微生物课程回顾和复习培训课件

微生物微生物课课程回程回顾顾和复和复习习0.绪绪 论论p 重要概念重要概念表型、遗传、变异表型、遗传、变异p 知识点知识点了解日常描述的遗传、变异现象了解日常描述的遗传、变异现象2微生物课程回顾和复习一一.微生物的遗传物质微生物的遗传物质p 重要概念重要概念复制子、复制起点、半保留复制、先导链、后随复制子、复制起点、半保留复制、先导链、后随链、拟核链、拟核/类核、类核、p 知识点知识点（1）肺炎双球菌转化实验中转化因子的论证与）肺炎双球菌转化实验中转化因子的论证与结论结论（2）噬菌体感染实验的结论：遗传物质）噬菌体感染实验的结论：遗传物质DNA（3）病毒重建实验的微生物工具与结论：烟草）病毒重建实验的微生物工具与结论：烟草花叶病毒、遗传物质花叶病毒、遗传物质RNA3微生物课程回顾和复习p（4）DNA的一级结构的一级结构*：四种核苷酸单体的结构：四种核苷酸单体的结构示意、简称示意、简称p（5）DNA的二级结构：的二级结构：双链反向、双链反向、碱基互补原碱基互补原则、则、双螺旋构象双螺旋构象*（B-DNA右手双螺旋结构要点右手双螺旋结构要点&重要参数）重要参数）p（6）DNA的三级结构：超螺旋现象与的三级结构：超螺旋现象与拓扑异构拓扑异构酶的功能。酶的功能。p（7）DNA的半保留复制的半保留复制*：原理与图示：原理与图示p（8）复制叉与）复制叉与复制方向的确定复制方向的确定p（9）DNA的主要复制方式：线性的主要复制方式：线性dsDNA、环状环状dsDNA4微生物课程回顾和复习p（10）原核生物染色体成分：）原核生物染色体成分：80%DNA+类组蛋白类组蛋白p（11）细菌的）细菌的DNA复制复制*：复制起始（引物）、复：复制起始（引物）、复制延伸（主要的制延伸（主要的DNA聚合酶及其功能）、先导链与聚合酶及其功能）、先导链与后随链同时复制。后随链同时复制。p（12）真核染色体的核小体与组蛋白八聚体。）真核染色体的核小体与组蛋白八聚体。p（13）真核生物与原核生物）真核生物与原核生物DNA复制速度的比较。复制速度的比较。p（14）真核生物的）真核生物的DNA聚合酶（主要酶）聚合酶（主要酶）p（15）基因重叠现象及其类型）基因重叠现象及其类型 5微生物课程回顾和复习Avery等人等人的转化实验的转化实验DNA是转化是转化因子因子6微生物课程回顾和复习purinespyrimidinesAdenine(A)Guanine(G)Cytosine(C)Thymine(T)Bases in DNA7微生物课程回顾和复习脱氧核糖核苷脱氧核糖核苷脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸8微生物课程回顾和复习DNA中的碱基配对中的碱基配对核核糖糖|磷磷酸酸：双双螺螺旋旋的的骨骨架架9微生物课程回顾和复习p例题：以下是两对DNA碱基对的示意图，图中的碱基分别以a、b、c、d表示。请问：a、b、c、d实际分别为何种核苷酸碱基？abcd10微生物课程回顾和复习Watson-Crick 右手双螺旋结构：右手双螺旋结构：B-DNAp要点要点（1）主链：脱氧核糖和磷酸以3,5磷酸二酯键交互连接，成为螺旋的骨架即主链，位于外侧，碱基处螺旋内侧，螺旋直径约20；（2）碱基对互补：A-T、G-C；（3）螺距34，包含10对核苷酸，故相邻碱基平面的垂直距离是3.4，相对螺旋轴转动3；（4）双螺旋表面形成大沟和小沟。