细菌的遗传变异 (3)课件.ppt

关于细菌的遗传变异(3)现在学习的是第1页，共47页分类分类 1 1、遗传性变异、遗传性变异（基因型变异）（基因型变异）遗传物质结构改变，可遗传。遗传物质结构改变，可遗传。2 2、非遗传性变异、非遗传性变异（表型变异）（表型变异）外界环境条件的作用引起，不能遗传，外界环境条件的作用引起，不能遗传，去诱可复原。去诱可复原。现在学习的是第2页，共47页常见的变异现象举例常见的变异现象举例 1.1.形态结构变异形态结构变异 （1 1）细菌）细菌L L型变异型变异 （2 2）特殊结构变异）特殊结构变异 荚膜、芽胞荚膜、芽胞 H-O H-O 现在学习的是第3页，共47页有荚膜的肺炎球菌有荚膜的肺炎球菌细菌形态结构变异细菌形态结构变异 荚膜的变异荚膜的变异现在学习的是第4页，共47页S S型菌落型菌落R R型菌落型菌落 菌落的变异菌落的变异2.2.菌落的变异：菌落的变异：S-RS-R变异（肠道杆菌）变异（肠道杆菌）现在学习的是第5页，共47页 3.3.毒力变异毒力变异 （1 1）增强（白喉杆菌）增强（白喉杆菌）（2 2）减弱（卡介苗）减弱（卡介苗）现在学习的是第6页，共47页 4.4.耐药性变异：耐药性变异：指细菌对药物所具有的相对抵抗性（对某指细菌对药物所具有的相对抵抗性（对某种抗菌药由敏感变为耐受）。种抗菌药由敏感变为耐受）。（1 1）单一耐药）单一耐药 （2 2）多重耐药性）多重耐药性 （3 3）对药物的依赖性）对药物的依赖性现在学习的是第7页，共47页一、细菌的遗传物质一、细菌的遗传物质（一）染色体（一）染色体缺乏组蛋白，外无核膜缺乏组蛋白，外无核膜包围，是一个环状双螺包围，是一个环状双螺旋旋DNADNA长链，反复盘绕成长链，反复盘绕成疏松网状结构，附着在疏松网状结构，附着在横隔中介体或细胞膜上。横隔中介体或细胞膜上。现在学习的是第8页，共47页细菌染色体特征细菌染色体特征 相对较小，只有一个复制启动位点；相对较小，只有一个复制启动位点；功能上相关的几个基因组成操纵子结构，转功能上相关的几个基因组成操纵子结构，转录一条录一条mRNAmRNA链，然后分别合成各自的蛋白；链，然后分别合成各自的蛋白；基因是连续的，无内含子成分，转录的基因是连续的，无内含子成分，转录的 RNARNA无须加工剪切；无须加工剪切；现在学习的是第9页，共47页不编码的不编码的DNADNA比真核细胞基因组少得多，只比真核细胞基因组少得多，只有一少部分是不翻译的；有一少部分是不翻译的；与病毒基因组相比，仅有少数基因存在重叠与病毒基因组相比，仅有少数基因存在重叠现象；现象；多数情况下结构基因在基因组中都是单拷多数情况下结构基因在基因组中都是单拷贝。贝。现在学习的是第10页，共47页（二）质粒（二）质粒(plasmid)(plasmid)1 1、概念：是细菌染色体外的遗传物质，存在于细、概念：是细菌染色体外的遗传物质，存在于细胞质中的环状闭合的双链胞质中的环状闭合的双链DNADNA分子。分子。现在学习的是第11页，共47页 2.2.质粒质粒DNADNA的主要特征的主要特征 具有自我复制能力；具有自我复制能力；携带的遗传信息能赋予宿主菌某些生物学性状携带的遗传信息能赋予宿主菌某些生物学性状（致育性、耐药性、致病性），利于在特定条件下生（致育性、耐药性、致病性），利于在特定条件下生存；存；现在学习的是第12页，共47页不是细菌生命活动所必需的遗传物质；不是细菌生命活动所必需的遗传物质；质粒的转移性，可通过质粒的转移性，可通过接合、转化、转接合、转化、转导导等方式在细菌间转移。等方式在细菌间转移。按质粒能否共存于同一菌体内分按质粒能否共存于同一菌体内分相容性相容性和和不相容性。不相容性。现在学习的是第13页，共47页3.3.分类分类按质粒编码的生物学性状分按质粒编码的生物学性状分致育质粒致育质粒（F F质粒，编码性菌毛）；质粒，编码性菌毛）；耐药性质粒：耐药性质粒：编码细菌对抗菌药物或重编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性；金属盐类的耐药性；现在学习的是第14页，共47页按能否通过细菌接合作用进行基因传递分按能否通过细菌接合作用进行基因传递分接合性质粒接合性质粒：40-100kbp40-100kbp的大质粒；的大质粒；非接合性质粒：非接合性质粒：15kbp15kbp及以下的小质粒及以下的小质粒F F质粒、多数的质粒、多数的R R质粒属于接合性耐药质粒。