13细菌的遗传和变异PPT课件.ppt

第十三章第十三章 细菌的遗传和变异细菌的遗传和变异Heredity and variation of bacteria1-细菌的遗传与变异遗传性变异遗传性变异 非遗传性变异非遗传性变异 基因型变异基因型变异 表型变异表型变异 genotypic variation phenotypic variation 2-细菌的变异现象 phenomenen of bacterial variation形态结构变异形态结构变异 Variation of morphology and structure菌落变异菌落变异 variation of colony 毒力变异毒力变异virulent variation 卡介苗卡介苗 Bacillus of Calmette-Guerin,BCG:卡介二氏卡介二氏用有毒的牛结核分枝杆菌在含甘油、马铃薯的培养基上，用有毒的牛结核分枝杆菌在含甘油、马铃薯的培养基上，经经13年连续年连续230次传代所获得的一毒力减弱但保留有抗原次传代所获得的一毒力减弱但保留有抗原性的变异株。是性的变异株。是 用于人工免疫以预防结核病的活疫苗。用于人工免疫以预防结核病的活疫苗。耐药性变异耐药性变异variation of virulence3-细菌遗传变异的物质基础细菌遗传变异的物质基础 materia basis of bacterial heredity and variation染色体染色体DNA chromosome质粒质粒 plasmid转位因子转位因子 transposable element噬菌体噬菌体 phage4-染色体染色体DNA chromosome无内含子无内含子重复序列少重复序列少功能相关基因组功能相关基因组 成操纵子成操纵子病原菌中存在病原菌中存在毒力島（毒力島（pathogenecity Island)5-定义：为染色体外的遗传物质定义：为染色体外的遗传物质,是存在于是存在于细菌胞质中的闭合环状双链细菌胞质中的闭合环状双链DNA,质粒带质粒带有遗传信息，控制细菌某些特定的遗传有遗传信息，控制细菌某些特定的遗传性状。医学上重要的质粒有性状。医学上重要的质粒有F质粒质粒（fertility plasmid）、）、R质粒质粒（resistance plasmid）、）、Vi质粒质粒(virulent plasmid)等。等。质粒 plasmid6-质粒的重要特性：质粒的重要特性：决定特殊性状决定特殊性状能自我复制能自我复制 能转移能转移 能自发消除能自发消除质粒的不相容性质粒的不相容性7-常见的细菌质粒及其功能常见的细菌质粒及其功能F质粒质粒 fertility plasmid-含性菌毛蛋含性菌毛蛋白基因，编码产生性菌毛。有质粒的细白基因，编码产生性菌毛。有质粒的细菌称雄性菌，能长出性菌毛；无质粒的菌称雄性菌，能长出性菌毛；无质粒的细菌称雌性菌，无细菌称雌性菌，无 性菌毛产生。性菌毛产生。8-R质粒resistant plasmid 接合性耐药质粒：接合性耐药质粒：conjugative plasmid of drug resistance耐药性质粒耐药性质粒 非接合性质粒非接合性质粒：不能通过：不能通过 接合方式传递接合方式传递,可通可通 过转导方式传递过转导方式传递.9-毒力质粒virulent plasmid，Vi plasmid如致病性大肠埃希菌的如致病性大肠埃希菌的ST质粒、质粒、LT质粒质粒 等。等。细菌素质粒细菌素质粒、代谢质粒等。、代谢质粒等。10-转位因子转位因子 transposable element细胞基因组中能改变自身位置的一段细胞基因组中能改变自身位置的一段DNA序列序列。能在。能在DNA分子中移动，在细菌基因组中不断改变位置，并分子中移动，在细菌基因组中不断改变位置，并可从一个基因组转移到另一个基因组中。转位因子主可从一个基因组转移到另一个基因组中。转位因子主要有：要有：插入序列插入序列 insertion sequence,IS 转座子转座子 transposon,Tn 转座噬菌体转座噬菌体 tranposable phage or prophage Tn prophage IS 中心序列中心序列 IS 2kb 28kb 2kb 细菌染色体细菌染色体DNA11-1915-1917年,托特和德爱莱尔Twort和dHerelle）分别发现了噬菌体噬菌体(Phage)12-概念：噬噬菌菌体体是是感感染染细细菌菌、真真菌菌、放放线线菌菌或或螺螺旋旋体体等等微微生生物物的的病病毒毒。噬菌体的病毒特征：能通过滤菌器，无完整细胞结构，专性细胞内寄生。噬菌体有严格宿主特异性，只感染易感宿主菌。13-1形态结构：EM下有三种基本形态：蝌 蚪 型、微球形和丝形。噬菌体的主要生物学特征14-2化学组成：噬菌体由核酸和蛋白质组成。核酸是噬菌体的遗传物质，根据其组成可分为DNA噬菌体和RNA噬菌体。