11微生物课程回顾和复习p例题：大肠杆菌染色体的分子量大约2.5x109Da，核苷酸的平均分子量是330Da，两个临近核苷酸对之间的距离是0.34nm，双螺旋的螺距是3.4nm，计算：分子长度、DNA转数。p DNA的半保留复制的半保留复制12微生物课程回顾和复习DNA的主要复制方式的主要复制方式p线性线性dsDNA：一般双向复制，形成复制眼。：一般双向复制，形成复制眼。双向单点复制双向单点复制双向多点复制双向多点复制p环状环状dsDNA：复制复制滚环复制滚环复制D环复制环复制13微生物课程回顾和复习细菌细菌DNA的复制起始的复制起始pDNA聚合酶只能延长而不能开始新的聚合酶只能延长而不能开始新的DNA链合成，链合成，需要引物需要引物短的短的RNA；p引物：引物：DNA新生链的合成都是以引物酶先合成一小新生链的合成都是以引物酶先合成一小段段RNA链为起始的，这一段链为起始的，这一段RNA称为引物。引物通称为引物。引物通常长常长1050核苷酸。核苷酸。RNA引物最终被切除并由引物最终被切除并由DNA取代；取代；p引物酶（引物酶（primase）：属于）：属于RNA聚合酶又不同于转聚合酶又不同于转录酶。与解螺旋酶（录酶。与解螺旋酶（DnaB）共同作用。）共同作用。14微生物课程回顾和复习三种三种DNA聚合酶聚合酶pDNA聚合酶聚合酶III：起主要作用的核心酶，先导链和起主要作用的核心酶，先导链和后随链的合成，形成二聚体起作用，具有夹环结构。后随链的合成，形成二聚体起作用，具有夹环结构。pDNA聚合酶聚合酶I：切除冈崎片段的切除冈崎片段的RNA引物；引物；填补后随链合成中冈崎片段间的空隙缺口；填补后随链合成中冈崎片段间的空隙缺口；53及及35的的DNA外切酶活性：校读纠错作用外切酶活性：校读纠错作用pDNA聚合酶聚合酶II：35外切酶活性、外切酶活性、53方向方向DNA的合成；的合成；具体功能尚不清，主要可能在于修复损伤具体功能尚不清，主要可能在于修复损伤DNA。15微生物课程回顾和复习DNA聚合酶聚合酶IIIp二聚体结构，是起主要作用的核心酶；二聚体结构，是起主要作用的核心酶；p夹环（夹环（clamp）：可沿）：可沿DNA滑动，能增强滑动，能增强DNA聚合酶聚合酶III的复制持续性和复制速率。的复制持续性和复制速率。16微生物课程回顾和复习p 核小体（核小体（nucleosome）是组成真核生物染色体的基本单位；是组成真核生物染色体的基本单位；是由是由DNA和组蛋白所构成的和组蛋白所构成的“颗粒颗粒”。核心颗粒核心颗粒(组蛋白组蛋白8聚体聚体)+DNA缠缠2圈圈+1分子分子H1组蛋白组蛋白8聚体包括聚体包括H2A、H2B、H3、H4各各2分子。分子。17微生物课程回顾和复习核核小小体体模模式式图图140bp+60bp=200bp18微生物课程回顾和复习 真核生物真核生物DNA的复制速度慢于原核生物，但的复制速度慢于原核生物，但由于真核生物复制子数量远多于原核生物，两者由于真核生物复制子数量远多于原核生物，两者的总体复制速度难以显著区分；另，由于真核生的总体复制速度难以显著区分；另，由于真核生物复制子比原核生物的小很多，因此两者的单个物复制子比原核生物的小很多，因此两者的单个复制子复制所需的时间，属于同一数量级。复制子复制所需的时间，属于同一数量级。可能原因？核小体结构可能原因？核小体结构19微生物课程回顾和复习真核生物的真核生物的DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶polpolpolpolpol位置核内核内线粒体核内核内主要功能主要复制酶：复制引发、后随链合成DNA损伤修复复制主要复制酶：先导链合成校读、修复、填补缺口其他功能35外切酶活性35外切酶活性35外切酶活性抑制剂四环双萜双脱氧TTP双脱氧TTP四环双萜四环双萜20微生物课程回顾和复习三三.