细菌遗传变异.ppt

关于细菌遗传变异现在学习的是第1页，共30页遗传（遗传（heredity):子代与亲代生物学性状的相似。generalstabilityon“likeness”inthecharacteristicsofprogenyandgeneralstabilityon“likeness”inthecharacteristicsofprogenyandparentparent变异（变异（variation):子代与亲代以及子代与子代之间生物学性状的差异。thedifferencebetweenprogenyandparent.thedifferencebetweenprogenyandparent.Heritablevariation:geneticsubstancechangesHeritablevariation:geneticsubstancechangesNonheritablevariation:environmentchangesNonheritablevariation:environmentchanges现在学习的是第2页，共30页遗传性变异遗传性变异遗传性变异遗传性变异(hereditaryvariation)orhereditaryvariation)or（基因型变异基因型变异 genotypicvariation)genotypicvariation)非遗传性变异非遗传性变异非遗传性变异非遗传性变异(non-hereditaryvariation)non-hereditaryvariation)（表型变异（表型变异 phenotypicvariationphenotypicvariation）遗传性变异和非遗传性变异的区别遗传性变异和非遗传性变异的区别遗传性变异遗传性变异非遗传性变异非遗传性变异基因改变基因改变+-遗传遗传+-可逆性可逆性-+外界环境外界环境-+变异幅度变异幅度个别细胞个别细胞群体群体现在学习的是第3页，共30页第一节细菌的变异现象variationphenomenaofbacteriavariationphenomenaofbacteria形态、结构变异毒力变异耐药性变异菌落变异现在学习的是第4页，共30页1.形态结构变异形态结构变异variationvariationofshapeandstructureofshapeandstructurea.a.形态的变异形态的变异：迟缓期迟缓期对数期对数期稳定期、衰退期稳定期、衰退期（大）（大）（小）（小）（多型性）（多型性）b.Lb.L型变异型变异青霉素、溶菌酶青霉素、溶菌酶正常形态细菌正常形态细菌L L型变异型变异(Lform)Lform)(Normalbacterium)(Normalbacterium)抗体或补体抗体或补体(部分或完全失去部分或完全失去(antibodyorcomplement)antibodyorcomplement)胞壁胞壁)现在学习的是第5页，共30页c.c.3-6%3-6%NaClNaCl鼠疫耶氏菌鼠疫耶氏菌多形态性多形态性(polymorphism)polymorphism)陈旧培基物陈旧培基物现在学习的是第6页，共30页d.特殊结构的变异(variationofbacterialspecialstructures)variationofbacterialspecialstructures)42-4342-43 炭疽杆菌炭疽杆菌失去形成失去形成芽胞芽胞芽胞芽胞能力能力,毒性降低毒性降低10-2010-20天天变形杆菌变形杆菌0.1%0.1%石炭酸石炭酸迁徙生长（迁徙生长（H H）点状生长、单个菌落（点状生长、单个菌落（OO）(H:(H:薄膜（德语薄膜（德语hauchhauch）OO：无薄膜（德语无薄膜（德语ohnhauchohnhauch）鞭毛变异即鞭毛变异即(H-O变异变异)现在学习的是第7页，共30页2.毒力变异(virulencevariation)virulencevariation)增强(e enhancement):nhancement):棒状噬菌体白喉棒状杆菌获得白喉毒素(C.diphtheriaeC.diphtheriae)(diphtheria-toxin)(diphtheria-toxin)减弱(weakness):weakness):胆汁、甘油、马铃薯培养基胆汁、甘油、马铃薯培养基牛分枝杆菌卡介苗(BCG)1313年年(230(230代代)现在学习的是第8页，共30页3.耐药性变异(resistancevariation)resistancevariation)细菌对某种抗菌药物细菌对某种抗菌药物由由敏感变成耐药的变异称为耐药性变敏感变成耐药的变异称为耐药性变异。异。