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1、学习必备 欢迎下载 微生物知识点（顾青老师部分）1、微生物的遗传特性 遗传因子：承载遗传物质的结构，必须具备 2 点：能自我复制，能编码。基因：是遗传物质 DNA上具有特定功能的一段核苷酸序列（编码一种蛋白，一种 tRNA或一种 rRNA，或不具有编码蛋白功能，但具有重要的遗传功能）。基因组：是存在于生物体内的遗传物质（包括病毒的核酸、细胞生物的染色体及其核外遗传物质）中的全部基因的总称。原核微生物的遗传因子有 3 类：染色体、质粒、噬菌体。细菌的染色体一般是 1 条环状 dsDNA，（1）一般没有间隔基因；（2）一般没有重复序列。细菌的质粒存在于绝大多数原核生物，但只在少数真核生物中发现。是

2、能独立于宿主细胞染色体进行自我复制的遗传因子，以核酸的形式存在于细胞内，无细胞外存在形式。细菌的一些基因群来自染色体外的遗传因子，如质粒和噬菌体。真核微生物的遗传因子有染色体、线粒体、DNA、叶绿体 DNA、质粒、病毒。2、遗传物质的特点 学习必备 欢迎下载 稳定性、多样性、自我复制能力 3、遗传物质的基础 目前普遍认为：基因是染色体 DNA 分子上的一个特定大小的片段。除 DNA 外，某些病毒（只含 RNA 的病毒）也可以 RNA 作为遗传物质。DNA：主要的遗传物质；RNA：部分生物的遗传物质；蛋白质：生命活动的体现者。复制能编码基因是遗传物质上具有特定功能的一段核苷酸序列编码一种蛋白一种

3、或一种或不具有编码蛋白功能但具有重要的遗传功能基因组是存在于生物体内的遗传物质包括病毒的核酸细胞生物的染色体及其核外遗传物质中的全部重复序列细菌的质粒存在于绝大多数原核生物但只在少数真核生物中发现是能独立于宿主细胞染色体进行自我复制的遗传因子以核酸的形式存在于细胞内无细胞外存在形式细菌的一些基因群来自染色体外的遗传因子如质粒和噬菌体能力遗传物质的基础目前普遍认为基因是染色体分子上的一个特定大小的片段除外某些病毒只含的病毒也可以作为遗传物质主要的遗传物质部分生物的遗传物质蛋白质生命活动的体现者学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载为什么微学习必备 欢迎下载 复制能编码基因是遗传物质上具有特定功能的一段

4、核苷酸序列编码一种蛋白一种或一种或不具有编码蛋白功能但具有重要的遗传功能基因组是存在于生物体内的遗传物质包括病毒的核酸细胞生物的染色体及其核外遗传物质中的全部重复序列细菌的质粒存在于绝大多数原核生物但只在少数真核生物中发现是能独立于宿主细胞染色体进行自我复制的遗传因子以核酸的形式存在于细胞内无细胞外存在形式细菌的一些基因群来自染色体外的遗传因子如质粒和噬菌体能力遗传物质的基础目前普遍认为基因是染色体分子上的一个特定大小的片段除外某些病毒只含的病毒也可以作为遗传物质主要的遗传物质部分生物的遗传物质蛋白质生命活动的体现者学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载为什么微学习必备 欢迎下载 4.为什么微生物是

5、遗传学研究的最好材料和对象（1）生长速度快（2）容易获得（3）微生物有多种代谢类型（4）基因裸露,利于基因操作（5）大多数微生物含有质粒,方便导入导出 5.微生物基因组学 原核生物（细菌、古生菌）的基因组：1）双链环状的 DNA 分子（单倍体）2）基因组上遗传信息具有连续性，大肠杆菌和其它原核生物中基因数基本接近由它的基因组大小所估计的基因数；一般不含内含子，遗传信息是连续的而不是中断的。3）功能相关的结构基因组成操纵子结构 操纵子（operon）：功能相关的几个基因前后相连，再加上一个共同的调节基因和一组共同的控制位点（启动子、操作子等）在基因转录时协同动作。4）结构基因的单拷贝及 rRNA

6、基因的多拷贝 5）基因组的重复序列少而短 古生菌的基因组在结构上类似于细菌。但是信息传递系统(复制、转录和翻译)则与细菌不同而类似于真核生物。真核微生物（啤酒酵母）的基因组：1）典型的染色体结构 该基因大小为 13.5 106bp，分布在 16 条染色体中。复制能编码基因是遗传物质上具有特定功能的一段核苷酸序列编码一种蛋白一种或一种或不具有编码蛋白功能但具有重要的遗传功能基因组是存在于生物体内的遗传物质包括病毒的核酸细胞生物的染色体及其核外遗传物质中的全部重复序列细菌的质粒存在于绝大多数原核生物但只在少数真核生物中发现是能独立于宿主细胞染色体进行自我复制的遗传因子以核酸的形式存在于细胞内无细胞