病毒遗传分析病毒遗传分析p 重要概念重要概念噬菌体、核衣壳、烈性噬菌体、温和噬菌体、溶噬菌体、核衣壳、烈性噬菌体、温和噬菌体、溶源细菌、原噬菌体、顺反子源细菌、原噬菌体、顺反子p 知识点知识点（1）病毒的基本特征）病毒的基本特征（2）病毒的五种形状与三类对称）病毒的五种形状与三类对称（3）病毒的结构组成：核酸芯、蛋白衣壳、核）病毒的结构组成：核酸芯、蛋白衣壳、核衣壳、包衣壳、包/被膜的概念。被膜的概念。21微生物课程回顾和复习p（4）病毒核酸的多种存在类型）病毒核酸的多种存在类型p（5）病毒的复制周期（或称复制循环）病毒的复制周期（或称复制循环）*p（6）噬菌体形态的三种类型：有尾、无尾（球形）噬菌体形态的三种类型：有尾、无尾（球形）、丝状、丝状p（7）噬菌斑法：原理、目的作用）噬菌斑法：原理、目的作用p（8）一步生长曲线法：目的作用，潜伏期、裂解）一步生长曲线法：目的作用，潜伏期、裂解期和平稳期三个时期的判断与分析。期和平稳期三个时期的判断与分析。p（9）单菌释放法：目的作用）单菌释放法：目的作用22微生物课程回顾和复习p（10）T4噬菌体的重组测验噬菌体的重组测验*：重组率计算：重组率计算p（11）T4噬菌体互补测验噬菌体互补测验*：作用、结果分析：作用、结果分析p（12）噬菌体进入溶原周期还是裂解周期的决定：噬菌体进入溶原周期还是裂解周期的决定：关键蛋白关键蛋白CI 和和 Cro，其决定结果。，其决定结果。23微生物课程回顾和复习种类代表病毒名dsDNA单纯疱疹病毒、SV40（环）、T4噬菌体、天花病毒ssDNAM13噬菌体（环）、细小DNA病毒、X174噬菌体（环）dsRNA呼肠孤病毒ssRNA（+）SARS病毒、甲肝病毒、登革热病毒ssRNA（-）禽流感病毒、麻疹病毒、狂犬病病毒逆转录病毒人乙肝病毒、HIV24微生物课程回顾和复习吸吸 附附侵侵 入入病毒特异性酶的合成病毒特异性酶的合成病毒基因组复制病毒基因组复制病毒结构蛋白质合成病毒结构蛋白质合成装装 配配释释 放放病毒大分子合成病毒大分子合成病毒复制的全过程病毒复制的全过程25微生物课程回顾和复习重组率的计算重组率的计算 重组型噬菌斑数重组型噬菌斑数重组率重组率=100%总噬菌斑数总噬菌斑数 大肠杆菌大肠杆菌K平板上的噬菌斑数平板上的噬菌斑数 2 =100%大肠杆菌大肠杆菌B平板上的噬菌斑总数平板上的噬菌斑总数26微生物课程回顾和复习互互补补测测验验结果分析：结果分析：若两个突变表现出互补效应，则证明这两个突变分别属于不同基因；若不表现互补，则证明这两个突变属于相同基因。27微生物课程回顾和复习p（4）在某噬菌）在某噬菌体中有体中有A、B两两个顺反子，当个顺反子，当下列组合的噬下列组合的噬菌体同时感染菌体同时感染细菌细胞时，细菌细胞时，哪些组合产生哪些组合产生正常型，哪些正常型，哪些组合产生突变组合产生突变表型？表型？28微生物课程回顾和复习解答：解答：p1p2 3p4p5p例题：例题：a1-a5是是5个表型相同的突变型。下列结果个表型相同的突变型。下列结果表明表明a1-a5分属于几个基因？分属于几个基因？29微生物课程回顾和复习四四.