医学专题—第四章细菌的遗传与变异5862.ppt

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1、第四章第四章 细菌的遗传细菌的遗传(ychun)(ychun)与变与变异异 第一页，共三十八页。目的目的(md)要求要求熟悉：细菌熟悉：细菌(xjn)变异的现象变异的现象 常见的质粒常见的质粒 噬菌体的概念及种类噬菌体的概念及种类第二页，共三十八页。主要主要(zhyo)内容内容细菌的变异现象细菌的变异现象细菌遗传变异的物质基础细菌遗传变异的物质基础细菌变异的发生细菌变异的发生(fshng)机制机制细菌的遗传变异在医学中的应用细菌的遗传变异在医学中的应用第三页，共三十八页。遗传：子代与亲代之间的生物学性状遗传：子代与亲代之间的生物学性状 （形态、结构、免疫原性）（形态、结构、免疫原性）具有相似性

2、具有相似性变异：子代与亲代之间具有差异变异：子代与亲代之间具有差异(chy)(chy)l l遗传性变异：基因变异遗传性变异：基因变异 l l非遗传性变异：表型变异非遗传性变异：表型变异 第四页，共三十八页。遗传性变异遗传性变异(biny)和非遗传性变异和非遗传性变异(biny)的比较的比较基因结构改变，基因结构改变，又称基因变异又称基因变异发生于个别细菌发生于个别细菌(xjn)(xjn)新性状可稳定遗传新性状可稳定遗传不可逆不可逆环境条件变化引起，环境条件变化引起，又称表型变异又称表型变异发生于菌群中的所有发生于菌群中的所有细菌细菌(xjn)(xjn)新性状不能稳定遗传新性状不能稳定遗传可逆可

3、逆第五页，共三十八页。一、形态与结构的变异：一、形态与结构的变异：l l形形态变态变异：异：鼠疫耶氏菌鼠疫耶氏菌 L型变异（细胞壁缺陷型）型变异（细胞壁缺陷型）l l结构变异：结构变异：荚膜变异：肺炎荚膜变异：肺炎(fiyn)(fiyn)链球菌，炭疽杆菌链球菌，炭疽杆菌 芽胞变异：炭疽芽孢杆菌芽胞变异：炭疽芽孢杆菌 鞭毛变异：鞭毛变异：HO变异变异（变形杆菌）（变形杆菌）第一节第一节 细菌的变异细菌的变异(biny)(biny)现象现象 第六页，共三十八页。二、毒力变异二、毒力变异 l l毒力降低或消失毒力降低或消失(xiosh)(xiosh)：如卡介苗：如卡介苗 l l毒力增强：如白喉杆菌毒

4、力增强：如白喉杆菌 三、耐药性变异：三、耐药性变异：细菌对某种抗菌药物由敏感变为耐受。细菌对某种抗菌药物由敏感变为耐受。第七页，共三十八页。四、抗原性变异四、抗原性变异 H或或O I和和II相变异相变异五、菌落变异五、菌落变异 光滑光滑(gung hu)(gung hu)型型S型型 粗糙型粗糙型R型型 D菌落变异菌落变异 第八页，共三十八页。第二节第二节 细菌细菌(xjn)(xjn)遗传变异的遗传变异的 物质基础物质基础细菌的染色体细菌的染色体质粒质粒转位转位(zhun wi)因子因子噬菌体噬菌体第九页，共三十八页。一一 细菌细菌(xjn)(xjn)的染色体的染色体核质核质DNADNA，裸露的

5、环状双螺旋，裸露的环状双螺旋DNADNA长链，长链，呈超螺旋形式缠绕成团，无核膜包裹。呈超螺旋形式缠绕成团，无核膜包裹。几乎几乎(jh)(jh)无内含子，仅有内含子序列也不无内含子，仅有内含子序列也不编码蛋白编码蛋白缺组蛋白缺组蛋白 第十页，共三十八页。二二 质粒质粒（一）（一）基本特征基本特征 l l自我复制自我复制 l l赋予细菌特殊性状赋予细菌特殊性状(xngzhung)(xngzhung)l l非生命活动所必需非生命活动所必需 l l转移性转移性 l l相容性与不相容性质粒相容性与不相容性质粒 第十一页，共三十八页。（二）医学上重要的质粒（二）医学上重要的质粒 l l致育质粒（致育质粒

6、（F质粒）质粒）（F因子或致育因子）因子或致育因子）编码编码(bin m)(bin m)性菌毛性菌毛 l l耐药性质粒耐药性质粒(R质粒质粒)（R因子或抗药性因子）因子或抗药性因子）产生抗药性产生抗药性 第十二页，共三十八页。l l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 Col质粒（产大肠菌素因子）质粒（产大肠菌素因子）使大肠杆菌使大肠杆菌(d chn n jn)(d chn n jn)产生大肠菌素产生大肠菌素 l l毒力质粒（毒力质粒（Vi质粒）质粒）编码与致病性有关毒力因子编码与致病性有关毒力因子l l代谢质粒代谢质粒 编码产生与代谢相关的酶类编码产生与代谢