7、外存在形式细菌的一些基因群来自染色体外的遗传因子如质粒和噬菌体能力遗传物质的基础目前普遍认为基因是染色体分子上的一个特定大小的片段除外某些病毒只含的病毒也可以作为遗传物质主要的遗传物质部分生物的遗传物质蛋白质生命活动的体现者学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载为什么微学习必备 欢迎下载 象所有其它的真核细胞一样，酵母菌的 DNA 也是与四种主要的组蛋白(H2A、H2B、H3和 H4)结合构成染色质(chromatin)的 14bp 核小体核心 DNA；染色体 DNA 上有着丝粒(centromere)和端粒(telomere)，2）没有明显的操纵子结构 3）有间隔区（即非编码区）和内含子序列 原核

8、生物中非编码区或内含子均非常少，而人类基因组测序后发现了大量的非编码区，被称为基因组上的荒漠，估计只有 5-10%用于编码基因。4）重复序列多 6.基因的结构 1.真核生物的基因结构：开放阅读框（ORF）：是结构基因的正常核苷酸序列，从起始密码子到终止密码子的阅读框可编码完整的多肽链，其间不存在使翻译中断的终止密码子。顺式调控元件：启动子：增强子：复制能编码基因是遗传物质上具有特定功能的一段核苷酸序列编码一种蛋白一种或一种或不具有编码蛋白功能但具有重要的遗传功能基因组是存在于生物体内的遗传物质包括病毒的核酸细胞生物的染色体及其核外遗传物质中的全部重复序列细菌的质粒存在于绝大多数原核生物但只在少

9、数真核生物中发现是能独立于宿主细胞染色体进行自我复制的遗传因子以核酸的形式存在于细胞内无细胞外存在形式细菌的一些基因群来自染色体外的遗传因子如质粒和噬菌体能力遗传物质的基础目前普遍认为基因是染色体分子上的一个特定大小的片段除外某些病毒只含的病毒也可以作为遗传物质主要的遗传物质部分生物的遗传物质蛋白质生命活动的体现者学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载为什么微学习必备 欢迎下载 沉默子：是真核基因中的一种特殊的序列，与增强子有许多类似之处。沉默子能够同反式因子结合从而阻断增强子及反式激活因子的作用，并最终抑制该基因的转录活性。应答元件：反式作用因子：外显子、内含子：（5 3）终止子：（通常是回文序列

10、，呈发夹结构）2.原核生物基因结构 复制能编码基因是遗传物质上具有特定功能的一段核苷酸序列编码一种蛋白一种或一种或不具有编码蛋白功能但具有重要的遗传功能基因组是存在于生物体内的遗传物质包括病毒的核酸细胞生物的染色体及其核外遗传物质中的全部重复序列细菌的质粒存在于绝大多数原核生物但只在少数真核生物中发现是能独立于宿主细胞染色体进行自我复制的遗传因子以核酸的形式存在于细胞内无细胞外存在形式细菌的一些基因群来自染色体外的遗传因子如质粒和噬菌体能力遗传物质的基础目前普遍认为基因是染色体分子上的一个特定大小的片段除外某些病毒只含的病毒也可以作为遗传物质主要的遗传物质部分生物的遗传物质蛋白质生命活动的体现

11、者学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载为什么微学习必备 欢迎下载 7.基因的调控 一、基因表达调控的生物学意义 1适应环境，维持生长和增殖。如：葡萄糖存在时，细菌与葡萄糖代谢有关的酶编码基因表达，而与其他糖类代谢有关的酶基因关闭，当葡萄糖耗尽而有乳糖存在时，则与乳糖代谢有关的酶编码基因表达。2维持个体发育与分化。细胞个体生长、发育的不同阶段，细胞中蛋白质分子和含量差异很大，即使同一生长发 育阶段不同组织器官内蛋白质分子分布也存在很大差异。这些差异即是基因表达调控的结 果。二、基因表达调控的基本原理 1基因表达的多级调控：对一个基因编码产物蛋白质来说：至少有以下几个调控环节：基因激活、转录起始、转录

12、后加工、mRNA 降解、蛋白质翻译、翻译后加工及蛋白质降解等。2基因转录激活调节的基本要素(1)特异 DNA 序列：指具有调节功能的 DNA 序列 原核生物：操纵子调控机制。原核生物能转录出一条 mRNA 的几个功能相关的结构基因及其上游的调控区域，称为 一个操纵子 Operon。包括：结构基因2 个以上的编码序列 启动序列(启动子 Promoter)操纵序列(Operator)其他调节序列 启动序列是 RNA 聚合酶结合并启动转录的特异 DNA 序列，通常在转录起始点上游一 10 一35 区域存在的一些相似序列称为共有序列(Consensussequence)。-10 区：TATAAT；一

13、35区：TTGACA 不同的启动序列其转录活性不同，共有序列的任一碱基突变或变异，都影响 RNA聚合酶与启动子的结合，及转录起始。操纵序列与启动序列毗邻或接近，其 DNA 序列常与启动序列交错重叠，是原核阻遏 蛋白(Repressor)的结合位点，当操纵序列结合有阻遏蛋白时，会阻碍 RNA 聚合酶与启动子 的结合，或使 RNA酶不能沿 DNA向前移动，阻遏转录，介导负性调节。其它调节序列如：CAP结合位点真核生物：基因转录激活调节的 DNA序列一顺式作用元件(Cis actingelement)顺式作用元件(Cis 一actingelement)是指可影响自身基因表达活性的DNA 序列(在分子

