医学专题—第5章-细菌的遗传变异3220.ppt

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1、第第5 5章章细菌细菌(xjn)(xjn)(xjn)(xjn)的遗传变的遗传变异异第一页，共七十页。遗遗 传（传（heredityheredity）变变 异（异（variationvariation）基因型变异基因型变异(biny)(biny)表表型变异型变异(biny)(biny)遗传与变异是所有生物的共同遗传与变异是所有生物的共同(gngtng)生命特征生命特征 子代与亲代生物学性状基本相同子代与亲代生物学性状基本相同,且代代相传且代代相传子代与亲代子代与亲代,子代与子代的生物子代与子代的生物学性状出现差异学性状出现差异 第二页，共七十页。基因型和表型变异基因型和表型变异基因型和表型变异基

2、因型和表型变异(biny)(biny)的比较的比较的比较的比较基因型变异基因型变异基因型变异基因型变异(biny)(biny)表型变异表型变异表型变异表型变异(biny)(biny)基因结构基因结构基因结构基因结构 变化变化变化变化 未变未变未变未变可逆性可逆性可逆性可逆性 不或极少不或极少不或极少不或极少 可逆可逆可逆可逆稳定性稳定性稳定性稳定性 稳定 不稳定环境影响环境影响环境影响环境影响涉及细菌数涉及细菌数涉及细菌数涉及细菌数不受影响不受影响不受影响不受影响 受影响受影响受影响受影响 个别个别个别个别 全体全体全体全体第三页，共七十页。细菌的变异细菌的变异(biny)现象现象形态形态(x

3、ngti)、结构变异、结构变异毒力变异毒力变异耐药性变异耐药性变异菌落变异菌落变异第四页，共七十页。细菌细菌(xjn)(xjn)的变异现象的变异现象1.1.形态结构变异形态结构变异-外界环境因素所致外界环境因素所致 细菌细菌L L型变异型变异:荚膜变异荚膜变异(capsule):(capsule):肺炎链球菌肺炎链球菌 芽胞变异芽胞变异(spore):(spore):炭疽杆菌炭疽杆菌 鞭毛变异鞭毛变异(flagellum):(flagellum):H-O H-O变异变异-失去鞭毛的变异失去鞭毛的变异 有鞭毛：有鞭毛：H H（HauchHauch）菌落。）菌落。无鞭毛：无鞭毛：OO（Ohne h

4、auchOhne hauch）菌落。）菌落。第五页，共七十页。形态形态(xngti)结构变异结构变异 青霉素、溶菌酶青霉素、溶菌酶正常形态细菌正常形态细菌L型变异型变异(biny)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)正常正常(zhngchng)霍霍乱弧菌乱弧菌霍乱弧菌霍乱弧菌L L型型第六页，共七十页。特殊结构的变异特殊结构的变异42-43炭疽杆菌炭疽杆菌失去形成芽胞能力失去形成芽胞能力(nngl),毒性降低毒性降低10-20天天第七页，共七十页。特殊结构的变异特殊结构的变异变形杆菌变形杆菌0.1%石炭酸石炭酸迁徙生长迁徙生长(shngzhng)（H）点状生长、单个菌落

5、（点状生长、单个菌落（O）鞭毛鞭毛(binmo)变变异异第八页，共七十页。2.2.毒力变异毒力变异(biny)(biny)：(Virulence)毒力毒力 ：BCGBCG（卡介苗）（卡介苗）胆汁胆汁胆汁胆汁(dnzh)(dnzh)、甘油、马铃薯培养基、甘油、马铃薯培养基、甘油、马铃薯培养基、甘油、马铃薯培养基牛分枝杆菌牛分枝杆菌牛分枝杆菌牛分枝杆菌卡介苗卡介苗卡介苗卡介苗1313年年(230(230代代)毒力毒力：白喉：白喉(bihu)杆菌溶原化杆菌溶原化第九页，共七十页。3.3.耐药性变异耐药性变异:(Drug-resistance)细菌对某种抗菌药物细菌对某种抗菌药物(yow)由敏感变成耐

6、药的变由敏感变成耐药的变异。异。金黄色葡萄球菌耐青霉素的菌株已从金黄色葡萄球菌耐青霉素的菌株已从1946年的年的14%上升至目前的上升至目前的90%。有些有些(yuxi)细菌还表现为同时耐受多种抗菌药物，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。即多重耐药性，甚至产生药物依赖性。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十页，共七十页。4.4.菌落菌落(jnlu)(jnlu)变异：变异：(Colony)特点特点(tdin)(tdin)：S-RS-R变异常伴有其他变异常伴有其他性状的变异（毒力，性状的变异（毒力，抗原性等抗

