細菌的遺傳與變異2012.ppt

1、Bacterial heredity and variation,教學重難點,1、教學重點：細菌變異的機制 2、教學難點：細菌遺傳和變異的物質基礎,遺傳（heredity） 子代與親代的生物學性狀基本相同，且代代相傳。,變異（variation） 子代與親代以及子代與子代之間的生物學性狀出現差異。,-細菌的變異現象,毒力變異,形態(tài)結構的變異,耐藥性變異,細菌的變異現象,菌落變異,-細菌的變異現象,形態(tài)結構變異,正常形態(tài)細菌,細菌L型,葡萄球菌,葡萄球菌L型,-細菌的變異現象,形態(tài)結構變異,有莢膜的肺炎球菌,無莢膜的肺炎球菌,-細菌的變異現象,毒力變異,白喉棒狀桿菌,獲得白喉毒素,白喉桿菌溶原性

2、轉換示意圖,-細菌的變異現象,耐藥性變異,1.金黃色葡萄球菌耐青霉素的菌株已從1946年的14% 上升至目前的80%以上。 2.有些細菌還表現為同時耐受多種抗菌藥物，即多重耐藥性，甚至產生藥物依賴性。 含鏈霉素培養(yǎng)基痢疾桿菌依鏈株(耐藥菌株) 長期培養(yǎng),-細菌的變異現象,細菌菌落形態(tài)變異,S型菌落,R型菌落,-細菌的遺傳物質,質粒,染色體,噬菌體,細菌的遺傳物質,轉位因子,整合子,染色體（chromosome）,環(huán)狀雙螺旋DNA，長約1mm, 決定細菌基因型(genotype)和表型(phenotype） 缺乏組蛋白，有核蛋白 染色體基因無內含子 細菌染色體DNA的復制 和高等生物十分相似 。

3、,-細菌的遺傳物質,質粒（plasmid）,染色體外的遺傳物質，是環(huán)狀閉合雙鏈的 DNA，存在于細胞質中，具有自我復制能力，所攜帶的遺傳物質能賦予宿主菌某些生物學性狀。,-細菌的遺傳物質,醫(yī)學上重要的質粒,F質粒（致育因子）- 編碼細菌的性菌毛 R質粒 (耐藥性質粒)- 與細菌耐藥性有關 3. Vi質粒（毒力質粒）- 編碼與該菌致病性有關的毒力因子，如ST、LT質粒 4. 代謝質粒 - 編碼產生相關的代謝酶 5. 細菌素質粒-編碼細菌素,-細菌的遺傳物質,質粒（plasmid）,質粒的特性,1.自我復制（緊密型質粒和松弛型質粒） 2.可以自行丟失與消除 3.可賦予細菌新的性狀 4.可在菌間轉移

4、 5.相容性和不相容性,-細菌的遺傳物質,質粒（plasmid）,噬菌體(bacteriophage),-細菌的遺傳物質,噬菌體(bacteriophage),-細菌的遺傳物質,噬菌體(bacteriophage),-細菌的遺傳物質,相關概念,1.前噬菌體（prophage）：? 2.溶原性細菌（lysogenic bacterium）：? 3.溫和噬菌體（temperate phage）：?,轉位因子( Transposable element),轉位因子是存在于細菌染色體或質粒DNA分子上的一段特異性核苷酸序列片段，它能在DNA分子中移動，不斷改變它們在基因組的位置，能從一個基因組轉移到另

5、一個基因組中。,-細菌的遺傳物質,轉位因子( Transposable element),-細菌的遺傳物質,轉位因子分類,插入系列,轉座子,轉座噬菌體或前噬菌體,轉座子的特征,-細菌的變異機制,一、基因突變(mutation),基因突變即遺傳物質結構發(fā)生突然改變,基因突變的類型,點突變：范圍小 染色體畸變：范圍大,基因突變的機制,堿基的置換和移碼,-細菌的變異機制,一、基因突變(mutation),基因突變特性,1. 自發(fā)性與可誘發(fā)性 2. 隨機性與不對應性 e.g. 彷徨試驗；影印試驗 3. 可逆性 突變可回復： 野生型 突變株,-細菌的變異機制,一、基因突變(mutation),彷徨實驗,

6、影印實驗,轉導,轉化,接合,溶原性轉換,原生質體融合,-細菌的變異機制,二、基因的轉移和重組,-基因的轉移和重組,二、基因的轉移和重組,轉化（transformation）,轉化是供體菌裂解游離的DNA片段被受體菌直接攝取，使受體菌獲得新的性狀。,-基因的轉移和重組,二、基因的轉移和重組,轉化（transformation）,-基因的轉移和重組,二、基因的轉移和重組,轉導（transduction）,以溫和噬菌體為媒介，將供體菌的DNA片段轉移到受體菌內，使受體菌獲得新的性狀。,普遍性轉導（generalized transduction） 包括完全轉導與流產轉導 局限性轉導（restrict

7、ed transduction）,-基因的轉移和重組,二、基因的轉移和重組,轉導（transduction）,普遍性轉導,-基因的轉移和重組,二、基因的轉移和重組,轉導（transduction）,局限性轉導,-基因的轉移和重組,二、基因的轉移和重組,普遍性轉導與局限性轉導的區(qū)別,-基因的轉移和重組,二、基因的轉移和重組,接合（conjugation）,細菌通過性菌毛相互連接溝通，將遺傳物質（主要是質粒DNA）從供體菌轉移給受體菌,使受體菌獲得新性狀。,-基因的轉移和重組,二、基因的轉移和重組,接合（conjugation）,F質粒的接合(F+與F-的接合),-基因的轉移和重組,二、基因的轉移

8、和重組,接合（conjugation）,F+與Hfr菌的轉換,Hfr與F+菌的轉換,-基因的轉移和重組,二、基因的轉移和重組,接合（conjugation）,F質粒的接合(Hfr與F-的接合),-基因的轉移和重組,二、基因的轉移和重組,高頻重組菌 （high frequency recombinant，Hfr）,細菌染色體上整合有F質粒，該菌能以較高的頻率轉移細菌染色體基因。 F質粒： F質粒在Hfr菌中的整合作用是一種可逆過程，從染色體上脫離下來的F質粒還會攜帶鄰近的染色體基因或DNA片段。,F+ 、 Hfr、 F都為雄菌,-基因的轉移和重組,二、基因的轉移和重組,R質粒的接合,耐藥傳遞因子

9、（resistance transfer factor, RTF）與F質粒相似 耐藥（r）決定子 (resistance determinant)編碼對抗菌藥物的耐藥性，可由幾個轉座子連接相鄰排列。,-基因的轉移和重組,二、基因的轉移和重組,R質粒的接合,-基因的轉移和重組,二、基因的轉移和重組,溶原性轉換（lysogenic conversion）,溶原性細菌因染色體上整合有前噬菌體,從而獲得新的遺傳性狀，稱溶原性轉換。,白喉棒狀桿菌,獲得白喉毒素,-基因的轉移和重組,二、基因的轉移和重組,原生質體融合（protoplast fusion),是將兩種不同的細菌經溶菌酶或青霉素等處理，失去細胞壁成為原生質體后進行彼此融合的過程。,-細菌遺傳變異的醫(yī)學應用,1.在疾病的診斷、治療與預防中的應用 2.在流行病學中的應用 噬菌體分型 指紋圖譜法 （plasmid fingerprinting ,PFP） 3.在測定致癌物質中的應用-Ames test 4.在基因工程中的應用 工程技術生產胰島素、生長激素 、疫苗等,-細菌遺傳變異的