14、遗传学中，相对同一分子或染色体为顺式 CIS，相对不同一分子或染色体为反式 trans)。不同的复制能编码基因是遗传物质上具有特定功能的一段核苷酸序列编码一种蛋白一种或一种或不具有编码蛋白功能但具有重要的遗传功能基因组是存在于生物体内的遗传物质包括病毒的核酸细胞生物的染色体及其核外遗传物质中的全部重复序列细菌的质粒存在于绝大多数原核生物但只在少数真核生物中发现是能独立于宿主细胞染色体进行自我复制的遗传因子以核酸的形式存在于细胞内无细胞外存在形式细菌的一些基因群来自染色体外的遗传因子如质粒和噬菌体能力遗传物质的基础目前普遍认为基因是染色体分子上的一个特定大小的片段除外某些病毒只含的病毒也可以作为

15、遗传物质主要的遗传物质部分生物的遗传物质蛋白质生命活动的体现者学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载为什么微学习必备 欢迎下载 基因顺式作用元件的核心序列常是共有序列，如 TATAbOX，CCAATb。x 等，常见的真核基因的顺式作用元件有：启动子、增强子、沉默子等。(2)调节蛋白 原核：原核生物的调节蛋白分为三类：特异因子决定 RNA 聚合酶对一个或一套启 动序列的特异性识别及结合能力。如：。因子。阻遏蛋白结合特异 DNA 序列一操纵序 列，阻遏基因转录。激活蛋白(activator)结合启动序列临近的 DNA 序列，促进 RNA 聚合酶与启动序列结合，增强 RNA 聚合酶活性。如：分解(代谢)物

16、基因激活蛋白(Catab。lite gene activation protemC：AP)就是一种激活蛋白。真核：真核基因调节蛋白又称转录因子(transcrtpttonRctor)，其作用方式：蛋白质一 1)NA作用：通过与特异的顺式作用元件相互作用反式作用另一基因转录称反式作用因子(transactingfactor)。有些基因产物特异识别并结合自身基因的调节序列，调节自身基因的开启或关闭称顺式调节，这种调节蛋白称顺式作用蛋白。蛋白质一蛋白质作用，再作用于 DNA。3DNA 一蛋白质蛋白质一蛋白质相互作用(1)DNA 一蛋白质相互作用：指反式作用因子与顺式，作用元件之间的特异识别及结合。通

17、常为非共价键结合。(2)蛋白质一蛋白质相互作用：通常形成二聚体或多聚体，再作用与 DNA，有的蛋白质 形成二聚体或多聚体后，丧失结合 DNA 的能力。乙 RNA 聚合酶 DNA 元件与调节蛋白对转录激活的调节，最终是由 RNA 聚合酶的活性体现的。(1)启动序列启动子与 RNA 聚合酶活性：不同的启动序列与 RNA 聚合酶的亲和力不 同，亲和力大小直接影响转录的启动频率。不同的启动序列 RNA 聚合酶的转录活性不同。(2)调节蛋白与 RNA 聚合酶活性：许多环境信号的改变是通过调节蛋白构象的改变，再直接或间接调节 RNA 聚合酶转录启动过程。三、原核基因转录调节 1原核基因转录调节特点：(1)

18、。因子决定 RNA 聚合酶识别特异性。因子识别特异启动序列，不同的。因子决定特异基因的转录激活，决定 mRNA、rRNA和 tRNA基因转录。(2)操纵子模型的普遍性 除个别基因外，原核绝大多数基因均是操纵子调控模式，如：lac operon、ara operon、trpoperon。(3)阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性 原核基因调控普遍涉及特异阻遏蛋白参与的开关调节机制，阻遏蛋白与操纵序列结合 或解聚时，就会引起特异基因的阻遏或去阻遏。2乳糖操纵子(Lac Operon)的结构(1)表达区：三个结构基因 Z 基因(p 一半乳糖苷酶)、Y基因(透酶)、A基因(乙酰基转移酶)。复制能编码基因是遗传物

19、质上具有特定功能的一段核苷酸序列编码一种蛋白一种或一种或不具有编码蛋白功能但具有重要的遗传功能基因组是存在于生物体内的遗传物质包括病毒的核酸细胞生物的染色体及其核外遗传物质中的全部重复序列细菌的质粒存在于绝大多数原核生物但只在少数真核生物中发现是能独立于宿主细胞染色体进行自我复制的遗传因子以核酸的形式存在于细胞内无细胞外存在形式细菌的一些基因群来自染色体外的遗传因子如质粒和噬菌体能力遗传物质的基础目前普遍认为基因是染色体分子上的一个特定大小的片段除外某些病毒只含的病毒也可以作为遗传物质主要的遗传物质部分生物的遗传物质蛋白质生命活动的体现者学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载为什么微学习必备 欢迎下

