噬菌体遗传变异.ppt
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1、 新乡医学院微生物学教研室新乡医学院微生物学教研室 何群力何群力 20102010目目 的的 要要 求求掌握:掌握:噬菌体的概念噬菌体的概念;毒性与温和噬菌体的作用;毒性与温和噬菌体的作用;细菌遗传变异的机理。细菌遗传变异的机理。熟悉:熟悉:噬菌体的生物学性状及与宿主的相互关系;噬菌体的生物学性状及与宿主的相互关系;细菌遗传的物质基础。细菌遗传的物质基础。了解:了解:噬菌体的应用噬菌体的应用;遗传变异的基本概念,细遗传变异的基本概念,细菌变异的类型,菌变异的类型,细菌变异的实际意义。细菌变异的实际意义。bacteriophagebacteriophagebacteriophagebacteri
2、ophagebacteriophagebacteriophagebacteriophagebacteriophagebacteriophagebacteriophagebacteriophagebacteriophage 是一类具有是一类具有严格寄生性严格寄生性和和高度特高度特异性异性的寄生于细菌、真菌、放线菌的寄生于细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物中的或螺旋体等微生物中的病毒。病毒。噬菌体(噬菌体(bacteriophage,phage)噬菌体的生物学性状噬菌体的噬菌体的大小与形态大小与形态大小与形态大小与形态噬菌体的噬菌体的结构结构结构结构噬菌体的噬菌体的化学组成化学组成化学组成化学组成
3、噬菌体的噬菌体的抗原性抗原性抗原性抗原性噬菌体的噬菌体的抵抗力抵抗力抵抗力抵抗力噬菌体的噬菌体的分类分类分类分类葡萄球菌葡萄球菌(1 m)支原体、立克次体、支原体、立克次体、衣原体衣原体(0.3 0.6 m)口蹄疫病毒口蹄疫病毒(20nm)痘病毒痘病毒(300nm)卵蛋白分子卵蛋白分子(10nm)噬菌体噬菌体(6595nm)个体微小,以个体微小,以nm为测量单位,需用电子显微镜观察为测量单位,需用电子显微镜观察噬噬 菌菌 体体 的的 形形 态态微球形微球形微球形微球形蝌蚪形蝌蚪形蝌蚪形蝌蚪形丝形丝形丝形丝形尾鞘尾鞘尾鞘尾鞘尾丝尾丝尾丝尾丝核酸核酸核酸核酸(线状双股(线状双股(线状双股(线状双股
4、DNA)DNA)有有尾尾型型噬噬菌菌体体结结构构尾刺尾刺尾刺尾刺头头头头部部部部尾尾尾尾部部部部尾领尾领尾领尾领尾髓尾髓尾髓尾髓尾板尾板尾板尾板噬噬 菌菌 体体 的的 化化 学学 组组 成成核核 酸酸蛋蛋白白质质DNA DNA 或或或或 RNARNA核酸中可有某些特殊的碱基核酸中可有某些特殊的碱基核酸中可有某些特殊的碱基核酸中可有某些特殊的碱基羟甲基胞嘧啶代替胞嘧啶羟甲基胞嘧啶代替胞嘧啶羟甲基胞嘧啶代替胞嘧啶羟甲基胞嘧啶代替胞嘧啶 羟甲基尿嘧啶或尿嘧啶代替胸腺嘧啶羟甲基尿嘧啶或尿嘧啶代替胸腺嘧啶羟甲基尿嘧啶或尿嘧啶代替胸腺嘧啶羟甲基尿嘧啶或尿嘧啶代替胸腺嘧啶 头部衣壳头部衣壳头部衣壳头部衣壳尾
5、部结构尾部结构尾部结构尾部结构天天天天然然然然标标标标记记记记噬 菌 体 的 分 类根据噬菌体的核酸组成根据噬菌体的核酸组成DNADNA噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体RNARNA噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体根据噬菌体与宿主的关系根据噬菌体与宿主的关系毒性噬菌体(毒性噬菌体(毒性噬菌体(毒性噬菌体(virulent phage)virulent phage)温和噬菌体(温和噬菌体(温和噬菌体(温和噬菌体(temperate phagetemperate phage)溶原性噬菌体(溶原性噬菌体(溶原性噬菌体(溶原性噬菌体(lysogenic phagelysogenic phage)毒毒 性性 噬噬 菌菌
