二、 遗传物质在细胞内的存在部位和方式 (一）七个水平 细胞水平：存在于细胞核或核质体，单核或多核 细胞核水平：原与真核生物的细胞核结构不同，核外DNA 染色体水平:倍性（真核）和染色体数 核酸水平：在原核中同染色体水平、存在部分二倍体，DNA或RNA，复合或裸露，双链或单链 基因水平：具自主复制的遗传功能单位，长度与信息量，转录---翻译 密码子水平：信息单位，起始和终止 核苷酸水平：突变或交换单位，四种碱基

1.细胞水平 微生物的遗传物质几乎都集中在细胞核或核质体（类核）中。不同微生物细胞所含有细胞核的数量常有所不同：酿酒酵母、黑曲霉等真菌一般都是单核的；粗糙脉孢菌、米曲霉等真菌是多核的；藻状菌类真菌和放线菌类的菌丝细胞是多核的，而孢子是单核的；在细菌中，杆菌细胞多有两个类核，而球菌一般只有一个。

2.细胞核水平 （1）核内染色体：真核生物的细胞核外被核膜，核内的DNA与组蛋白结合在一起，形成结构稳定的染色体；原核生物的类核无核膜，呈松散的核质体状态存在，DNA也不与任何蛋白质结合。 （2）核外染色体：核外遗传物质 A) 真核生物的“质粒” ： 细胞质基因：线粒体、叶绿体； 共生生物：卡巴颗粒； 酵母菌的： 2um质粒 B) 原核生物的质粒：F因子、R因子、Col质粒、Ti质粒、 巨大质粒、降解性质粒等。

3.染色体水平 （1）染色体数： 在不同生物体的每个细胞核内，往往有不同数目的染色体。真核生物常有较多的染色体；而原核生物的核质体中只有一个裸露的、光镜不可见的环状染色体，所以对原核生物来说，染色体水平实际上与核酸水平相同。 （2）染色体倍数：除染色体的数目外，染色体的套数也不同。如果在一个细胞中只有一套相同功能的染色体，它就是一个单倍体。在自然界中发现的微生物，多数都是单倍体的；包含有两套相同功能 染色体的细胞，就称为双倍体。只有少数微生物如酿酒酵母的营养细胞以及由两个单倍体的性细胞通过接合或体细胞融合而形成的合子，才是双倍体。在原核生物中，通过转化、转导或接合等过程而获得外源染色体片段时，只能形成一种不稳定的称作部分双倍体的细胞。

4.核酸水平 核酸种类：绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少部分病毒的遗传物质是RNA；真核生物DNA+组蛋白，原核生物DNA单独存在。 核酸结构：多数为双链结构，少数为单链结构，环状，线状。 DNA的长度 ：bp、kb和Mb

基因：具有一定生物这功能的核苷酸序列，如编码结构蛋白、酶等。细菌基因的结构是连续的，无内含子。是具有自主复制能力的遗传功能单位。 5.基因水平 基因：具有一定生物这功能的核苷酸序列，如编码结构蛋白、酶等。细菌基因的结构是连续的，无内含子。是具有自主复制能力的遗传功能单位。 基因种类：重叠、断裂等 基因调控系统： 操纵子：启动基因、操纵基因、结构基因 调节基因

原核生物 基因A 基因B DNA 转录 基因A 基因B mRNA 翻译 蛋白质A 蛋白质B 蛋白质

真核生物 细胞核 加工过程中内含子被切除 转运到细胞质外 mRNA 翻译 细胞质 蛋白质 基因 X DNA 转录 初始RNA转录物 外显子1 外显子2 内含子1 内含子2 基因 X DNA 转录 初始RNA转录物 外显子1 外显子2 内含子1 内含子2 加工过程中内含子被切除 成熟mRNA 外显子2 外显子1 真核生物 转运到细胞质外 外显子2 外显子1 mRNA 翻译 细胞质 蛋白质X 蛋白质

6.密码子水平 遗传密码： DNA链上决定各具体氨基酸的特定核苷酸序列。遗传密码的信息单位是密码子，密码子一般都用 mRNA上的3个核苷酸顺序来表示。

7.核苷酸水平 核苷酸：最低的突变单位或交换单位。 DNA中： A、T、C、G；RNA中：A、U、C、G 稀有碱基：5-羟甲基胞嘧啶（大肠偶数）、5-溴尿嘧啶等

（二）原核生物的质粒 1.质粒的定义和特点 概念：游离于原核生物染色体外，具有独立复制能力的小型共价闭合环状dsDNA分子。1984年后，发现线形质粒。 目前仅发现于原核微生物和真核微生物的酵母菌。 结构：超螺旋结构，麻花状，线状。 大小：相对分子量106-108，相当基 因组的1%大小。