20、载(2)调控区：一个操纵序列 O(Operator)、一个启动序列 P(Promoter)、一个调节基因 I(inhibitor)即阻遏基因：一个分解(代谢)物基因激活蛋白(CAPcatab。1itegene actlvatiOn protein)。-3阻遏蛋白的负性调节 没有乳糖时：I 序列在 P1启动序列操纵下表达的阻遏蛋白与()序列结合，阻碍 RNA 聚 合酶与 P序列结合，抑制转录起动，Z、Y、A基因不能转录，处于关闭状态。当乳糖存在时：I。acoperon被诱导表达。阻遏蛋白的阻遏作用并非绝对，偶有阻遏蛋白与 O序列解聚、因此每个细胞中可能有寥寥数分子 p 一半乳糖苷酶、透酶生成。乳

21、糖可经过这数分子的透酶催化进入细胞，再经过早一半乳糖苷酶催化转变为半乳糖，半乳糖作为一种诱导剂(inducer)与阻遏蛋白结合，使之构象改变，导致阻遏蛋白与 O序列解离，而发生转录。4CAP的正，生调节 CAP是同二聚体，其分子内有 DNA 结合区及 cAMP结合位点。当无葡萄糖时，cAMP 浓度较高，cAMP与 CAP结合成复合物，复合物结合在 CAP位点上，刺激 RNA 聚合转录 活性，使之提高50 倍。当有葡萄糖时 cAMP浓度较低，cAMP与 CAP结合受阻，Lac operon 表达下降。5协调调节 即阻遏蛋白的负性调节与 CAP的正性调节的协调。当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该 系

22、统不能发挥作用，如果没有 CAP存在来加强转录活性，即使阻遏蛋白从操纵子上解聚，仍几乎无转录活性。可见，二者相辅相成，互相协调，制约。然而，当葡萄糖/乳糖均存在时是怎样的呢?细菌首先利用葡萄糖，才是最节能的，这时，葡萄糖通过降低 cAMP浓度，阻碍 cAMP结合而抑制 Lac operon转录，细菌只能利用葡萄糖。葡萄糖对 Lacoperon 的阻碍作用称为分解代谢阻遏(Catab01icrepressiOn)，Lacoperon强的诱导作用既需要乳糖存在又需要缺乏葡萄糖。四、其他转录调节机制 1转录衰减 细菌 EColi具备合成色氨酸所需要的酶，这些酶的编码基因串联成一个操纵子(trp op

23、eron)，trpoperon是一个阻遏型操纵子，其阻遏蛋白(T 叩)有两种构象。有色氨酸时，色氨 酸结合阻遏蛋白 TRP，阻遏蛋白 TRP构象改变，能结合()序列，阻断基因转录。没有色氨 酸时，无色氨酸与阻遏蛋白 Trp 结合，阻遏蛋白 T 叩不能结合到()序列，操纵子基因开始转 录。但，此后的转录速率受转录衰减(attenuation)机制调节。第一个结构基因与启动序列 P 之间有一个衰减子区域(9ttenuatorregion)。衰减调节机制：细菌内色氨酸浓度很高时，trpoperon表达关闭。是因为 trpoperon的序列 1 中有两个色 氨酸密码子，色氨酸浓度高时，核蛋白体很快通过

24、编码序列 1，并封闭序列 2，这种与转录偶联进行的翻译过程导致序列 34 形成一个不依赖 p(rh。)因子的终止结构衰减子复制能编码基因是遗传物质上具有特定功能的一段核苷酸序列编码一种蛋白一种或一种或不具有编码蛋白功能但具有重要的遗传功能基因组是存在于生物体内的遗传物质包括病毒的核酸细胞生物的染色体及其核外遗传物质中的全部重复序列细菌的质粒存在于绝大多数原核生物但只在少数真核生物中发现是能独立于宿主细胞染色体进行自我复制的遗传因子以核酸的形式存在于细胞内无细胞外存在形式细菌的一些基因群来自染色体外的遗传因子如质粒和噬菌体能力遗传物质的基础目前普遍认为基因是染色体分子上的一个特定大小的片段除外某

25、些病毒只含的病毒也可以作为遗传物质主要的遗传物质部分生物的遗传物质蛋白质生命活动的体现者学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载为什么微学习必备 欢迎下载(attenuator)茎环结构紧接约 6 个 U，使 RNA 聚合酶脱落，转录终止。细菌内色氨酸浓度缺乏时，trp operon 转录，转录速率受转录衰减机制调节。色氨酸缺 乏，没有色氨酸一 tRNA供给，核蛋白体翻译停止在序列 1 中的两个色氨酸密码子前，序列 2 与序列 3 形成发夹结构，阻止了 34 形成衰减结构，RNA转录继续进行。实质上是转录与一个前导肽翻译过程的偶联，是原核特有的一种基因调控机制。2基因重组：沙门菌为逃避宿主免疫监视，其

