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微生物基因组学ppt参考课件

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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。

微生物研究进展chapter微生物基因组学研究进展2(共64张PPT)

微生物研究进展chapter微生物基因组学研究进展2(共64张PPT)
农学系生物技术专业课程《微生物学研究进展》
第二章 微生物基因组学研究进展
第一节 微生物基因组与生物信息学
第二节 微生物基因信息的分析
第三节 芯片技术在微生物学领域的应用
第1页，共64页。
20世纪 三大科学计划
曼哈顿原子弹计划 （1942-46）
阿波罗登月计划
(1961-69)
人类基因组计划
(1990-2003)
第20页，共64页。
Arabidopsis thaliana 拟南芥
二000年六月二十六日克林顿宣布 人类基因组草图绘制完成
公共领域和Celera公司同时宣布完成人类基因组工作草图
第21页，共64页。
2000年6月公共领域测序计划工作框架图
第22页，共64页。
2001年2月15日《Nature》封面
2、商业竞争促进基础研究：
1998年Celera公司的加入
3、政府与国家的作用：
美：领导与推动
英：始于1989年2月，贡献为1/3左右
法：始于1990年6月，贡献为3％左右 日：始于1990年，贡献为7％左右 德：始于1995年，贡献为7％左右 中：始于1999年9月，贡献为1％左右
第26页，共64页。
第45页，共64页。
面对堆积如山的生物学数据……
第46页，共64页。
……新的生物学研究模式的出发点应该是理论的。科学家将从理论推测出 发，然后再返回到实验中去，追踪或验证这些理论假设。……生物学家不 仅必须成为计算机学者，而且也要改变他们研究生命现象的途径。
——W. Gilbert, Towards A Paradigm Shift in Biology, Nature, 349(1991)99

细菌学：第十章 细菌基因组学课件

细菌学：第十章 细菌基因组学课件

意外的发现
• 另外，此前科学界一致认为鸡没有嗅觉 ，但是分析结果表明鸡具有大量的嗅觉 基因，味觉基因却很缺乏。
• 分析还发现，鸡缺乏人类所具有的产生 乳汁、唾液和牙齿的基因。
鸡基因组研究的意义
• 鸡是研究低等脊椎动物和人类等哺乳动物 的一种比较理想的中介。
• 将人类基因组与鸡等其他生物的基因组进 行比较，有助于更深入理解人类基因的结 构和功能，进而开发治疗疾病的新手段， 对于培育优质鸡种、改善食品安全、控制 禽流感病毒的蔓延也有重要意义。
1. 原核生物基因组的大小--基因组较大的原
• 1997 年9 月,大肠杆菌的完整基因图谱已绘制成 功, 基因组全序列完成, 全长为5Mb ,共有4 288 个基因,同时也搞清了所有基因产物的氨基酸序 列.
• 人们常说，每个分子生物学家都对两种生物感 兴趣，一种是所研究的物种，另一种就是E. coli。研究人员可以利用实验室中的E. coli菌株 克隆DNA、表达蛋白质、分离目的基因等，如 果没有E. coli，实验室将无法工作。
测序微生物的类别
• 几乎所有类别的病毒 • 模式微生物 • 极端环境微生物 • 病原原核生物 • 环境降解微生物 • 其他
Viruses
微生物基因组的特点
类别
特征
染色体结构 基因组大小 编码序列
多为一条环状闭合双链DNA 从0.16-13Mb 占基因组总长度的90%，平均为1Kb左 右
GC含量
鸡的进化研究
• 鸡是种常见的家禽，长期受到进化生物学家的 青睐。它的基因序列也有助于科学家了解农业 和进化学上重要特性的遗传学基础。
转基因小鸡
• 对鸡和人类的基因组进行比较后发现约 七千万个碱基对是共有的。
• 这暗示着在大约三亿一千万年前二个物 种从共同祖先分化出来的时候，遗传物 质具有守恒性。