7、原性等）而造成而造成全面的变异全面的变异菌落菌落(jnlu)(jnlu)由光滑（由光滑（S S）型变为粗糙（）型变为粗糙（R R）型）型 如肠道杆菌如肠道杆菌 S-RS-R变异变异失去失去LPS的特异多糖的特异多糖第十一页，共七十页。一、染色体一、染色体 (chromosome)(chromosome)二、质粒二、质粒 (plasmid)(plasmid)三、转座因子三、转座因子(ynz)(ynz)(transposable element)(transposable element)四、整合子四、整合子(integron,In)(integron,In)五、噬菌体（五、噬菌体（phage p

8、hage）第一节第一节细菌细菌(xjn)(xjn)的遗传物质的遗传物质第十二页，共七十页。特点：特点：特点：特点：1.1.1.1.单单倍体倍体倍体倍体 2.2.不含核膜，核仁不含核膜，核仁不含核膜，核仁不含核膜，核仁 3.3.3.3.基因以基因以操纵子操纵子形式存在形式存在 4.4.4.4.为连续基因为连续基因为连续基因为连续基因，无内含子，无内含子，无内含子，无内含子，转录后不需剪接加工转录后不需剪接加工(jigng)5.5.5.5.基因组基因组DNADNA大部分用来编码蛋白质大部分用来编码蛋白质 6.6.结构基因无重叠现象结构基因无重叠现象7.细菌的种内和种间存在广泛的遗传物质交换细菌的种

9、内和种间存在广泛的遗传物质交换 一、一、细菌细菌(xjn)(xjn)染色体染色体 第十三页，共七十页。操纵子操纵子(operon)结构结构(jigu)编码序列编码序列启动序列启动序列操纵序列操纵序列其他调节序列其他调节序列(promoter)(operator)第十四页，共七十页。乳糖乳糖(rtn)操纵子操纵子(lacoperon)的结构的结构调控区调控区CAP结合位点结合位点启动序列启动序列操纵序列操纵序列结构基因结构基因Z：-半乳糖苷酶半乳糖苷酶Y：透过酶透过酶A：乙酰化酶：乙酰化酶ZYAOPDNA表达表达(biod)区区第十五页，共七十页。特点：特点：1.1.1.1.单单倍体倍体倍体倍体

10、 2.2.不含核膜，核仁不含核膜，核仁不含核膜，核仁不含核膜，核仁 3.3.3.3.基因以基因以操纵子操纵子形式存在形式存在 4.4.4.4.为连续基因为连续基因为连续基因为连续基因，无内含子，无内含子，无内含子，无内含子，转录后不需剪接加工转录后不需剪接加工 5.5.5.5.基因组基因组DNADNA大部分用来编码蛋白质大部分用来编码蛋白质 6.6.结构结构(jigu)基因无重叠现象基因无重叠现象7.细菌的种内和种间存在广泛的遗传物质交换细菌的种内和种间存在广泛的遗传物质交换 一、一、细菌细菌(xjn)(xjn)染色体染色体 第十六页，共七十页。细菌的种内和种间存在广泛的遗传物质交换细菌的种内

11、和种间存在广泛的遗传物质交换l致病岛致病岛(pathogenicityisland)：致病菌染色体上编码致病菌染色体上编码(bin(bin m)m)与毒力相关基因的外源与毒力相关基因的外源DNADNA片断片断.l耐药基因耐药基因(resistantgene)：与耐药性的产生和传播密切相与耐药性的产生和传播密切相关关第十七页，共七十页。二、质粒二、质粒（plasmid）1.1.本质：本质：能自主能自主(zzh)(zzh)复制的复制的染色体染色体外遗传物质外遗传物质，为环状闭合的，为环状闭合的双链双链DNADNA。质粒可游离于胞浆中或整质粒可游离于胞浆中或整合于染色体上合于染色体上 第十八页，共七