耐药性突变耐药性突变（drug-resistantmutationdrug-resistantmutation机制机制重组重组（recombination)recombination)耐药性质粒的转移（耐药性质粒的转移（transmissionofRplasmid)transmissionofRplasmid)e.ge.g.金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌 含链霉素培基含链霉素培基 痢疾杆菌痢疾杆菌依链株依链株(Streptomycin-dependentStrain)Streptomycin-dependentStrain)长期培养长期培养现在学习的是第9页，共30页4.菌落变异colonyvariationcolonyvariation在陈旧培养基中长期培养在陈旧培养基中长期培养光滑型菌落粗糙型菌落S(smoothcolony)S(smoothcolony)R(roughcolony)(roughcolony)原因：失去LPS的特异多糖(reason:lossofspecificpolysaccharideofLPS)(reason:lossofspecificpolysaccharideofLPS)菌落变异即菌落变异即(S-R变异变异)现在学习的是第10页，共30页第二节第二节 细菌遗传变异的物质基础细菌遗传变异的物质基础基因组(genome)：染色体染色体(chromosome)（mentioned above)染色体外遗传物质染色体外遗传物质 (extra-chromosomal genetic elements)质粒质粒 转位因子转位因子现在学习的是第11页，共30页ChromosomalDNAornucleoidgenerallyacircular,double-strandedmoleculeofDNAthatisalsocallednucleoid现在学习的是第12页，共30页质粒（质粒（plasmid）细菌染色体外的遗传物质，是环状闭合的双链细菌染色体外的遗传物质，是环状闭合的双链细菌染色体外的遗传物质，是环状闭合的双链细菌染色体外的遗传物质，是环状闭合的双链DNADNA。带有遗传性息，能自行复制，随细菌分裂转移带有遗传性息，能自行复制，随细菌分裂转移带有遗传性息，能自行复制，随细菌分裂转移带有遗传性息，能自行复制，随细菌分裂转移到子代细胞，并非细菌生长所必需。到子代细胞，并非细菌生长所必需。到子代细胞，并非细菌生长所必需。到子代细胞，并非细菌生长所必需。(Extra-chromosomalgeneticsubstance,circular,(Extra-chromosomalgeneticsubstance,circular,double-strandedDNAmolecule,notessentialfordouble-strandedDNAmolecule,notessentialforbacterialgrowth)bacterialgrowth)特征特征特征特征 自我复制能力自我复制能力自我复制能力自我复制能力(autonomous replication)autonomous replication)编码产物赋予细菌某些性状特征编码产物赋予细菌某些性状特征编码产物赋予细菌某些性状特征编码产物赋予细菌某些性状特征(confer confer some features on bacteria)some features on bacteria)可自行丢失与消除可自行丢失与消除可自行丢失与消除可自行丢失与消除(can be lost)can be lost)转移性转移性转移性转移性(transferable)transferable)相容性和不相容性相容性和不相容性相容性和不相容性相容性和不相容性(incompatible and incompatible and compatible)compatible)现在学习的是第13页，共30页几种重要的质粒 致育质粒致育质粒致育质粒致育质粒（F plasmidF plasmid）耐药质粒耐药质粒耐药质粒耐药质粒(R plasmid)(R plasmid)毒力质粒毒力质粒（Viplasmid)Viplasmid)细菌素质粒细菌素质粒(Col(Colplasmid)plasmid)现在学习的是第14页，共30页第三节第三节 细菌的变异机制细菌的变异机制(mechanisms of bacterial variation)(mechanisms of bacterial variation)(一)基因的突变（mutation)1.Definition：微生物某些遗传物质发生突然而稳定的改变（astableheritablechangeofbacterialgene)astableheritablechangeofbacterialgene)2.