基因组学PPT课件

基因组学PPT课件
9
人类基因组计划的背景-----基因组计划最早始于美国
初衷1945年原子弹事件
1984年12月犹他大学魏特受美国能源部的委托，美国能源部
的广岛之争:突变率调查
资助召开的环境诱变物和致癌物的防护的会议上，
讨论DNA重组技术的发展及测定人类整个基因组
1985年6月，美国加州的会议上， DNA序列的意义，第一次提出测定人体基因和全部DNA序列，
1990年10月1日正式启动实施
目标：完成对人的基因组的30亿个核苷酸对的 全部序列测定工作，阐明人体中全部基因的位置、 功能、结构、表达调控方、德、日、中六国科学家的共同努力下， 2000年6月26日， 国际人类基因组计划与塞莱拉公司联合发布“人类基因组工作草图”。 2001年2月12日 两大科研小组联合发布人类基因组图谱及“基本信息”。宣告人类基因组计划基本完成。10
人类基因组计划是与曼哈顿原子计划、阿波罗登月计划一样伟大宏伟。
人类基因组计划的研究内容
美国的人类基因组计划总体规划是： 拟在15年内至少投入30亿美元，进行对人类全基因组的
分析。 1993年作了修订，其主要内容包括： 人类基因组的基因图构建与序列分析； 人类基因的鉴定； 基因组研究技术的建立； 人类基因组研究的模式生物； 信息系统的建立。 人类基因组研究的社会、法律与伦理问题， 交叉学科的技术训练， 技术的转让， 研究计划的外延等共9方面的内容。
美国能源部正式提出了展开人类
并检测所有的突变，计算真实的突变率。
基因组测序工作，形成了能源部 的“人类基因组计划”初步草案。
1986年6月，新墨西哥州冷泉港吉尔伯特及伯格主持的讨论会上， 进行了可行性讨论。美能源部宣布实施草案。意裔美肿瘤分子生
1987年，美国国家医学研究 院和能源部联合提出了这一 宏伟计划，即HGP）,先期

微生物学第八章微生物和基因工程PPT讲稿

微生物学第八章微生物和基因工程PPT讲稿
基于以上事实，宿主细胞的生长和外源基因的表达应该分成两 个阶段进行。第一阶段使含有外源基因的宿主细胞迅速生长直至 获得足够量的细胞。第二阶段是启动开关，使所有细胞外源基因 同时高效表达，产生大量有价值的表达产物。
在原核基因表达调控中，阻遏蛋白－操纵基因系统起着重要调节开关的 作用。当阻遏蛋白与操纵基因相结合时，能够阻止基因的转录。加入诱导 物，使其与阻遏蛋白结合，解除阻遏，从而启动基因转录。
通过基因工程改造后的菌株被称为“工程 菌”。
现在您浏览的位置是第四页，共七十六页。
基因工程是一门崭新的生物技术。 它的出现标志着人类已经能够 按照自己意愿进行各种基因操 作，大规模生产基因产物，并 可设计和创建新的蛋白质和新 的生物物种。
现在您浏览的位置是第五页，共七十六页。
DNA的特异切割、DNA分子克隆、
噬菌体质粒载体在应用上具有许多优点： ① 载体本身分子小，约为3 000bp，便于分离和操作； ② 克隆外源DNA容量较M13噬菌体载体大，可克隆10kb外源DNA片段； ③ 可用于制备单链或双链DNA，克隆和表达外源基因。
现在您浏览的位置是第十八页，共七十六页。
6、真核生物的克隆载体
真核生物载体，主要有以下几大类：
DNA快速测序这三项技术的建立 为基因工程奠定了基础。
现在您浏览的位置是第六页，共七十六页。
第一节 微生物与基因工程的关系
•
微生物与和技术。
微生物在基因工程中的兴起和发展过程中起着
不可替代的作用。可以说一切基因工程操作都
离不开微生物。
现在您浏览的位置是第七页，共七十六页。
3、柯斯质粒载体
柯斯质粒载体（cosmid vector）即粘粒载体，是由λ噬菌体的粘性末端和质粒 构建而成。柯斯质粒载体含有来自质粒的一个复制起点、抗药性标记、一个或多 个限制酶单一位点，以及来自λ噬菌体粘性末端的DNA片段，即cos位点，其对于 将DNA包装成λ噬菌体粒子是必需的。

