噬菌体细菌遗传和变异.ppt

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1、关于噬菌体细菌的遗传关于噬菌体细菌的遗传与变异与变异第一张，PPT共七十五页，创作于2022年6月一、生物学特性一、生物学特性1.1.基本形态有蝌蚪形、微球形和细杆形。基本形态有蝌蚪形、微球形和细杆形。基本形态有蝌蚪形、微球形和细杆形。基本形态有蝌蚪形、微球形和细杆形。2.大多为蝌蚪状，大多为蝌蚪状，由头部和尾部组成。由头部和尾部组成。头部头部头部头部 核酸核酸核酸核酸+蛋白质衣壳。蛋白质衣壳。尾部尾部 尾须、尾领、尾须、尾领、尾髓、尾鞘、尾髓、尾鞘、尾板、尾刺、尾板、尾刺、尾板、尾刺、尾板、尾刺、尾丝等。尾丝等。（或（或RNA）第二张，PPT共七十五页，创作于2022年6月 二、噬菌体的种类

2、二、噬菌体的种类 根据噬菌体根据噬菌体与宿主菌的相互关系，与宿主菌的相互关系，可将噬菌体分为两可将噬菌体分为两种类型种类型 毒性噬菌体、温和噬菌体。毒性噬菌体、温和噬菌体。毒性噬菌体（溶菌性噬菌体）是感染宿主菌后毒性噬菌体（溶菌性噬菌体）是感染宿主菌后只会只会使宿主菌裂解死亡，使宿主菌裂解死亡，即一种能即一种能“吃吃”细菌的病毒，细菌的病毒，噬菌体噬菌体因此而得名。因此而得名。温和噬菌体（溶原性噬菌体）是温和噬菌体（溶原性噬菌体）是可以不裂解宿主菌，可以不裂解宿主菌，与宿主菌同步繁殖；与宿主菌同步繁殖；又能裂解又能裂解宿主菌的病毒。宿主菌的病毒。第三张，PPT共七十五页，创作于2022年6月

3、三、毒性噬菌体（溶菌性噬菌体）三、毒性噬菌体（溶菌性噬菌体）在易感菌内以复制方式进行增殖，增殖过程包括吸在易感菌内以复制方式进行增殖，增殖过程包括吸附、穿入、生物合成、成熟和释放几个阶段。附、穿入、生物合成、成熟和释放几个阶段。从噬菌体吸附至细菌溶解放出子代噬菌体，称为噬菌从噬菌体吸附至细菌溶解放出子代噬菌体，称为噬菌体的体的复制周期或溶菌周期。复制周期或溶菌周期。第四张，PPT共七十五页，创作于2022年6月 吸附吸附穿入穿入生物合成生物合成成熟、释放成熟、释放毒性噬菌体的溶菌周期毒性噬菌体的溶菌周期第五张，PPT共七十五页，创作于2022年6月 毒性噬菌体：毒性噬菌体：只有溶菌性周期只有溶

4、菌性周期 噬菌体感染宿主菌噬菌体感染宿主菌 增殖增殖 产生大量子代噬菌体产生大量子代噬菌体 宿主菌溶解宿主菌溶解 再感染其他敏感细胞再感染其他敏感细胞溶菌周期溶菌周期第六张，PPT共七十五页，创作于2022年6月噬菌体噬菌体菌液（菌液（混浊混浊）菌液（菌液（变澄清变澄清）噬菌体在液体培养基中的噬菌现象噬菌体在液体培养基中的噬菌现象第七张，PPT共七十五页，创作于2022年6月噬菌体在固体培养基上的噬菌现象噬菌体在固体培养基上的噬菌现象荧光假单胞菌荧光假单胞菌+荧光假单胞菌噬菌体荧光假单胞菌噬菌体噬斑噬斑荧光假单胞菌荧光假单胞菌第八张，PPT共七十五页，创作于2022年6月四、四、温和性噬菌体（

5、溶原性噬菌体）温和性噬菌体（溶原性噬菌体）有溶原性周期及溶菌性周期有溶原性周期及溶菌性周期噬菌体感染细菌噬菌体感染细菌 核酸整合核酸整合到细菌染色体到细菌染色体 随细菌分裂而分配至子代细菌染色体中随细菌分裂而分配至子代细菌染色体中温和性噬菌体的温和性噬菌体的溶原性周期溶原性周期第九张，PPT共七十五页，创作于2022年6月温和噬菌体的溶原性周期温和噬菌体的溶原性周期 噬菌体核酸噬菌体核酸前噬菌体前噬菌体溶原性细菌溶原性细菌 传代前噬菌体前噬菌体前噬菌体前噬菌体第十张，PPT共七十五页，创作于2022年6月前噬菌体：前噬菌体：整合在细菌染色体的噬菌体核酸，能与细整合在细菌染色体的噬菌体核酸，能与

