细菌的遗传变异幻灯片.ppt
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1、细菌的遗传变异细菌的遗传变异第1页,共45页,编辑于2022年,星期一一、几个概念一、几个概念1 1、遗传、遗传 生物的上一代将自己的遗传因子传递给下一代的行为或功能,具有极其稳定的特性。2 2、遗传型、遗传型 某一生物所含有的遗传信息即DNA中正确的核苷酸序列。生物体通过这个核苷酸序列控制蛋白质或RNA的合成,一旦功能性蛋白合成,可调控基因表达。第2页,共45页,编辑于2022年,星期一3 3、表型、表型 某一生物体所具有的一切外表特征及内在特性的总和,是遗传型在合适环境条件下的具体体现。是一种现实性。4 4、变异、变异 是生物体在某种外因或内因作用下引起的遗传物质结构改变,亦即遗传型的改变
2、。特点:几率极低(一般为10-510-6);性状变化幅度大;变化后的新性状是稳定的、可遗传的。第3页,共45页,编辑于2022年,星期一第一节第一节 微生物遗传的物质基础微生物遗传的物质基础一、基因组和质粒一、基因组和质粒(一)基因组(一)基因组 细菌的基因组位于核体,是遗传的主要物质基础。细菌的基因组位于核体,是遗传的主要物质基础。核体又称染色体,是由双条环状双螺旋核体又称染色体,是由双条环状双螺旋DNADNA长链组成的,长链组成的,含有的遗传基因,控制着细菌的遗传与变异。含有的遗传基因,控制着细菌的遗传与变异。第4页,共45页,编辑于2022年,星期一(二)质(二)质(二)质(二)质 粒粒
3、粒粒 质粒是细菌染色体外的遗传物质,多为环状双螺旋DNA分子。质粒可以自身复制,随宿主菌分裂传分子。质粒可以自身复制,随宿主菌分裂传到子代菌体。在一定条件下,质粒可以转移,也可到子代菌体。在一定条件下,质粒可以转移,也可丢失。质粒是自行复制单位,有的需与核质染色体丢失。质粒是自行复制单位,有的需与核质染色体的复制同步,称为严紧型复制。的复制同步,称为严紧型复制。第5页,共45页,编辑于2022年,星期一质粒示意图第6页,共45页,编辑于2022年,星期一细菌的质粒第7页,共45页,编辑于2022年,星期一二、转座因子和毒力岛二、转座因子和毒力岛(一)转座因子(一)转座因子(一)转座因子(一)转
4、座因子 近年来发现微生物的某些近年来发现微生物的某些DNADNA片段作为一个独立单位可以在染色体上移动,此种移动甚至发生在不同种细菌之间。这种可移动的DNADNA片段称之为转座因子。片段称之为转座因子。细菌的转座因子有三种类型:插入序列、转座子以细菌的转座因子有三种类型:插入序列、转座子以及某些特殊的噬菌体。及某些特殊的噬菌体。第8页,共45页,编辑于2022年,星期一(二)毒力岛(二)毒力岛(二)毒力岛(二)毒力岛 毒力岛是毒力岛是2020世纪世纪9090年代提出的一个新概念。毒力岛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“岛岛”。第
5、9页,共45页,编辑于2022年,星期一第二节第二节 微生物的主要变异微生物的主要变异 一、形态与结构的变异一、形态与结构的变异一、形态与结构的变异一、形态与结构的变异(一)形态变异(一)形态变异(一)形态变异(一)形态变异 自然形成或诱导产生的自然形成或诱导产生的自然形成或诱导产生的自然形成或诱导产生的L L L L型细菌,老龄培养物中出型细菌,老龄培养物中出型细菌,老龄培养物中出型细菌,老龄培养物中出现的衰老型,都属于形态变异。在特定组织器官中现的衰老型,都属于形态变异。在特定组织器官中现的衰老型,都属于形态变异。在特定组织器官中现的衰老型,都属于形态变异。在特定组织器官中发生形态的改变,