7、相关的酶类 第十三页，共三十八页。三三 转位转位(zhun wi)(zhun wi)因子因子 转位因子（转座子）：转位因子（转座子）：存在于细菌染色体或质粒存在于细菌染色体或质粒DNA分子分子(fnz)(fnz)上的一段特异性核苷酸序列片段。上的一段特异性核苷酸序列片段。可在可在DNA分子中移动分子中移动 第十四页，共三十八页。种类种类插入序列（插入序列（ISIS）不带有表现任何性状的基因不带有表现任何性状的基因 只编码转移只编码转移(zhuny)时所需要的转座酶时所需要的转座酶 第十五页，共三十八页。转座子转座子 携带转座基因携带转座基因 携带其他携带其他(qt)结构基因：耐药基因结构基因：

8、耐药基因 毒素基因毒素基因 抗金属基因抗金属基因 结果：插入基因失活、突变结果：插入基因失活、突变 耐药性产生耐药性产生 细菌染色体畸变细菌染色体畸变第十六页，共三十八页。转座噬菌体转座噬菌体 具有转座功能的溶原性噬菌体具有转座功能的溶原性噬菌体 前噬菌体整合到染色体上，前噬菌体整合到染色体上，改变溶原性细菌生物学性状；改变溶原性细菌生物学性状；前噬菌体脱离染色体，前噬菌体脱离染色体，带走临近带走临近(ln jn)DNA片段片段 载体载体第十七页，共三十八页。四四 噬菌体噬菌体 一、概念：能感染细菌、放线菌、螺旋体一、概念：能感染细菌、放线菌、螺旋体和真菌等微生物的病毒。和真菌等微生物的病毒。

9、二、生物学性状二、生物学性状(xngzhung)(xngzhung)：l l基本形态：基本形态：蝌蚪形、微球形、纤线形蝌蚪形、微球形、纤线形 l l基本结构：基本结构：l l头部：核酸及外壳头部：核酸及外壳 l l尾部：尾壳、尾髓、尾丝、尾刺尾部：尾壳、尾髓、尾丝、尾刺 第十八页，共三十八页。噬菌体结构噬菌体结构(jigu)模式图模式图第十九页，共三十八页。噬菌体吸附宿主噬菌体吸附宿主(szh)(szh)细菌模式细菌模式图图a.吸附吸附(xf)(xf)于宿主菌于宿主菌b.尾板扩张尾板扩张(kuzhng)(kuzhng)，尾鞘收，尾鞘收缩缩c.核酸注入菌体核酸注入菌体第二十页，共三十八页。三、噬

10、菌体与宿主菌的相互三、噬菌体与宿主菌的相互(xingh)(xingh)关系关系l l毒性噬菌体：导致细菌的裂解毒性噬菌体：导致细菌的裂解 溶菌性周期溶菌性周期l l温和噬菌体：温和噬菌体：l l溶原周期：噬菌体的核酸整合在溶原周期：噬菌体的核酸整合在 细菌的染色体上细菌的染色体上 l l溶菌周期：亦可导致细菌的裂解溶菌周期：亦可导致细菌的裂解 第二十一页，共三十八页。第三节第三节 细菌细菌(xjn)(xjn)变异的机制变异的机制 基因突变基因突变(j yn t bin)(j yn t bin)基因的转移和重组基因的转移和重组 l l转化转化l l接合接合l l转导转导l l溶原性转换溶原性转换

11、第二十二页，共三十八页。一一 基因突变基因突变(j yn t bin)突变突变 遗传物质结构发生突然而稳定改变，导遗传物质结构发生突然而稳定改变，导致细菌致细菌(xjn)性状的遗传性变异。性状的遗传性变异。突变类型：突变类型：基因突变基因突变：点突变，少数细菌发生少数：点突变，少数细菌发生少数 性状变异性状变异 染色体畸变染色体畸变：大段：大段DNA变，导致细菌死亡变，导致细菌死亡第二十三页，共三十八页。突变率：突变率：10-910-6 自发突变自发突变 诱发突变诱发突变 高高10-1000倍倍突变的回复和抑制突变的回复和抑制 突变型突变型 野生型野生型突变与选择突变与选择 随机和不定向随机和

12、不定向(dn xin)的的 利于突变株生长环境利于突变株生长环境（一）基因突变（一）基因突变(j yn t bin)的规律的规律第二十四页，共三十八页。耐药性菌株在接触药物前已出现耐药性菌株在接触药物前已出现(chxin)(chxin)，抗菌药物的作用只是选择耐药株抗菌药物的作用只是选择耐药株 第二十五页，共三十八页。（二）（二）DNA DNA 损伤损伤(snshng)(snshng)后修复后修复核酸内切酶、聚合酶、连接酶修复核酸内切酶、聚合酶、连接酶修复DNA出错出错 切损伤的切损伤的DNA，会切掉正常序列，会切掉正常序列DNA SOS产生许多基因产生许多基因 死亡前利用差错死亡前利用差错(