6、细菌染色体一起复制，当细菌分裂时又能传至子代细菌。菌染色体一起复制，当细菌分裂时又能传至子代细菌。溶原性周期溶原性周期溶原性周期溶原性周期溶原性细菌：溶原性细菌：染色体上带有前噬菌体的细菌。染色体上带有前噬菌体的细菌。染色体上带有前噬菌体的细菌。染色体上带有前噬菌体的细菌。溶原性：溶原性：溶原性：溶原性：温和噬菌体具有产生成熟子代噬菌体颗粒和裂解温和噬菌体具有产生成熟子代噬菌体颗粒和裂解温和噬菌体具有产生成熟子代噬菌体颗粒和裂解温和噬菌体具有产生成熟子代噬菌体颗粒和裂解宿主菌的潜在能力。宿主菌的潜在能力。宿主菌的潜在能力。宿主菌的潜在能力。溶菌性周期溶菌性周期溶菌性周期溶菌性周期三个概念三个概

7、念第十一张，PPT共七十五页，创作于2022年6月 温和噬菌体有三种存在状态：温和噬菌体有三种存在状态：细胞外具有感染细胞外具有感染性的噬菌体颗粒；性的噬菌体颗粒；宿主菌细胞质内类似质粒形式的宿主菌细胞质内类似质粒形式的噬菌体核酸；噬菌体核酸；前噬菌体。前噬菌体。自发或诱导自发或诱导溶原性周期溶原性周期溶菌性周期溶菌性周期第十二张，PPT共七十五页，创作于2022年6月1.有些前噬菌体可导致溶原性细菌获得新的特性。有些前噬菌体可导致溶原性细菌获得新的特性。2.溶原性细菌对其同源噬菌体具有溶原性细菌对其同源噬菌体具有“免疫性免疫性”，即同，即同源噬菌体可再进入细胞，但不能增殖。源噬菌体可再进入细

8、胞，但不能增殖。溶原性细菌的特性：溶原性细菌的特性：无毒白喉杆菌无毒白喉杆菌产毒白喉杆菌产毒白喉杆菌棒状杆菌噬菌体棒状杆菌噬菌体（携带（携带tox基因）基因）溶原性转换溶原性转换溶原性转换溶原性转换第十三张，PPT共七十五页，创作于2022年6月1.用于细菌的鉴定和分型用于细菌的鉴定和分型 由于噬菌体的由于噬菌体的吸附吸附作用具有高度的种、型作用具有高度的种、型特异性，特异性，即一种噬菌体只能进入并裂解与它即一种噬菌体只能进入并裂解与它相应的相应的该种细菌的该种细菌的某一型，因此可用于细菌鉴定。某一型，因此可用于细菌鉴定。五、噬菌体在医学中的应用五、噬菌体在医学中的应用第十四张，PPT共七十五

9、页，创作于2022年6月2.细菌性疾病诊断细菌性疾病诊断 可将可将已知噬菌体已知噬菌体加入被检材料中共同孵育，如果加入被检材料中共同孵育，如果出现噬菌体效价增长或噬菌现象，出现噬菌体效价增长或噬菌现象，就证实材料中有相应的就证实材料中有相应的细菌存在。细菌存在。已知噬菌体已知噬菌体第十五张，PPT共七十五页，创作于2022年6月3.细菌性疾病的治疗细菌性疾病的治疗 有些创伤感染时，细菌对多种有些创伤感染时，细菌对多种抗生素抗生素都产生了都产生了耐药耐药性的情况下，最有效地办法就是采用性的情况下，最有效地办法就是采用相应噬菌体来治疗。相应噬菌体来治疗。但由于噬菌体过于专一，限制了其在临床上的广泛

10、应用。但由于噬菌体过于专一，限制了其在临床上的广泛应用。我国著名医学微生物学家余贺曾在我国著名医学微生物学家余贺曾在1958年利用噬菌年利用噬菌体成功治疗了绿脓杆菌对烧伤病人的感染。体成功治疗了绿脓杆菌对烧伤病人的感染。第十六张，PPT共七十五页，创作于2022年6月4.分子生物学与基因工程研究的重要工具：分子生物学与基因工程研究的重要工具：由于噬菌体的结构简单，基因数较少，可作为由于噬菌体的结构简单，基因数较少，可作为基因基因的运载体。的运载体。第十七张，PPT共七十五页，创作于2022年6月细细菌菌的的遗遗传传与与变变异异第十八张，PPT共七十五页，创作于2022年6月 遗传：子代与亲代的

11、生物学性状基本相同，且代代遗传：子代与亲代的生物学性状基本相同，且代代遗传：子代与亲代的生物学性状基本相同，且代代遗传：子代与亲代的生物学性状基本相同，且代代相传。相传。相传。相传。变异：子代与亲代以及子代与子代之间的生物变异：子代与亲代以及子代与子代之间的生物学性状出现差异。学性状出现差异。变异变异变异变异 遗传性变异遗传性变异遗传性变异遗传性变异 基因型变异基因型变异基因型变异基因型变异 非遗传性变异非遗传性变异非遗传性变异非遗传性变异 表型变异表型变异表型变异表型变异第十九张，PPT共七十五页，创作于2022年6月细菌的变异细菌的变异 遗传性变异遗传性变异：是细菌的基因结构发生了改变，故

12、又：是细菌的基因结构发生了改变，故又：是细菌的基因结构发生了改变，故又：是细菌的基因结构发生了改变，故又称称称称基因型变异。基因型变异。其特点是在群体中以极低的几率（一其特点是在群体中以极低的几率（一般为般为10-91010-6-6/代）出现代）出现，常发生于个别细菌；不易常发生于个别细菌；不易受环境因素影响，变异发生后受环境因素影响，变异发生后一般是不可逆的，一般是不可逆的，一般是不可逆的，一般是不可逆的，产生的产生的产生的产生的新性状可稳定地遗传给后代新性状可稳定地遗传给后代新性状可稳定地遗传给后代新性状可稳定地遗传给后代；性状变化的幅度大。性状变化的幅度大。第二十张，PPT共七十五页，创

