微生物的遗传与变异 .ppt
微生物的遗传与变异 现在学习的是第1页，共25页第四章、微生物的遗传与变异第四章、微生物的遗传与变异 同其他生物一样，细菌具有遗传性和变异性，细菌的形态、结构、新陈代谢、毒力和对药物的敏感性等性状，都是由遗传物质决定的。这些性状在子代、亲代中表现相同称为遗传遗传(heredity)，而子代与亲代之间出现差异则称为变异变异（variation）。遗传保证了种属性状相对稳定，而变异可使细菌产生变种和新种。现在学习的是第2页，共25页第四章第四章 微生物的遗传与变异微生物的遗传与变异遗传型变异遗传型变异（基因型变异）：遗传物质结构改变引起的变异。新获得的性状可稳定地传给后代。非遗传型变异非遗传型变异（表型变异）：遗传物质结构未改变，由于外界环境条件的作用引起的变异。现在学习的是第3页，共25页一、细菌的遗传物质一、细菌的遗传物质（一）细菌染色体（一）细菌染色体(chromosome of bacteria)细菌是原核细胞型微生物，无细胞核，其染色体就是核质，由一条双股链状DNA分子组成，附着在横隔中介体或细胞膜上。细菌染色体无组蛋白包绕，在菌体内高度盘绕成丝团状。（二）质粒（二）质粒(plasmid)质粒是细菌染色体外的遗传物质，由双股闭合环DNA组成，通常以超螺旋状态存在于细胞浆中。现在学习的是第4页，共25页一、细菌的遗传物质一、细菌的遗传物质现在学习的是第5页，共25页质粒（质粒（plasmid）的主要特征的主要特征1、具有自我复制的能力；2、质粒携带的基因往往赋予宿主细菌新的表型；3、质粒的丢失与消除直接影响到宿主菌的表型性状；4、质粒可以在不同菌体间转移；5、质粒的相容性。几种质粒可同时共存于同一细菌细胞内的现象称为相容性相容性；反之，不能共存于同一细菌细胞内的，称不相容性不相容性。现在学习的是第6页，共25页质粒图质粒图现在学习的是第7页，共25页质粒的应用质粒的应用现在学习的是第8页，共25页（三）转座因子（三）转座因子（transposable element）近年来发现微生物的某些DNA片段作为一个独立单位可在染色体上移动，此种移动甚至可发生在不同种细胞之间。这种可移动的DNA片段称为转座转座因子。因子。细菌的转座因子有三种类型：插入序列插入序列（insertion sequence,IS）转座子转座子（transposon,Tn）某些特殊的噬菌体某些特殊的噬菌体，例如Mn，是促变噬体的简称。现在学习的是第9页，共25页（四）毒力岛（四）毒力岛（pathogenicity island,PAI）毒力岛（毒力岛（PAI）：是20世纪90年代提出的一个新概念。PAI是指病原菌的某个或某些毒力基因群，分子结构与功能有别于细菌染色体，但位于细菌染色体之内，因此称之为“岛”。现在学习的是第10页，共25页二、细菌变异现象二、细菌变异现象（一）、形态结构变异（一）、形态结构变异 细菌形态、大小及许多结构均可产生变异。形态大小变异形态大小变异：用药后，菌体膨大，呈梨形、丝状；或由革兰氏阳性变为革兰氏阴性，以及衰老型出现；鞭毛变异鞭毛变异：称为HO变异；荚膜变异：丢失荚膜，毒力下降等。现在学习的是第11页，共25页（一）、形态结构变异（一）、形态结构变异现在学习的是第12页，共25页（二）、生理特性变异（二）、生理特性变异毒力变异毒力变异：包括毒力增强和毒力减弱两方面。耐药性变异耐药性变异：细菌对某种抗菌药物可由敏感变成耐药。甚至对某种药物产生依赖。酶活性变异酶活性变异：变异后，其酶活性发生改变，成为营养缺陷型，不能合成某种营养成分，或失去分解某种糖的能力。菌落变异菌落变异：肠道杆菌较为常见，由光滑型（Smooth）变为粗糙型(Rough)称为SR变异。SR变异往往涉及多种性状的改变：毒力下降或消失、抗原性下降、生化反应不典型等。