遗传与变异(下).pdf

2011-9-21李能20110920药学版1三、细菌变异的机制2011-9-21李能20110920药学版2细菌变异的机制基因突变（内源性）突变DNA的损伤修复基因的转移与重组（外源性）转化接合转导溶原性转换原生质体融合2011-9-21李能20110920药学版3(一)基因突变（了解）?突变(mutation)是细菌遗传物质的结构发生突然而稳定的改变，是DNA序列的永久性变化。?野生型突变型?小突变大突变?碱基的置换与移码?基因的适应性缺失2011-9-21李能20110920药学版4?l.突变率 10-1010-6?2.突变与选择突变是自发随机的、不定向的，不是诱导的结果(影印试验)?3.回复突变?DNA的损伤修复?基因突变规律(一)基因突变（了解）2011-9-21李能20110920药学版5无抗生素平板含抗生素平板混浊含抗生素液体培养基澄清2011-9-21李能20110920药学版6(二)基因的转移和重组（掌握）?基因转移(gene transfer)外源性的遗传物质由供体菌转入受体菌细胞的过程?基因重组(gene recombination)受体菌容纳外源性基因，转移的基因在胞质中能自行复制与表达，或与受体菌DNA整合在一起2011-9-21李能20110920药学版7提供外源性遗传物质的细菌称供体菌 donor接受外源性遗传物质的细菌称受体菌 recipient(二)基因的转移和重组 外源性的遗传物质：染色体DNA片段质粒DNA噬菌体基因转位因子2011-9-21李能20110920药学版8转化transformation?供体菌裂解游离的DNA片段被受体菌直接摄取整合，使受体菌获得新的性状。供体菌DNA供体DNA的一股被降解供体DNA的另一股子代细胞转化菌原型菌感受态受体菌整合细胞2011-9-21李能20110920药学版9小鼠体内肺炎链球菌的转化试验2011-9-21李能20110920药学版10接合conjugation细菌通过性菌毛互相连接沟通，将遗传物质(主要是质粒DNA)从供体菌转移给受体菌的方式?接合性质粒:F质粒、R质粒、Col质粒、毒力质粒?非接合性质粒2011-9-21李能20110920药学版112011-9-21李能20110920药学版12接合性质粒:?A.F质粒的接合?B.耐药性质粒（R质粒）的接合2011-9-21李能20110920药学版13F质粒的接合5-7F质粒质粒2011-9-21李能20110920药学版14F质粒的接合2011-9-21李能20110920药学版15F质粒的接合2011-9-21李能20110920药学版16F质粒的接合?F+F-（掌握）?Hfr(高频重组菌)F-（了解）?FF-（了解）F+、Hfr、F都是雄性菌2011-9-21李能20110920药学版17Hfr(高频重组菌高频重组菌)F-2011-9-21李能20110920药学版18Hfr(高频重组菌高频重组菌)F-2011-9-21李能20110920药学版19Hfr(高频重组菌高频重组菌)F-2011-9-21李能20110920药学版20Hfr(高频重组菌高频重组菌)F-2011-9-21李能20110920药学版21Hfr(高频重组菌高频重组菌)F-2011-9-21李能20110920药学版22Hfr(高频重组菌高频重组菌)F-2011-9-21李能20110920药学版23Hfr(高频重组菌高频重组菌)F-2011-9-21李能20110920药学版24Hfr(高频重组菌高频重组菌)F-2011-9-21李能20110920药学版25Hfr(高频重组菌高频重组菌)F-2011-9-21李能20110920药学版26Hfr(高频重组菌高频重组菌)F-2011-9-21李能20110920药学版27Hfr(高频重组菌高频重组菌)F-2011-9-21李能20110920药学版28Hfr(高频重组菌高频重组菌)F-2011-9-21李能20110920药学版29Hfr(高频重组菌高频重组菌)F-2011-9-21李能20110920药学版30Hfr(高频重组菌高频重组菌)F-2011-9-21李能20110920药学版31F质粒质粒2011-9-21李能20110920药学版32?接合性R质粒由耐药传递因子（RTF）+耐药决定因子（r决定因子）组成。R质粒的接合?R质粒分为两类:接合性和非接合性2011-9-21李能20110920药学版33?A.耐药传递因子（RTF）：编码性菌毛的产生通过接合转移?B.耐药决定因子：编码对抗菌药物的耐药性转座子连接R质粒的接合?二端有IS序列，可单独存在，也可结合一起。但单独无功能2011-9-21李能20110920药学版34以温和噬菌体为媒介,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。转导(transduction)根据转导基因片段的性质范围分为：普遍性转导局限性转导完全转导流产转导2011-9-21李能20110920药学版35溶原性噬菌体的溶原性周期与溶菌性周期2011-9-21李能20110920药学版36?供体菌DNA的任何片段（染色体或质粒）都有可能被误装入温和噬菌体外壳内，通过噬菌体进入受体菌，故称普遍性转导。如金葡菌的R质粒普遍性转导(generalized transduction)2011-9-21李能20110920药学版37?