13、作于2022年6月细菌的变异细菌的变异 非遗传性变异：非遗传性变异：指不涉及遗传物质结构改变而只发生指不涉及遗传物质结构改变而只发生指不涉及遗传物质结构改变而只发生指不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、翻译水平上的在转录、翻译水平上的在转录、翻译水平上的在转录、翻译水平上的基因表达发生的改变，基因表达发生的改变，称为称为表型表型变异变异。其特点是。其特点是易受环境因素的影响，易受环境因素的影响，凡在此环境因凡在此环境因素作用下的整个群体中素作用下的整个群体中几乎所有细菌几乎所有细菌几乎所有细菌几乎所有细菌都发生同样变化；都发生同样变化；都发生同样变化；都发生同样变化；当环境中的影响因素去除后

14、，当环境中的影响因素去除后，当环境中的影响因素去除后，当环境中的影响因素去除后，变异的性状又可复原。变异的性状又可复原。性状变化的幅度小性状变化的幅度小。目前对非遗传性变异的发生机理不十分清楚。目前对非遗传性变异的发生机理不十分清楚。目前对非遗传性变异的发生机理不十分清楚。目前对非遗传性变异的发生机理不十分清楚。第二十一张，PPT共七十五页，创作于2022年6月 遗传性变异遗传性变异 非遗传性变异非遗传性变异基因改变基因改变+-遗传遗传+-可逆性可逆性+外界环境外界环境+变异范围变异范围个别细胞个别细胞群体群体变异的类型及特点变异的类型及特点第二十二张，PPT共七十五页，创作于2022年6月一

15、、细菌遗传变异的物质基础一、细菌遗传变异的物质基础（一）细菌染色体：是一条环状双螺旋（一）细菌染色体：是一条环状双螺旋DNADNA长链，按一长链，按一定构型反复回旋成松散网状结构，附着在中介体或细胞膜定构型反复回旋成松散网状结构，附着在中介体或细胞膜上。上。特点：无组蛋白；无核膜包被；无内含子。特点：无组蛋白；无核膜包被；无内含子。功能：功能：细菌的主要遗传物质。细菌的主要遗传物质。第二十三张，PPT共七十五页，创作于2022年6月（二）质粒（二）质粒（plasmid）1.定义：细菌染色体外的遗传物质，环状闭合双股定义：细菌染色体外的遗传物质，环状闭合双股DNA，位于细菌细胞质内，能自我复制、

16、控制着细，位于细菌细胞质内，能自我复制、控制着细菌的某些生物学性状。菌的某些生物学性状。第二十四张，PPT共七十五页，创作于2022年6月（1）可自我复制）可自我复制（2）编码细菌某些特定的生物学性状）编码细菌某些特定的生物学性状（3）与细菌繁殖代谢无关，非细菌生活所必需：）与细菌繁殖代谢无关，非细菌生活所必需：可自行或经人工处理而消失可自行或经人工处理而消失（4）转移性：可通过接合）转移性：可通过接合/转化转化/转导方式转移转导方式转移（5）相容性与不相容性）相容性与不相容性 2.质粒的特征质粒的特征第二十五张，PPT共七十五页，创作于2022年6月3.质粒的种类质粒的种类 F质粒（致育质粒

17、）：编码性菌毛质粒（致育质粒）：编码性菌毛 有性菌毛：雄性菌（有性菌毛：雄性菌（F+）无性菌毛：雌性菌（无性菌毛：雌性菌（F-）R质粒（耐药性质粒质粒（耐药性质粒）：编码耐药性）：编码耐药性 接合性接合性R质粒：质粒：通过通过性菌毛性菌毛转移转移 非接合性非接合性R质粒：通过质粒：通过噬菌体噬菌体转移转移第二十六张，PPT共七十五页，创作于2022年6月ViVi质粒（毒力质粒）：编码毒力因子质粒（毒力质粒）：编码毒力因子 例如，例如，K K质粒：编码粘附结构质粒：编码粘附结构 STST或或LTLT质粒：编码肠毒素质粒：编码肠毒素ColCol质粒（细菌素质粒）：编码细菌素质粒（细菌素质粒）：编码

18、细菌素 例如，大肠杆菌例如，大肠杆菌ColCol质粒质粒 ：编码大肠菌素：编码大肠菌素 代谢质粒：编码代谢酶代谢质粒：编码代谢酶第二十七张，PPT共七十五页，创作于2022年6月无毒白喉杆菌无毒白喉杆菌产毒白喉杆菌产毒白喉杆菌棒状杆菌噬菌体棒状杆菌噬菌体（携带（携带tox基因）基因）（三）噬菌体（三）噬菌体（三）噬菌体（三）噬菌体 是侵袭细菌、真菌等微生物的病毒。温和噬是侵袭细菌、真菌等微生物的病毒。温和噬是侵袭细菌、真菌等微生物的病毒。温和噬是侵袭细菌、真菌等微生物的病毒。温和噬菌体感染细菌细胞后整合到细菌基因组中，成为细菌基因菌体感染细菌细胞后整合到细菌基因组中，成为细菌基因菌体感染细菌细

