医学专题—第05章-细菌的遗传变异3154.ppt

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1、第第5 5章章细菌的遗传变异细菌的遗传变异复旦大学上海医学院复旦大学上海医学院钱利生钱利生(l shn)(l shn)(l shn)(l shn)教授教授 第一页，共三十一页。BCG：牛型结核杆菌（有毒株）：牛型结核杆菌（有毒株）胆汁胆汁胆汁胆汁(dnzh)(dnzh)(dnzh)(dnzh)-甘油甘油甘油甘油-马铃薯培养马铃薯培养马铃薯培养马铃薯培养 13131313年，年，年，年，230230230230次传代次传代次传代次传代 减毒株（减毒株（BCG）基因型变异：基因型变异：BCG 表型变异：细菌表型变异：细菌L L型型第二页，共三十一页。基因型和表型变异基因型和表型变异基因型和表型变异

2、基因型和表型变异(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，共三十一页。一、细菌一、细菌(xjn)(xjn)的遗传物的遗

3、传物质质 细细菌菌(xjn)(xjn)(xjn)(xjn)染染色色体体：dsDNA，3.25106 bp 复制快：复制快：105 bp/min 无组蛋白，无内含子，为连续基因无组蛋白，无内含子，为连续基因 单倍体：突变后更易表现单倍体：突变后更易表现第四页，共三十一页。质粒质粒（plasmid）：复制能力复制能力转移转移(zhuny)(zhuny)(zhuny)(zhuny)能力能力整合能力整合能力相容性相容性相容性相容性丢失或消除丢失或消除 功能功能功能功能(gngnng)(gngnng)(gngnng)(gngnng)：F质粒质粒质粒质粒转移；转移；Vi质粒质粒毒力毒力毒力毒力 R质粒质粒

4、耐药；耐药；ColCol质粒质粒质粒质粒细菌素细菌素细菌素细菌素 第五页，共三十一页。转位因子转位因子(ynz)(ynz)(ynz)(ynz)：lIS(insertion sequence):7501550 bp 两端重复序列，与插入有关两端重复序列，与插入有关 中心序列有中心序列有转转位位酶酶基因基因第六页，共三十一页。lTn(transposon):200025000 bp 两端为两端为IS 中心序列有与转位无关中心序列有与转位无关(wgun)(wgun)(wgun)(wgun)基因基因 如：毒素基因、耐药基因等如：毒素基因、耐药基因等第七页，共三十一页。常见常见(chn jin)(chn

5、 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）IS3 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

6、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）第八页，共三十一页。整合子（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：两两端端为为保保守守末末端端，中中间间为为可变区，含一个或多个可变区，含一个或多个(du)(du)(du)(du)基因盒基因盒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

7、传播药基因在细菌中进行水平传播第九页，共三十一页。噬菌体（噬菌体（bacteriophage）：形态形态(xngti)(xngti)(xngti)(xngti)结构结构: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：dsDNA 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；分型参与细菌变异：转导参与细菌变异：转导(zhun do)(zhun do)(zhun do)(zhun do),溶原性转换溶原性转换第十页，共三十一页。二、转移二、转移(zhuny)(zhuny)和重组和重

8、组转移：供菌提供转移：供菌提供DNA；受菌接受；受菌接受DNA重组重组(zhn z)(zhn z)(zhn z)(zhn z)：受菌获得供菌：受菌获得供菌DNA类型类型 基因基因(jyn)(jyn)(jyn)(jyn)来源来源 转移方式转移方式 转化转化转化转化 供菌供菌 受菌摄入受菌摄入 接合接合接合接合 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 供菌供菌供菌供菌 噬菌体媒介噬菌体媒介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 前噬菌体前噬菌体第十一页，共三十一页。转化（转化（transformation）：）：受菌主动摄取外源性受菌主动摄

9、取外源性DNA 供供菌菌死死亡亡时时释释放放或或人人工工(rngng)(rngng)(rngng)(rngng)方方法法提提取取DNA第十二页，共三十一页。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）：）：生理活动过程中摄取生理活动过程中摄取(shq)(shq)(shq)(shq)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十三页，共三十一页。转导转导(zhun do)(zhun do)(zhun do)(zhun do)（transdu

10、ction）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十四页，共三十一页。毒性毒性(d xn)(d xn)(d xn)(d xn)噬菌体，温和噬菌体噬菌体，温和噬菌体 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DNADNA片段片段转导性噬菌体：转导性噬菌体：转导性噬菌体：转导性噬菌体：宿主菌宿主菌DNADNA，无噬菌体无噬菌体无噬菌体无噬菌体DNADNADNADNA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(供菌供菌供菌供菌)DNA)DNA)DNA)DNA受菌获得供菌性状受菌获

