제8장 미생물 유전
* 미생물의 장점: (1) 세대 진전속도가 빠르고
(2) 생리적 기능이 단순, (3) 한번에 많은 개체를 다룰수있고, (4) 열성돌연변이가 곧바로 나타나는 반수체이고, (5) 인공배지에 기르기 쉬울뿐만 아니라 (6) 영양요구성 돌연변이가 많이 일어나 생화학적 대사 경로를 밝히기 쉽다.
제1절 곰팡이의 유전
1. 붉은 빵곰팡이;Neurospora crassa(n=7)
1. 생활사: Neurospora crassa(붉은 빵곰팡이)--> 수정에서 성숙까지 2주가 걸린다. n=7
균사체; mycelium; 균사-->자낭각(protoperithecium) 여성
분생자(conidium)대포자(핵다수), 소포자(단핵)남성
<유성생식> 원자낭각--> 수정사를 통해 분생자 접합-->2핵체(dicaryon)-->
핵이융합한후 2배체-->2회 감수 1회유사분열후-->1배체인 8개의 자낭포자
2. 돌연변이체와 헤테로캐리온
<생화학적 돌연변이> basal medium(기본배지):생육가-->야생형
complete medium (완전배지): 생육가
* 곰팡이의 두배우자가 접합 --> Heterocaryon 형성
(Ab + aB --> Heterocaryon) (Ab + Ab --> Homocaryon)
3. 유전적 재조합
(+ +),(+ +)정상적 유전자변이 (a +) (b +)--> 부모형(a +)(b +), 교차형(a b)(+ +)
* 교차가 일어나지 않은 경우--> 4:4(1차감수분열기에 분리 -->제1분열 분리형)
* 교차가 일어나면 제2분열 분리에서-->2:2:2:2 또는 2:4:2(유전자 간에 교차가 일어난후
제2차 감수분열기에 A와 a가 분리된 결과-->제2분열 분리형(second division
segregation)
* 재조합가(%) =(제2분열 분리형 자낭수)/(제1분열 분리형 자낭수 + 제2분열 분리형 자낭수) x 100% x (1/2)
제2절 박테리아(세균)의 유전
1. 염색체구조와 복제
* 박테리아->핵막이 없고, 염색체가 원형질 막에 직접부착
* 1개의 염색체-->환상의 두가닥 DNA, 동원체가 없고 방추사를 형성하지 않는다.
* 이분열법(binary fission): 세포신장후 염색체와 복제된 염색체사이에 틈이생기고 여기에
막이 형성되어 분열한다. 20분에 한번씩분열
2. 유전적변이
* 유전에 이용되는 형질: 1) colony(균락)의 형태, 2) 영양요구성, 3) 당
발효성, 4) 각종저항성:약제, 박테리아파아지,
방사선 저항성
* 돌연변이가 쉽게 일어나는 형질:1) 의존영양체로 변이, 2) 영양분 분해능력상실, 3) 항 생물질이나 파지에 대한 저항성, 4) 온도감수성, 5) 세포막구성물질의 변화
3. 플라스미드
* 박테리아세포-->핵, 에피솜(episome),플라스미드(plasmid)로 구성
* 에피솜:자기복제가능의 환상DNA로 박테리아 DNA에 끼어 들어 염색체 DNA의 일부
* 플라시미드-->자기복제에 의해서 증삭, 환상의 작은 DNA로 염색체에 끼어들어가지않음
* 에페솜 + 플라스미드--> 최근에는 이들 모두를 플라스미드로 부른다.
(박테리아염색체보다 1/10 - 1/100작다).
* F플라스미드: F+로 표시-->F-와 연결 다리를 통해 유전물질 이동:유전자조작에이용
* R플라스미드: 항생제등 약제 저항성을 가진 경우
* Col플라스미드를 보유한 대장균:colicin단백질생산
4. 유전형질의 전달
(1) 접합(conjugation): 성이 다른 박테리아끼리 한쪽 세포의 유전물질이 다른쪽으로 이동
* F인자 또는 F프라스미드-->박테리아의 성을 결정
* F+(공여체, donor)를 웅성 F-(수용체, recipient)를 자성(F+가 편모를 형성 F-와 연결)
* Hfr(high-frequency recombinant)계통: F+균중 F프라스미드가 박테리아의 염색체에 끼어
들어간 돌연 변이체는 F-균과 접합하였을때 염색체 재조합 빈도가 매우 높은 계통.
* Hfr균->재조합 빈도 F+에 비해 1000배정도높다.