19、胞后整合到细菌基因组中，成为细菌基因菌体感染细菌细胞后整合到细菌基因组中，成为细菌基因组的一部分。当细菌处于溶原期，某些前噬菌体携带的外组的一部分。当细菌处于溶原期，某些前噬菌体携带的外组的一部分。当细菌处于溶原期，某些前噬菌体携带的外组的一部分。当细菌处于溶原期，某些前噬菌体携带的外源性基因会在细菌内表达，从而改变细菌的某些生物学性源性基因会在细菌内表达，从而改变细菌的某些生物学性源性基因会在细菌内表达，从而改变细菌的某些生物学性源性基因会在细菌内表达，从而改变细菌的某些生物学性状，称为溶原性转换。状，称为溶原性转换。状，称为溶原性转换。状，称为溶原性转换。溶原性转换溶原性转换溶原性转换溶原

20、性转换第二十八张，PPT共七十五页，创作于2022年6月（四）（四）转座元件转座元件概念：是一类可在细菌染色体、质粒或噬菌体之间概念：是一类可在细菌染色体、质粒或噬菌体之间自行自行自行自行移动的移动的移动的移动的一段特异的具有转位特性的一段特异的具有转位特性的核苷酸片段核苷酸片段 可移动可移动可移动可移动遗传元件，又称移动基因、跳跃基因。遗传元件，又称移动基因、跳跃基因。遗传元件，又称移动基因、跳跃基因。遗传元件，又称移动基因、跳跃基因。2.2.造成结果：改变原有核苷酸序列造成结果：改变原有核苷酸序列 影响插入点附近基因的表达影响插入点附近基因的表达 本身所携带的一定的基因序列表达本身所携带的

21、一定的基因序列表达第二十九张，PPT共七十五页，创作于2022年6月 3.转座元件的种类：转座元件的种类：（1 1）插入序列（）插入序列（insertion sequence，ISIS）2kb，最小的转座元件，最小的转座元件，不携带任何与插入功能无关的不携带任何与插入功能无关的基因。与插入点附近的序列共基因。与插入点附近的序列共同起作用，可能是原细胞正常同起作用，可能是原细胞正常代谢的调节开关之一。代谢的调节开关之一。第三十张，PPT共七十五页，创作于2022年6月 （2 2）转座子（）转座子（transposon，Tn）n n2kb2kb，除了两端的除了两端的除了两端的除了两端的ISIS和携

22、带与转位有关的基因外，和携带与转位有关的基因外，还携带耐药性基因、毒力基因等。还携带耐药性基因、毒力基因等。n n称之为耐药性岛、毒力岛等。称之为耐药性岛、毒力岛等。Tn第三十一张，PPT共七十五页，创作于2022年6月 毒力岛毒力岛 是指一个分子量很大（是指一个分子量很大（是指一个分子量很大（是指一个分子量很大（20100Kb）、）、载有毒力基因载有毒力基因的的不稳定不稳定DNA片段，片段，两侧与两侧与两侧与两侧与IS 和和/或或或或tRNA相连。相连。相连。相连。第三十二张，PPT共七十五页，创作于2022年6月 特点特点 1.1.毒力岛载有编码许多毒力相关基因，产物多为分泌毒力岛载有编码

23、许多毒力相关基因，产物多为分泌性蛋白、细胞表面蛋白、细菌的分泌系统等，如溶血性蛋白、细胞表面蛋白、细菌的分泌系统等，如溶血素、菌毛、素、菌毛、型分泌系统。型分泌系统。2.2.毒力岛可在细菌的不同菌株甚至不同菌种之间进行毒力岛可在细菌的不同菌株甚至不同菌种之间进行毒力岛可在细菌的不同菌株甚至不同菌种之间进行毒力岛可在细菌的不同菌株甚至不同菌种之间进行DNADNA重组，若非致病菌株通过基因重组获得了毒力岛则具备重组，若非致病菌株通过基因重组获得了毒力岛则具备了致病性。了致病性。第三十三张，PPT共七十五页，创作于2022年6月 细菌细菌细菌细菌毒力岛毒力岛毒力岛毒力岛 毒力岛的功能毒力岛的功能毒力

24、岛的功能毒力岛的功能 沙门菌沙门菌沙门菌沙门菌 SPI-1 SPI-1 编码一个编码一个编码一个编码一个型分泌系统型分泌系统型分泌系统型分泌系统 SPI-2 SPI-2 编码另一个编码另一个编码另一个编码另一个型分泌系统型分泌系统型分泌系统型分泌系统 SPI-3 SPI-3 与巨噬细胞内存活和在镁离子不足与巨噬细胞内存活和在镁离子不足与巨噬细胞内存活和在镁离子不足与巨噬细胞内存活和在镁离子不足的条件下存活有关的条件下存活有关的条件下存活有关的条件下存活有关 SPI-4 SPI-4 与与与与型分泌系统及在巨噬细胞内存型分泌系统及在巨噬细胞内存型分泌系统及在巨噬细胞内存型分泌系统及在巨噬细胞内存活

