2023年高二生物竞赛：微生物基因组及遗传的物质基础课件

微生物基因组及遗传的物质基础 1、遗传的物质基础 2、微生物的基因组结构 原核及真核微生物基因组的基本特征 三个经典实验的原理与方法，朊病毒的概念 1、遗传的物质基础 一、DNA作为遗传物质 二、RNA作为遗传物质 1928年F.Griffith将能使小鼠致死的肺炎球菌S Ⅲ型菌株加热杀死，并注入小鼠体内后，小鼠不死 致死的肺炎球菌S Ⅲ型菌株+非致病R型菌(S Ⅱ)注入小鼠体内后，小鼠死 1、F.Griffith的转化实验 1、遗传的物质基础 一、DNA作为遗传物质 1、F.Griffith的转化实验 1、遗传的物质基础 活的、非致死的R型菌(S Ⅱ)从已经被杀死的S Ⅲ型菌中获得了遗传物质，使其产生荚膜成为致病性的S Ⅲ型菌。这种现象称为转化，引起转化的遗传物质称为转化因子 一、DNA作为遗传物质 ？ 分别用降解DNA、RNA、蛋白质的酶作用于有毒的S型菌细胞抽提物，与无毒的R型细胞混合，观察转化现象的发生 1、遗传的物质基础 2、DNA作为遗传物质的第一个实验证据 只有DNA被酶降解破坏的抽提物无转化活性 DNA是转化所必需的转化因子 Avery的实验结果为Griffith的转化因子是DNA而不是蛋白质提供了第一个证据 2、DNA作为遗传物质的第一个实验证据 活的R菌 S菌的DNA S菌的蛋白质 S菌的DNA S菌的RNA S菌的DNA S菌的荚膜多糖 非DNA酶 DNA酶 长出S菌 只有R菌 只有S型菌的DNA才能将R菌转化为S菌 1、遗传的物质基础 2、DNA作为遗传物质的第一个实验证据 1、遗传的物质基础 抽提DNA 纯化DNA DNA+0.02%蛋白质 转化效果非但不减少反而增加，并随DNA浓度的增加而增加 DNA是遗传信息的载体 活的R菌 S菌的DNA S菌的蛋白质 S菌的DNA S菌的RNA S菌的DNA S菌的荚膜多糖 非DNA酶 DNA酶 长出S菌 只有R菌 只有S型菌的DNA才能将R菌转化为S菌 3、T2噬菌体感染实验(1952年) 1、遗传的物质基础 32P标记核酸，35S标记蛋白质，分别用含32P-DNA和35S-蛋白质的T2噬菌体感染不含放射性元素的E.coli  Alfred D. Hershey Martha Chase DNA是遗传信息的载体，在DNA中，存在着包括合成蛋白质外壳在内的整套遗传信息 32P-DNA注入宿主细胞，产生噬菌体后代，其蛋白外壳组成，形状大小等特性均与留在细胞外的蛋白质外壳一致 1、遗传的物质基础 二、RNA作为遗传物质 病毒重建实验 生化提取分别获得含RNA的烟草花叶病毒蛋白质外壳(病毒1)和核酸(病毒2) 抗血清处理，证明杂种病毒(病毒3)的蛋白质外壳来自病毒1，而非病毒2 杂种病毒的后代的蛋白质外壳表现为病毒2，而非病毒1 遗传物质是核酸(RNA)而非蛋白质 概念 基因组(genome)： ——存在于细胞或病毒中的基因以及非基因的DNA序列的总称 编码蛋白质的结构基因 调控序列 功能尚不清楚的DNA序列 2、微生物的基因组结构 一般都比较小：最小的大肠杆菌噬菌体MS2(3个基因)，独立生活中最小：生殖道支原体(473个基因) 流感嗜血菌序列比较→256个基因可能是维持细胞生命动所必需的最低基因数量的假说 2、微生物的基因组结构 基因组特点 一、大肠杆菌的基因组 2、微生物的基因组结构 二、酿酒酵母的基因组 三、詹式甲烷球菌的基因组 四、泛基因组 五、宏基因组及宏基因组学 一、大肠杆菌的基因组 双链环状的DNA分子，单倍体，在细胞中以紧密缠绕成的较致密的不规则小体形式存在，称为拟核(nucliod)，拟核上结合有类组蛋白蛋白质和少量RNA分子 1、基因组上遗传信息具有连续性 2、微生物的基因组结构 特点 基因数基本接近由它的基因组大小所估计的基因数 DNA绝大部分用来编码蛋白质、RNA；用作为复制起点、启动子、终止子和一些由调节蛋白识别和结合的位点等信号序列 一般不含内含子，遗传信息是连续的而不是中断的 一、大肠杆菌的基因组 双链环状的DNA分子，单倍体，在细胞中以紧密缠绕成的较致密的不规则小体形式存在，称为拟核(nucliod)，拟核上结合有类组蛋白蛋白质和少量RNA分子 1、基因组上遗传信息具有连续性 2、微生物的基因组结构 特点 2、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)，在基因转录时协同操作。 β半乳糖苷酶，透性酶，乙酰转移酶 半乳糖代谢所需的3个酶：β半乳糖苷酶，透性酶，乙酰转移酶，由一条mRNA编码，受半乳糖代谢产物异乳糖的调节 乳糖操纵子 一、大肠杆菌的基因组 双链环状的DNA分子，单倍体，在细胞中以紧密缠绕成的