12、十页。2.2.分类：分类：根据根据(gnj)质粒基因编码的生物学性状质粒基因编码的生物学性状 致育质粒致育质粒/F(fertility)/F(fertility)质粒质粒 编码性菌毛编码性菌毛 耐药性质粒耐药性质粒 编码细菌对抗菌药物或编码细菌对抗菌药物或 重金属盐类的耐药性重金属盐类的耐药性 第十九页，共七十页。毒力质粒毒力质粒/Vi(virulence)/Vi(virulence)质粒质粒 编码与该菌致病性有关的毒力因子编码与该菌致病性有关的毒力因子 细菌素质粒细菌素质粒 编码各种细菌产生的细菌素编码各种细菌产生的细菌素 如：如：Col Col 质粒编码大肠埃希菌产生的大肠菌素质粒编码大肠

13、埃希菌产生的大肠菌素 代谢代谢(dixi)(dixi)质粒质粒 编码产生与代谢相关的许多酶类编码产生与代谢相关的许多酶类 第二十页，共七十页。3.3.质粒质粒DNADNA基本基本(jbn)(jbn)特性：特性：A.A.可自我复制可自我复制；是一个复制子；是一个复制子 B.B.质粒质粒DNADNA编码的基因产物能赋予细菌编码的基因产物能赋予细菌(xjn)(xjn)些性状特征些性状特征 致育性、耐药性、致病性等致育性、耐药性、致病性等 C.C.质粒可自然丢失与消除质粒可自然丢失与消除 自然丢失率自然丢失率1010-2-21010-8-8；可用高温、紫外线等；可用高温、紫外线等除去除去第二十一页，共

14、七十页。D.D.质粒质粒 具有具有(jyu)(jyu)转移性转移性：接合性质粒接合性质粒 通过性菌毛进行基因传递通过性菌毛进行基因传递 非接合性质粒非接合性质粒经接合性质粒诱动经接合性质粒诱动 或经载或经载 体体(噬菌体噬菌体)进行基因传递进行基因传递E.E.质粒具有相容性和不相容性质粒具有相容性和不相容性第二十二页，共七十页。三、转座因子三、转座因子(ynz)(ynz)(ynz)(ynz)1.1.本质：本质：细菌内能改变自身位置的细菌内能改变自身位置的DNADNA序列，序列，为移动基因为移动基因(jyn)(jyn)（movable genesmovable genes）2.2.转移方式：转移

15、方式：通过通过自身编码自身编码产生的产生的转座酶转座酶导致导致 其转移或移位其转移或移位 染色体内移位（染色体内移位（ABAB）染色体与质粒间染色体与质粒间 不同质粒之间不同质粒之间第二十三页，共七十页。3.种类(zhngli)：插入序列（插入序列（insertion sequence,ISinsertion sequence,IS）是最小的转位是最小的转位(zhunwi)因子，因子，2kb 重复重复序列序列TransposaseGene重复重复序列序列转座子（转座子（transposon,Tn）2kb，除两端的，除两端的IS外，还携带与转座无关的耐药性基外，还携带与转座无关的耐药性基因、抗金

16、属因、抗金属(jnsh)基因、毒素基因及其他结构基因。基因、毒素基因及其他结构基因。ISISResistanceGene(s)第二十四页，共七十页。常见常见(chn jin)(chn jin)(chn jin)(chn jin)的插入序列和转的插入序列和转座子座子IS bp Tn IS bp Tn 耐药或毒素耐药或毒素耐药或毒素耐药或毒素(d s)(d s)(d s)(d s)基因基因基因基因 IS1 768 Tn1 IS1 768 Tn1 APAP（氨苄青霉素氨苄青霉素氨苄青霉素氨苄青霉素）IS2 1327 Tn6 IS2 1327 Tn6 KanKan（卡那霉素卡那霉素卡那霉素卡那霉素）I

17、S3 1300 Tn10 IS3 1300 Tn10 TetTet（四环素四环素四环素四环素）IS4 1426 Tn551 IS4 1426 Tn551 EmEm（红霉素红霉素红霉素红霉素）IS5 1195 Tn681 IS5 1195 Tn681 E.coli ETE.coli ET（肠毒素肠毒素肠毒素肠毒素）第二十五页，共七十页。四、整合子（四、整合子（integron，In）l定位于细菌染色体、质粒或转座子上定位于细菌染色体、质粒或转座子上l基基本本结结构构(jigu)(jigu)(jigu)(jigu)：两两端端为为保保守守末末端端，中中间为可变区，含一个或多个基因盒间为可变区，含一个

