细菌遗传与变异讲稿.ppt
《细菌遗传与变异讲稿.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《细菌遗传与变异讲稿.ppt(67页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、关于细菌遗传与变异关于细菌遗传与变异第一页,讲稿共六十七页哦 细菌和其他生物一样,具有遗传性和变异性。细菌的形态、细菌和其他生物一样,具有遗传性和变异性。细菌的形态、结构、新陈代谢、抗原性、毒力以及对药物的敏感性等都是由结构、新陈代谢、抗原性、毒力以及对药物的敏感性等都是由细菌的遗传物质所决定。细菌的遗传物质所决定。细菌变异包括遗传型变异和非遗传型变异。遗传型变异使细菌变异包括遗传型变异和非遗传型变异。遗传型变异使细菌产生变种与新种,可稳定遗传给子代。非遗传型变异的发细菌产生变种与新种,可稳定遗传给子代。非遗传型变异的发生是受到环境因素的影响,基因结构没有发生改变,不能遗传生是受到环境因素的影
2、响,基因结构没有发生改变,不能遗传给子代,给子代,第二页,讲稿共六十七页哦第一节第一节 细菌的遗传物质细菌的遗传物质染色体染色体细菌主要的遗传物质细菌主要的遗传物质质粒质粒染色体外的遗传物质染色体外的遗传物质噬菌体噬菌体寄生于其他微生物的病毒寄生于其他微生物的病毒转座因子转座因子可位于染色体、质粒或噬菌体上可位于染色体、质粒或噬菌体上第三页,讲稿共六十七页哦一、细菌染色体一、细菌染色体 细菌染色体为一环状双股细菌染色体为一环状双股DNADNA链,呈超螺旋形式缠绕成团,链,呈超螺旋形式缠绕成团,构成核质,内含细菌主要的遗传信息。构成核质,内含细菌主要的遗传信息。革兰阳性菌核质连接在中介体上革兰阳
3、性菌核质连接在中介体上革兰阴性菌核质连接在细胞膜某一点上革兰阴性菌核质连接在细胞膜某一点上目前,已完成约目前,已完成约8080种细菌全基因序列测定,对深入种细菌全基因序列测定,对深入研究细菌致病机制及进化有重要意义。研究细菌致病机制及进化有重要意义。第四页,讲稿共六十七页哦二、质粒二、质粒 v质粒为细菌染色体外的遗传物质,环状双股质粒为细菌染色体外的遗传物质,环状双股DNADNA。v质粒携带有遗传信息,控制某些特定的遗传性状,可质粒携带有遗传信息,控制某些特定的遗传性状,可独立复制,与细菌的遗传变异有关。独立复制,与细菌的遗传变异有关。第五页,讲稿共六十七页哦1 1质粒的结构和功能:共价、闭合
4、、环状、超螺旋质粒的结构和功能:共价、闭合、环状、超螺旋DNADNA分子,分子大小为分子,分子大小为1kb1kb到到1000kb1000kb左右。质粒编码左右。质粒编码多种蛋白质,赋于宿主菌多种生物功能,如毒力因多种蛋白质,赋于宿主菌多种生物功能,如毒力因子、致育性、耐药性、解降酶、限制酶和修饰酶。子、致育性、耐药性、解降酶、限制酶和修饰酶。现也已分离出不表现任何功能的质粒,称为隐蔽性现也已分离出不表现任何功能的质粒,称为隐蔽性质粒。质粒。第六页,讲稿共六十七页哦2 2质粒的特性质粒的特性不相容性不相容性可转移性可转移性自主复制自主复制细胞内不同质粒的拷贝数不同,取决于质粒复制的控制机制。细胞
5、内不同质粒的拷贝数不同,取决于质粒复制的控制机制。大质粒:严密型质粒,严紧型控制,大质粒:严密型质粒,严紧型控制,1-31-3个拷贝个拷贝小质粒:松驰型质粒,松驰型控制,小质粒:松驰型质粒,松驰型控制,4040个拷贝个拷贝质粒可自然丢失或用人工方法消除。质粒可自然丢失或用人工方法消除。第七页,讲稿共六十七页哦3 3质粒的分类质粒的分类 按照质粒编码的生物学性状分类如耐药性质粒按照质粒编码的生物学性状分类如耐药性质粒(resistance plasmidresistance plasmid,R R质粒)、致育因子质粒)、致育因子(fertility plasmidfertility plasmi
