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微生物的遗传和育种B精品PPT课件

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《微生物遗传》课件

《微生物遗传》课件
微生物遗传育种与改良
04
自然选育
利用自然变异选择有益的变异体，通过遗传稳定性和生产性状的鉴定，培育出新的菌种。
微生物遗传学应用
05
工业发酵是微生物遗传学应用的重要领域之一，通过利用微生物的遗传特性，实现大规模生产各类发酵产品，如酒精、醋酸、酵母、抗生素等。
工业发酵中，通过遗传育种和基因工程手段改良微生物菌种，提高发酵效率和产物质量，降低生产成本。
详细描述
总结词
介绍基因表达的概念、基因表达的调控机制以及基因表达的改变对微生物的影响。
详细描述
基因表达是DNA中的遗传信息转录为RNA并翻译为蛋白质的过程。基因表达受到多种因素的调控，包括DNA的甲基化、染色质构象以及转录和翻译水平的调控。基因表达的改变可能影响微生物的生长、代谢和致病性等方面。
微生物基因突变与重组
19世纪末期
遗传学奠基人摩尔根提出基因概念，为遗传学的发展奠定了基础。
20世纪初期
DNA双螺旋结构发现，开启了分子生物学时代。
20世纪50年代
人类基因组计划启动，推动了基因组学的发展。
20世纪70年代
微生物遗传物质基础
02
介绍DNA的基本结构，包括碱基、磷酸和脱氧核糖，以及DNA的双螺旋结构。
总结词
工业发酵的微生物菌种通常具有特殊生理功能和代谢途径，通过研究其遗传机制，有助于发现新的发酵产品和工艺。
生物制药是利用微生物或其代谢产物作为药物成分，治疗和预防人类疾病的领域。
通过遗传工程手段，可以改良微生物细胞工厂，高效表达具有药效的蛋白质或其他活性分子。
生物制药中，对微生物的遗传特性和表达调控机制的研究，有助于发现和开发新的药物候选分子。
生物环保是利用微生物的降解和转化能力，处理和治理环境污染的领域。

食品微生物第九章微生物的遗传变异和育种优秀课件

食品微生物第九章微生物的遗传变异和育种优秀课件
能与调节蛋白相结合，以此来决定结构基因的转 录是否能进行。 重复基因：DNA片段重复 跳跃基因：可在DNA上转移位置的基因（Tn因子）
第一节 遗传变异的物质基础
6、密码子水平
遗传密码就是指DNA链上 各个核苷酸的特定排列顺 序。
每个密码子(codon)是由3 个核苷酸顺序所决定的， 它是负载遗传信息的基本 单位。各种生物都遵循着 一套共同的密码。
重点与难点：
遗传变异的物质基础，基因突变及修复，细菌的 基因重组，微生物诱变育种的原理和方法。
遗传(heredity或inheritance)：讲的是亲 子间的关系，指生物的上一代将自己的 一整套遗传因子传递给下一代的行为或 功能，它具有极其稳定的特性。
变异(variation)：生物体在某种外因或 内因的作用下所引起的遗传物质结构或 数量的改变，表现为亲代与子代、子代 间不同个体不完全相同。
由于DNA上的三联密码子 要通过转录成mRNA密码 后才能与氨基酸相对应， 因此，三联密码子一般都 用 mRNA上的3个核苷酸 顺序来表示。
第一节 遗传变异的物质基础
7、核苷酸水平 核苷酸是最小突变单位和交换单位。 在绝大多数生物的DNA组分中,都只含腺苷酸 (AMP)、胸苷酸(TMP)、鸟苷酸(GMP)和胞 苷酸(CMP)4种脱氧核苷酸。
---- 遗传和变异是生物体最本质的属性之一。
第一节 遗传变异的物质基础
一、遗传变异的基本概念
1.遗传型(genotype) 又称基因型，指某一生物个体所含有的全部遗 传因子即基因的总和。 遗传型是一种内在可能性或潜力，其实质是遗 传物质上所负载的特定遗传信息。
2.表型(phenotype) 指某一生物体所具有的一切外表特征及内在特
三、遗传物质在细胞中的存在方式

