细菌的遗传和变异噬菌体.pptx

遗传性变异（基因型变异）细菌的基因结构发生了改变，如基因突变或重组，不可逆，可遗传给后代。非遗传性变异（表型变异）环境改变导致，基因结构未发生变异，可逆，不可遗传。第1页/共63页第一节、第一节、细菌遗传变异的物质基础一、细菌的遗传物质一）细菌的染色体第2页/共63页二）质粒（质粒（plasmidplasmid）概念：是存在于细菌染色体以外,能进行自主复制的遗传因子，环状闭合的双链DNA;对细菌的遗传性状有着重要的影响。非必需的基因第6页/共63页质粒的特征质粒的特征 自我复制能力：为复制子，单拷贝或多拷贝 编码产物赋予细菌某些性状特征 可自行丢失与消除 转移性 分为相容性和不相容性第7页/共63页(1)致育因子（fertility factor，F因子）与有性生殖有关带有F质粒的为雄性菌，能长出性菌毛(F+)；无F质粒的为雌性菌，无性菌毛(F-)几种重要的质粒(2)耐药性质粒（resistance plasmid,R质粒）编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。第8页/共63页(3)细菌素质粒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乳酸菌产生Nisin A抑制G菌 食品防腐(4)毒力质粒（virulence plasmid，Vi质粒）编码与该菌致病性有关的毒力因子。如致病性的大肠埃希菌产生的耐热性肠毒素是由 ST质粒编码的。细菌粘附定植在肠粘膜表面是由K质粒决定的。第9页/共63页(5)代谢质粒（metabolic plasmid）编码产生相关的代谢酶。沙门菌发酵乳糖的能力通常是由质粒决定的根瘤菌的固氮基因fix位于质粒中第10页/共63页三）转座因子（transposable element）插入序列（insertion sequence，IS）转座子（transposon，Tn）四）整合子（integron）第11页/共63页二、噬菌体（二、噬菌体（bacteriophagebacteriophage）噬菌体是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒。葡萄球菌和志贺菌中首先发现第12页/共63页噬菌体的生物学性状大肠埃希菌T4噬菌体第14页/共63页毒性噬菌体毒性噬菌体 (virulent phage)virulent phage)能在宿主菌细胞内复制增殖,产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌，称为毒性噬菌体。第18页/共63页毒性噬菌体第21页/共63页在液体培养基中 噬菌现象可使浑浊菌液变为澄清在固体培养基中 噬斑（plaque）。噬斑第22页/共63页温和噬菌体 (temperate phage)噬菌体基因与宿主菌染色体整合，不产生子代噬菌体，但噬菌体DNA能随细菌DNA复制，并随细菌的分裂而传代，称为温和噬菌体或溶原性噬菌 体(lysogenic phage)。第23页/共63页温和噬菌体第24页/共63页第25页/共63页前噬菌体整合在细菌基因组中的噬菌体基因组称为前噬菌体（prophage）溶原性细菌带有前噬菌体基因组的细菌称为溶原性细菌（lysogenic bacterium）第26页/共63页温和噬菌体可有三种存在状态前噬菌体游离的具有感染性的噬菌体颗粒宿主菌胞质内类似质粒形式的噬菌体核酸溶原状态十分稳定，能经历许多代可中断可“治愈”第27页/共63页溶原性转换（lysogenic conversion）某些前噬菌体可导致细菌基因型和性状发生改变第28页/共63页第二节第二节 细菌的基因转移和重组细菌的基因转移和重组基因转移（gene transfer）重组（recombination）转化、接合、转导、溶原性转换和细胞融合第30页/共63页接合（conjugation）接合是细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物质（主要是质粒DNA）从供体菌转移给受体菌。接合性质粒：能通过接合方式转移的质粒称为接合性质粒，如：F质粒、R质粒、Col质粒和毒力质粒。