频率频率(frequency):frequency):1010-6-6 -10 10-9-93.种类:自发突变（spontaneousmutation)spontaneousmutation)诱发突变（inducedmutation)inducedmutation)4.染色体畸变(chromosomalaberration)chromosomalaberration)现在学习的是第15页，共30页（二）基因的转移和重组基因转移（基因转移（gene transfer）外源性的遗传物质由供体菌转入某受体菌细胞的过程外源性的遗传物质由供体菌转入某受体菌细胞的过程外源性的遗传物质由供体菌转入某受体菌细胞的过程外源性的遗传物质由供体菌转入某受体菌细胞的过程称为基因转移。称为基因转移。称为基因转移。称为基因转移。重组（重组（recombination）转移的基因与受体菌转移的基因与受体菌转移的基因与受体菌转移的基因与受体菌DNADNA整合在一起称为重组，使受整合在一起称为重组，使受整合在一起称为重组，使受整合在一起称为重组，使受体菌获得供体菌的某些性状。体菌获得供体菌的某些性状。体菌获得供体菌的某些性状。体菌获得供体菌的某些性状。细菌的基因转移和重组可通过细菌的基因转移和重组可通过转化、接合、转导、转化、接合、转导、溶原性转换溶原性转换和原生质体融合等方式进行。和原生质体融合等方式进行。现在学习的是第16页，共30页1.转化转化（transformation）供体菌裂解游离的供体菌裂解游离的DNA片段被受体菌直接摄取，片段被受体菌直接摄取，使受体菌获得新的性状使受体菌获得新的性状。Definition:GeneticrecombinationinwhichaGeneticrecombinationinwhichabacteriumbacteriumdirectly takes updirectly takes upaafreeDNAfreeDNAfragmentandfragmentandthenincorporateitintotherecipientbacterialgenome,thenincorporateitintotherecipientbacterialgenome,resultinginthealterationofbacterialgeneticresultinginthealterationofbacterialgeneticconstitution.constitution.现在学习的是第17页，共30页转化试验现在学习的是第18页，共30页2.接合（conjugation）细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物质（主要细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物质（主要是质粒是质粒DNA）从供体菌转移给受体菌）从供体菌转移给受体菌。(BacterialDNAistransferredfromdonorbacteriumtorecipient(BacterialDNAistransferredfromdonorbacteriumtorecipientbacteriumbyFpilus.)bacteriumbyFpilus.)接合性质粒：能通过接合方式转移的质粒称为接合接合性质粒：能通过接合方式转移的质粒称为接合性质粒，性质粒，F质粒、质粒、R质粒质粒、Col质粒和毒力质粒等。质粒和毒力质粒等。F质粒是最早发现的一种质粒质粒是最早发现的一种质粒。现在学习的是第19页，共30页MechanismofF+xF-CrossesF+F-F+F-F+F+F+F+F+现在学习的是第20页，共30页R质粒的接合 日本首先分离到抗多种药物的宋内志贺菌多重耐日本首先分离到抗多种药物的宋内志贺菌多重耐日本首先分离到抗多种药物的宋内志贺菌多重耐日本首先分离到抗多种药物的宋内志贺菌多重耐药株，多重耐药性很难用基因突变解释。药株，多重耐药性很难用基因突变解释。药株，多重耐药性很难用基因突变解释。药株，多重耐药性很难用基因突变解释。健康人中大肠埃希菌健康人中大肠埃希菌健康人中大肠埃希菌健康人中大肠埃希菌30%50%30%50%有有有有R R质粒，而致病质粒，而致病质粒，而致病质粒，而致病性大肠埃希菌性大肠埃希菌性大肠埃希菌性大肠埃希菌90%90%有有有有R R质粒。质粒。质粒。质粒。与多重耐药性有关。与多重耐药性有关。与多重耐药性有关。与多重耐药性有关。耐药质粒从一个细菌转移到耐药质粒从一个细菌转移到耐药质粒从一个细菌转移到耐药质粒从一个细菌转移到另一个细菌中。另一个细菌中。另一个细菌中。另一个细菌中。