6、体体(virulentphage)能在宿主菌细胞内,利用宿能在宿主菌细胞内,利用宿主菌的酶、能量进行主菌的酶、能量进行复制复制增殖,增殖,产生子代噬菌体并使宿主菌破裂产生子代噬菌体并使宿主菌破裂的噬菌体为的噬菌体为毒性噬菌体。毒性噬菌体。毒毒 性性 噬噬 菌菌 体体 的的 复复 制制 增增 殖殖 1、吸、吸 附附 是噬菌体与细菌表面相应受体是噬菌体与细菌表面相应受体是噬菌体与细菌表面相应受体是噬菌体与细菌表面相应受体特异性特异性特异性特异性结合的过程结合的过程结合的过程结合的过程 2、穿、穿 入入有尾噬菌体将头部的有尾噬菌体将头部的有尾噬菌体将头部的有尾噬菌体将头部的DNADNA注入宿主菌内注
7、入宿主菌内注入宿主菌内注入宿主菌内无尾噬菌体经脱壳进入宿主菌内,类似于动物病毒的穿入过程无尾噬菌体经脱壳进入宿主菌内,类似于动物病毒的穿入过程无尾噬菌体经脱壳进入宿主菌内,类似于动物病毒的穿入过程无尾噬菌体经脱壳进入宿主菌内,类似于动物病毒的穿入过程 3、生物合成、生物合成利用宿主菌的酶、能量复制利用宿主菌的酶、能量复制利用宿主菌的酶、能量复制利用宿主菌的酶、能量复制 核酸及合成蛋白质核酸及合成蛋白质核酸及合成蛋白质核酸及合成蛋白质 4、成熟与释成熟与释 放放程序组装程序组装程序组装程序组装菌细胞裂菌细胞裂菌细胞裂菌细胞裂解,噬菌解,噬菌解,噬菌解,噬菌体释放体释放体释放体释放毒毒 性性 噬噬
8、 菌菌 体体 的的 复复 制制 增增 殖殖1 1、吸附、吸附、吸附、吸附2 2、穿入、穿入、穿入、穿入3 3、生物合成、生物合成、生物合成、生物合成4 4、成熟与释放、成熟与释放、成熟与释放、成熟与释放噬菌体在固体培养基噬菌体在固体培养基噬菌体在固体培养基噬菌体在固体培养基中与细菌共同培养后中与细菌共同培养后中与细菌共同培养后中与细菌共同培养后形成的形成的形成的形成的噬斑噬斑噬斑噬斑 噬菌现象噬菌现象均匀浑浊均匀浑浊澄清澄清温和噬菌体(温和噬菌体(temperate phagetemperate phage)概概 念念复制繁殖周期复制繁殖周期溶原性噬菌体(溶原性噬菌体(lysogenic ph
9、agelysogenic phage)温温 和和 噬噬 菌菌 体体 那些那些既可既可既可既可感染宿主菌后,将其基因整感染宿主菌后,将其基因整合到宿主菌基因组并随宿主基因的复制而合到宿主菌基因组并随宿主基因的复制而复制,当宿主菌分裂时,噬菌体的基因亦复制,当宿主菌分裂时,噬菌体的基因亦随之分配到两个子代宿主菌基因组中;随之分配到两个子代宿主菌基因组中;又又又又可可可可裂解其感染的宿主菌的噬菌体称之。裂解其感染的宿主菌的噬菌体称之。溶菌性周期和溶原性周期溶菌性周期和溶原性周期溶菌性周期和溶原性周期溶菌性周期和溶原性周期前噬菌体前噬菌体-整合在细菌染整合在细菌染色体上的噬菌色体上的噬菌体基因组体基因
10、组溶原性细菌溶原性细菌-带有带有前噬菌体基前噬菌体基因组的细菌因组的细菌温温 和和 噬噬 菌菌 体体 的的 复复 制制 繁繁 殖殖1 1、吸附、吸附、吸附、吸附2 2、穿入、穿入、穿入、穿入3 3、前噬菌体形成、前噬菌体形成、前噬菌体形成、前噬菌体形成4 4、溶原性周期、溶原性周期、溶原性周期、溶原性周期5 5、一定条件下,前噬、一定条件下,前噬、一定条件下,前噬、一定条件下,前噬菌体脱离细菌染色体菌体脱离细菌染色体菌体脱离细菌染色体菌体脱离细菌染色体6 6、溶菌性周期、溶菌性周期、溶菌性周期、溶菌性周期溶原性细菌溶原性细菌溶原性细菌溶原性细菌诱导诱导诱导诱导前噬菌体前噬菌体前噬菌体前噬菌体溶