蛋白质是噬菌体头部衣壳及尾部的主要组成成份，能保护噬菌体核酸，决定其外形和表面特征。15-噬菌体与细菌的关系 1毒性噬菌体毒性噬菌体(virulent phage)概概念念：毒毒性性噬噬菌菌体体能能在在宿宿主主菌菌细细胞胞内内复复制制增增殖殖，产产生生许多子代噬菌体，并且最终裂解宿主菌。许多子代噬菌体，并且最终裂解宿主菌。溶菌周期溶菌周期：吸附吸附 穿入穿入 生物合成生物合成 成熟与释放成熟与释放 16-2温和噬菌体温和噬菌体(temperate phage)概念：噬菌体DNA与宿主菌染色体DNA整合，随宿主菌DNA复制、分裂而传代,建立溶原性周期。前前前前噬噬噬噬菌菌菌菌体体体体(prophage):prophage):整合在细菌染色体上的噬菌体基因组称为前噬菌体；溶溶溶溶原原原原性性性性细细细细菌菌菌菌(lysogenic lysogenic bacteria):bacteria):带有前噬菌体基因组的细菌称为溶原性细菌。前噬菌体可使溶原性细菌的表型发生改变,称溶溶溶溶原原原原性性性性转转转转换换换换(lysogenic conversion).lysogenic conversion).17-3溶原性周期和溶菌性周期溶原性周期和溶菌性周期溶原性周期和溶菌性周期溶原性周期和溶菌性周期 温和噬菌体感染宿主菌后所建立的溶原状态可中断，前噬菌体可自发或在一定理化因素诱导下从宿主菌染色体切离下来，重新复制新的子代噬菌体，最终裂解细菌。温和噬菌体可转变成毒性噬菌体的潜在性称为溶原性。因此温和噬菌体有溶原性周期和溶菌性周期，噬菌体表达的基因产物决定两种状态的存在。18-温和噬菌体 temperate phage 吸附吸附 穿入穿入 前噬菌体前噬菌体 溶原周期溶原周期 prophage 溶菌周期溶菌周期 溶原性细菌的溶原性周期和溶菌性周期19-一、基因突变一、基因突变 gene mutation二、基因的转移与重组二、基因的转移与重组 gene transfer and recombination细菌变异的机制细菌变异的机制 Mechanism of bacterial variation20-一、基因突变一、基因突变 gene mutation突变：突变：突变是细菌遗传物质结构发生突然而稳定的改变，引起细菌遗传性变异。可分为点突变和大突变21-二、基因的转移与重组二、基因的转移与重组 gene tranfer and recombination 1.1.转化转化 transformation 供体菌游离的供体菌游离的DNA片段被受体菌直接摄取，使受体片段被受体菌直接摄取，使受体菌获得新的性状菌获得新的性状。R S R S DNA 22-2.接合conjugation细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物质（主要是质粒物质（主要是质粒DNA）从供体菌转移从供体菌转移给受体菌。给受体菌。接合性质粒：能通过接合方式转移的质接合性质粒：能通过接合方式转移的质粒称为接合性质粒，粒称为接合性质粒，F质粒质粒、R质粒质粒、Col质粒和毒力质粒等。质粒和毒力质粒等。23-F质粒的接合24-F质粒接合过程25-wR质粒n耐药传递因子（resistance transfer factor,RTF）w与F质粒相似，编码性菌毛的产生和通过接合转移n耐药（r）决定子26-3.转导transduction定义：以温和噬菌体为载体，将供体菌定义：以温和噬菌体为载体，将供体菌的一段的一段DNA转移到受体菌内，使受体菌转移到受体菌内，使受体菌获得新的性状。获得新的性状。完全转导完全转导类型：普遍性转导类型：普遍性转导 流产转导流产转导 局限性转导局限性转导27-结果完全转导流产转导未整合未整合整合整合28-局限性转导restricted transductionw或称特异性转导，所转导的只限于供体菌染色体上特定的基因。29-4.溶原性转换溶原性转换 lysogenic conversion 定义：溶原性细菌因染色体上整合有定义：溶原性细菌因染色体上整合有前噬菌体而获得新的遗传性状。前噬菌体而获得新的遗传性状。30-常见的细菌及其所产生的毒素有：常见的细菌及其所产生的毒素有：白喉棒状杆菌白喉棒状杆菌 链球菌链球菌 产气荚膜梭菌产气荚膜梭菌 肉毒梭菌肉毒梭菌 白喉毒素白喉毒素 致热外毒素致热外毒素 毒素毒素 肉毒毒素肉毒毒素 31-基因来源转移方式transformation供体菌直接摄取conjugation供体菌性菌毛transduction供体菌噬菌体为载体lysogenic conversion噬菌体整合32-细菌遗传变异的实际意义在疾病的诊断、治疗与预防中的应用在测定致癌物质中的应用在流行病学中的应用在基因工程中的应用33-本章重点内容:基本概念:质粒、噬菌体、毒性噬菌体温和噬菌体、前噬菌体基因转移与重组的四种方式：转化、接合、转导、溶原性转换34-