微生物的遗传变异与育种 PPT

微生物的遗传变异与育种 PPT

雄性菌株与雌性菌株接合结果
三者根本区别在于DNA转移的方式不同
转化： 供体DNA片断→注入受体细胞，通过细胞膜 接合： 供体进入受体通过性纤毛 转导： 供体DNA片断通过媒介－噬菌体携带进入受体
物理诱变因素 化学诱变因素 生物诱变因素
• 由40年代B、 McClintock对得遗传研究而发现染 色体易位,自1967年以来,已在微生物和其她生物中 得到普遍证实,并已成为分子遗传学研究中得一个热 点。
转化(transformation)
几个概念:转化、转化因子、感受态 转化过程 转化得特点
转 化 (transformation)
受体细胞直接吸收了来自供体细胞得 DNA片断,并把她整合到自己得基因组 中,细胞部分遗传性状发生变化得现 象叫转化。
转化因子
转化就是游离得ＤＮＡ片断得转移和重 组游离得ＤＡＮ片断叫转化因子 转化因子由供体提供 自然情况下可由细菌细胞自行裂解产生,
• 转座因子
• Transposible Element:
• 在染色体组中或染色体组间能改变自身位置得一 段DNA顺序。也称作跳跃基因(jumping gene)或 可移动基因(movable gene)。
转座因子
• 插入序列 (IS,insertion sequence)
• 转座子 (Tn,transposon,又称转位子,易位子)
ATC ATC ATG CTA CTA CTA CTA CTA 缺少一个碱基
ABC BCA BCA BCA BCA BCA BCA BCA
造成突变点以后全部遗传密码转录与转释发生错误
染色体畸变
某些理化因子,如Ｘ射线,紫外线, 亚硝酸等,除 能引起点突变外,还会引起DNA分子大损伤,包 括染色体易位,倒位,缺失,重复等,即为染色体畸 变。

微生物遗传与育种实验PPT课件

微生物遗传与育种实验PPT课件
3. 杂交：分别取200 μl根瘤菌和E.coli菌悬液混合，加
1000 μl TY培养基，静置24 h后涂布选择性平板筛选 杂交子。 4. 选择性平板：无氮培养基（Kn 50 μg/ml，Rif 50 μg/ml） 5. 挑取杂交子在双抗无氮培养基上划线纯化。
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四、电转化
实验步骤 准备工作：①制备选择性平板TY培养基（Kn 100 μg/ml，Rif 100
清洗电转化样品槽。先用自来水吸瓶冲洗十多次，之后加 入酒精，放置1 h，之后用蒸馏水冲洗数次，甩干后，水平 放置在滤纸上晾干。
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五、杂交子鉴定
实验步骤： 挑取在选择性平板上生长的菌落，划线纯
化，观察菌落特征和多糖产量。 挑取纯化后的杂交子接种于蔗糖培养基，
振荡培养36 h后观察并测定多糖产量。
蔗糖酵母膏培养基（培养根瘤菌）：蔗糖10.0 g，酵母膏 4.0 g，磷酸氢二钾0.5 g，硫酸镁0.2 g，氯化钠0.2 g，钼 酸钠（0.5%溶液）4.0 ml，硼酸（0.5%溶液）4.0 ml，碳 酸钙5.0 g，水1000.0 ml，pH 7.2-7.4。多糖测定用， 250ml/500ml三角瓶，每组4瓶。
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培养基
TY培养基（培养根瘤菌）：胰蛋白胨5.0 g， 酵母粉3.0 g，CaCl2 0.3 g，水1000 ml， pH7.0
蔗糖酵母膏培养基（培养根瘤菌）：蔗糖 10.0 g，酵母膏4.0 g，磷酸氢二钾0.5 g， 硫酸镁0.2 g，氯化钠0.2 g，钼酸钠（0.5% 溶液）4.0 ml，硼酸（0.5%溶液）4.0 ml ，碳酸钙5.0 g，水1000.0 ml，pH7.2-7.4
μg/ml）。②提取要转化的质粒DNA，miniTn5。③制备根瘤菌菌悬 液。 转化：在电转化用的石英样品杯、质粒DNA、TY培养基、根瘤菌菌 悬液50 μl按顺序对应置于冰上预冷。将冰桶移置超净工作台上，取 200-1000 µl、20-100 µl、0.5-10 µl 移液器到超净工作台上。先用0.510 µl移液器取2 µl质粒DNA到根瘤菌细胞内，再用调节到50 µl 的（ 20-100 µl移液器）上下吹吸数次。在冰上放置2 min。用调节到50 µl 的（20-100 µl移液器）将质粒DNA和细胞混合液转移到电转化石英 样品槽底凹槽的中央，在桌面上轻击数次使之分散。在冰上放置1-2 min。先用纸将样品槽擦拭一下，移到2 kV电脉冲发生器上，同时用 1000 µl移液器吸好TY培养基1 ml，约4.5-5 sec后鸣叫声停后，立即加 入样品槽内（吹吸一次或不吹吸）。