质粒属于接合性耐药质粒。现在学习的是第15页，共47页按能否通过细菌接合作用进行基因传递分按能否通过细菌接合作用进行基因传递分毒力质粒毒力质粒（ViVi质粒）；质粒）；细菌素质粒细菌素质粒（如（如ColCol质粒）；质粒）；代谢质粒代谢质粒（编码产生相关的代谢酶，如脲（编码产生相关的代谢酶，如脲酶、枸橼酸盐利用酶等）。酶、枸橼酸盐利用酶等）。现在学习的是第16页，共47页（三）转座因子（三）转座因子（transposable element)1 1、概概念念：是是存存在在于于细细菌菌染染色色体体或或质质粒粒DNADNA分分子子上上的的一一段段特特异异性性核核苷苷酸酸序序列列片片段段，能能在在DNADNA分分子中移动。子中移动。改变核苷酸序列改变核苷酸序列或或影响插入点附近的基因表达影响插入点附近的基因表达。我是个活跃分子噢！我是个活跃分子噢！现在学习的是第17页，共47页2 2、按结构和功能不同分二类、按结构和功能不同分二类 插入序列插入序列（insertion sequence,insertion sequence,ISIS）：在细菌中：在细菌中最早发现的最简单的一类转座因子，最早发现的最简单的一类转座因子，只有插入只有插入功能，不带其它遗传信息。功能，不带其它遗传信息。现在学习的是第18页，共47页转座子转座子（transposon,Tn）结构较复杂，除两端的插入序列外，还结构较复杂，除两端的插入序列外，还携带有其它基因（携带有其它基因（耐药性耐药性、毒力）这些基因、毒力）这些基因可可随转座子转移重组随转座子转移重组，造成大的染色体突变，造成大的染色体突变 转座行为导致转座行为导致DNADNA分子发生重排，分子发生重排，在促使生物在促使生物变异及进化上具有重大意义。变异及进化上具有重大意义。现在学习的是第19页，共47页 转座子基因编码的耐药性转座子基因编码的耐药性现在学习的是第20页，共47页 （四）整合子（四）整合子(integron,In)一种运动性一种运动性DNADNA分子，可分子，可捕获整合捕获整合外源基因。外源基因。定位于染色体和质粒或转座子上，是细菌定位于染色体和质粒或转座子上，是细菌固有的一种遗传单位，固有的一种遗传单位，通过捕获外源性基通过捕获外源性基因来增强细菌生存能力。因来增强细菌生存能力。现在学习的是第21页，共47页 （五）噬菌体基因组（五）噬菌体基因组 亦参与细菌的遗传与变异。亦参与细菌的遗传与变异。现在学习的是第22页，共47页二、细菌基因表达的调节二、细菌基因表达的调节三、基因的转移与重组三、基因的转移与重组 转移：转移：外源性遗传物质由供体菌转入到受外源性遗传物质由供体菌转入到受 体菌的过程。体菌的过程。重组：重组：转移的基因与受菌转移的基因与受菌DNADNA整合在一起。整合在一起。现在学习的是第23页，共47页 外源遗传物质包括：外源遗传物质包括：供菌染色体供菌染色体DNADNA片段片段 质粒质粒DNADNA 噬菌体基因组噬菌体基因组现在学习的是第24页，共47页基因转移和重组方式：基因转移和重组方式：1 1转化转化(transformation)：供体菌裂解供体菌裂解游离的游离的DNADNA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，使受体菌获得新性状。性状。转化的转化的DNADNA片段称为片段称为转化因子转化因子。现在学习的是第25页，共47页现在学习的是第26页，共47页现在学习的是第27页，共47页2 2接合接合(conjugation)细细菌菌通通过过性性菌菌毛毛连连接接沟沟通通，将将遗遗传传物物质质（质粒）从供菌转移给受菌。类型有：（质粒）从供菌转移给受菌。类型有：（1 1）F F质粒的接合质粒的接合 见图见图 现在学习的是第28页，共47页细菌的细菌的“接合接合”状态状态细菌接合的电镜照片细菌接合的电镜照片现在学习的是第29页，共47页接合时接合时F F因子的转移与复制因子的转移与复制F+F染色体染色体F F质粒质粒F+FF+F+现在学习的是第30页，共47页（2 2）R R质粒的接合质粒的接合 细菌耐药性细菌耐药性与染色体基因突变和与染色体基因突变和R R质粒的质粒的接合转移有关。接合转移有关。