现在学习的是第13页，共25页S-R变异变异现在学习的是第14页，共25页三、遗传型变异的机理三、遗传型变异的机理遗传型变异由基因型改变而引起的，能相对稳定地遗传，包括基因突变基因突变与基因转移基因转移。（一）基因突变（一）基因突变(gene mutation)碱基置换：转换碱基置换：转换点点 突突 变：变：颠换颠换 移码突变移码突变 缺失缺失染色体畸变：染色体畸变：易位易位 重复重复 倒位倒位 点突变点突变是染色是染色体上某一点核苷酸体上某一点核苷酸序列的改变所致，序列的改变所致，只涉及一对或少数只涉及一对或少数几对碱基的改变。几对碱基的改变。染色体畸变染色体畸变则涉及较则涉及较大范围的大范围的DNADNA结构变化。结构变化。现在学习的是第15页，共25页点突变点突变碱基置换碱基置换：包括由嘌呤置换嘌呤、嘧啶置换嘧啶的转换转换和嘌呤置换嘧啶或嘧啶置换嘌呤的颠换颠换两种。AATTCC AGTTGC TTAAGG TCAACG移码突变移码突变：是由于DNA碱基排列中一对或少数几对核苷酸的增加或缺失所致。TTAAGG TTCAAGG现在学习的是第16页，共25页（二）基因转移（二）基因转移两个性状不同的细菌可发生基因转移基因转移（gene transfer），从而引起传型变异。在基因转移中提供DNA的细菌叫供体菌供体菌；接受DNA的细菌称之为受体菌受体菌。细菌的基因转移方式有五种：转化、转导、接转化、转导、接合、原生质体融合和转染合、原生质体融合和转染。现在学习的是第17页，共25页1、转化、转化(transformation)受体菌直接摄取供体菌的游离DNA片段并整合到自己基因组中，从而获得新的性状的过程称为转转化化。供体菌的DNA可人工抽提得到或由细菌自然死亡释放。现在学习的是第18页，共25页2、转导、转导(transduction)以温和噬菌体为媒介，将供体菌DNA片段转移到受体菌内，使受体菌获得新的遗传性状，称为转转导。导。可分为普遍性转导普遍性转导(generalized transduction)局限性转导局限性转导(restricted transduction)。现在学习的是第19页，共25页3、接合、接合(conjugation)两个细菌直接接触，供体菌通过性菌毛将DNA转入受体菌内，使受体菌获得新的遗传性状的过程称为接合或细菌的杂交接合或细菌的杂交。现在学习的是第20页，共25页4、原生质体融合、原生质体融合(fusion of protoplast)细菌形成原生质体后，在聚乙二醇（PEG）作用下可以使两个细菌细胞发生融合。融合的细菌可在高渗培养基上生长。因为融合体具有两套亲本的染色体，因此可以表现两者的特性。现在学习的是第21页，共25页5、转染、转染(transfection):溶原性细菌染色体上整合有前噬菌体而获得新的遗传性状时称转染，也称溶原性转换溶原性转换。现在学习的是第22页，共25页四、细菌遗传变异在实践上的应用四、细菌遗传变异在实践上的应用1、在诊断、预防和治疗方面的应用、在诊断、预防和治疗方面的应用 细菌变异株的形态结构、生化反应、毒力、抗原构造和菌落性状等均可发生改变，造成性状不典型，常给细菌鉴定工作带来困难，了解细菌的变异现象和规律才能进行正确诊断。同时，对预防传染病具有特别重要的意义。现在学习的是第23页，共25页四、细菌遗传变异在实践上的应用四、细菌遗传变异在实践上的应用2、在检查致癌物质方面有应用、在检查致癌物质方面有应用细菌的突变可由诱变剂引起，凡能诱导细菌突变的物质对人体细胞也可能有诱发突变的的作用，引起肿瘤。据此，可用细菌的致突变试验检测致癌物质。现在学习的是第24页，共25页四、细菌遗传变异在实践上的应用四、细菌遗传变异在实践上的应用3、在流行病学方面的应用、在流行病学方面的应用指纹图谱法常用于生化分型、血清分型、细菌素分型和噬菌体分型等方法一样，可对常见病原菌作流行病学调查。现在学习的是第25页，共25页