6、d,F F质粒)。质粒)。2 2、NovickNovick命名法用三个英文字母表示,第一个字母一命名法用三个英文字母表示,第一个字母一律是小写律是小写p p(表示质粒),后两个缩写字母用大写,表示(表示质粒),后两个缩写字母用大写,表示发现者、实验室名称、表型性状或其他特征;字母后的编发现者、实验室名称、表型性状或其他特征;字母后的编号为阿拉伯数字,区分同一类型的不同质粒。号为阿拉伯数字,区分同一类型的不同质粒。第八页,讲稿共六十七页哦第二节突变与诱变第二节突变与诱变 第九页,讲稿共六十七页哦突变突变(mutationmutation)是遗传型变异中常见的一种类型,)是遗传型变异中常见的一种类
7、型,是细胞中是细胞中DNADNA核苷酸序列发生了稳定的可遗传的改变。核苷酸序列发生了稳定的可遗传的改变。具有某种突变型的个体或细胞称为突变体(具有某种突变型的个体或细胞称为突变体(mutantmutant)。)。细菌自发突变的频率很低(细菌自发突变的频率很低(1010-6-6-1010-8-8),诱变剂可增加细菌),诱变剂可增加细菌的突变率。的突变率。第十页,讲稿共六十七页哦一、基因型与表型一、基因型与表型u基因型(基因型(genotypegenotype)细菌所含有的遗传信息,即)细菌所含有的遗传信息,即DNADNA中的核苷酸序列。中的核苷酸序列。u表型(表型(phenotype pheno
8、type)基因型的具体表现。)基因型的具体表现。u野生型(野生型(wild-typewild-type)某一个菌种最普遍的形态。)某一个菌种最普遍的形态。第十一页,讲稿共六十七页哦基因型:用表示该基因英文单词的头三个小写字母表示,第四个用基因型:用表示该基因英文单词的头三个小写字母表示,第四个用大写字母表示所涉及的特定基因,如大写字母表示所涉及的特定基因,如trptrp表示色氨酸基因,表示色氨酸基因,trpAtrpA和和trpBtrpB表示不同的色氨酸基因。表示不同的色氨酸基因。突变基因:在基因符号的右上角加,如组氨酸缺陷型表示为突变基因:在基因符号的右上角加,如组氨酸缺陷型表示为hishis
9、-;耐药基因在基因符号的右上角加;耐药基因在基因符号的右上角加r r表示耐药,加表示耐药,加s s表示敏表示敏感,如四环素耐药基因表示为感,如四环素耐药基因表示为tettetr r。表型:以相应基因单词的头三个缩写正体字母表示,第一个字母用表型:以相应基因单词的头三个缩写正体字母表示,第一个字母用大写。或标在右上角,区别野生型或缺陷型,如大写。或标在右上角,区别野生型或缺陷型,如PhePhe-表示没表示没有合成苯丙氨酸的能力,有合成苯丙氨酸的能力,LacLac+表示能利用乳糖作为碳源。表示能利用乳糖作为碳源。第十二页,讲稿共六十七页哦二、突变二、突变(一)突变的类型和机制(一)突变的类型和机制
10、自发突变细菌在正常生长条件下和生命活动中所发自发突变细菌在正常生长条件下和生命活动中所发生的突变。基因组中发生突变的位点称为热点。生的突变。基因组中发生突变的位点称为热点。点突变与多位点突变点突变与多位点突变 第十三页,讲稿共六十七页哦点突变与多位点突变点突变与多位点突变点突变点突变DNADNA序列上单个碱基的改变。序列上单个碱基的改变。多位点突变多位点突变大范围碱基序列发生了改变,可影响多个大范围碱基序列发生了改变,可影响多个基因。包括基因。包括DNADNA碱基序列的缺失、插入、倒位、置换、碱基序列的缺失、插入、倒位、置换、重复、重组或转座。重复、重组或转座。转换转换(transitiont
11、ransition):一个嘌呤变为另一个嘌呤或一个):一个嘌呤变为另一个嘌呤或一个嘧啶变为另一个嘧啶。嘧啶变为另一个嘧啶。颠换颠换(transversiontransversion):嘌呤变为嘧啶和嘧啶变为嘌):嘌呤变为嘧啶和嘧啶变为嘌呤。呤。第十四页,讲稿共六十七页哦点突变结果点突变结果 同义突变同义突变:碱基的改变不能引起氨基酸的改变,表:碱基的改变不能引起氨基酸的改变,表型无变化。型无变化。错义突变错义突变:碱基的改变引起氨基酸的改变。:碱基的改变引起氨基酸的改变。无义突变无义突变:碱基序列改变为氨基酸终止密码子:碱基序列改变为氨基酸终止密码子(UAAUAA,UAGUAG,UGAUGA)