25、有关活有关活有关活有关 大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌EPECEPECLEELEE编码编码编码编码IIIIII型分泌系统，介导型分泌系统，介导型分泌系统，介导型分泌系统，介导AEAE损伤损伤损伤损伤葡萄球菌葡萄球菌葡萄球菌葡萄球菌TstTst编码编码编码编码TSSTTSST部分病原菌的毒力岛部分病原菌的毒力岛第三十四张，PPT共七十五页，创作于2022年6月二、二、细菌变异的机制细菌变异的机制（一）（一）基因突变：基因突变：是是DNADNA在复制过程中发生差错导致基因在复制过程中发生差错导致基因组内核苷酸序列的改变，发生了可遗传的变化。组内核苷酸序列的改变，发生了可遗传的变化。狭义：专指点突

26、变狭义：专指点突变 广义：点突变广义：点突变 +染色体畸变染色体畸变（二）（二）基因的转移与重组基因的转移与重组 基因转移：外源性遗传物质由供体转入受体菌细胞内的基因转移：外源性遗传物质由供体转入受体菌细胞内的过程。过程。基因重组：转移的基因与受体菌基因重组：转移的基因与受体菌DNADNA发生整合。发生整合。第三十五张，PPT共七十五页，创作于2022年6月（一）细菌的基因突变（一）细菌的基因突变野生型：野生型：首次从自然界分离到的菌株一般称野生型菌首次从自然界分离到的菌株一般称野生型菌株，简称野生型。即具有原始性状的生物或没有突株，简称野生型。即具有原始性状的生物或没有突变的生物。变的生物。

27、突变型：突变型：野生型经突变后形成的带有新性状的菌株，称野生型经突变后形成的带有新性状的菌株，称野生型经突变后形成的带有新性状的菌株，称野生型经突变后形成的带有新性状的菌株，称突变型菌株，又称突变型或突变体。突变型菌株，又称突变型或突变体。突变型菌株，又称突变型或突变体。突变型菌株，又称突变型或突变体。第三十六张，PPT共七十五页，创作于2022年6月自发性：自发性：突变可以随机的自然发生。突变可以随机的自然发生。不对应性：不对应性：突变是不定向的，结果与原因不对应。突变是不定向的，结果与原因不对应。稀有性：稀有性：自发突变率极低，约自发突变率极低，约10-9 10-6/代。代。可诱变性：可诱

28、变性：突变率可因诱变剂影响提高突变率可因诱变剂影响提高101000倍。倍。可逆性：可逆性：野生型野生型 突变型突变型 野生型野生型细菌基因突变的主要特点细菌基因突变的主要特点第三十七张，PPT共七十五页，创作于2022年6月1.基因突变的自发性与不对应性基因突变的自发性与不对应性 二个经典实验二个经典实验:（1）彷徨实验）彷徨实验 （2）影印实验）影印实验 上述二个实验可以证明细菌的基因突变可以在没有人上述二个实验可以证明细菌的基因突变可以在没有人为诱变因素的情况下自发地发生，且是随机发生、不定向为诱变因素的情况下自发地发生，且是随机发生、不定向的，与环境不相对应。的，与环境不相对应。第三十八

29、张，PPT共七十五页，创作于2022年6月两种观点两种观点两种观点两种观点细菌接触某种物质后使其定向变异。细菌接触某种物质后使其定向变异。细菌自发、随机变异，环境淘汰敏感菌。细菌自发、随机变异，环境淘汰敏感菌。很久以前，人们对很久以前，人们对抗性突变抗性突变产生的原因争论十分激产生的原因争论十分激烈。一种观点认为，突变的原因和突变的性状是相对应的，烈。一种观点认为，突变的原因和突变的性状是相对应的，即定向变异，也有人称它为即定向变异，也有人称它为“驯化驯化”或或“驯养驯养”。另一种观。另一种观点则认为，基因突变可以是自发的，随机发生、不定向的，点则认为，基因突变可以是自发的，随机发生、不定向的

30、，与环境不相对应。与环境不相对应。第三十九张，PPT共七十五页，创作于2022年6月（1 1）彷徨实验：又称波动实验或变量实验。）彷徨实验：又称波动实验或变量实验。19431943年，鲁里年，鲁里年，鲁里年，鲁里亚（亚（亚（亚（LuriaLuria）和德尔波留克（）和德尔波留克（DelbrckDelbrck）据统计学原理设计，据统计学原理设计，据统计学原理设计，据统计学原理设计，证明了突变的自发性与不对应性的存在。证明了突变的自发性与不对应性的存在。证明了突变的自发性与不对应性的存在。证明了突变的自发性与不对应性的存在。发现病毒的复制机发现病毒的复制机发现病毒的复制机发现病毒的复制机制和基本结

31、构制和基本结构制和基本结构制和基本结构第四十张，PPT共七十五页，创作于2022年6月 实验要点实验要点:取对取对噬菌体敏感的大肠杆菌噬菌体敏感的大肠杆菌配制成约配制成约103/ml的细菌悬液，的细菌悬液，在在2个试管中各加入个试管中各加入10ml。彷徨实验彷徨实验第四十一张，PPT共七十五页，创作于2022年6月把把A管管的菌液先分装在小试管中培养的菌液先分装在小试管中培养24h，然后再分别，然后再分别将菌液涂在将菌液涂在含噬菌体的平板上再培养含噬菌体的平板上再培养24h。接种多管培养基接种多管培养基 培养培养24hA分别取各管菌液至含噬菌体的平板培养分别取各管菌液至含噬菌体的平板培养24h