26、鞭毛素蛋白的表达每经历 1000 代细胞即发生一次相变异(Phasevariation)。沙门菌鞭毛素基因 H：H2分别编码鞭毛素 H、H2，H：启动序列同时启动 H：及一种阻遏蛋白的表达。阻遏蛋白可阻 H，的表达，hin 基因编码一种重组酶催化 H2启动序列与 hin 基因倒位，发生基因重组(genetic recombination)其结果是启动序列方向改变，H：及阻遏蛋白表达关闭，H：基因表达。3SOS反应：当 DNA 损伤或 DNA复制受阻时，可诱发一系列表型改变，即用于 DNA修复的正常生活状态下无转录活性的基因开放，这一现象或过程称为 SOS反应(SOSre sponse)。通常分

27、散在染色体上，与DNA 损伤修复有关的酶和蛋白质编码基因(SOS 基因)操纵序列的SOS盒子，被阻遏蛋白 LcxA 封闭，SOS基因处于阻遏状态。当紫外线照射等刺激因子作用下，细菌内一种蛋白水解酶 RecA被激活，催化 lexA 阻遏蛋白水解，SOS基因去阻遏，修复酶及相关蛋白质表达，急救修复损伤的 DNA。五、真核基因转录调节 1真核基因组结构特点：(1)真核基因组结构庞大:哺乳动物基因组 DNA约有 3X10bp 核苷酸组成，基因约为 40000个。(2)单顺反子转录:一个编码基因转录成一个 mRNA 分子，翻译成一条多肽链。许多真核蛋白质由几条不同的多肽链组成，因此存在多个基因协调表达的

28、问题。(3)重复序列:高度重复序列10、中度重复序列10一 10、单拷贝序列1几次。由两个互补序列在同一 DNA 链上反向排列而成的称为反转重复序列 Invertedrepeat(4)基因不连续性:真核结构基因两侧的不被转录的非编码序列常是基因表达的调控区。结构基因内部的非编码序列称内含子，编码序列称外显子，故称断裂基因。2真核基因表达调控的特点(1)RNA 聚合酶：真核 RNA聚合酶有三种：RNAPoLI、，分别负责三种 RNA转 录：I一一一 45SrRNA，hnRNA，一一 5srRNA、tRNA、snRNA。每种 RNA 聚合酶约有 10 种亚基，TATA盒结合蛋白(TBP)为三种酶所

29、共有，对 mRNA 来说 TFD起核心作用，TFD是一种由 TBP和 TBP相关因子 TAF(TBP associated factor)组成的多蛋白质 复合物，TBP相关因子对传递上游激活序列 UAS的信息至关重要。(2)活性染色体结构的变化：对核酸酶敏感。DNA拓扑结构的变化。基因活化时，RNA聚合酶前方的转录区为正超螺旋，这种结构既阻碍核小体结构形成，又促进组蛋白 H2A H2B复制能编码基因是遗传物质上具有特定功能的一段核苷酸序列编码一种蛋白一种或一种或不具有编码蛋白功能但具有重要的遗传功能基因组是存在于生物体内的遗传物质包括病毒的核酸细胞生物的染色体及其核外遗传物质中的全部重复序列细

30、菌的质粒存在于绝大多数原核生物但只在少数真核生物中发现是能独立于宿主细胞染色体进行自我复制的遗传因子以核酸的形式存在于细胞内无细胞外存在形式细菌的一些基因群来自染色体外的遗传因子如质粒和噬菌体能力遗传物质的基础目前普遍认为基因是染色体分子上的一个特定大小的片段除外某些病毒只含的病毒也可以作为遗传物质主要的遗传物质部分生物的遗传物质蛋白质生命活动的体现者学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载为什么微学习必备 欢迎下载 二聚体的释放，使 RNA 聚合酶有可能向前移动，进行转录。DNA 硷基修饰变化：真核 DNA约 5的胞嘧啶被甲基化为 5 一甲基胞嘧啶，常发生在 5，侧翼区的 CpG序列(称 CpG岛)

31、，甲基化范围与基因表达程度呈反比，活化状态的基因 CpG序列一般是低甲基化的。组蛋白变化：富含 I。ys 组蛋白水平降低，即 H1样组蛋白减少，DNA 形成 30nm纤维束能力降低；H2A H2B二聚体不稳定性增加；组蛋白的修饰，有乙酰化泛素化，修饰后核小体变的不稳定；H3组蛋白巯基暴露。(3)正性调节占主导：其原因为：采用正性调节机制更有效。真核基因庞大在不适当 的位点出现特异结合序列的机会增多，使 DNA 一蛋白质相互作用特异性降低，同采用多个负性调节元件，一般不会改变特异性，而采用多个正性调节元件和调节蛋白可提高其特异性和精确性。采用负性调节不经济。每个基因一个阻遏蛋白，每个细胞必须合成