供体菌DNA片段与受体菌染色体重组，并随染色体复制传代完全转导普遍性转导2011-9-21李能20110920药学版38?外源DNA片段游离在胞质中，不与受体菌染色体重组，不独立复制，沿单个细胞传递流产转导?细菌菌落比正常菌落小得多普遍性转导2011-9-21李能20110920药学版39?前噬菌体从宿主菌染色体上脱离时发生偏差?将前噬菌体两侧的宿主染色体基因转移到受体菌?使受体菌的遗传性状发生改变的过程局限性转导(Restricted transduction)2011-9-21李能20110920药学版40?所转导的只限于供体菌染色体上个别特定位点的特定基因,故又名特异性转导。例如温和噬菌体进入大肠杆菌K12。局限性转导(Restricted transduction)2011-9-21李能20110920药学版41细菌染色体细菌染色体前噬菌体前噬菌体DNA2011-9-21李能20110920药学版42细菌染色体细菌染色体前噬菌体前噬菌体DNA2011-9-21李能20110920药学版43?前噬菌体本身携带结构基因，由于整合于宿主菌染色体上导致细菌基因型和性状改变。溶原性转变(lysogenic conversion)：2011-9-21李能20110920药学版44?如白喉杆菌感染棒状杆菌噬菌体，其前噬菌体带有产生毒素蛋白的结构基因溶原性转变(lysogenic conversion)：2011-9-21李能20110920药学版45原生质体融合(protoplast fusion)聚乙二醇溶菌酶/青霉素失去细胞壁两种细菌原生质体融合两细菌可发生遗传物质交换2011-9-21李能20110920药学版46接合供体菌通过性菌毛转化供体菌摄入转导供体菌噬菌体为载体转换噬菌体溶原性整合基因的转移与重组比较类型基因来源转移方式2011-9-21李能20110920药学版47第二节病毒的遗传与变异2011-9-21李能20110920药学版48病毒的基因突变（熟悉）?基因组碱基序列的置换、缺失或插入?自发突变与诱发突变?突变株及表型?常见类型条件致死型突变株缺陷型干扰突变株宿主范围突变株耐药突变株2011-9-21李能20110920药学版49条件致死型突变株?只能在某种条件下增殖，而在另一种条件下不能增殖的病毒株?温度敏感突变株(temperature sensitive mutant，ts)2835可以复制，3740不能复制酶蛋白或结构蛋白在较高温失去功能毒力降低而保持免疫原性减毒活疫苗易回复突变，多次诱变稳定传代的变异株脊髓灰质炎减毒活疫苗2011-9-21李能20110920药学版50病毒基因的重组与重配?重组recombination两种病毒感染同一宿主细胞发生基因的交换，产生具有两个亲代特征的子代病毒，并能继续增殖。可在活病毒之间，活病毒与灭活病毒之间乃至灭活病毒间发生。2011-9-21李能20110920药学版51?重配 reassortment基因分节段的RNA病毒通过交换RNA节段而进行的基因重组称为重配病毒基因的重组与重配2011-9-21李能20110920药学版52病毒基因复活?交叉复活?多重复活2011-9-21李能20110920药学版53交叉复活(crossing reactivation)?已灭活的病毒可与另一近缘的活病毒感染同一宿主细胞时，经基因重组而使灭活病毒复活2011-9-21李能20110920药学版54多重复活(multiplicity reactivation)?两种或两种以上近缘已灭活的病毒(病毒基因组的不同部位受损)感染同一宿主细胞时，经基因重组而出现感染性的子代病毒2011-9-21李能20110920药学版55基因整合(gene intergration)?病毒感染细胞时，病毒基因组中DNA片段可插入到宿主染色体DNA中，这种病毒基因组与细胞基因组的重组过程。?结果：a.病毒基因的变异b.宿主细胞染色体基因的改变(如细胞恶性转化)2011-9-21李能20110920药学版56病毒基因产物的相互作用?互补作用和加强作用?表型混合和核壳转移2011-9-21李能20110920药学版57互补作用(complementation)?两种病毒感染同一细胞时，其中一种病毒的基因产物（如结构蛋白和代谢酶）促使另一病毒增殖，并产生两种感染性子代病毒。?发生于两种缺陷病毒之间、感染性与缺陷或灭活病毒之间。产物水平2011-9-21李能20110920药学版58表型混合和核壳转移?表型混合(phenotypic mixing)两株病毒混合感染时，装配过程发生错误，出现互相交换衣壳蛋白、包膜蛋白。主要表现为耐药性、抗原性等生物学特征改变，基因并未改变，改变的生物学性状不能遗传。2011-9-21李能20110920药学版59表型混合和核壳转移?核壳转移(transcapsidation)无包膜蛋白无包膜蛋白病毒发生的表型混合衣壳的张冠李戴两亲代编码的壳粒相互混合组成的衣壳2011-9-21李能20110920药学版60第三节微生物遗传变异的应用?在疾病诊断和防治中的作用?微生物基因组研究?在检测致癌物质方面的应用?流行病学方面的应用?基因工程方面的应用教学要求：?掌握：掌握：质粒；噬菌体；细菌基因的转移与重组。?熟悉：熟悉：细菌的变异现象；转座子；病毒的基因突变；病毒基因的重组与重配；病毒基因的整合；病毒基因产物的相互作用。?了解：了解：遗传与变异的原理；细菌染色体；噬菌体的形态结构；细菌基因突变；病毒的基因组；微生物遗传变异在医学上的应用。