微生物遺傳酵母菌遺傳第一頁，共二十五頁，2022年，8月28日3.1概論酵母屬于真核生物，是單細胞真菌，生長較快，目前已知有1000多種酵母。可將酵母分成三類：形成孢子的株系屬于子囊菌和擔子菌。不形成孢子但主要通過芽殖來繁殖的稱為不完全真菌，或者叫“假酵母”。第二頁，共二十五頁，2022年，8月28日通過出芽進行無性生殖，也可以通過形成子囊孢子進行有性生殖。無性生殖：在環(huán)境條件適合時，從母細胞上長出一個芽，逐漸長到成熟大小后與母體分離。有性生殖：營養(yǎng)狀況不好時，一些可進行有性生殖的酵母會形成孢子（一般是四個），在條件適合時再萌發(fā)。酵母生活史第三頁，共二十五頁，2022年，8月28日3.2酵母的基因組和染色體3.2.1酵母基因組1996年完成釀酒酵母全基因組的測序，是真核生物中最早被測序的生物。12068kb；6607ORFs。平均每隔2kb就存在一個編碼蛋白質的基因（線蟲6Kb，人30Kb），即整個基因組有72％的核苷酸順序由開放閱讀框組成。平均ORF長度1.4Kb。第四頁，共二十五頁，2022年，8月28日VerifiedORFs:4726→4887→4952UnerifiedORFs:

1069→910→846DubiousORFs:812→810GraphicalViewofProteinCodingGenesOct11,2008Dec11,2010Oct31,2011第五頁，共二十五頁，2022年，8月28日3.2.2酵母染色體-16條染色體染色體長度（kb）基因數tRNA基因數rRNA基因數I23010720II813392130III315160100IV1532747270V577278200VI270130100VII109151536140VIII563276110IX440220100X745358240XI667314160XII1078506220XIII924457210XIV784398160XV1091566200XVI948461170總數16120685885275140第六頁，共二十五頁，2022年，8月28日

3.2.3酵母基因組特點鑲嵌結構多數酵母染色體由不同程度的、大范圍的GC豐富DNA序列和GC缺乏DNA序列鑲嵌組成。這種GC含量的變化與染色體的結構、基因的密度以及重組頻率有關。第七頁，共二十五頁，2022年，8月28日GC含量高的區(qū)域一般位于染色體臂的中部，這些區(qū)域的基因密度較高；GC含量低的區(qū)域一般靠近端粒和著絲粒，這些區(qū)域內基因數目較為貧乏。酵母的遺傳重組即雙鏈斷裂的相對發(fā)生率與染色體的GC豐富區(qū)相耦合，而且不同染色體的重組頻率有所差別，較小的Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅸ號染色體的重組頻率比整個基因組的平均重組頻率高。第八頁，共二十五頁，2022年，8月28日酵母基因組遺傳豐余的主要結構DNA重復序列：如開放閱讀框或者基因的間隔區(qū)包含大量的三核苷酸重復染色體末端重復：具有長度超過幾十個kb的高度同源區(qū)，它們是遺傳豐余的主要區(qū)域，重組頻繁。單個基因重復：如rDNA成簇同源區(qū)：位于多條染色體的同源大片段，各片段含有相互對應的多個同源基因，它們的排列順序與轉錄方向十分保守，同時還可能存在小片段的插入或缺失。第九頁，共二十五頁，2022年，8月28日31％編碼蛋白質的酵母基因或者開放閱讀框與哺乳動物編碼蛋白質的基因有高度的同源性。孤兒基因酵母基因組中有10%基因(約653個)與其它生物中功能未知的蛋白質的基因具有同源性，被稱為孤兒基因對或孤兒基因家族(orphanpairsorfamily)；約25％的基因(～1544個)則與所有已發(fā)現的蛋白質的基因沒有同源性，屬首次發(fā)現的新基因，是真正意義上的孤兒基因。這些孤兒基因的發(fā)現是酵母基因組計劃的重要收獲，第十頁，共二十五頁，2022年，8月28日3.2.4染色體的結構三種DNA序列結構：著絲粒、端粒和復制起點著絲粒（centromere）是真核細胞染色體DNA上的一段特殊序列，富集了衛(wèi)星DNA，也就是短的DNA串聯重復序列。是真核生物細胞在進行有絲分裂和減數分裂時，染色體分離的一種“裝置”。著絲粒是染色體分離的一種裝置，也是姐妹染色單體在分開前相互聯結的位置。絲粒序列（centromericsequences,CEN）：酵母約200bp，較短（點著絲粒）；區(qū)域著絲粒：40Kb-幾個Mb。第十一頁，共二十五頁，2022年，8月28日端粒端粒（Telomere）位于真核生物線形染色體兩端，由DNA重復序列和蛋白質構成的復合體，作用是保持染色體的完整性。