32、平板平板间抗间抗性菌性菌落数落数波动波动波动波动很大很大第四十二张，PPT共七十五页，创作于2022年6月B管管中的菌液不经分装先整管培养中的菌液不经分装先整管培养24h；然后才分别；然后才分别涂到同样涂到同样含噬菌体的平板上再培养含噬菌体的平板上再培养24h。B整管培养整管培养24hA接种多管培养基接种多管培养基 培养培养24h分别取各管菌液至含噬菌体的平板培养分别取各管菌液至含噬菌体的平板培养24h 至含噬菌体至含噬菌体平板培养平板培养24h各平各平板抗板抗性菌性菌落数落数基本基本相同相同平板平板间抗间抗性菌性菌落数落数波动波动波动波动很大很大 同一时间同一时间接触噬菌体接触噬菌体第四十三

33、张，PPT共七十五页，创作于2022年6月（2 2）影印实验：）影印实验：）影印实验：）影印实验：19521952年，年，年，年，Lederberg等设计了一种比彷徨实等设计了一种比彷徨实等设计了一种比彷徨实等设计了一种比彷徨实验更为巧妙的能证明细菌抗性突变的自发性与不对应性的验更为巧妙的能证明细菌抗性突变的自发性与不对应性的验更为巧妙的能证明细菌抗性突变的自发性与不对应性的验更为巧妙的能证明细菌抗性突变的自发性与不对应性的实验。实验。实验。实验。细菌未接触过链霉素而具有对链霉素的抗性。细菌未接触过链霉素而具有对链霉素的抗性。包有灭菌丝绒布包有灭菌丝绒布包有灭菌丝绒布包有灭菌丝绒布的木圆柱的木

34、圆柱的木圆柱的木圆柱“印章印章”第四十四张，PPT共七十五页，创作于2022年6月 实验要点：把对实验要点：把对链霉素敏感的大肠杆菌链霉素敏感的大肠杆菌涂布在涂布在不含不含链霉素的培养基链霉素的培养基平板表面，待其长出菌落后，用影印法平板表面，待其长出菌落后，用影印法接种到接种到 不含链霉素的培养基不含链霉素的培养基平板；平板；含有链霉素含有链霉素的选择性培养基的选择性培养基平板。平板。该培养基平板表面该培养基平板表面生长的菌落从未接触生长的菌落从未接触过链霉素过链霉素 链霉素敏感的大肠链霉素敏感的大肠杆菌接种不含链霉素杆菌接种不含链霉素的培养基的培养基第四十五张，PPT共七十五页，创作于20

35、22年6月无链霉素平板含链霉素平板标记点耐药菌株影印后丝绒布上对应菌落含链霉素培养管（细菌生长 混浊）含链霉素培养管（细菌不生长 澄清）根据耐药菌落在平板根据耐药菌落在平板出现的位置，从平板出现的位置，从平板找出相应的菌找出相应的菌落并转种至含链霉素的液体培养基中培养，可见细菌生长。在整落并转种至含链霉素的液体培养基中培养，可见细菌生长。在整个试验过程中，个试验过程中，该菌落未接触过链霉素，但已具有对链霉素的抗该菌落未接触过链霉素，但已具有对链霉素的抗性。性。突变的自发性、不对应性突变的自发性、不对应性第四十六张，PPT共七十五页，创作于2022年6月 彷徨试验和影印试验也证明：自发突变率极低

36、，彷徨试验和影印试验也证明：自发突变率极低，发生突变的细菌只是大量菌群中的个别菌。发生突变的细菌只是大量菌群中的个别菌。发生突变的细菌只是大量菌群中的个别菌。发生突变的细菌只是大量菌群中的个别菌。若环境中存在若环境中存在利于突变菌而不利于野生型细菌生长的因素时，就会利于突变菌而不利于野生型细菌生长的因素时，就会淘淘汰大量敏感菌，使突变菌获得生长繁殖汰大量敏感菌，使突变菌获得生长繁殖而而成为优势菌群，成为优势菌群，才能将突变株才能将突变株选择选择选择选择出来。出来。无抗生素的平板无抗生素的平板含抗生素的平板含抗生素的平板耐药菌落耐药菌落细菌培养瓶细菌培养瓶2.基因突变的稀有性与选择基因突变的稀有

37、性与选择耐药菌落耐药菌落第四十七张，PPT共七十五页，创作于2022年6月3.可诱发性可诱发性 诱发突变诱发突变 在细菌生长繁殖过程中，在细菌生长繁殖过程中，突变可以自然发生，也可以突变可以自然发生，也可以诱发发生。诱发发生。如果用高温、紫外线、如果用高温、紫外线、X射线、烷化剂、亚硝酸盐射线、烷化剂、亚硝酸盐等理化因素去诱发细菌突变，可使突变率提高等理化因素去诱发细菌突变，可使突变率提高101000倍，倍，这些理化因素称为诱变剂。这些理化因素称为诱变剂。第四十八张，PPT共七十五页，创作于2022年6月第一次突变第一次突变正向突变正向突变突变株突变株第二次突变第二次突变回复突变回复突变 表现