（1）严谨型质粒：其复制过程与核染色体的复 制同步，一般细胞中只含有1-2个质粒； 类型： （1）严谨型质粒：其复制过程与核染色体的复 制同步，一般细胞中只含有1-2个质粒； （2）松弛型质粒：其复制过程与核染色体的复 制不同步，在细胞中一般有10-15个质粒。

特征 1.存在方式：可以在细胞质中独立于染色体之外独立存在（游离态），也可以通过交换掺入染色体上，以附加体的形式存在。 2.有转移性：可以通过转化、转导或接合作用则由一个细菌细胞转移到另一个细胞中，使两个细胞都成为带有质粒的细胞。（质粒转移时，可以单独转移，也可以携带着染色体（片段）一起进行转移，所以它可成为基因工程的载体。 3.编码产物赋予细菌某些性状特征 4.对于细菌的生存并不是必要的，可自行丢失与消除 5.功能多样性

功能 6.可整合性 质粒可以与核染色体发生整合与脱离，如F因子，这种质粒叫附加体 整合：指质粒或温和噬菌体、病毒、转化因子等小型非染色体DNA插入核基因组等大型DNA分子中的现象 7.重组性 质粒与质粒之间、质粒与核染色体之间的基因重组 功能 进行细胞间接合，并带有一些基因，如产生 毒素、抗药性、固氮、产生酶类、降解功能。 质粒消除的因素 吖啶类染料、丝裂霉素C、紫外线、 利福平、重金属离子、高温 利用同一复制系统的两个质粒会在复制和随后向子细胞的分配过程中彼此竞争，这样的质粒在细菌培养物中不能和平共处。这种现象称之为不相容性。

质粒基因可编码多种重要的生物学性状 1)致育质粒（F质粒）与有性生殖功能关联； 3)毒力质粒（Vi质粒） 编码与该菌致病性有关的毒力因子； 2)耐药性质粒 编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。接合性耐药质粒（R质粒） 3)毒力质粒（Vi质粒） 编码与该菌致病性有关的毒力因子； 4)细菌素质粒 编码细菌产生细菌素； 5)代谢质粒 编码产生相关的代谢酶。

质粒具有很多有利于基因工程操作的优点： 2.质粒在基因工程中的应用 ＊体积小，便于DNA的分离和操作 ＊呈环状，性能稳定 ＊独立的复制 ＊存在抗药性基因等选择性标记，便于含质粒克隆的检出和选择 E. coli的pBR322质粒

致育因子或性因子—F因子（fertility factor） 3.代表性质粒  致育因子或性因子—F因子（fertility factor） 双链DNA，足以编码94个中等大小多肽，其中1/3基因（tra区）与接合作用有关。 与有性生殖有关 带有F质粒的为雄性菌，能长出性菌毛； 无F质粒的为雌性菌，无性菌毛 存在于肠细菌属、假单胞菌属、嗜血杆菌、奈瑟氏球菌、链球菌等细菌中，决定性别  

耐药性质粒— R因子（resistence factor） 编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。 R因子由相连的两个DNA片段组成。 分为严紧型和松弛型两种，最初发现于痢疾志贺氏菌。 R质粒使致病菌对多种抗生素有抗性，故对传染病的防治等医疗实践有极大的危害，但若用在菌种筛选时的选择性标记或改造外源基因的克隆载体，则对人类有利。

降解性质粒   只在假单胞菌属中发现。它们的降解性质粒可为一系列能降解复杂物质的酶编码，从而能利用一般细菌所难以分解的物质做碳源。这些质粒以其所分解的底物命名， 分解CAM（樟脑）质粒， 分解XYL（二甲苯）质粒， 分解SAL（水杨酸）质粒， 分解MDL（扁桃酸）质粒， 分解NAP（奈）质粒 分解TOL（甲苯）质粒等。   降解性质粒的应用：污水处理与环境保护

编码各种细菌产生的细菌素。Col质粒编码大肠埃希菌产生大肠菌素 细菌素质粒——Col因子（colicinogenic factor） 编码各种细菌产生的细菌素。Col质粒编码大肠埃希菌产生大肠菌素   大肠杆菌素是由E.coli的某些菌株所分泌的细菌素，能通过抑制复制、转录、转译或能量代谢等而专一地杀死其它肠道细菌。其分子量约4~8×104D。 大肠杆菌素都是由Col因子编码的。   凡带Col因子的菌株，由于质粒本身编码一种免疫蛋白，从而对大肠杆菌素有免疫作用，不受其伤害。    

Ti质粒（tumor inducing plasmid）   诱癌质粒。   存在于根癌土壤杆菌（Agrobacterium tumefaciens）中,可引起许多双子叶植物的根癌   Ti质粒长200kb，是一个大型质粒。当前，Ti质粒已成为植物遗传工程研究中的重要载体。一些具有重要性状的外源基因可借DNA重组技术设法插入到Ti质粒中，并进一步使之整合到植物染色体上，以改变该植物的遗传性，达到培育植物优良品种的目的。