6、如炭疽在猪咽部不呈竹节状而呈发生形态的改变,如炭疽在猪咽部不呈竹节状而呈发生形态的改变,如炭疽在猪咽部不呈竹节状而呈发生形态的改变,如炭疽在猪咽部不呈竹节状而呈弯曲且粗细不均匀;猪丹毒在慢性病猪心脏内不呈弯曲且粗细不均匀;猪丹毒在慢性病猪心脏内不呈弯曲且粗细不均匀;猪丹毒在慢性病猪心脏内不呈弯曲且粗细不均匀;猪丹毒在慢性病猪心脏内不呈杆菌而为长丝状。杆菌而为长丝状。杆菌而为长丝状。杆菌而为长丝状。第10页,共45页,编辑于2022年,星期一菌落变异R菌落S菌落第11页,共45页,编辑于2022年,星期一(二)、(二)、荚膜变异:有荚膜细菌在特定条件下丧失形成荚膜的能力。炭疽杆菌在营养丰富且CO
7、2达10%20%培养条件下,产生荚膜,在普通培养基中不产生荚膜。无毒炭疽芽胞菌的弱毒株失去成形荚膜能力。(三)、芽胞变异 强毒疽炭杆菌在42.5高温下培养毒力变弱,且失去形成芽孢能力。第12页,共45页,编辑于2022年,星期一(四四)、鞭鞭毛毛变变异异:环环境境条条件件的的改改变变而而使使细细菌菌失失去去形形成鞭毛的能力。也叫成鞭毛的能力。也叫HOHO变异。变异。在普通琼脂上生长在普通琼脂上生长有鞭毛且呈弥漫有鞭毛且呈弥漫 性薄膜状生称性薄膜状生称H H型细菌型细菌变形杆菌变形杆菌 在在0.1%0.1%碳酸琼脂中生长碳酸琼脂中生长不形成鞭毛不形成鞭毛 而生成局限性孤立菌落叫而生成局限性孤立菌
8、落叫O O型细菌型细菌第13页,共45页,编辑于2022年,星期一二、培养特性变异二、培养特性变异(一)光滑型(一)光滑型粗糙型变异粗糙型变异 S S型(型(smoothsmooth)菌落:光滑,湿润,边缘整齐。)菌落:光滑,湿润,边缘整齐。R R型型(roughrough)菌菌落落:菌菌落落表表面面粗粗糙糙,枯枯干干,边边缘缘不不整齐。整齐。一一般般来来说说,SRSR毒毒力力由由强强变变弱弱,但但炭炭疽疽杆杆菌菌,结结核核分分支支杆杆菌菌,正常菌落为正常菌落为R R型型S S型,毒力减弱型,毒力减弱(二)(二)D D菌落的变异菌落的变异当当细细菌菌接接触触某某些些化化学学物物质质时时如如Cu
9、SO4,CuSO4,LiClLiCl形形成成细细小小菌菌落叫落叫D D菌落。(菌落。(dwarf clone,dwarf clone,侏儒菌落)侏儒菌落)第14页,共45页,编辑于2022年,星期一三、毒力变异三、毒力变异(一)增强毒力的方法(一)增强毒力的方法1 1连续通过易感动物连续通过易感动物2 2和其他微生物共生或被温和噬菌体感染。和其他微生物共生或被温和噬菌体感染。例例如如魏魏氏氏梭梭菌菌与与八八叠叠球球菌菌共共生生时时毒毒力力变变强强,无无毒毒的的白白喉喉棒棒状状杆杆菌菌被被温温和和-噬噬菌菌体体感感染染后后产产生生白白喉喉毒毒素素,成成为为有有毒细菌。毒细菌。3 3实验动物腹腔内
10、放置胶囊病原菌。实验动物腹腔内放置胶囊病原菌。第15页,共45页,编辑于2022年,星期一(二)减弱毒力的方法(二)减弱毒力的方法1 1通过非易感动物通过非易感动物例如:马尔他强毒布氏杆菌连续通过鸡育成弱毒株;猪丹例如:马尔他强毒布氏杆菌连续通过鸡育成弱毒株;猪丹毒苗毒苗GC42GC42系将强毒株通过豚鼠传系将强毒株通过豚鼠传370370代后又通过鸡传代后又通过鸡传4242代育成弱毒。代育成弱毒。2 2在较高温度下培养。在较高温度下培养。强毒炭疽强毒炭疽 42.542.5下培养下培养弱毒弱毒 3 3在含有某些特殊化学物质的培养基中培养。在含有某些特殊化学物质的培养基中培养。法国学者卡法国学者卡
11、-介二氏将有毒的牛型结核杆菌菌株介二氏将有毒的牛型结核杆菌菌株 在在含胆汁的甘油马铃薯培养基中培养含胆汁的甘油马铃薯培养基中培养1313年传年传230230代(每代(每1515天天/代)代)而获得的一株毒性低而抗原性完整的变异而获得的一株毒性低而抗原性完整的变异菌株菌株,可作成活疫苗给人接种以预防结核病。即著名的可作成活疫苗给人接种以预防结核病。即著名的 卡介苗卡介苗BCGBCG第16页,共45页,编辑于2022年,星期一4 4在含有抗血清,噬菌体或抗生素的培养基中培养。在含有抗血清,噬菌体或抗生素的培养基中培养。5 5长期的人工培养。长期的人工培养。6 6在特殊气体条件下培养。在特殊气体条件
