《细菌的遗传和变异》PPT课件.ppt

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1、第五章第五章 细菌的遗传和变异细菌的遗传和变异Heredity and variation of bacteria细菌的遗传与变异遗传性变异遗传性变异 非遗传性变异非遗传性变异 基因型变异基因型变异 表型变异表型变异 genotypic variation phenotypic variation 细菌的变异现象 phenomenen of bacterial variation形态结构变异形态结构变异 Variation of morphology and structure v细菌细菌L型型在青霉素、溶菌酶、补体等作在青霉素、溶菌酶、补体等作用下，使菌细胞壁发生缺陷。细菌呈多态性，用下，使

2、菌细胞壁发生缺陷。细菌呈多态性，革兰染色阴性。革兰染色阴性。vH-O 变异变异细菌失去鞭毛细菌失去鞭毛菌落变异菌落变异 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。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无毒的白喉棒状杆菌感染温和噬菌体后

3、成为有毒株。成为有毒株。-corynephage 含毒素基因含毒素基因 编码毒素蛋白编码毒素蛋白 v毒素减弱毒素减弱 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:卡介二卡介二氏用有毒的牛结核分枝杆菌在含甘油、马铃薯的培养氏用有毒的牛结核分枝杆菌在含甘油、马铃薯的培养基上，经基上，经13年连续年连续230次传代所获得的一毒力减弱但次传代所获得的一毒力减弱但保留有抗原性的变异株。是保留有抗原性的变异株。是 用于人工免疫以预防结核用于人工免疫以预防结核病的活疫苗病的活疫苗。耐药性变异耐药性变异variatio

4、n of virulence 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。现象。细菌耐药性的产生，一方面是细菌等微生物自然生存能力所细菌耐药性的产生，一方面是细菌等微生物自然生存能力所表现的一种自然现象，另一方面与人类行为密切相关。例如抗生表现的一种自然现象，另一方面与人类行为密切相关。例如抗生素的广泛应用。目前耐药菌株越来越多，并随着新抗生素的不断素的广泛应用。目前耐药菌株越来越多，并随着新抗生素的不断问世，多重耐药株也不断增多，呈现全球范围的普遍趋势。问世，多重耐药株也不断增多，呈现全球范围的普遍趋势。抗生素抗生素 抗生素抗

5、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 materia basis of bacterial heredity and variation染色体染色体DNA chromosome质粒质粒 plasmid转位因子转位因子 transposable element 染色体染色体DNA chromosome质粒 plasmid 定义：是存在于细菌胞质中的闭合环状双链定义：是存在于细菌胞质中的闭合环状双链DNA,为染色体外的遗传物质。质粒带有遗传信息，控为染色体外的遗传物质。质粒带有遗传信息，控制细菌某些特定的遗传性状。如编码菌毛、细菌制细菌某些特定的遗传性状。如编码菌

6、毛、细菌素、毒素和耐药性。医学上重要的质粒有素、毒素和耐药性。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。质粒的重要特性：质粒的重要特性：决定特殊性状；决定特殊性状；能自我复能自我复制；制；能转移。能转移。染色体DNA 质粒 自我复制 从细菌的亲代到子代、从一个细菌到另一个细 菌的 转移 常见的细菌质粒及其功能常见的细菌质粒及其功能F质粒质粒 fertility plasmid-含性菌毛蛋含性菌毛蛋白基因，编码产生性菌毛。有质粒的细白基因，编码产生性菌毛

7、。有质粒的细菌称雄性菌，能长出性菌毛；无质粒的菌称雄性菌，能长出性菌毛；无质粒的细菌称雌性菌，无细菌称雌性菌，无 性菌毛产生。性菌毛产生。R质粒resistant plasmid 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毒力质粒virulent plasmid，Vi plasmid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。细菌素质粒细菌素质粒、代谢质粒等。、代谢质粒等。转位因子转位因子 transpo