《微生物学》教学课件：07 微生物的遗传变异和育种

《微生物学》教学课件：07 微生物的遗传变异和育种

4）结构基因的单拷贝及rRNA基因的多拷贝；
5）基因组的重复序列少而短；
注：古生菌的基因组在结构上类似于细菌。但是信息 传递系统(复制、转录和翻译)则与细菌不同而类 似于真核生物。
四、微生物的基因组结构
第二节 遗传的物质基础
3. 真核微生物的基因组（啤酒酵母）
1）典型的真核染色体结构；
啤酒酵母基因组大小为13.5×106bp，分布在16条染色体中。
有关内容在讲细菌的接合作用 （conjugation）时具体介绍
五、质粒
第二节 遗传的物质基础
3. 质粒的主要类型——抗性因抗子性质粒在细菌间的传递 抗性因子（Resistance factor是，细R因菌子产）生抗药性的重要 包括抗药性和抗重金属二大原类因之一。
R100质粒(89kb)可使宿主对 下列药物及重金属具有抗性：
编码细菌素的结构基因及相关的基因一般位 一般无直接的结构基因，相关酶的基因多在
于质粒或转座子上
染色体上
细菌素结构基因、 涉及细菌素运输及发挥作用（processing） 的蛋白质基因、赋予宿主对该细菌素具有“免疫力”的相关产 物的基因
一般都位于质粒或转座子上，因此，细菌素可以杀死 同种但不携带该质粒的菌株。
长发育所表现出来的形态等生物学特征的总和。
表型由遗传型决定，但也和环境有关
一、遗传变异是微生物的基本第特一征节 微生物遗传变异概述
表型饰变：
即外表的修饰性改变，是发生在转录、转译水平上 的变化，不涉及遗传物质结构改变的表型变化。
特点：暂时性、不可遗传性、表现为全部个体的行为
橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳。
第二节 遗传的物质基础
• 通常以共价闭合环状(covalently closed circle，简 称CCC)的超螺旋双链DNA分子存在于细胞中；

微生物的遗传变异和育种PPT课件

微生物的遗传变异和育种PPT课件
实验设计者
1952年，美国的莱德伯格夫妇
实验材料
E.coli K12
实验过程
Lederberg 的平板培养法
（四）突变的特点
不对应性 自发性 稀有性 独立性 诱变性 稳定性 可逆性
核基因组
真核生物的 有核膜包裹的真核
(DNA+组蛋白)
原核生物的 无核膜包裹的核区
(环状双链DNA)
线粒体
真核生物的
细胞质基因 共生生物
叶绿体等
核外染色体
2um质粒等 F因子(F质粒)
R因子(R质粒)
原核生物的
Col质粒
Ti质粒 巨大质粒
降解性质粒等
原核生物的质粒
1. 质粒的定义
•指游离于原核生物核基因组以外，具有独立复制 能力的小型共价闭合环状的dsDNA分子，即 cccDNA(circular covalently closed DNA)。
4）Ti质粒 (tumor inducing plasmid)
Agrobacterium tumefaciens（根
癌土壤杆菌）从一些双子叶植物的受 伤根部侵入，最后在其中溶解，释放 出Ti质粒，其上的T-DNA片段与植物 细胞中的核染色体组发生整合，合成 正常菌株所没有的冠瘿碱类，破坏控 制细胞分裂的激素调节系统，从而使 它转变成癌细胞。
自发突变几率 一般在10-6~10-9范围内；
突变率为10-9的含义
抗性突变是最常见的突变类型；
细菌产生抗药性的途径 基因突变 抗药性质粒的转移 生理适应
由基因突变引起的抗药性的原因？
两种观点：
突变的性状与引起突变的原因间呈对应 性 — 抗性突变株的产生是由环境因素 诱发出来的，属定向变异；