18、或多个基因盒l整整合合子子含含有有3 3个个功功能能元元件件：重重组组位位点点；整合酶基因；启动子整合酶基因；启动子l通通过过转转座座子子或或接接合合性性质质粒粒，使使多多种种耐耐药基因在细菌中进行水平传播药基因在细菌中进行水平传播第二十六页，共七十页。五、噬菌体（五、噬菌体（bacteriophage）形态结构形态结构(jigu)(jigu)(jigu)(jigu):蝌蚪蝌蚪蝌蚪蝌蚪形形形形衣壳：蛋白质衣壳：蛋白质核酸：核酸：核酸：核酸：dsDNA dsDNA 分布广分布广分布广分布广:有菌就有噬菌体有菌就有噬菌体宿主特异性：流行病调查；分型宿主特异性：流行病调查；分型参与参与(cny)(c

19、ny)(cny)(cny)细菌变异：转导细菌变异：转导,溶原性转换溶原性转换溶原性转换溶原性转换第二十七页，共七十页。变变 异异基因型变异基因型变异(biny)(biny)表表型变异型变异(biny)(biny)基因重组基因重组基因突变基因突变(j yn t(j yn t bin)bin)染色体变异染色体变异 细菌变异的机制细菌变异的机制第二十八页，共七十页。第三节第三节基因基因(jyn)(jyn)的转移和重组的转移和重组转转 移移：供供 菌菌 提提 供供 DNA；受受 菌菌 接接 受受(jishu)(jishu)(jishu)(jishu)DNA重组：受菌获得供菌重组：受菌获得供菌DNA，基

20、因整合，基因整合类型类型类型类型(lixng)(lixng)(lixng)(lixng)基因来源基因来源 转移方式转移方式转移方式转移方式 转化转化转化转化 供菌供菌供菌供菌 受菌摄入受菌摄入受菌摄入受菌摄入 接合接合 供菌供菌供菌供菌 通过性菌毛通过性菌毛通过性菌毛通过性菌毛转导转导 供菌供菌 噬菌体媒介噬菌体媒介 溶原性转换溶原性转换 噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体 前噬菌体前噬菌体前噬菌体前噬菌体第二十九页，共七十页。一、一、转化（转化（transformation）受菌受菌直接摄取供体菌直接摄取供体菌DNA 供供菌菌死死亡亡时时释释放放或或人人工工(rngng)(rngng)(rngng)(

21、rngng)方方法法提提取取DNA例：溶菌时，裂解的例：溶菌时，裂解的DNADNA片段片段(pin dun)(pin dun)被另一细菌摄取。被另一细菌摄取。第三十页，共七十页。最早由最早由最早由最早由 Griffith Griffith Griffith Griffith 在研究肺炎链球菌时发现此现象在研究肺炎链球菌时发现此现象在研究肺炎链球菌时发现此现象在研究肺炎链球菌时发现此现象(xinxing)(xinxing)(xinxing)(xinxing)肺炎链球菌（肺炎链球菌（肺炎链球菌（肺炎链球菌（GriffithGriffithGriffithGriffith）转化试验。）转化试验。）转

22、化试验。）转化试验。小小鼠鼠体体内内肺肺炎炎(fiyn)链链球球菌菌转转化化试试验验死死亡亡(swng)死死亡亡第三十一页，共七十页。影响因素：影响因素：l供受菌基因型：供受菌基因型：同源性；亲缘关系近，转化率高同源性；亲缘关系近，转化率高l感受态（感受态（competence）：）：生理活动生理活动(hu dng)(hu dng)(hu dng)(hu dng)过程中摄取过程中摄取 转化因子的最佳时期转化因子的最佳时期 l环境因素：环境因素：Mg2、Ca2等可促进转化等可促进转化第三十二页，共七十页。二、接合（二、接合（conjugation）通通过过性性菌菌毛毛将将供供菌菌DNA转转给给受

23、受体菌，受体菌获得体菌，受体菌获得(hud)(hud)(hud)(hud)供体菌性状供体菌性状主要主要(zhyo)(zhyo)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质粒质粒第三十三页，共七十页。大肠埃希菌与肠道杆菌接合大肠埃希菌与肠道杆菌接合(jih)（电镜扫描图）第三十四页，共七十页。lF质粒（质粒（fertilityfactor,致育因子致育因子(ynz)(ynz)(ynz)(ynz)）作用作用(zuyng)：编码性菌毛：编码性菌毛转移：转移：F F质粒进入质粒进入F F菌，菌，1 1分钟完成分钟完成复制：复制：F F菌转为菌转为F F