38、野生株表现野生株性状的突变株性状的突变株野生株野生株4.基因突变的可逆性基因突变的可逆性 回复突变与抑制突变回复突变与抑制突变 细菌由野生型变为突变型是正向突变细菌由野生型变为突变型是正向突变细菌由野生型变为突变型是正向突变细菌由野生型变为突变型是正向突变 突变株经过又一次突变恢复为野生型的性状，这突变株经过又一次突变恢复为野生型的性状，这种种第二次突变称为回复突变。第二次突变称为回复突变。回复突变可自发或诱发发回复突变可自发或诱发发回复突变可自发或诱发发回复突变可自发或诱发发生。一般来说，生。一般来说，生。一般来说，生。一般来说，回复突变率回复突变率正向突变率。正向突变率。第四十九张，PPT

39、共七十五页，创作于2022年6月（1 1）原位回复突变：基因第二次突变时，在第一次突变位）原位回复突变：基因第二次突变时，在第一次突变位）原位回复突变：基因第二次突变时，在第一次突变位）原位回复突变：基因第二次突变时，在第一次突变位点上恢复了原来的碱基，点上恢复了原来的碱基，点上恢复了原来的碱基，点上恢复了原来的碱基，纠正了正向突变的纠正了正向突变的纠正了正向突变的纠正了正向突变的DNA序列，序列，序列，序列，是真是真正意义上的回复突变，正意义上的回复突变，但几率很小。但几率很小。但几率很小。但几率很小。正向突变：正向突变：正向突变：正向突变：A a A a；原位回复突变；原位回复突变；原位回

40、复突变；原位回复突变:a A:a A。（2 2）抑制突变：抑制突变：抑制突变：抑制突变：基因第二次突变时，抑制了第一次突变基因第二次突变时，抑制了第一次突变的表型效应，的表型效应，没有纠正正向突变的没有纠正正向突变的DNA序列，序列，只是使突只是使突只是使突只是使突变体变体变体变体表型恢复表型恢复表型恢复表型恢复为野生型。为野生型。回复突变回复突变第五十张，PPT共七十五页，创作于2022年6月野生型野生型+-第一次突变第一次突变第二次突变第二次突变-同点抑制突变同点抑制突变-异点抑制突变异点抑制突变有活性的突变体有活性的突变体+失活失活抑制突变抑制突变基因内抑制突变：基因内抑制突变：抑制基因

41、突变发生在同一基因内。抑制基因突变发生在同一基因内。第五十一张，PPT共七十五页，创作于2022年6月野生型酶蛋白野生型酶蛋白第一次突变第一次突变失活酶蛋白失活酶蛋白有活性突变体的酶蛋白有活性突变体的酶蛋白 它们成了同工酶它们成了同工酶基因间抑制突变：基因间抑制突变：抑制基因突变发生在不同基因。抑制基因突变发生在不同基因。抑制突变抑制突变回复突变回复突变第五十二张，PPT共七十五页，创作于2022年6月（二）基因转移与基因重组的方式二）基因转移与基因重组的方式 基因转移：外源性遗传物质由供体转入受体菌细基因转移：外源性遗传物质由供体转入受体菌细胞内的过程。胞内的过程。基因重组：转移的基因与受体

42、菌基因重组：转移的基因与受体菌DNADNA发生整合。发生整合。方式：方式：1.1.转化；转化；2.2.接合；接合；3.3.转导；转导；4.4.溶原性转换；溶原性转换；5.5.原生质体融合。原生质体融合。第五十三张，PPT共七十五页，创作于2022年6月1.1.转化（转化（transformationtransformation）概念：受体菌直接摄取供体菌裂解后游离概念：受体菌直接摄取供体菌裂解后游离 的的DNADNA片段而获得新性状。片段而获得新性状。转化因子：在转化过程中转化的转化因子：在转化过程中转化的DNADNA片段。分片段。分 子量子量1101107 7,10,102020个基因。个基

43、因。实验依据：实验依据：肺炎链球菌肺炎链球菌 荚膜荚膜 S S型菌落型菌落 R R型菌落型菌落 毒力毒力SS型菌型菌 RR型菌型菌 第五十四张，PPT共七十五页，创作于2022年6月1928192819281928年年GriffithGriffith的小鼠体内肺炎球菌转化试验的小鼠体内肺炎球菌转化试验的小鼠体内肺炎球菌转化试验的小鼠体内肺炎球菌转化试验1944194419441944年年AveryAvery的结论的结论第五十五张，PPT共七十五页，创作于2022年6月转转 化化AC供菌裂解释放供菌裂解释放DNA片断片断处于感受态的受菌直接摄取处于感受态的受菌直接摄取DNA片断片断重组重组第五十

44、六张，PPT共七十五页，创作于2022年6月2.接合（接合（conjugation）（1 1）概念：）概念：通过通过性菌毛性菌毛连接沟通，将遗传物质（质连接沟通，将遗传物质（质 粒或染色体粒或染色体DNA)DNA)从供体菌转移给受体菌的过程。从供体菌转移给受体菌的过程。（2）通过接合方式转移的质粒称为接合性质粒。通过接合方式转移的质粒称为接合性质粒。接合性质粒：接合性质粒：F F质粒、质粒、R R质粒、质粒、ColCol质粒、质粒、ViVi质粒。质粒。非接合性质粒非接合性质粒 第五十七张，PPT共七十五页，创作于2022年6月F+菌菌F-菌菌F+菌菌F-菌菌F+菌菌F+菌菌F质粒的接合质粒的接