微生物的遗传变异和育种 PPT课件

微生物的遗传变异和育种 PPT课件


著名的肺炎球菌实验
结果说明：加热杀死的S型肺炎球菌中一定有某种 特殊的生物分子或遗传物质，可以使无害的R型肺 炎球菌转化为有害的S型肺炎球菌。 这种生物分子或遗传物质是什么呢？
纽约洛克非勒研究所
Avery
从加热杀死的 S 型肺炎球菌将蛋白质、核酸、 多糖、脂类分离出来，分别加入到无害的 R 型 肺炎球菌中， 结果发现，惟独只有核酸可以使无害的 R 型肺 炎球菌转化为有害的S型肺炎球菌。 1944年 结论：DNA是生命的遗传物质
3、植物病毒的拆分和重建试验
烟 草 花 叶 病 毒 感 染 试 验
二、遗传物质在微生物细胞内存在的部位和方式
（一）、七个水平
（1）细胞水平
（2）细胞核水平
（3）染色体水平
（4）核酸水平
（5）基因水平 （6）密码子水平 （7）核苷酸水平
（二）、原核生物的质粒
1. 定义和特点： 定义：游离并独立存在于染色体以外的能进行自主复制的细胞质 遗传因子，通常以小型共价闭合环状的超螺旋双链DNA分 子，即cccDNA 存在于各种微生物细胞中。 大小：1～1000kb 构型：超螺旋、线状、环状 特点：（1）质粒携带某些核基因组中所缺少的对宿主生存不必需基因，
其中研究较多的细菌质粒有：F质粒决定大肠杆菌的致 育性；抗性因子决定细菌的耐药性；Col质粒决定产生 大肠杆菌素。
第一节 微生物遗传变异的物质基础 第六章微生物的遗传变异和育种 二、遗传物质在微生物细胞内存在的部位和方式 2、原核生物的质粒
（2）质粒的种类
①F质粒（接合质粒、F因子、致育因子或性因子） 大小：仅100kb，为cccDNA。 功能：决定细菌的性别和转移能力。 F质粒在大肠杆菌的有性接合作用中起主要作用。

第八章微生物的遗传变异与育种ppt课件

第八章微生物的遗传变异与育种ppt课件

（8） 易于形成营养缺陷型；
（9） 各种微生物一般都有相应的病毒；
（10） 存在多种处于进化过程中的原始有性 其它许多主要的生物学基本理 论问题中最热衷的研究对象。
❖对微生物遗传规律的深入研究，不仅促进了现代分子生物 学和生物工程学的发展，而且为育种工作提供了丰富的理 论基础，促使育种工作从不自觉到自觉、从低效到高效、 从随机到定向、从近缘杂交到远缘杂交的方向发展。
（movable gene）。
转座因子
定义：可在DNA链上改变自身位置的一段DNA序列。
原核生物中的转座子类型 转座的遗传效应
插入（IS）序列
转座子(Tn)
特殊病毒（Mu噬 菌体）
插入序列（IS，insertion sequence)
分子量最小（仅0.7~1.4kb），只有引起转座的转座酶基 因而不含其它基因，具有反向末端重复序列。已在染色体、 F因子等质粒上发现IS序列。E . coli的F因子和核染色体组 上有一些相同的IS，通过这些同源序列间的重组，就可使 F因子插入到E . coli的核染色体组上，形成Hfr菌株。因IS 在染色体组上插入的位置和方向的不同，其引起的突变效 应也不同。IS被切离时引起的突变可以回复，如果因切离 部位有误而带走IS以外的一部分DNA序列，就会在插入部 位造成缺失，从而发生新的突变。
第八章 微生物的遗传变异与育种
➢ 第一节 遗传变异的物质基础 ➢ 第二节 微生物的基因组结构 ➢ 第三节 质粒和转座因子 ➢ 第四节 基因突变及修复 ➢ 第五节 基因重组 ➢ 第六节 微生物育种 ➢ 第七节 菌种的衰退、复壮与保藏
遗传与变异的概念
遗传和变异是生物体的最本质的属性之一。
❖ 遗传：亲代将自身一整套遗传因子传递给下一代的行为和 功能，