32、同每个基因一致的阻遏蛋白。(4)转录与翻译分隔进行(5)转录后修饰加工复杂 3真核生物基因激活调节(1)顺式作用元件：启动子、增强子、沉默子 启动子(Promoter)：真核基因启动子是 RNA 聚合酶结合点周围的一组转录控制元 件，包括：至少一个转录起始点及一个以上的功能组件。最典型的功能组件是 TATA盒：其 共有序列为：TATAAAA 位于转录起始点上游一 30bp，控制转录起始的准确性及频率，是 TFD的结合位点。以及一 30110bp 区域的 GC盒：GGGCGG；CAAT盒：GCCAAT，另外，还有不含 TATA盒的启动子。增强子(Enhancer)：增强子就是远离转录起始点(1

33、30kbp)，决定基因的时间、空间特 异性表达，增强启动子转录活性的 DNA 序列。其发挥作用的方式通常与方向、距离无关。特点如下：由若干功能组件增强体(enhanson)组成，是特异转录因子结合 DNA 的核心序列。其作用与启动子相互依赖，但对启动子无严格专一性。无增强子存在启动子通常不表现活性，无启动子时，增强子也无法发挥作用，同一增强子可影响类型不同的启动子，甚至原核启动子。增强子的作用无方向性。对启动子远距离影响，且必须先被蛋白质因子结合后，才发挥增强转录的作用。另外，酵母基因中的上游激活序列(Upstream activator sequences；UASs)与增强子作用类似。沉默子

34、(Silenter)：是负性调节元件，当特异蛋白因子结合时，对基因转录起阻遏作用。反式作用因子：即转录调节因子(转录因子 Transcr 中 ti。nactor，TF。大多数转录调节因子以反式作用调节基因转录。(2)转录调节因子的分类：按功能特性可分为两类：基本转录因子(generalTF)是 RNA 聚合酶结合启动子所必须的一组蛋白因子，决定三种 RNA 转录的类别。有人将其视为 RNA 聚合酶的组成成分或亚基，故称基本转录因子，对三种 RNA 聚合酶来说，有些是通用的，有些是特有复制能编码基因是遗传物质上具有特定功能的一段核苷酸序列编码一种蛋白一种或一种或不具有编码蛋白功能但具有重要的遗传

35、功能基因组是存在于生物体内的遗传物质包括病毒的核酸细胞生物的染色体及其核外遗传物质中的全部重复序列细菌的质粒存在于绝大多数原核生物但只在少数真核生物中发现是能独立于宿主细胞染色体进行自我复制的遗传因子以核酸的形式存在于细胞内无细胞外存在形式细菌的一些基因群来自染色体外的遗传因子如质粒和噬菌体能力遗传物质的基础目前普遍认为基因是染色体分子上的一个特定大小的片段除外某些病毒只含的病毒也可以作为遗传物质主要的遗传物质部分生物的遗传物质蛋白质生命活动的体现者学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载为什么微学习必备 欢迎下载 的。如 TFD通用。特异转录因子(Specialtranscription facto

36、rs)为个别基因转录所必须，决定该基因的时间、空间特异性表达。又分为转录激活因子(transcription acti vators)通常是一些增强子结合蛋白(enhancerbiingprotein一EBP)，起转录激活作用。转录抑制因子(transcnptiOninhlbitor)它们则多数是沉默子结合蛋白，也有的抑制因子是通过蛋白质一蛋白质相互作用中和转录激活因子或 TFD，降低它们在细胞内的浓度，抑制转录。(3)转录调节因子的结构：所有的转录因子至少包括两个不同的结构域：DNA结构域：常见的有：锌指(Zincginger)结构：2 个 Cys 和 2 个 His 分别位于正四面体的顶角

37、，与四面体中心的锌离子配价结合，在 Cys 和 His 之间有 12 个 9a 残基，形成手指状结构。一个蛋白质分子可有 29 个锌指重复单位，一个锌指以指部伸入 DNA 的双螺旋的深沟，接触 5 个核苷酸。减性亮氨酸拉链(baslc 1euclne 2ipperbZIP)减性亮氨酸拉链是由两组平行走向的带亮氨酸的。一螺旋形成对称的二聚体，每条链上的亮氨酸有规律的每隔7个a3就出现一次(两圈，每圈 36aa)其侧链上的 R一基团的分支，刚好互相交错排列，形成拉链状结构。减性螺旋一环一螺旋(baslc helix一 100p 一 1clix bHI。H)转录激活调节。一螺旋与 p一折叠间隔排列。

38、转录激活域：分为酸性激活域、谷氨酰胺富含域、脯氨酸富含域。二聚化结构域：与 bZIt 和 bHl。H结构有关。(4)mRNA转录激活及调节。真核 RNA 聚合酶不能单独识别、结合启动子，而是先有基本转录因子 TFD组成成分 TBP(TATA 结合蛋白)识别 TATA 盒或启动元件(initlatornr)并有 TAF参与形成 TFD一启动子复合物，继而在 TFAF等参与下形成前起始复合物尸 IC，Pai 汇不能有效启动转录，它必须在结合了增强子的转录激活因子与前起始复合物中的 TFD接近或通过 TBP相关因子与丁 FD联系形成转录起始复合物，才能启动转录。8.基因测序的方法 DNA 测序（DN