11、菌性周期溶菌性周期溶菌性周期溶菌性周期溶原性周期溶原性周期溶原性周期溶原性周期噬菌体的应用细菌的鉴定分子生物学研究的重要工具细菌感染的诊断与治疗变异(变异(变异(变异(variationvariation)在一定条件下,子代和亲代之间以及子代和子代之间在一定条件下,子代和亲代之间以及子代和子代之间的差异称为变异的差异称为变异遗传(遗传(遗传(遗传(heredityheredity)遗传使细菌的性状保持相对稳定,且代代相传,遗传使细菌的性状保持相对稳定,且代代相传,使其种属得以保存。使其种属得以保存。基本概念基本概念基本概念基本概念非遗传性变异(表型变异)非遗传性变异(表型变异)非遗传性变异(表
12、型变异)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,不可遗传环境改变导致,基因结构未发生变异,可逆,不可遗传遗传性变异(基因型变异)遗传性变异(基因型变异)遗传性变异(基因型变异)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。可逆,可遗传给后代。细细菌菌的的变变异异现现象象 形态变异形态变异形态变异形态变异 结构变异结构变异结构变异结构变异 菌落变异菌落变异菌落变异菌落变异 毒力变异毒力变异毒力变异毒力变异 耐药性变异耐药性变异耐药性变异耐药性变异青霉素、溶菌酶青霉素、溶菌酶正常形态细
13、菌正常形态细菌L型变异型变异抗体或补体抗体或补体(部分或完全失去胞壁部分或完全失去胞壁)正常霍乱弧菌霍乱弧菌L型形态结构变异形态结构变异毒力变异毒力变异棒状噬菌体棒状噬菌体白喉棒状杆菌白喉棒状杆菌获得白喉毒素获得白喉毒素胆汁、甘油、马铃薯培养基胆汁、甘油、马铃薯培养基牛型结核杆菌牛型结核杆菌卡介苗卡介苗13年年(230代代)耐药性变异耐药性变异 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。药性变异。有些细菌还表现为同时耐受多种抗菌药物,即多重有些细菌还表现为同时耐受多种抗菌药物,即多重耐药性,甚至产生药物依赖性。耐药性,甚至产生药物依赖性。
14、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(耐药菌株耐药菌株)长期培养长期培养菌落变异菌落变异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光滑型菌落粗糙型菌落粗糙型菌落S或在有免疫力的人体内或在有免疫力的人体内R菌落(菌落(S型)型)菌落(菌落(R型)型)细菌遗传的物质基础细菌遗传的物质基础细菌染色体细菌染色体染色体外的遗传物质染色体外的遗传物质质粒质粒 转位因子转位因子 单一的环状双螺旋单一的环状双螺旋单一的环状双螺旋单一的环状双螺旋的的的的DNADNA长链反复长链反复长链反复长链反复卷曲的超螺旋结构。没有组蛋白,但有卷曲的超螺旋结构。没有组蛋白,但有卷曲的超螺旋结构。
15、没有组蛋白,但有卷曲的超螺旋结构。没有组蛋白,但有核蛋白。核蛋白。核蛋白。核蛋白。DNADNA双向复制双向复制双向复制双向复制 不同细菌染色体的不同细菌染色体的不同细菌染色体的不同细菌染色体的G+C mol%G+C mol%不同,不同,不同,不同,可作为可作为可作为可作为细菌分类的依据细菌分类的依据细菌分类的依据细菌分类的依据。细细 菌菌 染染 色色 体体质质 粒粒 可自主复制可自主复制可自主复制可自主复制 可自行或经人工处理而消失可自行或经人工处理而消失可自行或经人工处理而消失可自行或经人工处理而消失特特 性性 具有相容性和不相容性具有相容性和不相容性具有相容性和不相容性具有相容性和不相容性
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- 关 键 词:
- 噬菌体 遗传 变异
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