第七章 微生物的遗传变异和育种优秀课件

第七章 微生物的遗传变异和育种优秀课件

sul r str r
IS1a
有功能不相同的二个组成部 分：抗性转移因子（RTF） 和抗性决定因子（r-det）， 由两个顺向重复序列IS1所 分开。
RTF为73kb，包括与质粒的 性别传递、自我复制、不相
容性以及对四环素的抗性基
因（tetr），在tetr的两边为
反向重复序列IS10。r-det
第七章 微生物的遗 传变异和育种
第七章 微生物的遗传变异和育种
微生物有不同于高等动植物的生物学特性，主要有：
单细胞体制或多细胞极少分化的体制； 营养体多数是单倍体； 多数能在一定成分的培养基上生长繁殖； 在固体培养基上能从单个细胞通过无性繁殖方式形成菌落； 繁殖迅速； 代谢作用旺盛，在液体培养基中能在短期内积累大量代谢产物； 环境因素对于分散的细胞能起均匀而直接的作用； 有性世代同样在较短时间内完成； 微生物中间有最简单的类型，如病毒。
R100.1是一种接合型质粒，分子量为93kb，带有
多 种 抗 药 性 基 因 。 对 氯 霉 素 （ Cam ） 、 链 霉 素 （Str）、四环素（Tet）、磺胺（Sul）和金属汞 （Mer）具有抗性。
RTF
IS10 tet r IS10
R100.1结构示意图
IS1b mer r
r-det Tn21
所以微生物作为遗传学研究的材料具有广泛的优越性。
第一节 遗传变异的物质基础
遗传的染色体学说认为基因在染色体上，染色 体的主要成分是DNA和组蛋白。 大量间接和直接的事实说明，遗传物质是DNA （ 有 时 是 RNA ） ， 遗 传 信 息 就 编 码 在 DNA 分 子的核苷酸序列中。
一、三个经典实验
5 典型质粒简解
F质粒
转移功能区
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遗传学的一些概念
➢ 遗传(heredity)： 上一代生物如何将自身 的一整套遗传基因稳定地传递给下一代的 行为或功能。
➢ 特点：具稳定性。 四个基本概念：
1.遗传型（genotype）： 又称基因型，指 某一生物个体所含有的全部遗传因子即基 因组所带的遗传信息。
2.表型（phenotype）： 指生物体所具有的 一切外表特征和内在特性的总和，是其遗 传型在合适环境下通过代谢和发育而得到 的具体体现。
➢ 5%RNA, 95%Protein。
RNA杂合病毒实验
烟草花叶病毒经弱碱、尿素、去垢剂等处理，可以将其蛋白外壳与 RNA分开，重新将蛋白外壳与RNA混合，病毒粒子又会重建。
苯酚
苯酚
HRV B
二、遗传物质在细胞内的 存在部位和方式
（一）核酸存在的七个水平 1. 细胞水平：存在于细胞核或核质体，单核或多核 2. 细胞核水平: 原核与真核生物的细胞核结构不同，核基因
1.细胞水平
➢ 细胞核或核区 ➢ 单核或多核
2.细胞核水平
➢ 核染色体=核基因组=核染色体组=基因组 ➢ 核外染色体=核外遗传因子
3.染色体水平
（1）染色体数 不同生物的染色体数差别很大。 书P193表7-1 （2）染色体倍数 ➢ 定义：指同一细胞中相同染色体的套数。 ➢ 单倍体：一套染色体 ➢ 双倍体：两套功能相同的染色体
特点：
a.几乎整个群体中的每一个体都发生同样的 变化；
b.性状变化的幅度小；
c.因遗传物质不变，故饰变是不遗传的。引 起饰变的因素消失后，表型即可恢复。
4.饰变（modification）：
➢ 例子：粘质沙雷氏菌（神灵色杆菌） ➢ 粘质沙雷氏菌在25℃下培养时，会产生深
红色的灵杆菌素,把菌落染成鲜血状，可是, 当培养在37℃下时,群体中的所有个体都不 产色素。如果重新降温至25℃,所有细胞产 色素能力又可以恢复。 ➢ 宗教中称它为“神灵色杆菌”或“灵杆菌” ➢ 饰变是与变异有着本质区别
第一节 遗传变异的物质基础
一、3个经典实验 证明核酸是遗传物质的实验。 （一）转化实验 研究材料：肺炎链球菌，小白鼠 肺炎链球菌特点： S型——有荚膜，菌落表面光滑，属致病菌。致病性，
