微生物学遗传与变异..ppt
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1、第十章第十章 细菌的遗传和变异细菌的遗传和变异Heredity and variation of bacteria第一节细菌的遗传与变异v遗传性变异遗传性变异/基因型变异基因型变异 genotypicvariationv非遗传性变异非遗传性变异/表型变异表型变异 phenotypicvariation遗传性变异 非遗传性变异 基因的改变 +-遗传性 +-外界环境 -+可逆性 -+变异幅度 个别细菌群体v形态、结构变异v菌落变异v毒力变异v耐药性变异一、细菌的变异现象phenomenenofbacterialvariationv3-6%食盐鼠疫耶氏菌多形态性陈旧培基物1、形态结构变异、形态结构变
2、异 Variation of morphology and structure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)特殊结构的变异42-43炭疽芽孢杆菌失去形成芽胞能力,毒性降低10-20天变形杆菌0.1%石炭酸迁徙生长(H)点状生长、单个菌落(O)鞭毛变异基本结构的变异2、菌落变异、菌落变异 variation of colony 光滑型(光滑型(smooth,S)粗造型粗造型(rough,R)S-R 变异变异 S型菌株致病性强,一般新分离的菌株为型菌株致病性强,一般新分离的菌株为S型。菌落发型。菌落发生变异后,细菌的理化特性、抗原性、生化能力、毒力生变异后,细菌
3、的理化特性、抗原性、生化能力、毒力等也可发生改变。等也可发生改变。S S型菌落型菌落R R型菌落型菌落细菌菌落形态变异细菌菌落形态变异3、毒力变异、毒力变异virulent variationv毒力增强毒力增强 无毒的白喉棒状杆菌感染温和噬菌体后成为有毒株。无毒的白喉棒状杆菌感染温和噬菌体后成为有毒株。-棒状噬菌体棒状噬菌体 含毒素基因含毒素基因 编码毒素蛋白编码毒素蛋白 v毒力减弱毒力减弱 有毒菌株变异为弱毒或无毒菌株有毒菌株变异为弱毒或无毒菌株 卡介苗卡介苗 Bacillus of Calmette-Guerin,BCG:卡介二氏用有毒的牛结卡介二氏用有毒的牛结核分枝杆菌在含甘油、马铃薯的
4、培养基上,经核分枝杆菌在含甘油、马铃薯的培养基上,经13年连续年连续230次传代所次传代所获得的一毒力减弱但保留有抗原性的变异株。是获得的一毒力减弱但保留有抗原性的变异株。是 用于人工免疫以预用于人工免疫以预防结核病的活疫苗。防结核病的活疫苗。4、耐药性变异、耐药性变异variation of virulencep细菌对某种抗生素或药物由敏感变为不敏感即为细菌的耐药现象。p多重耐药株:同时耐受多种抗生素的菌株。p抗生素依赖菌株:如痢疾志贺菌的赖链霉素菌株。抗生素抗生素 抗生素抗生素 耐药耐药 敏感敏感 细菌遗传变异的物质基础细菌遗传变异的物质基础 material basis of bacte
5、rial heredity and variationv染色体染色体DNA chromosomev质粒质粒 plasmidv转位因子转位因子 transposable elementv噬菌体噬菌体 phagev染色体染色体DNA chromosomev无内含子无内含子v重复序列少重复序列少v功能相关基因组功能相关基因组 成操纵子成操纵子v病原菌中存在病原菌中存在毒力島(毒力島(pathogenecity Island)v定义:为染色体外的遗传物质定义:为染色体外的遗传物质,是存在于细菌胞质是存在于细菌胞质中的闭合环状双链中的闭合环状双链DNA,质粒带有遗传信息,控质粒带有遗传信息,控制细菌某些
6、特定的遗传性状。制细菌某些特定的遗传性状。v医学上重要的质粒有医学上重要的质粒有F质粒(质粒(fertility plasmid)、)、R质粒(质粒(resistance plasmid)、)、Vi质粒质粒(virulent plasmid)等。等。质粒plasmidv 能自我复制能自我复制v 决定特殊性状;决定特殊性状;v 能自发消除或丢失能自发消除或丢失v 转移性转移性v 质粒的不相容性质粒的不相容性质粒的重要特性:质粒的重要特性:常见的细菌质粒及其功能常见的细菌质粒及其功能vF质粒质粒 fertility plasmid-含性菌毛含性菌毛蛋白基因,编码产生性菌毛。有质粒的蛋白基因,编码产
7、生性菌毛。有质粒的细菌称雄性菌,能长出性菌毛;无质粒细菌称雄性菌,能长出性菌毛;无质粒的细菌称雌性菌,无性菌毛产生。的细菌称雌性菌,无性菌毛产生。R质粒resistantplasmid 接合性耐药质粒:接合性耐药质粒:conjugative plasmid of drug resistance耐药性质粒耐药性质粒 非接合性质粒非接合性质粒:不能通过:不能通过 接合方式传递接合方式传递,可通可通 过转导方式传递过转导方式传递.毒力质粒virulenceplasmid,Viplasmidv如致病性大肠埃希菌的如致病性大肠埃希菌的ST质粒、质粒、LT质粒质粒 等。等。v细菌素质粒细菌素质粒、代谢质粒