24、菌菌F FF+F+F+F+F+F+第三十五页，共七十页。F F-菌获得菌获得(hud)(hud)F F质粒质粒,变为变为F F+菌菌第三十六页，共七十页。存在：存在：F+F+菌菌-含游离的含游离的F F质粒质粒F F 菌菌-含带宿主菌基因含带宿主菌基因(jyn)(jyn)的的F F质粒质粒HfrHfr菌菌(high frequency recombinant)(high frequency recombinant)高频重组菌高频重组菌-F-F质粒整合于细菌染色体中质粒整合于细菌染色体中第三十七页，共七十页。F F质质粒粒存存在在的的生生理理(s sh h n ng gl l)状状态态 第三十八

25、页，共七十页。大大肠肠杆杆菌菌(d d d d c c c ch h h h n n n n n n n n j j j j n n n n)F F质质粒粒的的各各种种存存在在状状态态间间的的转转变变F F-菌菌F F+菌菌Hfr Hfr 菌菌FF菌菌-lac-lac与与 F+菌接合菌接合(jih)(jih)丢失丢失(dis)(dis)整整合合切切离离偏差切离偏差切离 丢丢失失整合整合与与FFFF菌接合菌接合第三十九页，共七十页。lHfr（高频重组菌株）：（高频重组菌株）：F质粒与染色体整合质粒与染色体整合(zhn h)(zhn h)(zhn h)(zhn h)具有结合和转移功能具有结合和转移

26、功能具有结合和转移功能具有结合和转移功能 细菌染色体转移频率高，细菌染色体转移频率高，F质粒低质粒低 受体菌获得供体菌性状受体菌获得供体菌性状受体菌获得供体菌性状受体菌获得供体菌性状 用于绘制基因图用于绘制基因图第四十页，共七十页。Hfr转转移移(zhuny)(zhuny)(zhuny)(zhuny)细细菌菌染染色色体体过程过程1.1.两者结合两者结合2.DNA2.DNA一条链断开，染色体一条链断开，染色体DNADNA经经性菌毛进入性菌毛进入F F-菌菌3.3.接合作用可随时中断（自发接合作用可随时中断（自发或外界因素或外界因素(yn s)(yn s)），），F-菌可获菌可获得不同长度染色体基

27、因得不同长度染色体基因,但但F-菌菌仍为仍为F-菌菌第四十一页，共七十页。R R质粒质粒 作用作用(zuyng)(zuyng)：决定细菌的耐药性决定细菌的耐药性 结构：结构：1.RTF(resistancetransferfactor)耐药传递因子耐药传递因子-编码性菌毛，与复制、接合及转编码性菌毛，与复制、接合及转移移(zhuny)(zhuny)有关有关 2.Rdeterminant（r决定子）决定子）-编码对抗菌药物的耐药性编码对抗菌药物的耐药性 第四十二页，共七十页。结结合合(jih)游游离离(yul)耐药传递耐药传递(chund)(chund)因因子（子（RTFRTF）r r决定子决定

28、子IS ISr r决定子决定子存在存在 a.a.复合物形式：复合物形式：RTF-rRTF-r决定子决定子 b.b.游离形式：游离形式：两部分单独存在时无接合传递两部分单独存在时无接合传递R R质粒的功能质粒的功能耐药传递因子耐药传递因子第四十三页，共七十页。三、转导三、转导(zhun do)(zhun do)(zhun do)(zhun do)（transduction）噬菌体媒介噬菌体媒介 将供菌将供菌DNA转给受菌转给受菌 分普遍性转导和局限性转导分普遍性转导和局限性转导第四十四页，共七十页。毒性噬菌体，温和毒性噬菌体，温和毒性噬菌体，温和毒性噬菌体，温和(wnh)(wnh)(wnh)(w

29、nh)噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体 包装错误：包装错误：包装错误：包装错误：任何部位细菌任何部位细菌任何部位细菌任何部位细菌DNADNADNADNA片段片段转导性噬菌体：转导性噬菌体：供体菌供体菌DNADNA误装入噬菌体误装入噬菌体受菌接受转导噬菌体受菌接受转导噬菌体受菌接受转导噬菌体受菌接受转导噬菌体(供菌供菌)DNA)DNA)DNA)DNA受菌获得供菌性状受菌获得供菌性状 l 普遍性转导普遍性转导(zhun do)(zhun do)(zhun do)(zhun do)（generalizedtransduction)第四十五页，共七十页。普遍性转导中外源普遍性转导中外源DNADNA的结果的结果