细菌基因转移和基因重组细菌基因转移和基因重组p重要概念重要概念转化、接合、转导、转化、接合、转导、F因子、普遍性转导、转因子、普遍性转导、转导噬菌体、局限性转导、共转导导噬菌体、局限性转导、共转导p 知识点知识点（1）F因子的三种存在状态（因子的三种存在状态（E.coli为例）为例）*（2）DNA杂交重组中的双交换与单交换杂交重组中的双交换与单交换（3）中断杂交试验）中断杂交试验*：结果分析：结果分析（4）F因子的形成及其突出特点。因子的形成及其突出特点。30微生物课程回顾和复习p F因子的三种状态（以大肠杆菌为例）：因子的三种状态（以大肠杆菌为例）：没有没有F因子，即因子，即F-；一个自主状态一个自主状态F因子，即因子，即F+；一个整合到自己染色体内的一个整合到自己染色体内的F因子，即因子，即Hfr菌株。菌株。31微生物课程回顾和复习单交换产生不平衡的线性染色体单交换产生不平衡的线性染色体双交产生稳定的重组子双交产生稳定的重组子32微生物课程回顾和复习b.基因转移的顺序基因转移的顺序非随机非随机a.以基因出现的时间为标准作以基因出现的时间为标准作E.coli的遗传连锁图。的遗传连锁图。33微生物课程回顾和复习共共 转转 导导p指指两个基因同在一起两个基因同在一起进行进行转导。转导。可应用于测定细可应用于测定细菌基因间的连锁关系。菌基因间的连锁关系。p例：例：a 基因和基因和 b 基因的共转导频率很高、和基因的共转导频率很高、和 c 基因基因的共转导频率也很高；而的共转导频率也很高；而 b 和和 c 基因很少或完全基因很少或完全不共转导。那么，这三个基因的相对位置应为：不共转导。那么，这三个基因的相对位置应为：b-a-c。34微生物课程回顾和复习五五.质质 粒粒p 重要概念重要概念 质粒、质粒的不相容性、自主转移质粒、可移质粒、质粒的不相容性、自主转移质粒、可移动动 质粒质粒p 知识点知识点（1）质粒的分子结构（）质粒的分子结构（通常通常）：）：CCC dsDNA（2）质粒的一般特性）质粒的一般特性（3）质粒编码基因的特性：非必需、特殊条件下质粒编码基因的特性：非必需、特殊条件下（4）质粒编码的典型遗传表型）质粒编码的典型遗传表型*35微生物课程回顾和复习p（5）细胞分裂中的质粒分配）细胞分裂中的质粒分配*：质粒稳定遗传的：质粒稳定遗传的两个条件、主动分配体系的两个条件、主动分配体系的par区结构、不含质粒区结构、不含质粒的子代细胞的宿主致死体系（原理、运作）的子代细胞的宿主致死体系（原理、运作）p（6）质粒的各种分类：按复制控制形式分（严紧）质粒的各种分类：按复制控制形式分（严紧型型&松弛型）、按宿主范围分（窄宿主范围松弛型）、按宿主范围分（窄宿主范围&广广宿主范围）、按转移能力分（转移性宿主范围）、按转移能力分（转移性&非转移性）非转移性）p（7）质粒复制的调控：负调控，两种类型（抑制）质粒复制的调控：负调控，两种类型（抑制物物-靶位调控、重复子靶位调控、重复子-竞争结合调控）竞争结合调控）p（8）质粒作为基因工程载体的突出特点）质粒作为基因工程载体的突出特点36微生物课程回顾和复习质质粒粒的的一一般般特特性性p能自我复制，并稳定遗传能自我复制，并稳定遗传p在细胞内的大小和数量不相同在细胞内的大小和数量不相同p非必要遗传物质非必要遗传物质p互不相容性互不相容性p可消除性可消除性p具有可转移性及稳定性具有可转移性及稳定性p可整合性可整合性p可重组性可重组性p耐碱性耐碱性37微生物课程回顾和复习质粒编码的典型遗传表型质粒编码的典型遗传表型p 多数质粒均控制宿主细胞一种多数质粒均控制宿主细胞一种or几种特殊性状，即具几种特殊性状，即具有一定的表型。依表型不同，质粒主要分为如下几类：有一定的表型。