12、,导致氨基酸合成提前终止,形成),导致氨基酸合成提前终止,形成一个截短的蛋白质。一个截短的蛋白质。移码突变移码突变:DNADNA序列上插入或缺失序列上插入或缺失1 12 2个核苷酸,引个核苷酸,引起突变后翻译读码框移位,形成一个完全改变的氨基起突变后翻译读码框移位,形成一个完全改变的氨基酸序列。酸序列。第十五页,讲稿共六十七页哦二、突变二、突变(二)突变的规律(二)突变的规律 随机性随机性 稀有性稀有性 独立性独立性 稳定性稳定性 可逆性可逆性 第十六页,讲稿共六十七页哦随机性随机性 突变是随机的和不定向的。表现在发生的时间、个突变是随机的和不定向的。表现在发生的时间、个体、位点和产生的效应等
13、各方面。可通过以下两个著名体、位点和产生的效应等各方面。可通过以下两个著名的实验证实的实验证实 彷徨试验(彷徨试验(fluctuation testfluctuation test)影印培养(影印培养(replica platingreplica plating)第十七页,讲稿共六十七页哦彷徨试验彷徨试验第十八页,讲稿共六十七页哦影印培养影印培养 第十九页,讲稿共六十七页哦2 2稀有性稀有性 指正常情况下,突变发生的频率很低。指正常情况下,突变发生的频率很低。3 3独立性独立性 基因突变是独立发生的,一个基因的突变与另一基因突变是独立发生的,一个基因的突变与另一个基因的突变没有相关性,同一细胞
14、中的不同基因其突个基因的突变没有相关性,同一细胞中的不同基因其突变率不相同。变率不相同。4 4稳定性稳定性 基因突变的实质是遗传物质的改变,这种改变是基因突变的实质是遗传物质的改变,这种改变是可以稳定遗传的。可以稳定遗传的。5 5可逆性可逆性 突变效应可通过多种方法回复,称基因突变的可突变效应可通过多种方法回复,称基因突变的可逆性。通常由野生型菌株变为突变型菌株的过程为正向逆性。通常由野生型菌株变为突变型菌株的过程为正向突变,反之称为回复突变。突变,反之称为回复突变。第二十页,讲稿共六十七页哦(三)几种常见的突变株(三)几种常见的突变株1 1、温度敏感突变株(、温度敏感突变株(TSTS株):是
15、一种典型的条件致死突变株。株):是一种典型的条件致死突变株。这种突变株在某一温度范围不能生长,但在另一温度下可生长。这种突变株在某一温度范围不能生长,但在另一温度下可生长。原因是某些酶的肽链结构发生改变后,降低了酶的抗热性。原因是某些酶的肽链结构发生改变后,降低了酶的抗热性。2 2、营养缺陷型突变株:发生了参与合成生长所必需的基本、营养缺陷型突变株:发生了参与合成生长所必需的基本化合物的基因突变。化合物的基因突变。3 3、耐药性突变株:对某种药物有一定抵抗力的突变株,临、耐药性突变株:对某种药物有一定抵抗力的突变株,临床较常见。床较常见。4 4、发酵阴性突变株:突变后失去发酵某种糖的能力。原因
16、是、发酵阴性突变株:突变后失去发酵某种糖的能力。原因是突变后失去了能分解该糖的酶。突变后失去了能分解该糖的酶。第二十一页,讲稿共六十七页哦(四)突变株的分离(四)突变株的分离 要从大量的细菌中找到突变株,必须将整个菌要从大量的细菌中找到突变株,必须将整个菌群置于一个特殊的生长环境中,该环境可使突变株群置于一个特殊的生长环境中,该环境可使突变株和其他菌株产生不同的生长表型。如通过影印培养和其他菌株产生不同的生长表型。如通过影印培养法分离。法分离。第二十二页,讲稿共六十七页哦三、诱变三、诱变 人工利用理化因素等诱导产生的突变,可提高细菌的人工利用理化因素等诱导产生的突变,可提高细菌的突变率。诱变的
17、变异幅度往往高于自发突变。突变率。诱变的变异幅度往往高于自发突变。能显著提高突变频率的这些理化因素称为诱变剂。诱变剂的诱能显著提高突变频率的这些理化因素称为诱变剂。诱变剂的诱变效果依赖培养基、变效果依赖培养基、PHPH、温度、基因型等多种因素。、温度、基因型等多种因素。第二十三页,讲稿共六十七页哦常见的诱变剂常见的诱变剂 化学诱变剂化学诱变剂碱基类似物碱基类似物烷化剂烷化剂DNADNA分子嵌入剂分子嵌入剂修饰修饰DNADNA分子的化学药品分子的化学药品物理诱变剂物理诱变剂紫外线紫外线X X射线。射线。第二十四页,讲稿共六十七页哦第三节第三节 基因水平转移基因水平转移第二十五页,讲稿共六十七页哦