30、(ji gu)(ji gu)1.1.完全转导：完全转导：供体菌的供体菌的DNADNA与受体菌染色体重组，随与受体菌染色体重组，随染色体复制而随之传代染色体复制而随之传代2.2.流产转导流产转导(abortivetransduction):供体菌的供体菌的DNADNA与受体菌染色体不能进行与受体菌染色体不能进行重组重组,转导的片断不能自身复制，也不能传代转导的片断不能自身复制，也不能传代 第四十六页，共七十页。l 局局 限限 性性 转转 导导(zhun(zhun(zhun(zhun do)do)do)do)(restrictedtransduction)温和性噬菌体介导温和性噬菌体介导-前噬菌体

31、从宿主菌染色体上脱落时发前噬菌体从宿主菌染色体上脱落时发生偏差生偏差,将前噬菌体两侧的宿主染色体基因转移到将前噬菌体两侧的宿主染色体基因转移到受体菌受体菌,使受体菌遗传发生使受体菌遗传发生(fshng)(fshng)改变的过程改变的过程.第四十七页，共七十页。局限性转导局限性转导(zhun do)(zhun do)机制机制ub bi io o-生生物物素素基基因因(j j y y n n)ug ga al l-糖糖苷苷酶酶基基因因正常正常(zhngchng)切离切离偏差切离偏差切离缺缺陷陷噬噬菌菌体体正正常常噬噬菌菌体体前噬菌体前噬菌体第四十八页，共七十页。局限性转导与普遍性转导的主要区别局限

32、性转导与普遍性转导的主要区别 普遍性转导普遍性转导 局限性转导局限性转导转导时间转导时间 温和噬菌体裂解期温和噬菌体裂解期 温和噬菌体溶原期温和噬菌体溶原期转导基因转导基因 供体菌染色体供体菌染色体DNADNA的的 噬菌体噬菌体DNADNA及供菌染色及供菌染色 任何部位任何部位(bwi)(bwi)或质粒或质粒 体体DNADNA的特定部位片断的特定部位片断转导频率转导频率 低低 高高转导结果转导结果 完全转导完全转导 获得供体菌获得供体菌DNADNA 流产转导流产转导 特定部位的遗传特性特定部位的遗传特性 第四十九页，共七十页。四、溶原性转换（四、溶原性转换（lysogenicconversio

33、n）温和温和噬菌体噬菌体DNA与菌染色体整合与菌染色体整合受菌获得受菌获得(hud)(hud)新的性状新的性状如白喉杆菌：如白喉杆菌：-噬菌体噬菌体-外毒素基因外毒素基因 不产毒白喉杆菌不产毒白喉杆菌产毒白喉杆菌产毒白喉杆菌第五十页，共七十页。甲菌甲菌 乙菌乙菌溶菌酶或青霉素处理(chl)原生质体原生质体 聚乙二醇重组重组(zhn z)(zhn z)融合融合体体特点：特点：1 1、不限于个别基因的转移、不限于个别基因的转移 而是而是整个染色体基因的整个染色体基因的 转移转移2 2、同种、同种(tn zhn)(tn zhn)、异种间都可、异种间都可发生发生3 3、可获得多种不同表型的、可获得多种

34、不同表型的 重组融合体，但重组融合体，但随机性随机性 大，寿命短大，寿命短 原生质体融合原生质体融合(protoplastfusion)第五十一页，共七十页。细菌基因转移与重组的几种方式比较细菌基因转移与重组的几种方式比较(bjio)(bjio)方式方式 基因来源基因来源 转移机制转移机制转化转化 供体菌供体菌 直接摄取直接摄取接合接合 雄性菌雄性菌 性菌毛沟通性菌毛沟通普遍转导普遍转导 供体菌供体菌 噬菌体介导噬菌体介导局限转导局限转导 溶原菌溶原菌 温和噬菌体介导温和噬菌体介导溶原转换溶原转换(zhunhun)(zhunhun)温和噬菌体温和噬菌体 温和噬菌体温和噬菌体感染感染融合融合 原