12、下培养。如如无无荚荚膜膜炭炭疽疽芽芽胞胞苗苗是是半半强强毒毒株株在在含含50%50%血血清清的的培培养养基基上上,在在50%CO50%CO2 2的条件下选育的。的条件下选育的。7 7通通过过基基因因工工程程的的方方法法。去去除除毒毒力力基基因因可可获获得得无无毒毒力力株。株。第17页,共45页,编辑于2022年,星期一四、生化特性变异四、生化特性变异(一)营养缺陷型变异(一)营养缺陷型变异由由于于细细菌菌代代谢谢过过程程缺缺陷陷所所造造成成的的必必须须加加入入某某种种物物质质才才能能生长,这种变异叫营养缺陷型变异。生长,这种变异叫营养缺陷型变异。例例 鼠伤寒沙门氏菌野生型鼠伤寒沙门氏菌野生型以
13、铵盐为氮源合成氨基酸以铵盐为氮源合成氨基酸和蛋白质变异株和蛋白质变异株须供给色氨酸或组氨酸方能生长。须供给色氨酸或组氨酸方能生长。(二)诱导酶产生(二)诱导酶产生大大肠肠杆杆菌菌本本身身不不生生半半乳乳糖糖苷苷酶酶,但但培培养养基基中中加加入入乳乳糖糖后后,产生半乳糖苷酶,分解乳糖。产生半乳糖苷酶,分解乳糖。第18页,共45页,编辑于2022年,星期一(三)终末产物阻遏(三)终末产物阻遏细菌合成氨基酸的酶类可被自身的合成产物所抑制而不细菌合成氨基酸的酶类可被自身的合成产物所抑制而不能生成。能生成。例:大肠杆菌产生色例:大肠杆菌产生色AAAA合成酶合成酶合成色合成色aaaa,但培养物中,但培养物
14、中加入色加入色aaaa时,色时,色aaaa合成酶类被抑制。合成酶类被抑制。(四)耐药性变异。(四)耐药性变异。原原来来对对某某种种药药物物敏敏感感的的细细菌菌,可可发发生生变变异异而而形形成成能能耐耐受受该该药药的耐药性,有的甚至形成必须有该药方能生长的的耐药性,有的甚至形成必须有该药方能生长的“依药性依药性”。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 第19页,共45页,编辑于2022年,星期一第三节第三节 微生物变异的机理微生物变异的机理一、非遗传性变异一、非遗传性变异一、非遗传性变异一、非遗传性变异 非遗传性变异,即基因无变化,只因外界环
15、境暂时非遗传性变异,即基因无变化,只因外界环境暂时的影响而表现出的变异。例如炭疽杆菌菌落正常表现为的影响而表现出的变异。例如炭疽杆菌菌落正常表现为粗糙型,但有人证明在厌氧的条件下,在含有血清或血粗糙型,但有人证明在厌氧的条件下,在含有血清或血液的培养基中,菌落变为光滑型。如果在有氧的条件下,液的培养基中,菌落变为光滑型。如果在有氧的条件下,普通琼脂培养又可见到粗糙型菌落。目前对非遗传变异普通琼脂培养又可见到粗糙型菌落。目前对非遗传变异的机理还不太清楚。的机理还不太清楚。第20页,共45页,编辑于2022年,星期一二、遗传性变异二、遗传性变异 由于微生物基因发生了改变,使其相应的性状也发由于微生
16、物基因发生了改变,使其相应的性状也发生改变,并可以遗传下去,这种变异称为遗传性变异。生改变,并可以遗传下去,这种变异称为遗传性变异。遗传性变异的机理包括基因突变和基因重组两方面。遗传性变异的机理包括基因突变和基因重组两方面。第21页,共45页,编辑于2022年,星期一(一)基因突变(一)基因突变 又称为突变。是基因内部结构的细微变化,如DNA分子上排列的碱基对发生的变化。基因突变可分为碱基置换和移码两种类型。第22页,共45页,编辑于2022年,星期一 在细菌突变中,以基因突变较为常见。按其发生的原因,可分为自发突变和诱发突变两类。自发突变是指没有人为影响的外界条件下,自然发生的突变,突变率一
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