39、A sequencing，或译 DNA 定序）是指分析特定 DNA 片段的碱基序列，也就是腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）与鸟嘌呤的（G）排列方式。RNA 测序则通常将 RNA提取后，反转录为 DNA 后使用 DNA 测序的方法进行测序。第 1 代测序技术 荧光标记的 Sanger 法 在分子生物学研究中，DNA 的序列分析是进一步研究和改造目的基因的基础。目前用于测序的技术主要有 Sanger（1977）发明的双脱氧核糖核酸链末端终止法，目前 Sanger 测序法得到了广泛的应用。Sanger 法是根据核苷酸在某一固定的点开始，随机在某一个特定的碱基处终止，并且在每个碱基后面进行荧

40、光标记，产生以 A、T、C、G结束的四组不同长度的一系列核苷酸，然后在尿素变性的 PAGE 胶上电泳进行检测，从而获得可见的 DNA 碱基序列。Sanger法测序的原理就是，每个反应含有所有四种脱氧核苷酸三磷酸(dNTP)使之扩增，并混入限量的一种不同的双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)使之终止。由于ddNTP缺乏延伸所需要的 3-OH基团，使延长的寡聚核苷酸选择性地在 G、A、T或 C处终止，终止点由反应中相应的双脱氧而定。每一种 dNTPs和 ddNTPs的相对浓度可以调整，使反应得到一组长几个至千以上个，相差一个碱基一系列片断。它们具有共同的起始点，但终止在不同的的核苷酸上，可通过高分辨率变

41、性凝胶电泳分离大小不同的片段，凝胶处理后可用 X-光胶片放射自显影或非同位素标记进行检测。复制能编码基因是遗传物质上具有特定功能的一段核苷酸序列编码一种蛋白一种或一种或不具有编码蛋白功能但具有重要的遗传功能基因组是存在于生物体内的遗传物质包括病毒的核酸细胞生物的染色体及其核外遗传物质中的全部重复序列细菌的质粒存在于绝大多数原核生物但只在少数真核生物中发现是能独立于宿主细胞染色体进行自我复制的遗传因子以核酸的形式存在于细胞内无细胞外存在形式细菌的一些基因群来自染色体外的遗传因子如质粒和噬菌体能力遗传物质的基础目前普遍认为基因是染色体分子上的一个特定大小的片段除外某些病毒只含的病毒也可以作为遗传物

42、质主要的遗传物质部分生物的遗传物质蛋白质生命活动的体现者学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载为什么微学习必备 欢迎下载 第 2 代测序技术 循环阵列合成测序法 述第 2 代测序技术中,序列都是在荧光或者化学发光物质的协助下,通过读取DNA 聚合酶或DNA 连接酶将碱基连接到DNA 链上过程中释放出的光学信号而间接确定的.除了需要昂贵的光学监测系统,还要记录、存储并分析大量的光学图像.这都使仪器的复杂性和成本增加.依赖生物化学反应读取碱基序列更增加了试剂、耗材的使用,在目前测序成本中比例相当大.直接读取序列信息,不使用化学试剂,对于进一步降低测序成本是非常可取的.在一个正在发生突破瓶颈巨变的领域内,

43、很难准确预测未来将发生什么.第 3 代测序技术 直接测序将基因组 DNA 随机切割成大约 100 kb 左右的片段,制成单链并与六寡聚核苷酸探针杂交.然后驱动结合了探针的基因组文库片段通过可寻址的纳米孔阵列.通过每个孔的离子电流均可独立测量.追踪电流的变化确定探针杂交在每个基因组片段上的精确位置.利用基因组片段上杂交探针的重叠区域将基因组片段文库排列起来,建立一组完整的基因组探针 9.益生菌的生物学特性，对食品的影响 益生菌是一类菌：主要包括：（1）乳杆菌类（如嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、詹氏乳杆菌、拉曼乳杆菌等）（2）双歧杆菌类（如长双歧杆菌、短双歧杆菌、卵形双歧杆菌、嗜热双歧杆菌等）（3）革兰

44、氏阳性球菌（如嗜热链球菌、乳球菌、中介链球菌等）。1 预防或改善腹泻：饮食习惯不良或服用抗生素均会打破肠道菌群平衡，从而导致腹泻。补充益生菌有助于平衡肠道菌群及恢复正常的肠道 pH值，缓解腹泻症状。2 缓解不耐乳糖症状：乳杆菌可帮助人体分解乳糖，缓解腹泻、胀气等不适症状，可与牛奶同食。3 增强人体免疫力：在肠道内存在着非常发达的免疫系统。益生菌可以通过刺激肠道内的免疫机能，将过低或过高的免疫活性调节至正常状态。益生菌这种免疫调节的作用也被认为有助于抗癌与抑制过敏性疾病。4 促进肠道消化系统健康：益生菌可以抑制有害菌在肠内的繁殖，减少毒素，促进肠道蠕动，从而提高肠道机能，改善排便状况。10.益生