第31页/共63页接合第32页/共63页F质粒的接合F+F高频重组菌（high frequency recombination,Hfr）F F+、Hfr、F都为雄菌 第33页/共63页接合（F+F）F+F-F+F-F+F+F+F+第34页/共63页接合 高频重组菌（Hfr）F+F+Hfr第35页/共63页接合 高频重组菌（Hfr）HfrF-HfrF-HfrF-HfrF-第36页/共63页接合 （性导，F）FFFFF F F-FF-第37页/共63页R质粒耐药转移因子（resistance transfer factor,RTF）耐药（r）决定子Tn 9Tn 21Tn 10Tn 8RTFR determinantR质粒决定耐药的机制：使细菌产生灭活抗生素的酶类R质粒控制细菌改变药物作用的靶部位R质粒可控制细菌细胞对药物的通透性第38页/共63页转化（transformation）转化是供体菌裂解游离的DNA片段被受体菌直接摄取，使受体菌获得新的性状。第39页/共63页转化因子（transforming principle）在转化过程中，转化的DNA片段称为转化因子，分子量小于107，最多不超过1020个基因。感受态（competence）受体菌只有处于感受态时，才能摄取转化因子。细菌处于感受态是因为其表面有一种吸附DNA的受体.第40页/共63页转化第41页/共63页转化第42页/共63页转化第43页/共63页转导（transduction）转导是以转导噬菌体为载体，将供体菌的一段DNA转移到受体菌内，使受体菌获得新的性状。普遍性转导（generalized transduction）局限性转导（restricted transduction）第44页/共63页 普遍性转导（generalized transduction）误将细菌的DNA片段装入噬菌体的头部，被包装的DNA可以是供体菌染色体上的任何部分完全转导流产转导第45页/共63页普遍性转导第46页/共63页流产转导第47页/共63页局限性转导（restricted transduction）局限性转导或特异性转导，所转导的只限于供体菌染色体上特定的基因。如噬菌体进入大肠埃希菌。galbiogalbiogalbiogalbiobiogal第48页/共63页普遍性转导与局限性转导的区别区别要点区别要点普遍性转导普遍性转导局限性转导局限性转导基因转导发生的时期基因转导发生的时期裂解期裂解期溶原期溶原期转导的遗传物质转导的遗传物质供体菌染色体供体菌染色体DNA任任何部位或质粒何部位或质粒噬菌体噬菌体DNA及供体及供体菌菌DNA的特定部位的特定部位转导的后果转导的后果完全转导或流产转导完全转导或流产转导受体菌获得供体菌受体菌获得供体菌DNA特定部位的遗特定部位的遗传特性传特性转导频率转导频率受体菌的受体菌的10-7转导频率较普遍转转导频率较普遍转导增加导增加1000倍倍(10-4)第49页/共63页溶原性转换（lysogenic conversion）溶原性转换是当噬菌体感染细菌时，宿主菌染色体中获得了噬菌体的DNA片段，使其成为溶原状态时而致细菌获得新的性状。四 基因转座转座子（transposon,Tn）第50页/共63页第三节第三节 细菌的基因突变细菌的基因突变突变（mutation）点突变（point mutation）染色体畸变（chromosome aberration）转换（transition）颠换（transversion）移码突变（transhift mutation）第52页/共63页一、基因突变机制和规律1、自然突变1）彷徨试验第53页/共63页影印培养试验2）影印培养试验第54页/共63页 3-6%食盐鼠疫杆菌多形态性(衰残型)。琼脂培基1.形态、结构变异 细菌的基因突变类型第55页/共63页 青霉素、溶菌酶正常形态细菌 L型变异 抗体或补体 (部分或完全失去胞壁)霍乱弧菌霍乱弧菌L L型型正常霍乱弧菌正常霍乱弧菌第56页/共63页特殊结构的变异 42-43炭疽杆菌失去形成芽胞能力,毒性 10-20天 降低 变形杆菌（H）1%石炭酸 （O）迁徙生长 单个菌落鞭毛变异第57页/共63页 在陈旧培养基中长期培养光滑型菌落 粗糙型菌落（S）或在有免疫力的人体内 （R）2.营养缺陷体突变第58页/共63页3.耐药性变异 细菌对某种抗菌药物有敏感变成耐药的变异称为耐药性变异。含链霉素培基痢疾杆菌依链株(耐药菌株)长期培养第59页/共63页4.毒力变异 棒状噬菌体白喉棒状杆菌 获得白喉毒素 第60页/共63页5.条件致死突变 胆汁、甘油、马铃薯培养基牛型结核杆菌 卡介苗 13年(230代)第61页/共63页第四节 细菌基因表达的调节第五节 细菌遗传变异在医学上的实际意义第62页/共63页感谢您的观看！第63页/共63页