45、合 F+菌菌菌菌 F F-菌菌菌菌 F+菌（获得菌（获得菌（获得菌（获得F质粒）质粒）质粒）质粒）接合接合接合接合第五十八张，PPT共七十五页，创作于2022年6月3.转导（转导（Transduction）（1 1）概念：以）概念：以噬菌体为载体，噬菌体为载体，将供菌体的一段将供菌体的一段DNADNA转转移到受体菌内。移到受体菌内。（2）类型）类型局限性转导局限性转导 脱离脱离错误错误普遍性转导普遍性转导 装配装配错误错误第五十九张，PPT共七十五页，创作于2022年6月普遍性转导普遍性转导 毒性噬菌体和温和噬菌体毒性噬菌体和温和噬菌体都能介导普遍性转导。都能介导普遍性转导。都能介导普遍性转导

46、。都能介导普遍性转导。在噬菌体成熟装配过程中，由于在噬菌体成熟装配过程中，由于在噬菌体成熟装配过程中，由于在噬菌体成熟装配过程中，由于装配错误，装配错误，误将宿主误将宿主（供体菌）染色体片段或质粒装入噬菌体内。当该（供体菌）染色体片段或质粒装入噬菌体内。当该噬菌体感染受体菌时，则将供体菌噬菌体感染受体菌时，则将供体菌DNADNA带入受体菌带入受体菌内。内。因供体菌染色体片段或质粒的任何因供体菌染色体片段或质粒的任何因供体菌染色体片段或质粒的任何因供体菌染色体片段或质粒的任何DNA片段都有片段都有片段都有片段都有可能被包装转导，则称为普遍性转导可能被包装转导，则称为普遍性转导可能被包装转导，则称

47、为普遍性转导可能被包装转导，则称为普遍性转导第六十张，PPT共七十五页，创作于2022年6月细菌被普遍性转导噬细菌被普遍性转导噬菌体感染菌体感染细菌细菌DNA（将供菌任意（将供菌任意DNA装配）装配）噬菌体噬菌体DNA未整合未整合细菌裂解期细菌裂解期整合整合完全转导完全转导流产转导流产转导普普遍遍性性转转导导模模式式图图第六十一张，PPT共七十五页，创作于2022年6月普遍性转导中外源普遍性转导中外源DNA的结果的结果 供体菌的供体菌的DNADNA片段在受体菌内重组，随其一起复片段在受体菌内重组，随其一起复制，称为完全转导。制，称为完全转导。供体菌的供体菌的DNA片段不能与受体菌重组，其本身不

48、具片段不能与受体菌重组，其本身不具片段不能与受体菌重组，其本身不具片段不能与受体菌重组，其本身不具有独立复制功能，有独立复制功能，有独立复制功能，有独立复制功能，转导的片段只能随细胞分裂沿单个细转导的片段只能随细胞分裂沿单个细转导的片段只能随细胞分裂沿单个细转导的片段只能随细胞分裂沿单个细胞传递下去，胞传递下去，胞传递下去，胞传递下去，称为流产转导。称为流产转导。第六十二张，PPT共七十五页，创作于2022年6月局限性转导局限性转导:噬菌体转导供体菌染色体上噬菌体转导供体菌染色体上特定部位的特定部位的DNADNA片段，片段，发生于发生于溶原期。溶原期。前噬菌体从宿主菌染色体前噬菌体从宿主菌染色

49、体脱离时发生偏差，脱离时发生偏差，将自身一段将自身一段DNADNA留在供菌染色体上，却将相邻供菌留在供菌染色体上，却将相邻供菌的部分的部分DNADNA带给受菌并整合至其染色体上。带给受菌并整合至其染色体上。第六十三张，PPT共七十五页，创作于2022年6月局限性转导模式图局限性转导模式图galbio正常脱离正常脱离断裂和再接断裂和再接galbio偏差脱离偏差脱离断裂和再接断裂和再接galbiogalbio（半乳糖苷酶基因（半乳糖苷酶基因）（生物素基因（生物素基因）第六十四张，PPT共七十五页，创作于2022年6月无毒白喉杆菌无毒白喉杆菌产毒白喉杆菌产毒白喉杆菌棒状杆菌噬菌体棒状杆菌噬菌体（携带

50、（携带tox基因）基因）溶原性转换溶原性转换溶原性转换溶原性转换 宿主菌获得宿主菌获得感染它的温和噬菌体感染它的温和噬菌体的的DNADNA片段片段而获得新的遗传性状。而获得新的遗传性状。4.溶原性转换溶原性转换(lysogenic conversion)第六十五张，PPT共七十五页，创作于2022年6月5.原生质体融合（原生质体融合（proptopast fusion）概念：人工将两种不同的细菌经溶菌酶或青霉素概念：人工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后进行相互融合等处理，失去细胞壁成为原生质体后进行相互融合的过程。的过程。融合剂：融合剂：PEGPEG（聚乙二醇）