8、等。、代谢质粒等。转位因子转位因子 transposable elementv细胞基因组中能改变自身位置的一段细胞基因组中能改变自身位置的一段DNA序列序列。能在能在DNA分子中移动,在细菌基因组中不断改变分子中移动,在细菌基因组中不断改变位置,并可从一个基因组转移到另一个基因组中。位置,并可从一个基因组转移到另一个基因组中。v转位因子主要有:转位因子主要有:插入序列插入序列 insertion sequence,IS 转座子转座子 transposon,Tn 前噬菌体前噬菌体 prophage 插入序列插入序列insertion sequence,IS ISIS(insertion sequ
9、enceinsertion sequence):):75015507501550 bpbp 两两两两端端端端重重重重复复复复序序序序列列列列,与与与与插插插插入入入入有有有有关关关关,中中中中心心心心序序序序列列列列有有有有转转转转位位位位酶酶酶酶基因基因基因基因转座子转座子 transposon,TnTnTn (transposontransposon):):200025000200025000 bpbp 两端为两端为两端为两端为IS IS,中心序列有与转位无关基因中心序列有与转位无关基因中心序列有与转位无关基因中心序列有与转位无关基因 如:毒素基因、耐药基因等如:毒素基因、耐药基因等如:毒
10、素基因、耐药基因等如:毒素基因、耐药基因等常见的插入序列和转座子常见的插入序列和转座子IS bp Tn IS bp Tn 耐药或毒素基因耐药或毒素基因耐药或毒素基因耐药或毒素基因 IS1 768 Tn1 IS1 768 Tn1 APAP(氨苄青霉素氨苄青霉素氨苄青霉素氨苄青霉素)IS2 1327 Tn6 IS2 1327 Tn6 KanKan(卡那霉素卡那霉素卡那霉素卡那霉素)IS3 1300 Tn10 IS3 1300 Tn10 TetTet(四环素四环素四环素四环素)IS4 1426 Tn551 IS4 1426 Tn551 EmEm(红霉素红霉素红霉素红霉素)IS5 1195 Tn681
11、 IS5 1195 Tn681 E.coli ETE.coli ET(肠毒素肠毒素肠毒素肠毒素)指整合于细菌染色体中的噬菌体基因组。前噬菌体 prophage概概念念:噬噬菌菌体体是是感感染染细细菌菌、真真菌菌、放放线线菌菌或或螺螺旋旋体体等等微微生物的病毒。生物的病毒。噬菌体的病毒特征:噬菌体的病毒特征:v个体微小,能通过滤菌器个体微小,能通过滤菌器v无完整细胞结构无完整细胞结构,主要主要由由衣壳衣壳(蛋白质蛋白质)和核酸组成和核酸组成v专性细胞内寄生专性细胞内寄生v 噬菌体有严格宿主特异性,只感染易感宿主菌。噬菌体有严格宿主特异性,只感染易感宿主菌。噬菌体的概念及特点噬菌体的概念及特点 1
12、形态结构:EM下有三种基本形态:蝌蚪型 微球形 丝形噬菌体的主要生物学特征2化学组成:v噬菌体由核酸和蛋白质组成。噬菌体由核酸和蛋白质组成。v核核酸酸是是噬噬菌菌体体的的遗遗传传物物质质,根根据据其其组组成成可可为为DNADNA噬噬菌体和菌体和RNARNA噬菌体。噬菌体。v蛋蛋白白质质是是噬噬菌菌体体头头部部衣衣壳壳及及尾尾部部的的主主要要组组成成成成份份,能保护噬菌体核酸,决定其外形和表面特征。能保护噬菌体核酸,决定其外形和表面特征。噬菌体与细菌的关系1毒性噬菌体毒性噬菌体(virulent phage)概念:毒性噬菌体能在宿主菌细胞内复制增殖,产生许多子代噬菌体,并且最终裂解宿主菌。v溶菌
13、周期溶菌周期:吸附吸附 穿入穿入 生物合成生物合成 成熟与释放成熟与释放 vv噬噬噬噬斑斑斑斑:在在在在固固固固体体体体培培培培养养养养基基基基上上上上,将将将将适适适适量量量量噬噬噬噬菌菌菌菌体体体体和和和和宿宿宿宿主主主主菌菌菌菌液液液液混混混混合合合合接接接接种种种种培培培培养养养养后后后后,培培培培养养养养基基基基表表表表面面面面可可可可出出出出现现现现透透透透亮亮亮亮的的的的溶溶溶溶菌菌菌菌空空空空斑斑斑斑,每每每每个个个个空空空空斑斑斑斑系系系系由由由由一一一一个个个个噬噬噬噬菌菌菌菌体体体体复复复复制制制制增增增增殖殖殖殖并裂解宿主菌后形成的并裂解宿主菌后形成的并裂解宿主菌后形成
14、的并裂解宿主菌后形成的。vv噬噬噬噬斑斑斑斑形形形形成成成成单单单单位位位位:不不不不同同同同噬噬噬噬菌菌菌菌体体体体噬噬噬噬斑斑斑斑的的的的形形形形态态态态与与与与大大大大小小小小不不不不尽尽尽尽相相相相同同同同。通通通通过过过过噬噬噬噬斑斑斑斑计计计计数数数数,可可可可测测测测知知知知一一一一定定定定体体体体积积积积内内内内的的的的噬噬噬噬菌菌菌菌体体体体数数数数量量量量。毒性毒性噬菌体噬菌体 2温和噬菌体温和噬菌体(temperate phage)v概概念念:噬菌体DNA与宿主菌染色体DNA整合,随宿主菌DNA复制、分裂而传代,建立溶原性周期。v前前噬噬菌菌体体(prophage):整合
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- 微生物学 遗传 变异
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