第01讲微生物基因组学102页PPT

第01讲微生物基因组学102页PPT

• Genomics is the study of the molecular organization of genomes, their information content, and the gene products they encode.
－－Prescott-Harley-Klein: Microbiology, Fifth Edition
关于基因组学的范畴
• 随着基因组和基因组学这两个术语变得流行起来，一系列 新的术语也被创造出来，每个新的研究领域都冠以“…… 组学”（-omic)的名称，而被研究的对象则被称为“ …… 组”(-ome)。例如蛋白质组和蛋白质组学。
• 一个蛋白质组（proteome)表示某个时刻在一个细胞或生 物体中全部的蛋白质组成。其它类似的词还有转录组、代 谢组、糖组和变异组。这些新兴的领域能否归到“基因组 学”之下，尚有较大的争议。
• 1987年，Victor Mckusick 和 Frank Ruddle 一起创 办了“genomics”杂志，这是第一次“genomics” 这个词在科学界得到广泛的应用。
• 基因组学领域包括DNA测序、在物种内进行基因组多 样性的采集以及基因转录调控的研究，即基因组学覆 盖了从DNA序列分析到研究生物体对环境干扰的响应 这样比较广的范围。
“基因是迄今为止最为复杂的程 序”
——Bill Gates
（二）DNA测序技术的诞生与发展
1975，Frederick Sanger双脱氧链终止法； 1977，Maxam和Gilbert 氧化法
（1976年，在英国的Gordon会议 上两个小组同时宣布， 但Maxam和Gilbert直到1980年才正式发表研究结果）
基因组基 学因 研组 究学 的研 究3大的 主3 题大 和主 题6个和 层6 面个 层 面

《微生物基因工程》课件


02
微生物基因工程的基本技 术
基因克隆技术基ຫໍສະໝຸດ 克隆技术定义基因克隆技术是一种将特定基因或基因片段分离出来，并在体外进行复制、剪切、拼接等 操作，最终将重组的基因或基因片段导入受体细胞，实现基因的体外操作和扩增的技术。
基因克隆技术原理
基因克隆技术的核心原理是DNA的半保留复制。通过将外源DNA片段插入到载体DNA中 ，形成重组DNA，然后将重组DNA导入到宿主细胞中，实现外源DNA的扩增。
利用基因工程改造微生物，提高生物 燃料的产量和效率，降低生产成本。
药物生产
通过基因工程手段改良微生物，实现 高效的药物生产，降低生产成本。
环境保护
利用基因工程改造微生物，提高污染 物的降解效率和速度，降低环境污染 。
农业领域
通过基因工程手段改良农作物，提高 农作物的抗逆性和产量，改善农业生 产效益。
改良农作物优点
通过基因工程技术，可以提高农作物的抗逆性、产量和品 质，为农业生产的发展做出贡献。
改良农作物挑战
改良农作物需要经过严格的试验和审批，确保安全性、有效性和 可持续性。同时需要加强农业技术的推广和应用，提高农民的素
质和能力。
04
微生物基因工程的前景与 挑战
微生物基因工程的发展前景
生物燃料
基因操作技术
包括基因克隆、转化、表达等关键技 术，是实现基因工程应用的基础。
微生物基因工程的历史与发展
起源
20世纪70年代，随着DNA双螺旋结构的发现和分子生物学的兴起 ，基因工程技术开始起步。
发展历程
经历了从简单到复杂、从单一到多基因的转化，技术不断进步，应 用领域不断扩大。
未来展望
随着基因编辑技术的发展，微生物基因工程将更加精准、高效，有 望在生物医药、生物能源等领域发挥更大作用。

基因基因组及基因组学ppt课件

42
遗传图与物理图的整合
有些标记既是遗传标记，又是物理标 记，如RFLP标记、SSR标记和某些基 因序列
借助这些标记可以将遗传图和物理图 整合起来
43
序列图谱（分子水平的物理图谱）
以某一染色体上所含的全部碱基顺序绘制的图 谱。
既包括可转录序列，也包括非转录序列，是转 录序列、调节序列和功能未知序列的总和。
优点：不受环境影响 缺点：数量少、费力、费时、对生物体的生
长发育不利
19
生化标记
又称蛋白质标记 就是利用蛋白质的多态性作为遗传标记。
如同工酶 优点：数量较多，受环境影响小 缺点：受发育时间的影响、有组织特异性、
只反映基因编码区的信息
20
DNA分子标记
简称分子标记，以DNA序列的多态性作为遗 传标记 随着分子生物学的发展，相继建立 了RFLP、TRS、SNP等多种分子遗传标记检 测技术，开创了遗传标记研究的新阶段。 优点：
用于确定各遗传标记间的物理距离有两种物理图谱：
（1）以已定位的DNA序列标记位点（STS）为位标，以DNA实际长 度为图谱距离的基因组图谱。
（2）由YAC和/或细菌人工染色体（BAC）连续克隆重叠群组成的 物理图谱。
36
物理作图的方法
1、限制酶作图 2、依靠克隆的基因组作图 3、荧光原位杂交 4、序列标签位点作图
16
形态标记
形态性状：株高、颜色、白化症等 又称表型标记 控制性状的其实是基因，所以形态标记实
质上就是基因标记。
数量少 很多突变是致死的 受环境、生育期等因素的影响
17
伯乐相马
按图索骥
18
细胞学标记
明确显示遗传多态性的染色体结构特征和数 量特征： 染色体的核型 染色体的带型 染色体的结构变异 染色体的数目变异