* F'인자(F prime):Hfr균에 끼어들어가 있든 F 인자가 어떤 원인에 의해 분리되어 F+로
되돌아가는 경우 이때 F인자에 인접하고 있는 염색체 일부가 함께 떨어져 나와 F프라스미
드를 형성하는 경우--> 부분적인 이배체 형성--> F도입(F-duction)또는 성도
입(sex-duction)
(2) 형질전환
* 형질전환(transformation); 살아있는 세포가 외부 DNA를 흡수하여 유전자형이 바뀌는 것
* 폐렴쌍구균--> II-R(비병원성) + III-S(병원성: 열처리로 살균)-->II-R 병원성으로 전환
* 형질전환효율를 좌우하는 인자-->DNA단편크기(4x105), DNA농도, 세포수용능력(박테리아
세포 표면에 수용부위가(receptor site)가 형성될때에 외부 DNA가 쉽게 결합
* 박테리아의 형질전환
① 수용체 박테리아의 세포 표면에 외부 DNA가 결합되고
② 외부 DNA가 수용체 내부로 흡수 되면서 DNase에 두가닥중 한가닥은 분해되고 나머지 한
가닥 만 들어가며,
③ 흡수된 한가닥 DNA가 수용체세포의 염색체 DNA중에 상보적 부위에서 재조합 되거나삽입
④ 외래 DNA기능이 발휘되는 과정을 거친다.
(3) 형질도입(transduction)
* 박테리아에 기생하는 박테리오파지(bacteriophage, phage)가 한박테리아의 유전물질을
다른 박테리아로 옮겨 유전자 재조합이 이루워 지는 현상
① 일반형질도입: 파지가 기주 박테리아의 파괴된 DNA 단편중 어느것이나 수용체 세포에
전달(독성파지; 용균성)
② 특수형질도입: 잠재성파지 염색체가 기주세포 염색체의 특수 부위에 부착, 두DNA사이에
재조합이 일어난후 방출을 위하여 파지 DNA가 절단될 때 이우사한 기주 DNA일부가 함께
잘려 나오고 이파지가 다른 기주에 다시 감염하여 유전자를 전달하는 경우(용원성)
제3절 바이러스의 유전
* 핵산과 단백질로 구성된 가장 작은 생명체(세포질과 세포막이 없고 외투단백질)
1.박테리오파지의 종류
* 독성파지(virulent phage): 용균성생활환(lytic life cycle)->박테리아파지
* 잠재성파지(lytic life cycle):기주세포와 함께증식하는 용원성 생활환(lytic life cyle)
-->대장균에 침입하는 ?파지
* prophage: 자신의 DNA가 기주염색체에 삽입되어 있는 파지-> 잠재성파지의 증식형태
* 대장균 B계통을 기주로 하는 T계 파지-->우수계파지(T2,T4,T6)는 불활성화가 잘됨
기수계파지(T1,T3,T5)는 불활성화가 잘않됨
* ?파지는 대장균 K-12계통을 기주
2. 박테리오파지의 유전
(1) 돌연변이
* 박테리아 파지의 분류->감염성과 용균반의 형태에 따라 구분
* 돌연변이 형태-> host range mutation, plaque type mutation,
conditional lethal mutation
* T2파지->대장균B/2균주를 용해하지 못하지만 돌연변이 파지는 용해함
* 용균반응->파지입자가 작을수록 큰 용균반을 형성(큰것 r+, 작은것 m+)
용균표면이 메끄러운것(c+), 불분명한것(t+)
* 온도감수성 돌연변이 발생(ts)
(2) 표현형 혼합
* phenotypic micsing: 유연관계가 있는 파지가 동일 기주세포에 감염되어 증식되는 경우
->파지의 일부에 외투 단백질을 바꾸는 경우-->T4가 외투단백질은 T2 단백질
(3) 유전적 재조합
* T2파지 야생형(T2h+r+)에서 생긴 돌연변이체(기주범위, T2hr+)와 (용균반응,T2h+r)를 대장균
B균주에 혼합감염->새로생긴 파지를 B와 B/2균주와 함께들어있는 평판배지에 접종후
표현형-->부모형(T2hr+, T2h+r), 조합형(T2h+r+, T2hr)
* 다중감염회복: 자외선을 조사하여 활성을 잃은 파지 입자를 동일한 박테리아에 많이 감
염시키면 그들간에 재조합이 일어나 증식능력이 회복된 파지가 생긴다.
* 재조합가=(2x제한조건에서의 용균반수)/(허용조건에서의 용균반수) x 100%
(4) 상보성 검정
* 동일한 형질을 나타내는 두종류의 돌연변이가 같은 시스트론(cistron; 유전자의 기능상
단위) 에서 발생하는 지를 밝히는 방법
* AB+ + A+B->단백질을 상보적으로 합성 증식(점돌연변이가 서로 다른 시스트론)
BC+ + B+C->단백질을 상보적으로 합성못해 증식되지 않음(점돌연변이가 서로다른시스트론)
(5) 유전자의 미세구조
* 레콘(recon)->유전자재조합이 일어나는 최소단위의 두뉴클레오티드의 거리
* muton: 돌연변이가 나타날 수 있는 최소 단위(1개의 뉴클레오티드)
* 시스트론: 유전적 기능을 가진 최소단위