现在学习的是第21页，共30页R质粒 耐药传递因子（耐药传递因子（resistancetransferfactor,RTFresistancetransferfactor,RTF）与与F F质粒相似，编码性菌毛的产生和通过接合转移质粒相似，编码性菌毛的产生和通过接合转移 耐药（耐药（r r）决定子）决定子现在学习的是第22页，共30页3.转导（transduction）以温和噬菌体为载体，将供体菌的一段以温和噬菌体为载体，将供体菌的一段DNA转转移到受体菌内，使受体菌获得新的性状。移到受体菌内，使受体菌获得新的性状。（DonorbacteriumDNAistransferredtorecipientbacteriumbyDonorbacteriumDNAistransferredtorecipientbacteriumbyphage)phage)普遍性转导（普遍性转导（generalizedtransductiongeneralizedtransduction）局限性转导（局限性转导（restrictedtransductionrestrictedtransduction）现在学习的是第23页，共30页Themechanismofgeneralizedtransduction现在学习的是第24页，共30页4.溶原性转换（lysogenicconversion）当噬菌体感染细菌时，宿主菌染色体中获得了噬菌体的当噬菌体感染细菌时，宿主菌染色体中获得了噬菌体的当噬菌体感染细菌时，宿主菌染色体中获得了噬菌体的当噬菌体感染细菌时，宿主菌染色体中获得了噬菌体的DNADNA片段，片段，片段，片段，使其成为溶原状态时而致细菌获得新的性状使其成为溶原状态时而致细菌获得新的性状使其成为溶原状态时而致细菌获得新的性状使其成为溶原状态时而致细菌获得新的性状 (The presence of prophage DNA constitutes a genetic (The presence of prophage DNA constitutes a genetic alteration to the host cell.)alteration to the host cell.)(。白喉棒状杆菌白喉棒状杆菌白喉棒状杆菌白喉棒状杆菌、A A群链球菌、肉毒梭菌、产气荚膜梭菌、霍乱弧菌群链球菌、肉毒梭菌、产气荚膜梭菌、霍乱弧菌群链球菌、肉毒梭菌、产气荚膜梭菌、霍乱弧菌群链球菌、肉毒梭菌、产气荚膜梭菌、霍乱弧菌现在学习的是第25页，共30页基因来源基因来源转移方式转移方式transformationtransformation供体菌供体菌直接摄取直接摄取conjugationconjugation供体菌供体菌性菌毛性菌毛transductiontransduction供体菌供体菌噬菌体为载体噬菌体为载体lysogenicconversionlysogenicconversion噬菌体噬菌体整合整合5.原生质体融合(protoplastfusion)protoplastfusion)融合剂融合剂细胞去壁细胞去壁二倍体（二倍体（diploid)diploid)现在学习的是第26页，共30页第四节细菌遗传变异的实际意义在疾病的诊断及预防中的应用细菌耐药性变异与抗感染治疗在基因工程中的应用现在学习的是第27页，共30页(一一)在疾病的预防及诊断中的应用在疾病的预防及诊断中的应用applicationsindiseasediagnosis,treatmentandpreventionapplicationsindiseasediagnosis,treatmentandpreventiona.毒力减弱(或无)疫苗（vaccine)vaccine)b.b.毒力增强致病c.L型细菌(Lformbacterium)Lformbacterium)诊断现在学习的是第28页，共30页(二二)细菌耐药性变异与抗感染治疗细菌耐药性变异与抗感染治疗a.耐药菌株的危害(harmfulnessofdrug-resistantstrains)harmfulnessofdrug-resistantstrains)b.对策(thewaystodealwith)thewaystodealwith)：药敏实验（drugsensitivitytestdrugsensitivitytest）早期、足量（earlytreatment,fulldoseearlytreatment,fulldose）一定疗程(adefinitecourseoftreatment)adefinitecourseoftreatment),联合用药（drugsincombination)drugsincombination)不要滥用（noabuseofantibacterialdrug)noabuseofantibacterialdrug)现在学习的是第29页，共30页感感谢谢大大家家观观看看现在学习的是第30页，共30页