35、生质体原生质体 原生质体融合原生质体融合第五十二页，共七十页。变变 异异基因型变异基因型变异(biny)(biny)表型变异表型变异(biny)(biny)基因重组基因重组(zhn z)(zhn z)基因突变基因突变 染色体变异染色体变异 第四节 基因突变(Genemutation)DNA碱基对的碱基对的置换、插入或缺失置换、插入或缺失所致的基因结构的所致的基因结构的变化，分点突变和染色体畸变。变化，分点突变和染色体畸变。变异的类型变异的类型:基因突变的概念第五十三页，共七十页。突变的类型突变的类型:小突变小突变 碱基插入 转换(zhunhun)单点突变 碱基置换 碱基缺失 颠换多点突变 大突

36、变大突变多点突变 染色体重排 染色体畸变染色体畸变 染色体重复 染色体倒位 染色体缺失 染色体置换第五十四页，共七十页。染色体畸变类型染色体畸变类型A AG G、X X代表不同的代表不同的DNADNA片段片段 野生型野生型倒位倒位重复重复缺失缺失置换置换插入插入第五十五页，共七十页。3.3.突变规律：突变规律：自发自发(zf)(zf)突变与诱发突变突变与诱发突变突变率突变率 自发突变：自发突变：10-610-9 诱发突变：提高诱发突变：提高101010001000倍倍突变与选择：突变是随机的，不定向的突变与选择：突变是随机的，不定向的 试验：试验：19431943年年Luria和和Delbru

37、ck设计了有名的彷徨试验设计了有名的彷徨试验(fluctuationtest)；19521952年年Lederberg等设计了影印培养等设计了影印培养(replicaplating)。第五十六页，共七十页。103/ml敏感敏感(mng(mngn)n)菌菌10ml10ml立即立即(lj)接种接种37 24h37 24h含含噬噬菌菌体体平平板板(pngbn)含含噬噬菌菌体体平平板板37 24h37 24h彷徨试验：彷徨试验：彷徨试验：彷徨试验：随机的、非定向的突变是在接触噬随机的、非定向的突变是在接触噬随机的、非定向的突变是在接触噬随机的、非定向的突变是在接触噬 菌体之前就已发生，噬菌体对突变菌体

38、之前就已发生，噬菌体对突变菌体之前就已发生，噬菌体对突变菌体之前就已发生，噬菌体对突变 仅起筛选而不是诱导作用。仅起筛选而不是诱导作用。仅起筛选而不是诱导作用。仅起筛选而不是诱导作用。第五十七页，共七十页。影影印印(yngyn)(yngyn)(yngyn)(yngyn)平平板板：自自自自发发发发的的的的，随随随随机机机机的的的的，抗抗抗抗生生生生素素素素仅仅仅仅起选择作用起选择作用起选择作用起选择作用第五十八页，共七十页。回复突变与抑制回复突变与抑制(yzh)(yzh)突变突变野生野生(yshng)(yshng)株株(wildstrain)突变突变(tbin)(tbin)株株(mutantst

39、rain)正向突变正向突变回复突变回复突变原因回复突变原因:突变株中的一个抑制基因突变所致突变株中的一个抑制基因突变所致.回复突变可自发或回复突变可自发或诱导发生。诱导发生。第五十九页，共七十页。回复突变回复突变基因基因(jyn)(jyn)内抑制内抑制(intragenic suppressor)(intragenic suppressor)抑制基因突变发生在同一基因内的不同抑制基因突变发生在同一基因内的不同(b tn)部部位位基因基因(jyn)(jyn)间抑制间抑制(extragenic(extragenic suppressor)suppressor)抑制基因突变发生在不同基因抑制基因突变

40、发生在不同基因 第六十页，共七十页。回复突变基因型模式图回复突变基因型模式图 基因型基因型 回复突变机制回复突变机制(jzh)(jzh)菌株菌株 表型表型突变突变(tbin)(tbin)前前 野生株野生株 敏感敏感突变突变(tbin)(tbin)后后 突变突变(tbin)(tbin)株株 耐耐药药 基因内抑制基因内抑制 回复突变株回复突变株 敏感敏感 基因间抑制基因间抑制 回复突变株回复突变株 敏感敏感第六十一页，共七十页。4.4.突变型细菌及其分离突变型细菌及其分离(fnl)(fnl)(fnl)(fnl)：耐药性突变型耐药性突变型 药敏试验药敏试验 营养缺陷突变型营养缺陷突变型 营养物质筛选