基因组学基本知识ppt课件

基因组（Genome）：生物体配子中所包含的全部 染色体及其基因，包括细胞质基因组，为物种全部 遗传信息的总和。也指某一生物的所有DNA。
物种遗传信息的“总词典”、控制发育的“总程序”、 生物进化历史的“总档案”
ppt课件.
3
基因组学研究的最终目标
获得生物体全部基因组序列 鉴定所有基因的功能 明确基因之间的相互作用关系 阐明基因组的进化规律
析基因的大小、数量，基因排列顺序，编码序列与非编码 序列的特征等，以揭示物种进化关系，克隆重要性状基因 和进行遗传研究和性状改良。
ppt课件.
18
四、基因组学的应用
确定物种特有的序列 研究物种的遗传多样性 研究物种的起源及系统进化 进行新基因的克隆（染色体步移） 进行基因功能的预测 获得功能分子标记
子机制 ➢ 确定人类基因组中转座子、逆转座子和病毒残余序列 ➢ 研究染色体和个体之间的多态性
ppt课件.
10
（5）研究进展 ➢ 1996年，完成标记密度为0.6cM的人类基因组遗 传图谱，100kb的物理图谱 ➢ 2000年，人类基因组框架草图绘制完成 ➢ 2001年2月，人类基因组精细图谱的完成 ➢ 2002年，完成测序工作
（3）研究目的 找出所有人类基因，破译出人类全部遗传信息， 使得人类在分子水平上全面认识自我 将基因用于改善人类的生活质量 解决人类疾病、健康的问题
ppt课件.
9
（4）研究意义
➢ 确定人类基因的序列、物理位置、产物及功能 ➢ 理解基因转录与转录后调节 ➢ 研究空间结构对基因调节的作用 ➢ 发现与DNA复制、重组等有关的序列 ➢ 研究DNA突变、重排和染色体断裂等，了解疾病的分
与病原基因组中的直接或间接作用的结果。 “全基因组”信息记录着一个人有关生、老、