人患肺炎，小白鼠患败血症而死亡。 R型——无荚膜，菌落表面粗糙，属非致病菌
体内转化实验－DNA是遗传物质的证明
（二）噬菌体的侵染标记实验
1952年Hersey（侯喜）和Chase（蔡斯）的同 位素标记大肠杆菌T2噬菌体进行侵染实验。
实验方法 材料：大肠杆菌， T2噬菌体 培养基：32PO43- 和35SO42-的组合培养基。 结果：制备出含32P-DNA核心的噬菌体
制备出含35S-蛋白质外壳的噬菌体
ห้องสมุดไป่ตู้
离心 离心
32p85% 35s75%
（三）植物病毒的重建实验
➢ 烟草花叶病毒的感染和繁殖过程，证实 RNA也是重要的遗传物质。
➢ 1956年，法郎克-康勒特（H.FraenkelConrat）分离RNA和protein，进行重组实验。
➢ 实验材料：烟草花叶病毒（TMVA)与霍氏 车前花叶病毒（HRV，TMVB）。
DNA分子形成环状， 这种环呈超螺旋状
它从致密的含蛋白质的 结构中伸出（支架）
DNA这种高度折叠的结构使 DNA分子长度压缩了千余倍。
5.基因水平
➢ 基因：是生物体内一切具有自主复制能力的 最小遗传功能单位，其物质基础是一条以直 线排列、具有特定核苷酸序列的核酸片段。
➢ 有众多基因构成了染色体。 ➢ 基因大小：1000-1500bp，分子质量
遗传型 + 环境条件====== 表型
3.变异(variation): 生物体在外因或内因的 作用下，遗传物质的结构或数量发生改变， 亦即遗传型的改变。
变异的特点： a.群体一般为10-5～10-10；
b.性状变化的幅度大；
c.变化后形成的新性状是稳定的、可遗传的。
4.饰变（modification）： 指外表的修饰性 改变，是一种不涉及遗传物质结构改变而只 发生在转录、转译水平上的表型变化。
组和核外染色体。 3. 染色体水平: 染色体数和倍数(真核)，单倍体和双倍体 4. 核酸水平：核酸种类、核酸结构和DNA长度（单位bp、
kb、Mb ）。 5. 基因水平：具自主复制能力的最小遗传功能单位，核酸片
断。长度与信息量，转录——翻译 6. 密码子水平： 信息单位,起始和终止, 7. 核苷酸水平： 突变或交换单位，四种碱基
There are over 50 supercoiled domains in
the E. coli
chromosome, they are stabilized by association with the structural
➢ E.coli ： 2.4×109Da ，
42000 Kb（1300微米）， 闭合环状 ，约编码2000个 基因。 ➢ 类核（nucleoid）。 支 架 (scafford ） 50-100 个 DNA 环 组 成 ， 每 200bp 就有一个负超螺旋
1928年，英国微生物学家Griffith(格里费斯）做了肺炎链球 菌的转化实验。实验说明了加热杀死的S型菌，在细胞内有一种具 有遗传转化能力的物质，可进入R型菌细胞内，使R型菌获得表达荚 膜的遗传特性。
体外转化实验－DNA是遗传物质的证明
超速离心
脂类除去
进入
显示出DNA的优势
1944年 Avery（艾费里） 揭开了转化因子的化学本质。
6.7×105 ➢ 基因调控系统
（二）原核生物的质粒
基因不仅存在在染色体 上，还存在于细胞中的 染色体外的遗传因子上
线粒体 细胞质基因 叶绿体 （质体） 中心体
染色体的一般形态结构
染色体组型
4.核酸水平
➢核酸种类 DNA或RNA
➢核酸结构 双链或单链 双链DNA：环状、线状、超螺旋状（麻花状）
➢DNA长度 基因组的大小 单位：bp（碱基对）、Kb（千碱基对）、Mb
（兆 碱基对） 例如 ：p194表7-2
DNA Supercoiling
To package the DNA into the cell requires that the DNA be supercoiled.