噬菌体、细菌的遗传和变异.ppt

,*,第四章 噬菌体,授课人：李 岩,办公室：基础楼,226,室,E-mail:ly506,噬菌体bacteriophage,概念：是感染细菌、真菌、螺旋体、放线菌等微生物的病毒。,噬菌体的特性,个体微小，可以通过滤菌器,没有完整的细胞结构,只能在活细胞中复制增殖,有严格的宿主特异性,分布广,(一)噬菌体的生物学性状,形态与结构,蝌蚪形,微球形,丝形,电镜下的噬菌体,(一)噬菌体的生物学性状（续）,化学组成,蛋白质和核酸,抵抗力,强于细菌，对紫外线和,X,线敏感,吸附,穿入,生物合成,成熟与释放,噬菌现象,液体培养基,混浊 澄清,固体培养基,噬斑（,plaque,）,一定体积内的噬斑形成单位数目（,pfu,）,2.溶原性噬菌体,又叫前噬菌体或温和噬菌体,溶原性细菌（,lysogenic bacterium,）,溶原状态,溶原性周期和溶菌性周期,溶原性转换,Lysogenic bacterium,溶原性周期和溶菌性周期,(三)噬菌体的应用,细菌鉴定和分型,原理：高度特异性，一种噬菌体只能裂解与其相对应的一种细菌,方法：可疑细菌+已知噬菌体查噬菌体效价,分子生物学研究工具（目的基因的载体）,应用于核酸的复制、转录、重组、基因表达调节,第五章 细菌的遗传与变异,授课人：李 岩,办公室：基础楼,226,室,E-mail:ly506,学习目的,1.,掌握参与细菌遗传与变异的物质基础、噬菌体和质粒概念。,2.,掌握基因重组的几种方式：转化、接合、转导、溶原性转换。,遗传和变异,遗传,heredity,子代与亲代生物学性状,基本相同,遗传使细菌的性状保持相对稳定，且代代相传，使其种属得以保存。,变异,variation,子代与亲代生物学性状,差异,可使细菌产生新变种，变种的新特性靠遗传得以巩固，并使物种得以发展与进化。,细菌变异的分类,细菌的变异,遗传性变异,（基因型变异）,非遗传性变异,（表型变异）,遗传性变异与非遗传性变异的区别,遗传性变异,非遗传性变异,基因改变,+,-,遗传,+,-,可逆性,-,+,外界环境,-,+,变异幅度,个别细胞,群体,第一节 细菌的变异现象,形态和结构的变异,毒力变异,耐药性变异,菌落变异,1.形态和结构的变异,3-6%,NaCL,鼠疫耶氏菌 多形态性 陈旧培基物,特殊结构的变异,42-43,炭疽杆菌 失去形成芽胞能力,毒性降低,10-20,天,变形杆菌,0.1%,苯酚,迁徙生长（,H）,点状生长、单个菌落（,O）,H-O,变异,2.毒力变异,增强,棒状噬菌体,白喉棒状杆菌,获得白喉毒素基因,减弱,胆汁、甘油、马铃薯培养基牛分枝杆菌 卡介苗,13,年,(230,代,),3.耐药性变异,细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药的变异称为耐药性变异。,金黄色葡萄球菌,有些细菌还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。,耐药性变异产生的机制,耐药性突变：自发突变或对抗生素的生理适应,重组：通过转化、转导、接合传递耐药基因,耐药质粒的转移,4.菌落变异,在陈旧培养基中长期培养,光滑型菌落 粗糙型菌落,S,R,S-R,变异,第二节 细菌遗传变异的物质基础,染色体,质粒,染色体,质粒,（一）染色体chromosome,结构：裸露环状双螺旋,DNA,功能：控制细菌所有性状,基因：,DNA,片段，决定细菌遗传性状的功能单位，每个基因含若干碱基对,举例,大肠杆菌,DNA,长1000-1400,um（,为菌体1000倍）,含3.2,x10,6,碱基对,600个碱基对/基因,5000多个基因,（二）质粒（plasmid),细菌染色体外能自由复制的遗传物质。,是环状闭合的双链,DNA。,几种重要的质粒,致育质粒（,F,质粒）,耐药质粒,毒力质粒（,Vi,质粒）,细菌素质粒,第三节 细菌变异的机制,基因突变,基因转移与重组,（一）基因的突变mutation,是微生物某些遗传物质发生突然而稳定的改变，是由于,DNA,上碱基对的变化而使基因发生变化。