13、chcu)倾向的修复倾向的修复第二十六页，共三十八页。二二 基因基因(jyn)(jyn)转移和重组转移和重组基因转移基因转移 遗传物质由供体菌进入受体菌内的过程遗传物质由供体菌进入受体菌内的过程重组重组(zhn z)转移的基因与受体菌转移的基因与受体菌DNA整合在一起整合在一起第二十七页，共三十八页。转化转化(transformstion)(transformstion)：受体菌受体菌直接摄取直接摄取(shq)(shq)供体菌的供体菌的游离游离DNADNA片段，片段，使受体菌获得新的遗传性状。使受体菌获得新的遗传性状。第二十八页，共三十八页。基因基因(jyn)(jyn)转化模式图转化模式图外源

14、性外源性外源性外源性DNADNADNADNA一一一一段进入段进入(jnr)(jnr)(jnr)(jnr)受体受体菌菌转化菌转化菌原型菌原型菌第二十九页，共三十八页。1 1、定义定义(dngy)(dngy)(dngy)(dngy)：2 2、F F质粒的接合质粒的接合(jih)(jih)(jih)(jih)：接合接合(jih)(jih)（conjugation）接合时接合时F F因子的转移与复制因子的转移与复制F+F+F-F-F+F+F-F-F+F+F+F+第三十页，共三十八页。普遍性转导普遍性转导(zhun do)(zhun do)细菌被裂解细菌被裂解细菌被裂解细菌被裂解供体菌供体菌供体菌供体菌

15、DNADNA噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体DNADNA细菌细菌细菌细菌(xjn)(xjn)被普遍性噬被普遍性噬被普遍性噬被普遍性噬菌体感染菌体感染菌体感染菌体感染整合整合整合整合未整合未整合未整合未整合完全转导完全转导完全转导完全转导流产转导流产转导流产转导流产转导第三十一页，共三十八页。局限性转导局限性转导(zhun do)第三十二页，共三十八页。溶源性转换溶源性转换(zhunhun)(zhunhun)(zhunhun)(zhunhun)（lysogenic coversionlysogenic coversion）1 1、定义定义(dngy)(dngy)(dngy)(dngy)2 2、举例举例(

16、j(j(j(j l)l)l)l)产毒白喉杆菌产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棒状杆菌噬菌体棒状杆菌噬菌体无毒白喉杆菌无毒白喉杆菌无毒白喉杆菌无毒白喉杆菌白喉杆菌溶原性转换示意图白喉杆菌溶原性转换示意图第三十三页，共三十八页。原生质体融合原生质体融合(rngh)两细菌两细菌(xjn)经溶菌酶或青霉素脱细胞壁后经溶菌酶或青霉素脱细胞壁后融合成双倍体细胞融合成双倍体细胞第三十四页，共三十八页。细菌细菌：细菌细菌：转化：供受（直接）转化：供受（直接）转导：供受（温和噬菌体）转导：供受（温和噬菌体）接合接合(jih)(jih)：供受（性菌毛）：供受（性菌毛）原生质体融合：

17、原原（原生质体融合：原原（PEGPEG）噬菌体细菌：溶原性转换：前噬菌体噬菌体细菌：溶原性转换：前噬菌体第三十五页，共三十八页。第四节第四节 细菌细菌(xjn)(xjn)遗传变异在医遗传变异在医学中的应用学中的应用 疾病的诊断、治疗和预防疾病的诊断、治疗和预防（一）病原学诊断（一）病原学诊断（二）临床治疗（二）临床治疗（三）传染病预防（三）传染病预防测定致癌物质方面测定致癌物质方面(fngmin)(fngmin)的应用：的应用：Ames试验试验 在基因工程方面的应用在基因工程方面的应用 第三十六页，共三十八页。复习题复习题常见的细菌(xjn)变异现象有哪些？有什么意义？什么是质粒？质粒有什么特点？有哪些种类？什么是噬菌体？有哪两类？第三十七页，共三十八页。内容(nirng)总结第四章 细菌的遗传(ychun)与变异。（形态、结构、免疫原性）。遗传(ychun)性变异和非遗传(ychun)性变异的比较。L型变异（细胞壁缺陷型）。（R因子或抗药性因子）。携带其他结构基因：耐药基因。一、概念：能感染细菌、放线菌、螺旋体和真菌等微生物的病毒。蝌蚪形、微球形、纤线形。尾部：尾壳、尾髓、尾丝、尾刺。突变率：10-910-6 自发突变。核酸内切酶、聚合酶、连接酶修复DNA。遗传(ychun)物质由供体菌进入受体菌内的过程。有哪两类第三十八页，共三十八页。