8、sable element是存在于细菌染色体或质粒是存在于细菌染色体或质粒DNA分子中的一段特异性分子中的一段特异性核苷酸序列片段，能在核苷酸序列片段，能在DNA分子中移动，在细菌基因分子中移动，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。转位因子主要有：基因组中。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 转座噬菌体转座噬菌体 tranposable phage or prophage Tn prophage IS 中心序列中心序列 IS 2kb 2

9、8kb 2kb 细菌染色体细菌染色体DNA IS 只编码与转位作用有关的酶只编码与转位作用有关的酶 转位酶转位酶 transposases 在此酶的作用下，通过碱基配对起插在此酶的作用下，通过碱基配对起插入作用。其基因的两端可以为反向重复序列入作用。其基因的两端可以为反向重复序列 inverted repeat,IR，也可以是同向重复序列。也可以是同向重复序列。IS 在细菌染色体、质在细菌染色体、质粒和温和噬菌体粒和温和噬菌体DNA中广泛存在，为其正常组分。中广泛存在，为其正常组分。Tn 带有带有IS,但但Tn的中心序列可含多个基因，如抗性基因的中心序列可含多个基因，如抗性基因。ATGCA T

10、ACGA Tn3 Tn7 Tn5 ATGCA ATGCA 氯霉素氯霉素 TACGT TACGT 氨苄青霉素氨苄青霉素 卡那霉素卡那霉素 transposase IS Tn 细菌变异的机制细菌变异的机制 Mechanism of bacterial variation 一、基因突变一、基因突变 gene mutation 有抗生素有抗生素 无抗生素无抗生素 有抗生素有抗生素 基因基因 突变突变 理论理论 标记点标记点 无菌印模无菌印模 培养液培养液 培养液培养液 (浑浊浑浊)(澄清澄清)影印培养影印培养二、基因的转移与重组二、基因的转移与重组 gene tranfer and recombina

11、tion 1.1.转化转化 transformation 供体菌游离的供体菌游离的DNA片段被受体菌直接摄取，使受体片段被受体菌直接摄取，使受体菌获得新的性状菌获得新的性状。R S R S DNA conjugation细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物质（主要是质粒物质（主要是质粒DNA）从供体菌转移从供体菌转移给受体菌。给受体菌。F质粒的接合质粒的接合R质粒的接合质粒的接合F质粒的接合接合与Hfrtransduction定义：以温和噬菌体为载体，将供体菌定义：以温和噬菌体为载体，将供体菌的一段的一段DNA转移到受体菌内，使受体菌转移到受体菌内，使受体菌获

12、得新的性状。获得新的性状。完全转导完全转导类型：普遍性转导类型：普遍性转导 流产转导流产转导 局限性转导局限性转导4.溶原性转换溶原性转换 lysogenic conversion定义：细菌感染带有毒素基因的温和噬菌定义：细菌感染带有毒素基因的温和噬菌 体时体时，使宿主菌成为溶原状态，并，使宿主菌成为溶原状态，并 获得新的性状。获得新的性状。常见的细菌及其所产生的毒素有：常见的细菌及其所产生的毒素有：白喉棒状杆菌白喉棒状杆菌 链球菌链球菌 产气荚膜梭菌产气荚膜梭菌 肉毒梭菌肉毒梭菌 白喉毒素白喉毒素 致热外毒素致热外毒素 毒素毒素 肉毒毒素肉毒毒素 5.原生质体融合 protoplast fusion将两种不同的细菌经溶菌酶或青霉素等将两种不同的细菌经溶菌酶或青霉素等处理，失去细胞壁成为原生质体以后进处理，失去细胞壁成为原生质体以后进行相互融合的过程。行相互融合的过程。细菌遗传变异的实际意义细菌遗传变异的实际意义-理解细菌致病的机制及其规理解细菌致病的机制及其规律律-在诊断和防治方面的应用在诊断和防治方面的应用-测定致癌物质测定致癌物质-分子生物学与基因工程分子生物学与基因工程