18、一、转化一、转化转化转化(transformationtransformation)是细菌从周转环境吸取游离)是细菌从周转环境吸取游离的的DNADNA片段,整合到自身染色体基因组的过程,是基片段,整合到自身染色体基因组的过程,是基因转移的一种方式。因转移的一种方式。转化现象在肺炎链球菌、葡萄球菌和流感嗜血杆菌等中被证实。转化现象在肺炎链球菌、葡萄球菌和流感嗜血杆菌等中被证实。第二十六页,讲稿共六十七页哦GriffithGriffith转化试验转化试验第二十七页,讲稿共六十七页哦(一)细菌的转化机制(一)细菌的转化机制 转化要求受体细胞需处于感受态。当外源转化要求受体细胞需处于感受态。当外源DN
19、ADNA被受体细胞被受体细胞摄取,并能在其中复制,该受体细胞即称为转化子。摄取,并能在其中复制,该受体细胞即称为转化子。第二十八页,讲稿共六十七页哦1 1、感受态、感受态细菌细胞处于可被细菌细胞处于可被DNADNA转化的状态称为感受态。转化的状态称为感受态。细菌处于感受态是因为其表面有一种吸附细菌处于感受态是因为其表面有一种吸附DNADNA的受体。的受体。感受态出现的时间和持续的时间因微生物物种的不同感受态出现的时间和持续的时间因微生物物种的不同而有所不同,并与生长条件和周期有关。而有所不同,并与生长条件和周期有关。一些细菌的感受态可通过诱导产生。如大肠埃希菌一些细菌的感受态可通过诱导产生。如
20、大肠埃希菌在含有一定浓度的在含有一定浓度的CaClCaCl2 2的环境中可诱发感受态出现。的环境中可诱发感受态出现。第二十九页,讲稿共六十七页哦2 2、革兰阳性菌的转化机制、革兰阳性菌的转化机制典型代表:肺炎链球菌典型代表:肺炎链球菌(1 1)对数生长期的肺炎链球菌细胞向外分泌感受态因子,诱导细)对数生长期的肺炎链球菌细胞向外分泌感受态因子,诱导细胞出现感受态。胞出现感受态。(2 2)双链)双链DNADNA吸附在细胞表面特异性受体上。吸附在细胞表面特异性受体上。(3 3)核酸内切酶将双链)核酸内切酶将双链DNADNA随机切割成长约随机切割成长约4 4-5MD5MD的片段,核酸外切酶的片段,核酸
21、外切酶将双链将双链DNADNA片段的一条单链分解掉,另一单链与感受态特异性蛋白片段的一条单链分解掉,另一单链与感受态特异性蛋白结合进入细胞。结合进入细胞。(4 4)进入细胞的单链)进入细胞的单链DNADNA与受体细菌染色体与受体细菌染色体DNADNA的同源部分配对。的同源部分配对。(5 5)被取代的受体单链)被取代的受体单链DNADNA被核酸酶分解。被核酸酶分解。第三十页,讲稿共六十七页哦3 3、革兰阴性菌的转化机制、革兰阴性菌的转化机制典型代表:流感嗜杆菌典型代表:流感嗜杆菌(1 1)细菌在感受态细胞形成过程中,形成一种能结合)细菌在感受态细胞形成过程中,形成一种能结合双链双链DNADNA的
22、膜结构,称转化小体。的膜结构,称转化小体。(2 2)转化小体将双链)转化小体将双链DNADNA吸收,外源性吸收,外源性DNADNA以双链形式以双链形式存在。存在。(3 3)当)当DNADNA与受体染色体整合,变成单链。与受体染色体整合,变成单链。第三十一页,讲稿共六十七页哦 革兰阳性菌和革兰阴性菌转化机制的主要区别革兰阳性菌和革兰阴性菌转化机制的主要区别 革兰阳性菌革兰阴性菌革兰阳性菌革兰阴性菌DNADNA以单链形式进入以单链形式进入 DNADNA以双链形式进入以双链形式进入感受态因子介导、启动感受态因子介导、启动 形成转化小体形成转化小体DNADNA与蛋白质结合与蛋白质结合 DNADNA存在
23、于转化小体存在于转化小体任何来源的同源性任何来源的同源性DNADNA 相同物种或亲缘关系相近相同物种或亲缘关系相近物种的同源性物种的同源性DNADNA第三十二页,讲稿共六十七页哦二、人工转化二、人工转化 许多细菌无自然转化的能力,但经人工诱导可使其许多细菌无自然转化的能力,但经人工诱导可使其形成感受态,吸收外源形成感受态,吸收外源DNADNA,称人工转化。,称人工转化。化学转化(化学转化(chemical transformationchemical transformation)电转化(电转化(electrotransformationelectrotransformation)第三十三页,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 细菌 遗传 变异 讲稿
限制150内