程等待细胞分裂进程同时甲基化也能调控DnaA蛋白的合成第三十九页，讲稿共五十五页哦第三节 噬菌体噬菌体噬菌体（phage,bacteriophage）即原核生物的病毒，包括噬细菌体噬细菌体（bacteriophage）,噬放噬放线菌体线菌体（actinophage)噬蓝细菌体噬蓝细菌体(cyanophage)等。在自然界中分布广泛，有原核有原核生物的地方就有相应的噬菌体。第四十页，讲稿共五十五页哦噬菌体种类主要为六种主要形态A型，dsDNA，蝌蚪状，收缩性尾B型，dsDNA，蝌蚪状，非收缩性尾C型，dsDNA，非收缩性尾D型，ssDNA，球状，无尾，大顶衣壳粒E型，ssRNA，球状

12、，无尾，小顶衣壳粒F型，ssDNA，丝状，五头尾第四十一页，讲稿共五十五页哦第四十二页，讲稿共五十五页哦第四十三页，讲稿共五十五页哦噬菌体构造第四十四页，讲稿共五十五页哦一、噬菌体裂解发育循环第四十五页，讲稿共五十五页哦早期基因、中期基因、晚期基因第四十六页，讲稿共五十五页哦T4噬菌体基因表达第四十七页，讲稿共五十五页哦噬菌体DNA复制M13复制单链DNA-RF-切开小口-滚环复制第四十八页，讲稿共五十五页哦第四十九页，讲稿共五十五页哦噬菌体复制宿主细胞中呈环状复制先型复制，然后滚环复制，入口处A蛋白识别cos位点，切割后包装第五十页，讲稿共五十五页哦第五十一页，讲稿共五十五页哦T7噬菌体复制线性DNA双链，固定ori位点开始形成复制叉复制3末端可以互补连接，从而形成多联体，补足缺失的复制信息切割末端的pac位点，形成单体包装。T7自身编码所需酶类，但也可由宿主提供第五十二页，讲稿共五十五页哦第五十三页，讲稿共五十五页哦第五十四页，讲稿共五十五页哦02.04.2023感感谢谢大大家家观观看看第五十五页，讲稿共五十五页哦