45、菌在食品工业中的应用 益生菌对人体的重要作用被人们逐渐的重视，食品工业领域相关专家学者也对益生菌的重要作用颇为关注。目前，益生菌群应用于食品领域主要在乳制品行业，并逐渐向各种功能食品的的应用开发。3.1 益生菌在酸奶中的应用 益生菌在酸奶中有着广泛的应用，综合各类情况，大致有以下以下三种较为集中的应用方式：（1）将单一的益生菌或复合的益生菌群作为单一发酵菌种；（2）在嗜热链球菌和保加复制能编码基因是遗传物质上具有特定功能的一段核苷酸序列编码一种蛋白一种或一种或不具有编码蛋白功能但具有重要的遗传功能基因组是存在于生物体内的遗传物质包括病毒的核酸细胞生物的染色体及其核外遗传物质中的全部重复序列细菌

46、的质粒存在于绝大多数原核生物但只在少数真核生物中发现是能独立于宿主细胞染色体进行自我复制的遗传因子以核酸的形式存在于细胞内无细胞外存在形式细菌的一些基因群来自染色体外的遗传因子如质粒和噬菌体能力遗传物质的基础目前普遍认为基因是染色体分子上的一个特定大小的片段除外某些病毒只含的病毒也可以作为遗传物质主要的遗传物质部分生物的遗传物质蛋白质生命活动的体现者学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载为什么微学习必备 欢迎下载 利亚乳杆菌传统菌种基础上，添加一种或几种益生菌进行发酵；（3）一些传统古老乳制品，这些乳制品具有明显的历史性和民族性。3.2 益生菌在其他食品中的应用 益生菌具有特殊的保健功能，这一特性在

47、功能食品领域越来越受到大家的关注，应用于这一领域的常见益生菌有双歧杆菌和乳杆菌两类。3.2.1 益生菌在功能性食品中被广泛应用为添加剂 添加剂是目前众多食品中必不可少的材料，益生菌因为有某些特殊的芳香味道，比如保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌等，与食品有机结合在一起，可以有效提高产品的风味，使产品更趋于天然，更易于被消费者接受。3.2.2 益生菌应用于开发功能性酸奶 将益生菌添加到木糖醇中进行开发，得到一种新型功能性酸奶无糖酸奶。一方面，选用木糖醇而不是蔗糖和单糖作为原料，人体吸收后能够避免血糖水平提高；另一方面，益生菌对于人体的吸收和代谢功能，也被积极的应用与功能性酸奶的开发，有效帮助人体进行消化

48、、防止人体产生便秘，同时降低人体对胆固醇的吸收。11.食品中微生物的生长情况以及对食品的影响 12.操纵子学说 13.革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌 细菌先经碱性染料结晶染色，而经碘液媒染后，用酒精脱色，在一定条件下有的细菌此色不被脱去，有的可被脱去，因此可把细菌分为两大类，前者叫做革兰氏阳性菌（G+），后者为革兰氏阴性菌（G-）。为观察方便，脱色后再用一种红色染料如碱性蕃红等进行复染。阳性菌仍带紫色，阴性菌则被染上红色。有芽胞的杆菌和绝大多数和球菌，以及所有的放线菌和真菌都呈革兰氏正反应；弧菌，螺旋体和大多数致病性的无芽胞杆菌都呈现负反应。革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌是利用革兰氏染色法来鉴别的两大

49、类细菌。大多数化脓性球菌都属于革兰氏阳性菌，它们能产生外毒素使人致病，而大多数肠道菌多属于革兰氏阴性菌，它们产生内毒素，靠内毒素使人致病。两者主要是细胞壁的结构不同.革兰氏阳性菌的细胞壁,是一层厚而致密的肽聚糖和磷壁酸组成.肽聚糖的肽链之间通过 5个甘氨酸交联着.革兰氏阴性菌的细胞壁则是多层结构,从内到外依次是：薄薄的肽聚糖层,脂蛋白层,磷脂层和脂多糖层.革兰氏阴性菌的肽聚糖结构也和革兰氏阳性菌的有所不同,肽链是直接交联在复制能编码基因是遗传物质上具有特定功能的一段核苷酸序列编码一种蛋白一种或一种或不具有编码蛋白功能但具有重要的遗传功能基因组是存在于生物体内的遗传物质包括病毒的核酸细胞生物的染

50、色体及其核外遗传物质中的全部重复序列细菌的质粒存在于绝大多数原核生物但只在少数真核生物中发现是能独立于宿主细胞染色体进行自我复制的遗传因子以核酸的形式存在于细胞内无细胞外存在形式细菌的一些基因群来自染色体外的遗传因子如质粒和噬菌体能力遗传物质的基础目前普遍认为基因是染色体分子上的一个特定大小的片段除外某些病毒只含的病毒也可以作为遗传物质主要的遗传物质部分生物的遗传物质蛋白质生命活动的体现者学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载为什么微学习必备 欢迎下载 一起的.细胞壁结构的不同,决定了两类细菌革兰氏染色结果(阳性紫色阴性红色)和对不同类抗生素敏感性的不同.14.以大肠杆菌为例，说明其如何利用碳源（乳