41、营养物质筛选 条件致死性突变型条件致死性突变型 温度敏感试验温度敏感试验 发酵阴性突变型发酵阴性突变型 乳糖发酵试验乳糖发酵试验 第六十二页，共七十页。诊断困难诊断困难 HO变变异：如伤寒沙门菌鞭毛异：如伤寒沙门菌鞭毛 SR变异：消失变异：消失(xiosh)(xiosh)(xiosh)(xiosh)荚膜或多糖荚膜或多糖 抗原性改变抗原性改变 毒力下降，生化反应改变毒力下降，生化反应改变治疗困难：耐药治疗困难：耐药 预防：预防：BCG第五节第五节细菌细菌(xjn)(xjn)遗传变异在医学上的实际意义遗传变异在医学上的实际意义第六十三页，共七十页。检测检测(jin c)(jin c)(jin c)

42、(jin c)致癌物致癌物细菌突变的诱因往往是化学物质，细菌突变的诱因往往是化学物质，这种致变物质一般均有致癌的可能性，这种致变物质一般均有致癌的可能性，因此采用细菌作为因此采用细菌作为(zuwi)模型来进行可模型来进行可疑致癌物的筛选。疑致癌物的筛选。第六十四页，共七十页。AmesAmes试验试验(shyn)(shyn)过程过程:组组氨氨酸酸营营养养(yngyng)缺缺陷陷株株含组氨酸培养基含组氨酸培养基缺组氨酸培养基缺组氨酸培养基缺组氨酸培养基缺组氨酸培养基含待测化学含待测化学(huxu)物物接接 种种回复突变株回复突变株无待测化学物无待测化学物第六十五页，共七十页。正常正常(zhngch

43、ng)细细胞胞致癌物质致癌物质诱导诱导(yudo)肿瘤肿瘤(zhngli)细胞细胞组氨酸营养缺组氨酸营养缺陷株陷株诱导诱导化学物质化学物质95%回复突变回复突变株株90%第六十六页，共七十页。医学医学(yxu)(yxu)应用应用:AmesAmes试验阳性和致癌之间有十分明显的相关性（诱变剂的共性试验阳性和致癌之间有十分明显的相关性（诱变剂的共性原则，即化学物质对细菌的诱变率与其对动物的致癌性成正比）原则，即化学物质对细菌的诱变率与其对动物的致癌性成正比）通过检测某待测物质通过检测某待测物质(wzh)(wzh)对微生物的诱变能力间接判断其对微生物的诱变能力间接判断其致癌能力致癌能力优点：优点：方

44、法灵敏，准确性较高、周期短、方法简便，方法灵敏，准确性较高、周期短、方法简便，不需特殊器材，容易推广不需特殊器材，容易推广 第六十七页，共七十页。基因工程基因工程(jyn gngchng)(jyn gngchng)(jyn gngchng)(jyn gngchng)l载体：质粒，噬菌体载体：质粒，噬菌体l工工程程菌菌和和酶酶：限限制制性性内内切酶，连接酶切酶，连接酶l选选择择目目的的基基因因，细细菌菌(xjn)(xjn)(xjn)(xjn)中中表表达达，如如胰胰岛岛素素、白介素、干扰素等白介素、干扰素等l l基因工程疫苗基因工程疫苗基因工程疫苗基因工程疫苗第六十八页，共七十页。1.细细菌菌基基

45、因因转转移移和和重重组组的的类类型型及及其其主主要要差异？差异？2.何何谓谓BCG、transposon、R质质粒粒、Hfr、lysogenicconversion和和Ames试验？试验？3.影影印印试试验验验验证证何何种种理理论论(lln)(lln)(lln)(lln)？突突变变型型细细菌有哪些？菌有哪些？思考题思考题第六十九页，共七十页。内容(nirng)总结第5章。编码性菌毛。编码细菌对抗菌药物(yow)或。编码产生与代谢相关的许多酶类。其转移或移位。环境因素：Mg2、Ca2等可促进转化。分普遍性转导和局限性转导。局限性转导与普遍性转导的主要区别。通过检测某待测物质对微生物的诱变能力间接判断其致癌能力。工程菌和酶：限制性内切酶，连接酶。思考题第七十页，共七十页。