依表型不同，质粒主要分为如下几类：致育质粒（Fertility factor）抗性质粒（Resistance factor）细菌素质粒（Bacteriocin production plasmid）毒性质粒（virulence plasmid）降解质粒（Metabolic plasmid）致病性质粒38微生物课程回顾和复习宿主致死体系宿主致死体系p质粒编码致死基因ccdA(解毒剂)和ccdB(毒剂)；p无质粒子细胞：开始时含有CcdA和CcdB，随后这两种蛋白质逐渐消失；p但毒剂CcdB比解毒剂CcdA稳定，CcdA易先被蛋白酶降解，于是CcdB蛋白行使其对宿主细胞的致死作用。39微生物课程回顾和复习质粒复制的调控质粒复制的调控p抑制物抑制物-靶位调控：靶位调控：依赖一小段反向转录的RNA作为抑制物，通过它与目标RNA的互补结合以阻止质粒复制的起始。目标RNA包括质粒DNA复制的引物、用于编码复制所需的Rep蛋白的mRNA。p重复子重复子-竞争结合调控：竞争结合调控：质粒在复制起始位点(ori)和复制基因(rep)附近存在着多个重复子序列，它们能与复制起始必需的Rep蛋白竞争性结合，从而抑制质粒的复制和拷贝数增加。转录自体调控 偶联模型40微生物课程回顾和复习p 嗜杀现象嗜杀现象酿酒酵母中的某些菌株可以产生毒素杀死其他酵母，这种现象即称为嗜杀现象。产生毒素的酵母菌株称嗜杀株，对毒素敏感的菌株称为敏感株，既不产毒素又不对毒素敏感的菌株称为中性株。嗜杀株对毒素有免疫性，敏感株不产生毒素。一般嗜杀现象是由两种具有自我复制能力的细胞遗传因子线状dsRNA决定的，它们通常以蛋白外壳包裹的粒子状态存在于细胞质中，但与病毒粒子不同不具有体外侵染特性，故称为嗜杀质粒。但因为它们具有蛋白外壳，因此又称为类病毒颗粒。42微生物课程回顾和复习p嗜杀质粒分为L-型和M-型（编码毒素蛋白分泌到胞外）。不同嗜杀酵母株有不同的M型类病毒，从而编码合成不同的毒素蛋白，表现不同嗜杀表型。p只有L型类病毒而无M型类病毒的酵母菌株，不具备嗜杀性，是敏感株；只有同时具备L型类病毒和M型类病毒，酵母才具有嗜杀性。故有人称M型类病毒为嗜杀质粒、L型类病毒为辅助颗粒。p这两种质粒遗传因子不具有细胞外感染能力，但它们可以通过酵母的高频率接合而在酵母中广泛传播。43微生物课程回顾和复习两个单倍体酵母细胞的接合两个单倍体酵母细胞的接合p接合是由一种接合类型细胞分泌的信息素与另一种接合类型细胞携带的受体相互作用而介导的。pa细胞和细胞的接合通过各自分泌的可扩散a-因子和-因子两种信息素的相互交换而起始。两种信息素的互作可使细胞复制停留在G1 期，然后发生各种形态改变。44微生物课程回顾和复习 接合型转换是单向接合型转换是单向过程：过程：此过程中有一个接受者(MAT)，却有两个供体(HMR、HML)。但MATa总是与HML进行重组，MAT总是与HMRa重组。45微生物课程回顾和复习酵母菌的载体种类很多，依功能分为三大类：酵母菌的载体种类很多，依功能分为三大类：p（1）克隆载体：）克隆载体：用于基因克隆。依质粒载体的构成和复制方式，可分为整合型载体(YIp)、附加体载体(YEp)、复制型载体(YRp)、着丝粒载体(YCp)、酵母人工染色体(YAC)五类。p（2）表达载体）表达载体(YXp)：包括酵母菌的强启动子+多克隆位点+终止子。外源结构基因插入多克隆位点的适当酶切位点，在强启动子的调节下，外源基因进行高效表达。p（3）分泌载体）分泌载体(YSp)：一类将基因产物分泌到胞外的载体，除必须含有表达载体的启动子和终止子外，还需在表达载体的起始密码子上游有分泌信号序列。