端粒通常是由富含鳥嘌呤核苷酸(G)的短的串聯重復序列組成。端粒的重復序列不是在染色體DNA復制時連續(xù)合成的，而是由端粒酶(telomerase)合成后添加到染色體的末端。釀酒酵母的端粒序列約為300bp.第十二頁，共二十五頁，2022年，8月28日復制起點酵母的復制起點是指酵母染色體上控制DNA復制起時的一小段DNA序列，通常稱為自主復制序列（ARS）釀酒酵母中約有400個ARS，平均20-50kb一個，長度為100-200bp，富含AT。第十三頁，共二十五頁，2022年，8月28日3.3線粒體基因組及其遺傳每個酵母細胞約含10-50個線粒體線粒體DNA（mtDNA）編碼線粒體自身所需的rRNA（2，21s和15s）,tRNA（16）以及某些蛋白質，如細胞色素和ATP酶，周長26μm的環(huán)狀DNA分子，84kb。特點絕大多數無重復序列半自主性第十四頁，共二十五頁，2022年，8月28日3.4酵母質粒的生物學特性3.4.12μm質粒大多數酵母菌株含有一種稱之為2μm的質粒①封閉環(huán)狀的雙鏈DNA分子，周長約2μ(6kb左右)，以高拷貝數存在于酵母細胞中，每個單倍體基因組含60-100個拷貝；②各含約600bp長的一對反向重復序列；③由于反向重復序列之間的相互重組，使2μ質粒在細胞內以兩種異構體(A和B)形式存在；④該質粒只攜帶與復制和重組有關的4個蛋白質基因(REP1、REP2、REP3和FLP)，不賦予宿主任何遺傳表型，屬隱蔽性質粒。第十五頁，共二十五頁，2022年，8月28日3.4.2嗜殺現象由雙鏈線狀RNA決定嗜殺質粒：蛋白外殼包裹，又稱類病毒顆粒，分為L-型和M-型第十六頁，共二十五頁，2022年，8月28日3.5酵母基因表達的調控第一類：瞬時調控（可逆性調控）對環(huán)境變化的反應第二類：發(fā)育調控（不可逆調控）決定生長、分化、發(fā)育第十七頁，共二十五頁，2022年，8月28日轉錄調控順式作用元件上游激活序列（UAS）:100—1500bpTATA元件：40—120bp轉錄起始位點反式作用因子TATA結合蛋白（通用轉錄因子）遠程調控因子（蛋白間的相互作用：接頭）第十八頁，共二十五頁，2022年，8月28日反式轉錄激活因子轉錄激活因子在結構上是組件式的,即這些因子往往由兩個或兩個以上相互獨立的結構域構成，其中有DNA結合結構域（DNAbindingdomain，DB）轉錄激活結構域（activationdomain，AD）DB識別DNA上的特異序列，并使轉錄激活結構域定位于所調節(jié)的基因的上游，AD可同轉錄復合體的其他成分作用，啟動它所調節(jié)的基因的轉錄。二個結構域不但可在其連接區(qū)適當部位打開，仍具有各自的功能，而且不同兩結構域可重建發(fā)揮轉錄激活作用。第十九頁，共二十五頁，2022年，8月28日酵母雙雜交酵母雙雜交系統(tǒng)（yeasttwo-hybridsystem）是在酵母體內分析蛋白質-蛋白質相互作用的基因系統(tǒng)，也是一個基于轉錄因子模塊結構的遺傳學方法。第二十頁，共二十五頁，2022年，8月28日釀酒酵母細胞分裂的遺傳控制細胞分裂分為有絲分裂和減數分裂減數分裂過程包括接合型遺傳控制、細胞接合和減數分裂。第二十一頁，共二十五頁，2022年，8月28日A和α單倍體細胞Asg基因和αsg基因（sg,specificgene）hsg基因：只在單倍體內表達的基因MATα編碼α1（激活αsg基因）和α2（抑制Asg基因）MATa編碼a1（只在單倍體表達）和a2（與結合無關）MATα/MATa（二倍體）：α2和a1協(xié)同抑制α1和hsg基因的表達，α2抑制Asg基因的表達，使細胞無結合能力。第二十二頁，共二十五頁，2022年，8月28日整合質粒（yeastintegrationplasmid，YIp）含有酵母的篩選標記（URA3、HIS3、LEU2基因）。但缺乏酵母的復制起始位點，所以，它只有整合到酵母染色體中才能穩(wěn)定。第二十三頁，共二十五頁，2022年，8月28日自我復制型酵母載體-YEp系列YEp系列含有2μ質粒的復制起始部位和rep基因片段，和選擇基因LEU2。該質粒可在酵母中產生特異的重組酶，使YEp很快與酵母內源質粒重組。重組一旦發(fā)生，YEp載體則很快復制并擴增。因此YEp質?？截悢刀嗖⑶逸^穩(wěn)定。YEp13是一個穿梭質粒，包含pBR322的完整序列，因此可以在大腸桿菌也可以在酵母中進行選擇。YEp的結構第二十四頁，共二十五頁，2022年，8月28日畢赤酵母外泌表達系統(tǒng)是整合型載體。常見的表達載體有pPIC3、pPIC9、pHIL-D1、pA0804、pA0815、pPSC3K等。包含醇氧化酶