R R质粒由两部分组成质粒由两部分组成 耐药传递因子（耐药传递因子（RTFRTF，相当于，相当于F F质粒可编质粒可编码性菌毛和通过接合转移）；码性菌毛和通过接合转移）；耐药决定因子（耐药决定因子（r r决定因子，编码对药物的决定因子，编码对药物的耐受性）耐受性）现在学习的是第31页，共47页ISISr r决定因子决定因子ISISRTFRTFr r决定因子决定因子Tn9Tn9 氯氯Tn4Tn4磺磺Tn5Tn5卡卡R R质粒结构示意图质粒结构示意图RTFRTF现在学习的是第32页，共47页3 3转导转导(transduction)以以噬噬菌菌体体为为载载体体，将将供供菌菌的的一一段段DNADNA转转移移到到受体菌内，并获得新性状。受体菌内，并获得新性状。现在学习的是第33页，共47页 根据转导根据转导DNADNA片段的范围片段的范围可分为：可分为：（1 1）普遍性转导：转导供体菌染色体或质）普遍性转导：转导供体菌染色体或质 粒任何粒任何DNADNA片段。片段。这这种种错错误误包包装装是是随随机机的的，任任何何供供菌菌DNADNA片片段段都都有可能被误装入噬菌体内。有可能被误装入噬菌体内。现在学习的是第34页，共47页普遍性转导模式图普遍性转导模式图现在学习的是第35页，共47页普遍性转导示意图普遍性转导示意图 完全转导（整合）流产转导（未整合）细菌DNA 普遍性转导示意图普遍性转导示意图现在学习的是第36页，共47页（2 2）局限性转导）局限性转导被转导的基因被转导的基因仅限于前噬菌体两侧仅限于前噬菌体两侧的供菌基因。的供菌基因。现在学习的是第37页，共47页局限性转导示意图局限性转导示意图前噬菌体gal bio正常脱离断裂和再接偏差脱离galbio galbio gal bio gal bio bio gal断裂和再接 局限性转导示意图局限性转导示意图现在学习的是第38页，共47页 普遍性转导与局限性转导的区别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时期基因转导发生时期 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DNADNA任何部位或质粒任何部位或质粒噬菌体噬菌体DNADNA及供体及供体菌菌DNADNA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完全转导或流产转导流产转导受体菌获得供体菌受体菌获得供体菌DNADNA特定部位的遗特定部位的遗传特性传特性现在学习的是第39页，共47页4 4溶原性转换溶原性转换(lysogenic conversion)指噬菌体基因整合于细菌染色体上（噬指噬菌体基因整合于细菌染色体上（噬菌体作为供体），菌体作为供体），使细菌处于溶原状态并获使细菌处于溶原状态并获得新性状。得新性状。-棒状噬菌体棒状噬菌体白喉毒素基因白喉毒素基因 现在学习的是第40页，共47页现在学习的是第41页，共47页5 5原生质体融合原生质体融合(protoplast fusion)两个细菌失去细胞壁成为原生质体后的相互两个细菌失去细胞壁成为原生质体后的相互融合过程。融合过程。是一种有价值实验工具（经培养可重新出现是一种有价值实验工具（经培养可重新出现胞壁，再按其遗传标志选择需要的重组菌）。胞壁，再按其遗传标志选择需要的重组菌）。现在学习的是第42页，共47页原生质体融合原生质体融合(protoplast fusion)现在学习的是第43页，共47页四、基因突变四、基因突变(mutation)(mutation)细细菌菌遗遗传传物物质质的的结结构构发发生生突突然然而而稳稳定定的的改改变变，导致细菌性状的遗传性变异。导致细菌性状的遗传性变异。原因：自发突变、原因：自发突变、人人工工诱诱变变（紫紫外外线线、高高温温、辐辐射射、化化学物质，如亚硝酸盐、烷化剂、丫啶类染料）。学物质，如亚硝酸盐、烷化剂、丫啶类染料）。现在学习的是第44页，共47页类型：类型：点突变点突变（碱基置换）、（碱基置换）、多点突变多点突变（广泛的染色体重排）。（广泛的染色体重排）。现在学习的是第45页，共47页五、遗传变异在医学上的意义五、遗传变异在医学上的意义 1.1.影响细菌学诊断影响细菌学诊断(表型改变表型改变)2.2.预防耐药菌株扩散预防耐药菌株扩散 3.3.制备菌苗制备菌苗 4.4.检测致癌物检测致癌物 5.5.在基因工程方面在基因工程方面（工程菌）（工程菌）现在学习的是第46页，共47页感感谢谢大大家家观观看看现在学习的是第47页，共47页