微生物基因组学_PPT幻灯片


“双脱氧末端终止”的含义
Sanger 双脱氧末端终止法测序原理
自动化测序
荧光染料标记物的发明： 使链终止法用于自动化测序，用不同的荧光 色彩标记ddNTP，如ddATP标记红色荧光， ddCTP标记蓝色荧光，ddGTP标记黄色荧光， ddTTP标记绿色荧光。由于每种ddNTP带有 各自特定的荧光颜色，而简化为由1个泳道同 时判读4种碱基。
（四）影响测序的因素 不管采用随机测序还是定向测序都可碰到下列影响因素。 1.计算机的设备 。 2.靶DNA的性质。 3.完成测序所需的时间 。 4.采用测序策略。
三．微生物基因组的注释 （一）概念：在微生物基因测序的基础上，对其基本结 构和部件进行认定，以进一步研究其功能。
（二）微生物基因组注释的内容 1.碱基组成分析，即G+C Mol%测定。 G+C含量是物种的一个重要特征，在微生物的分类上具有重要意义，是重 要参数之一。 2．开放阅读框的鉴定： 3．编码序列分析
向测序法包括引物测序法和定向缺失测序法。 ⑴引物测序法 即在第一次测序结果的基础上，设计新的寡核苷酸，来充当下一次测
序反应的引物，并依次类推，从而循序渐进获得靶DNA的全部序列。
⑵定向缺失法 定向缺失法是将一个靶DNA变成若干套嵌套的缺失突变体，使靶序列中远
不可测的区段逐渐落入可用通用引物进行测序的方法。
黏粒载体（ cosmid ）
P1人工染色体载体（PAC）
目前常用的人造染色体载体
23
YAC载体应含有下列元件：
酵母染色体的端粒1 EcoRI CEN4
酵母染色体的着丝粒序列 Apr
pYAC
URA3
4
酵母系统的选择标记
ori
大肠杆菌的复制子标记
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10
1. 原核生物基因组的大小--真核生物基因组的大小
Guillardia theta Encephalitozoon cuniculi Saccharomyces cerevisiae S288C Schizosaccharomyces pombe Caenorhabditis elegans Arabidopsis thaliana Drosophila melanogaster Oryza sativa L. ssp. Indica Oryza sativa ssp. Japonica Homo sapiens
Chr. Genome(kb)Leabharlann 35511
2,500
16
12,069
3
14,000
6
97,000
5
115,428
6
137,000
12
420,000
12
420,000
24
3,000,000
ORF
464 1,997 6,294 4,824 19,099 25,498 14,100 50,000 50,000 30,000
单细胞蓝细菌、丝状 蓝细菌、原绿藻等
5
二 微生物基因组的特点
6
原核生物基因组的大小 原核生物基因组的编码序列(CDS/ORF) 原核生物染色体结构 GC 含量 重复序列 DNA链组成的非对称性 最小基因组
7
微生物基因组的特点
类别
特征
染色体结构
多为一条环状闭合双链DNA
基因组大小
从0.16-13Mb
2,799 79 220 205
11
2. 原核生物基因组的编码序列
(Coding sequence)
ORF • 占原核生物基因组总序列的90％ • 基因的平均大小为1kb
12
2. 原核生物基因组的编码序列－－
9
1. 原核生物基因组的大小--基因组较大的原核生物
Prokaryocyte
Genome(kb)
Xanthomonas campestris Xanthomonas axonopodis
5,076 5,273
Methanosarcina acetivorans C2A
5,751
Ralstonia solanacearum GMI1000 Escherichia coli O157:H7. Sakai Pseudomonas aeruginosa PAO1B6
编码序列
占基因组总长度的90%，平均为1Kb左 右
GC含量
16.6%-74.9%
DNA链组成的非 GCskew、ATskew、基因方向性偏好、
对称分布
密码子使用偏好
8
1. 原核生物基因组的大小--基因组较小的原核生物
Prokaryocyte
Mycoplasma genitalium G-37B0 Buchnera sp Buchnera aphidicola SG Glossina brevipalpis Ureaplasma urealyticum serovar 3B0 Mycoplasma pneumoniae M129B0 Mycoplasma pulmonis Borrelia burgdorferi B31B1 Treponema pallidumNichols B1 Chlamydia trachomatis serovar D Chlamydia trachomatis MoPnB1 Chlamydia pneumoniae J138 Chlamydia pneumoniae AR39B1 Chlamydia pneumoniae CWL029B1 Rickettsia conorii Malish 7 Rickettsia prowazekii Madrid EB1
微生物基因组学
1
微生物基因组学
微生物基因组研究概况 微生物基因组的特点 微生物基因组研究的意义
2
一 微生物基因组研究概况
微生物基因组重要纪事
年限
事件
1994年
美国DOE启动MGP
1995年
《Science》发表了第一株细菌-流感嗜血杆
菌全基因组
1995年
发表了集胞藻菌株PCC6803的测序和注释
1996年
《Science》发表了第一个完成的古细菌-詹
氏甲烷球菌全基因组序列
1996年
酵母基因组序列发表
1997年
大肠杆菌K-12基因组序列发表
3
已发表的微生物基因组数
200 180 160 140 120 100
80 60 40 20
0
1995年 1996年 1997年 1998年 1999年 2000年 2001年 2002年 2003年 2004年 2005年 2006年 2007年 2008年 2009年
Dictyostelium discoideum Chr. 2
6
Leishmania major Friedlin Chr. 1
36
Plasmodium falciparum 3D7 Chr. 3 14
Plasmodium falciparum 3D7 Chr. 2 14
8,000 257
1,060 947
5,810 5,996 6,264
Nostoc sp. PCC 7120
6,413
Sinorhizobium meliloti Mesorhizobium loti MAFF303099 Streptomyces coelicolor A3(2)
6,690 7,036 8,667
ORF
4,182 4,386 4,540 5,120 5,448 5,570 5,366 6,205 6,752 7,825
系列1
4
研究现况及内容
细菌
研究内容
病原菌
毒力因子、致病岛、 耐药基因、耐药机制 以及与寄主的关系等
极端环境 极端环境下的生存机
生长的细 制，如嗜热菌的热稳
菌
定性
工业和环 境有影响 的细菌
CO2固定、固氮、硫 氧化 和氢代谢等
代表菌株
肺炎链球菌、致病性 大肠杆菌、沙门氏 菌等
詹氏甲烷球菌、热自 养甲烷杆菌、甲烷 嗜热菌、腾冲嗜热 菌等
Genome(kb)
580 640 641 679 751 816 963 910 1,138 1,042 1,069 1,228 1,229 1,230 1,268 1,111
ORF
468 583 545 621 613 677 782 853 1,041 894 924 1,070 1,052 1,052 1,374 834