細(xì)菌基因組結(jié)構(gòu)與功能.ppt

細(xì)菌基因組結(jié)構(gòu)與功能 細(xì)菌染色體基因組結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 一 1 形成類核 nucleoid 由一條環(huán)狀雙鏈DNA分子組成細(xì)菌的染色體 并相對(duì)聚集在一起 形成一個(gè)較為致密的區(qū)域 類核無核膜與胞漿分開 類核的中央部分由RNA和支架蛋白組成 外圍是雙鏈閉環(huán)的DNA超螺旋 細(xì)菌染色體基因組結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 二 2 染色體DNA通常與細(xì)胞膜相連 連接點(diǎn)的數(shù)量隨細(xì)菌生長(zhǎng)狀況和不同的生活周期而異 在DNA鏈上 與DNA復(fù)制 轉(zhuǎn)錄有關(guān)的信號(hào)區(qū)域與細(xì)胞膜優(yōu)先結(jié)合 大腸桿菌模式圖 細(xì)菌染色體基因組結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 三 3 具有操縱子結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)基因?yàn)槎囗樂醋?若干個(gè)功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因串聯(lián)在一起 受同一個(gè)調(diào)節(jié)區(qū)的調(diào)節(jié) 數(shù)個(gè)操縱子還可以由一個(gè)共同的調(diào)節(jié)基因 regulatorygene 即調(diào)節(jié)子 regulon 所調(diào)控 乳糖操縱子 lacoperon Lacoperon close Lacoperon open 細(xì)菌染色體基因組結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 四 4 結(jié)構(gòu)基因都是單拷貝 rRNA基因?yàn)槎嗫截?基因組DNA中不編碼的部份所占比例比真核細(xì)胞基因組少得多 細(xì)菌染色體基因組結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 五 5 不出現(xiàn)基因重疊現(xiàn)象 基因組中 編碼順序一般不會(huì)重疊 細(xì)菌染色體基因組結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 六 6 具有同基因 isogene 編碼同工酶 isoenzyme 例如 在大腸桿菌基因組中有兩個(gè)編碼分支酸 chorismicacid 變位酶的基因 兩個(gè)編碼乙酰乳酸 acetolactate 合成酶的基因 細(xì)菌染色體基因組結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 七 7 DNA分子中具有各種功能的識(shí)別區(qū)域如 復(fù)制起始區(qū) OriC 復(fù)制終止區(qū) TerC 轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)區(qū)轉(zhuǎn)錄終止區(qū)這些區(qū)域往往具有特殊的順序 并且含有反向重復(fù)順序 細(xì)菌染色體基因組結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 八 8 具有終止子 termintor 基因或操縱子終末的特殊順序 可使轉(zhuǎn)錄終止 RNA聚合酶從DNA鏈上脫落 終止子有強(qiáng) 弱之分 強(qiáng)終止子含有反向重復(fù)順序 可形成莖環(huán)結(jié)構(gòu) 其后面為polyT結(jié)構(gòu) 無需終止蛋白參與即可使轉(zhuǎn)錄終止 弱終止子也有反向重復(fù)序列 但無polyT結(jié)構(gòu) 需要有終止蛋白參與才能使轉(zhuǎn)錄終止 原核生物終止子 大腸桿菌染色體基因組的結(jié)構(gòu)和功能 1 大腸桿菌基因組含有3500個(gè)基因 已被定位的有900個(gè)左右900個(gè)基因中 有260個(gè)基因已查明具有操縱子結(jié)構(gòu) 定位于75個(gè)操縱子中已知的基因中 8 的序列具有調(diào)控作用 大腸桿菌染色體基因組的結(jié)構(gòu)和功能 2 大腸桿菌染色體基因組中已知的基因多是編碼酶類的基因 合成代謝酶類基因 氨基酸 嘌呤 嘧啶 脂肪酸和維生素 分解代謝酶類基因 碳 氮化合物另外 核糖體大小亞基中50多種蛋白質(zhì)的基因也已經(jīng)鑒定了 原核生物核蛋白體 大腸桿菌染色體基因組的結(jié)構(gòu)和功能 3 具有雙向復(fù)制 但不能同時(shí)進(jìn)行順時(shí)針復(fù)制時(shí) 逆時(shí)針復(fù)制被抑制逆時(shí)針復(fù)制時(shí) 順時(shí)針復(fù)制被抑制 雙向復(fù)制 大腸桿菌染色體基因組的結(jié)構(gòu)和功能 4 具有相關(guān)功能的基因在一個(gè)操縱子內(nèi) 由一個(gè)啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄大多數(shù)基因的相對(duì)位置是隨機(jī)分布的如 控制小分子合成和分解代謝的基因 大分子合成和組裝的基因分布在大腸桿菌基因組的許多部位 并不集中在一起再如 有關(guān)糖酵解的酶類的基因分布在染色體基因組的各個(gè)部位 細(xì)菌染色體上的基因似乎沒有固定的格局 相對(duì)位置的改變不會(huì)影響其功能 大腸桿菌和與其分類關(guān)系上相近的其他腸道菌 如志賀氏桿菌屬 Shigella 沙門氏菌屬 Salmonella 等具有相似的基因組結(jié)構(gòu)傷寒沙門氏桿 Salmonellatyphimurium 與大腸桿菌的基因組結(jié)構(gòu)幾乎相同 有10 的基因組序列和大腸桿菌相比發(fā)生顛倒 但其基因的功能仍正常 大腸桿菌染色體基因組的結(jié)構(gòu)和功能 5 雙向轉(zhuǎn)錄 DNA兩條鏈作為模板指導(dǎo)mRNA合成的機(jī)率差不多相等在已知轉(zhuǎn)錄方向的50個(gè)操縱子中 27個(gè)操縱子按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)錄 23個(gè)操縱子按反時(shí)針方向轉(zhuǎn)錄 大腸桿菌染色體基因組的結(jié)構(gòu)和功能 6 在大腸桿菌染色體基因組中 基因都是單拷貝基因在某種特殊環(huán)境下 需要有多拷貝基因來編碼大量的基因產(chǎn)物例如 在有極少量乳糖或乳糖衍生物的培養(yǎng)基上 乳糖操縱子的多拷貝化可以使大腸桿菌充分利用的乳糖分子 但是 一旦將大腸桿菌移到有豐富的乳糖培養(yǎng)基上 多拷貝的乳糖操縱子便沒有存在的必要 相反 由于需要較長(zhǎng)的復(fù)制時(shí)間 這種重復(fù)的多拷貝基因會(huì)重新丟失 大腸桿菌染色體基因組的結(jié)構(gòu)和功能 7 基因組上的各個(gè)基因的位置與其功能的重要性可能有一定的