46微生物课程回顾和复习八八.丝状真菌的遗传分析丝状真菌的遗传分析p重要概念重要概念顺序排列四分体（代表菌）、非顺序排列四分体顺序排列四分体（代表菌）、非顺序排列四分体（代表菌）（代表菌）、准性生殖准性生殖p知识点知识点（1）丝状真菌基本特征：菌落、繁殖）丝状真菌基本特征：菌落、繁殖（2）粗糙脉孢菌遗传分析）粗糙脉孢菌遗传分析*：第一次分裂分离和第一次分裂分离和第二次分裂分离的判断；第二次分裂分离的判断；计算着丝粒距离计算着丝粒距离（3）准性生殖与有性生殖的主要区别）准性生殖与有性生殖的主要区别（4）准性生殖过程）准性生殖过程*：包括异核体的形成（异核体：包括异核体的形成（异核体的证实）、体细胞二倍体的产生、体细胞中染色体的证实）、体细胞二倍体的产生、体细胞中染色体的交换和单元化。的交换和单元化。47微生物课程回顾和复习无无交交换换48微生物课程回顾和复习发发生生交交换换49微生物课程回顾和复习p因为每1个第二次分裂分离子囊中只有一半是重组的子囊孢子，另一半子囊孢子是非重组的，所以基因座位和着丝粒之间的距离应该是：(1/2)第二次分裂分离子囊数着丝粒距离=100图距单位 总 子 囊 数50微生物课程回顾和复习51微生物课程回顾和复习p 异核体的证实异核体的证实排除排除“互养互养”将原养型菌落上取下的少量菌丝将原养型菌落上取下的少量菌丝接种于养料贫乏的培养基上，在放大镜下将从接种接种于养料贫乏的培养基上，在放大镜下将从接种处向外长出的菌丝尖端连同小块培养基切下，放在处向外长出的菌丝尖端连同小块培养基切下，放在基本培养基上。若原养型菌落的出现是由于互养，基本培养基上。若原养型菌落的出现是由于互养，那么单个菌丝尖端就不会生长。可是只要割取的菌那么单个菌丝尖端就不会生长。可是只要割取的菌丝尖端不是太短而妨碍生长，往往可以得到一个新丝尖端不是太短而妨碍生长，往往可以得到一个新的培养物，因此可以排除的培养物，因此可以排除“互养互养”这一解释。这一解释。52微生物课程回顾和复习p排除二倍体或单倍重组体排除二倍体或单倍重组体将leumet+菌株和leu+met菌株的分生孢子混合接种在基本培养基上，取其上长出的菌落的单个菌丝尖端，接种于基本培养基；收集由单个菌丝尖端长成的培养物的孢子，分别接种于基本培养基、含亮氨酸培养基和含蛋氨酸培养基上；经培养发现在前一种培养基上没有菌落，而在后两种培养基上可出现菌落。（由于构巢曲霉的分生孢子是单核，所以异核体的分生孢子核型应分属于leumet+或leu+met，所以它们在基本培养基上不生长，而能在后两种培养基上生长。而二倍体(leumet+/leu+met)和重组单倍体(leu+met+)则能在基本培养基上生长。实验结果与此相反，故排除二倍体和单倍重组体的存在。53微生物课程回顾和复习九九.原核生物基因表达调控原核生物基因表达调控p 重要概念重要概念操纵子、结构基因、调节基因、正调控、负调操纵子、结构基因、调节基因、正调控、负调控、阻遏物与激活物、启动子、终止子、严紧控、阻遏物与激活物、启动子、终止子、严紧反应、反义反应、反义RNAp 知识点知识点（1）原核生物基因表达调控的特点）原核生物基因表达调控的特点（2）转录调控系统的四种基本类型转录调控系统的四种基本类型*（3）乳糖操纵子基本原理乳糖操纵子基本原理*（4）转录后调控的主要类型转录后调控的主要类型54微生物课程回顾和复习转转录录调调控控系系统统的的四四种种基基本本类类型型55微生物课程回顾和复习