,经常发生：每分裂10,6,10,9,，突变一次,2个概念,点突变：,核苷酸序列的改变仅为一个或几个碱基的置换、插入或丢失，出现的突变只影响到一个或几个基因，引起较少的性状变异,染色体畸变：,涉及大段的,DNA,核苷酸序列发生改变,（二）基因的转移与重组,基因转移（,gene transfer,）,外源性的遗传物质由供菌转入某受菌细胞的过程称为基因转移。,重组（,recombination,）,转移的基因与受菌,DNA,整合在一起称为重组，使受菌获得供菌的某些性状。,基因转移和重组的方式,转化,transformation,转导,transduction,溶原性转换,lysogenic conversion,接合,conjugation,原生质融合,protoplast fusion,1.转化transformation,转化：是指受菌,直接摄取,供菌游离的,DNA,片段，而获得新的遗传性状的过程。,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,。,小鼠体内肺炎链球菌转化实验,?,2.转导transduction,转导：以,温和噬菌体为载体,，将供菌的一段,DNA,转移到受菌内，使受菌获得新的性状。,分类：,普遍性转导（,generalized transduction,）,局限性转导（,restricted transduction,）,3.,溶原性转换,lysogenic conversion,当噬菌体感染细菌时，宿主菌染色体中,获得了噬菌体的,DNA,片段,，使其成为溶原状态时而致细菌获得新的性状。,举例：白喉棒状杆菌、,A,群链球菌、肉毒梭菌、产气荚膜梭菌、霍乱弧菌,举例,4.接合conjugation,供菌和受菌由,完整细胞相互直接接触,而传递大片段,DNA。,通过,性菌毛,的传递。,F,菌,（雄性菌）,性菌毛,F,菌,（雌性菌）,R,质粒的接合,A-Antibiotics,5.,原生质融合,protoplast fusion,指经处理使两种失去细菌细胞壁后进行,融合,，使遗传物质交换,使不具有基因转移条件的细菌进行杂交,四、细菌遗传变异的应用,疾病的诊断和预防,抗感染治疗,基因工程,（一）在疾病的诊断及预防中的应用,1.,细菌毒力变异与疾病预防,变异：毒力增强或减弱,例：白喉杆菌 毒力增强,牛型分枝杆菌 毒力减弱,应用：减毒活疫苗,2.,细菌形态、结构、菌落等的变异与细菌鉴定,形态、结构、染色性、生化特性、抗原性及毒力等方面的变异，使得诊断复杂化,例：,伤寒沙门菌有,10%,不产生鞭毛，检查无动力，无,H,抗体，影响正确判断。,3.,细菌,L,型变异与感染性疾病,概念：细菌受菌体外环境因素影响，阻断了细菌细胞壁肽聚糖的合成，转变成一种,细胞壁缺失,的变异型。,对原来敏感的药物转为耐药,治疗困难,生物学性状改变,诊断困难,（二）细菌耐药性变异与抗感染治疗,耐药菌株日益增多,耐药菌株携带耐药基因，可以自主复制，并传给下一代，可转移给敏感菌株。,预防耐药性：,药敏实验、早期足量、联合用药、不要滥用,（三）在基因工程方面的应用,基因工程是根据遗传变异中细菌可因基因转移和重组而获得新性状的原理设计的,载体,（质粒或噬菌体）,外源基因,受体菌,应用：目前已大量生产胰岛素、干扰素、多种生长激素、,rIL-2,等细胞因子和乙肝疫苗等生物制品,例：过去生产胰岛素要从几百万头猪的胰腺，才能获得,3,4mg,胰岛素，利用基因工程，只需几升培养液，就可以生产同样数量的产品。,小结,转化：,是指受菌,直接摄取,供菌游离的,DNA,片段，而获得新的遗传性状的过程。,转导：,以,温和噬菌体,为,载体,，将供体菌的一段,DNA,转移到受体菌内，使受体菌获得新的性状。,接合：,供菌和受菌由,完整细胞,相互,直接接触,而传递大片段,DNA。,溶原性转换：,是,噬菌体,DNA,转移到受体菌内，使受体菌获得新的性状。,小结,基因来源,转移方式,接合,供体菌,性菌毛,转化,供体菌,直接摄取,转导,供体菌,噬菌体为载体,溶原性转换,噬菌体,整合,思考题,参与细菌遗传变异的遗传物质有,_,和,_,。,细菌发生遗传变异的机制包括,_,和,_,。,供体菌和受体菌由完整细胞相互直接接触，遗传物质自供体菌转入受体菌，使后者获得供体菌的部分遗传性状，这种基因转移方式称,_,。,A.,转化,B.,转导,C.,接合,D.,溶原性转换,