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1、细菌基因组结构与功能,细菌基因组结构与功能,细菌基因组结构与功能,细菌染色体基因组结构的特点（一）,1. 形成类核（nucleoid）： 由一条环状双链 DNA 分子组成细菌的染色体，并相对聚集在一起，形成一个较为致密的区域 类核无核膜与胞浆分开，类核的中央部分由RNA和支架蛋白组成，外围是双链闭环的DNA超螺旋,细菌基因组结构与功能,细菌染色体基因组结构的特点（二）,2. 染色体DNA通常与细胞膜相连： 连接点的数量随细菌生长状况和不 同的生活周期而异 在 DNA链上，与 DNA 复制、转录 有关的信号区域与细胞膜优先结合,细菌基因组结构与功能,大肠杆菌模式图,细菌基因组结构与功能,细菌染色
2、体基因组结构的特点（三）,3. 具有操纵子结构： 结构基因为多顺反子，若干个功能 相关的结构基因串联在一起，受同 一个调节区的调节 数个操纵子还可以由一个共同的调 节基因（ regulatorygene ）即调节 子（regulon）所调控,细菌基因组结构与功能,乳糖操纵子（lac operon）,细菌基因组结构与功能,Lac operon（close）,细菌基因组结构与功能,Lac operon（open）,细菌基因组结构与功能,细菌染色体基因组结构的特点（四）,4. 结构基因都是单拷贝，rRNA基因为多拷贝， 基因组DNA中不编码的部份所占比例比真核 细胞基因组少得多,细菌基因组结构与功能
3、,细菌染色体基因组结构的特点（五）,5. 不出现基因重叠现象： 基因组中，编码顺序一般不会重叠,细菌基因组结构与功能,细菌染色体基因组结构的特点（六）,6. 具有同基因（isogene）：编码同工 酶（isoenzyme） 例如：在大肠杆菌基因组中有两个编码 分支酸（chorismic acid）变位酶 的基因，两个编码乙酰乳酸 （acetolactate）合成酶的基因,细菌基因组结构与功能,细菌染色体基因组结构的特点（七）,7. DNA分子中具有各种功能的识别区域 如：复制起始区（OriC） 复制终止区（TerC） 转录启动区 转录终止区 这些区域往往具有特殊的顺序，并且含有反向重复顺序,细
4、菌基因组结构与功能,细菌染色体基因组结构的特点（八）,8. 具有终止子（termintor）： 基因或操纵子终末的特殊顺序 可使转录终止、RNA聚合酶从DNA链上 脱落 终止子有强、弱之分 强终止子含有反向重复顺序，可形成茎环结 构，其后面为 polyT 结构，无需终止蛋白参 与即可使转录终止 弱终止子也有反向重复序列，但无 polyT 结 构，需要有终止蛋白参与才能使转录终止,细菌基因组结构与功能,原核生物终止子,细菌基因组结构与功能,大肠杆菌染色体基因组的结构和功能1,大肠杆菌基因组含有3500个基因，已被定位的有900个左右 900个基因中，有260个基因已查明具有操纵子结构，定位于75
5、个操纵子中 已知的基因中，8 的序列具有调控作用,细菌基因组结构与功能,大肠杆菌染色体基因组的结构和功能2,大肠杆菌染色体基因组中已知的基因多是编码酶类的基因 合成代谢酶类基因：氨基酸、嘌呤、 嘧啶、脂肪酸和维生素 分解代谢酶类基因：碳、氮化合物 另外，核糖体大小亚基中50多种蛋白质的基因也已经鉴定了,细菌基因组结构与功能,原核生物核蛋白体,细菌基因组结构与功能,大肠杆菌染色体基因组的结构和功能3,具有双向复制，但不能同时进行 顺时针复制时，逆时针复制被抑制 逆时针复制时，顺时针复制被抑制,细菌基因组结构与功能,双向复制,细菌基因组结构与功能,大肠杆菌染色体基因组的结构和功能4,具有相关功能的
6、基因在一个操纵子内，由一个启动子转录 大多数基因的相对位置是随机分布的 如：控制小分子合成和分解代谢的基因，大分子合成和组装的基因分布在大肠杆菌基因组的许多部位，并不集中在一起 再如：有关糖酵解的酶类的基因分布在染色体基因组的各个部位,细菌基因组结构与功能,细菌染色体上的基因似乎没有固定的格局，相对位置的改变不会影响其功能。,大肠杆菌和与其分类关系上相近的其他肠道菌，如志贺氏杆菌属（Shigella）、沙门氏菌属（Salmonella ）等具有相似的基因组结构 伤寒沙门氏杆（Salmonellatyphimurium） 与大肠杆菌的基因组结构几乎相同，有10的基因组序列和大肠杆菌相比发生颠倒，
7、但其基因的功能仍正常,细菌基因组结构与功能,大肠杆菌染色体基因组的结构和功能5,双向转录：DNA两条链作为模板指导mRNA合成的机率差不多相等 在已知转录方向的50个操纵子中，27个操纵子按顺时针方向转录，23个操纵子按反时针方向转录,细菌基因组结构与功能,大肠杆菌染色体基因组的结构和功能6,在大肠杆菌染色体基因组中，基因都是单拷贝基因 在某种特殊环境下，需要有多拷贝基因来编码大量的基因产物 例如：在有极少量乳糖或乳糖衍生物的培养基上，乳糖操纵子的多拷贝化可以使大肠杆菌充分利用的乳糖分子。但是，一旦将大肠杆菌移到有丰富的乳糖培养基上，多拷贝的乳糖操纵子便没有存在的必要，相反，由于需要较长的复制时间，这种重复的多拷贝基因会重新丢失,细菌基因组结构与功能,大肠杆菌染色体基因组的结构和功能7,基因组上的各个基因的位置与其功能的重要性可能有一定的联系 大肠杆菌染色体基因组中， 大多数rRNA 基因集中于基因组的复制起点（oriC ）的位置附近。 这一位置有利于rRNA基因在早期复制后马上作为模板进行rRNA的合成以便进行核糖体组装和蛋白质的合成,细菌基因组结构与功能,此课件下载可自行编辑修改，供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！,