11、得供菌性状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(zhun(zhun(zhun do)do)do)do)：第十五页，共三十一页。l 局局限限性性转转导导(zhun(zhun(zhun(zhun do)do)do)do)：温温和和性性噬噬菌体菌体 脱落错误：前噬菌体及两边脱落错误：前噬菌体及两边脱落错误：前噬菌体及两边脱落错误：前噬菌体及两边(lingbin)(lingbin)(lingbin)(lingbin)的细菌的细菌的细菌的细菌DNA转导性噬菌体：噬菌体转导性噬菌体：噬菌体DNA及细菌及细菌及细菌及细菌DNA DNA 第十六页，共三十一页。接合（接合（con

12、jugation）通通过过性性菌菌毛毛将将供供菌菌DNA转转给给受受体体菌菌，受受体体菌菌获获得得(hud)(hud)(hud)(hud)供供体体菌菌性状性状第十七页，共三十一页。lF质粒（质粒（fertility factor,致育因子致育因子(ynz)(ynz)(ynz)(ynz)）接触：细胞质沟通接触：细胞质沟通转移转移(zhuny)(zhuny)(zhuny)(zhuny)：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菌菌第十八页，共三十一页。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 具有结合和转移

13、功能具有结合和转移功能具有结合和转移功能具有结合和转移功能(gngnng)(gngnng)(gngnng)(gngnng)细菌染色体转移频率高，细菌染色体转移频率高，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 用于绘制基因图用于绘制基因图第十九页，共三十一页。Hfr转转移移(zhuny)(zhuny)(zhuny)(zhuny)细细菌菌染染色色体体过过程程第二十页，共三十一页。R R质粒质粒 耐药传递耐药传递耐药传递耐药传递(chund)(chund)(chund)(chund)因子：因子：因子：因子：编码性菌毛编码性菌毛 r r决定因

14、子：耐药决定因子：耐药 第二十一页，共三十一页。溶溶 原原 性性 转转 换换(zhunhun)(zhunhun)(zhunhun)(zhunhun)（lysogenic conversion）噬菌体噬菌体DNA与菌染色体整合与菌染色体整合 受菌获得新的性状受菌获得新的性状 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二十二页，共三十一页。三三、基基因因突突变变(j(j yn yn t t bin)bin)影影印印平平板板：自自发发的的，随随机机(su(su(su(su j)j)j)j)的的，非非诱诱导导的药的药 物仅起选

15、择作用物仅起选择作用物仅起选择作用物仅起选择作用第二十三页，共三十一页。突变突变(tbin)(tbin)(tbin)(tbin)的性质：的性质：l突变率：突变率：10-610-9l自发突变与诱发突变自发突变与诱发突变l突变与选择突变与选择l回复突变与抑制突变回复突变与抑制突变第二十四页，共三十一页。彷徨试验：随机的、非定向的突变彷徨试验：随机的、非定向的突变彷徨试验：随机的、非定向的突变彷徨试验：随机的、非定向的突变(tbin)(tbin)(tbin)(tbin)是在接触噬是在接触噬是在接触噬是在接触噬 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

16、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。第二十五页，共三十一页。突变型细菌及其分离：突变型细菌及其分离：耐药性突变型耐药性突变型 药敏试验药敏试验(shyn)(shyn)(shyn)(shyn)营养缺陷突变型营养缺陷突变型 营养物质筛选营养物质筛选 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 第二十六页，共三十一页。诊断困难诊断困难(kn nn)(kn nn)(kn nn)(kn nn)HO变变异：如伤寒沙门菌鞭毛异：如伤寒沙门菌鞭毛 SR变异：消失荚膜或多糖变异：消失荚膜或多糖 抗原性改变抗原

17、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四、实际四、实际(shj)(shj)应用应用第二十七页，共三十一页。Ames试验试验(shyn)(shyn)(shyn)(shyn)：第二十八页，共三十一页。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 l工工工工程程程程菌菌菌菌和和和和酶酶酶酶：限限限限制制制制性性性性内内内内切酶，连接酶切酶，连接酶切酶，连接酶切酶，连接酶l选选择择(xunz)(xunz)(xunz)(xunz

18、)目目的的基基因因，细细菌菌中中表表达达，如如胰胰岛岛素素、白白介介素素、干干扰扰素素等等l基因工程疫苗基因工程疫苗第二十九页，共三十一页。1.细细菌菌基基因因(jyn)(jyn)(jyn)(jyn)转转移移和和重重组组的的类类型型及及其其主主要差异？要差异？2.何何 谓谓 BCG、transposon、R质质 粒粒、Hfr、lysogenic conversion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？突突变变型型细细菌菌有哪些？有哪些？思考题思考题第三十页，共三十一页。内容(nirng)总结第5章。胆汁-甘油(n yu)-马铃薯培养。环境因素：Mg2、Ca2等可促进转化。分普遍性转导和局限性转导。F质粒（fertility factor,致育因子）。转移：F质粒进入F菌，1分钟完成。受体菌获得供体菌性状。如白喉杆菌：-噬菌体-外毒素基因。突变率：10-610-9。自发突变与诱发突变。工程菌和酶：限制性内切酶，连接酶。思考题第三十一页，共三十一页。