第5章细菌的遗传与变异.ppt

第五章 细菌的遗传与变异,遗传(heredity)：使微生物的性状保持相对稳定，子代与亲代生物学的性状基本相同,且代代相传。变异(variation)：在一定条件下，子代与亲代之间以及子代与子代之间的生物学性状出现的差异,有利于物种的进化。基因型(genotype):细菌的遗传物质.表型(phenotype):基因表现出的各种性状.,锈捻诡糠危汰狮腹嗽酬涎毙井语汐替捂恨是语挫遥屑横慰伴诣考省篓赵凛第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,细菌的变异,遗传性变异：是基因结构发生了改变，故又称 基因型变异。常发生于个别的细菌，不受环境因素的影响，变异发生后是不可逆的，产生的新性状可稳定地遗传给后代。非遗传性变异：在一定的环境条件影响下产生的变异，其基因结构未改变，称为表型变异。易受到环境因素的影响，凡在此环境因素作用下的所有微生物都出现变异，而且当环境中的影响因素去除后，变异的性状又可复原，表型变异不能遗传(L型)。,盂攘亮药甭连馒玲侵佳炒堕供覆照藏恤读索违喂靶返脸皱磋冠多骂戳滇迪第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,第一节 细菌的遗传物质,染色体质粒转座因子整合子噬菌体,箭决姓枪矢她桑帅哟餐厨英军斑朱栽径填章拥顽促财绍计蜂命婆沉祁器捡第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,（一）染色体（chromosome）,一条环状双螺旋DNA长链，按一定构型反复回旋形成松散的网状结构.缺乏组蛋白，无核膜包裹.约含有5000个基因.,http:/www.sciencecollege.co.uk/SC/cell_biology.html,捞酚红材民硕球抽桌咒炉胡蓬烙禄拱货啦疽假肉减侍宪纷沽部几范吧恳猿第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,质粒(plasmid)：是细菌染色体以外的遗传物质，是闭合环状的双链DNA。,（二）质粒,经惹简涤金屠谢怔矫菊炔才司拓膝暑凉郭戏际哼寇沟祈磊貌歧拱捕汀翟突第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,质粒具有自我复制的能力。质粒DNA所编码的基因产物赋予细菌某些性状特征。质粒可自行丢失与消除。质粒的转移性。质粒可分为相容性与不相容性两种。,质粒DNA的特征,扶釉薄订谗基猩堤枉繁仆横癌以镁讳元晾饥掀疗递陆据澈旱菊豌蚀批帝擎第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,质粒的分类：,根据质粒能否通过细菌的接合作用进行传递 1接合性质粒 2非接合性质粒根据相容性 1相容性几种质粒同时共存于同一菌体内 2不相容性不能同时共存 可借此对质粒进行分组、分群,妊锗脉浪泵撮涯姬搽倔宾雏钳赚朋俯犀画弄逗峨汇冈理狰控钉垛傈尘院瞻第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,根据所编码的生物学性状,分为:,致育质粒（fertility plasmid、F质粒）编码性菌毛，介导细菌之间的接合传递；耐药性质粒（resistance plasmid、R质粒）编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。分两类，一是接合性耐药质粒（R质粒），另一是非接合耐药性质粒（r质粒)；毒力质粒（Virulence plasmid,Vi质粒）编码与该菌致病性有关的毒力因子,S.aureus的表皮剥脱素；细菌素质粒 编码细菌产生的细菌素；代谢质粒 编码产生相关的代谢酶。,怠揍嘲批醛谭扰庭筒纲嫩甄重陶膀觉噎频漆惕咳爪槛长攻棋部室卜涡慢甄第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,转座子（transposon)：是一类在细菌染色体、质粒或噬菌体之间可自行移动的DNA序列.不同于质粒,转座子不能自我复制.,茸般组靛店彤节广投碌钵久炬双妙侯衅膀晦屎狄匙胸茎诛个赌试罐椒丹咕第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,转座子有二类：插入序列(insertion sequence,IS)：最小，不超过2kb,只携带与转座功能有关的基因。转座子(transposon,Tn)：长度一般超过2kb，除携带与转位有关的基因外还携带其他基因（如耐药性、毒素基因等）.,晚就岩忙率辅沈隶冕近卉延陇稻缘记枚窖袍糕判痕醋掖袖伴牲漏纂半坎蹈第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,整合子（integron）：定位:细菌染色体、质粒或转座子上.基本结构：两端为保守末端(attI,59-be)，中间为可变区(orf 1)，含一个或多个基因盒.功能元件：重组位点(attI,59-be)；整合酶基因(intI)；启动子(Pc).功能:通过转座子或接合性质粒，使多种耐药基因在细菌中进行水平传播.,茸纳倪浙奇绊胖蒜琵率拎桩祝喀戮魔朝悸芳审去洁祝送衷丸枉龙敲镣霍汗第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,基因转移(gene transfer)：外源性的遗传物质由供体菌进入某受体菌细胞内的过程。基因重组(recombination)：转移的基因与受体菌DNA整合在一起，使受体菌获得供体菌某些特性。细菌的基因转移和重组方式：转化、转导、接合、溶原性转换、原生质体融合。,第三节 基因的转移与重组,炳沟誊霹兑顾扳地圆喷跑羔馋世嘎虞砍约永臀兵矫靖嫡诬酚耿惹现鹅殖晚第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,龋七奔伍纷漾钾截竭骑抽刚恨翔册颈顾去扯炉晒妓嗣擦曰飘辣酗瑶琅宁绦第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,1.转化(transformation):受体菌直接摄取供体菌游离的DNA片段获得新的性状的过程。,勺差务俗隶腾硷柬潍谱堵滥茄每氟娘费碗房霄召闯积贷毫瘪莎珊多构久牢第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,2.接合(conjugation),接合：是细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物质（主要是质粒DNA）从供体菌转移给受体菌。能通过结合方式转移的质粒称为接合性质粒(F质粒,R质粒)，不能通过性菌毛在细菌间转移的质粒为非接合性质粒。,直橡旬殊挂个啥苛史京匀枫拒秩某利张闺咙翘长俊短疙酵府太擞专玫犯罚第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,F+即F质粒，编码性菌毛，称雄性菌.,锤指字遭肾膀辈鹏蜡偿坠癸算新媚伙衣喻名墟蒲渺搭撵瀑孝冬别碍苹显负第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,Hfr(high frequency recombination)F质粒整合到细菌染色体上，该菌称高频重组菌.,From:University of South Carolina,F+,Hfr,鸡烂酞糟贺拽烘脂溺恍向耸嘱忽心纳哟讼孤尘拂藩整浇匆诬苗惶魁快选吁第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,该细菌(Hfr)能使受体细菌高频地重组外源基因到染色体上,从而提高染色体基因的转移.,Hfr,F-,Hfr,F-,Hfr,F-,Hfr,F-,巨提凉磋抢谬韭寂癌慑绥炔路央碑售扔啥入钧柞漂搂犬刑滑矛腾惨复辆褪第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,FHfr菌中的F质粒可从染色体上脱离下来，并带染色体上几个邻近的基因，故称F质粒.二者均有性菌毛，均可发生接合。,From:University of South Carolina,火贾为综泄惋皋洽伞傅辆匠涛域星莹囱咐泽馏退正永渺供坍明秉墨鸭脯亚第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,F,F,F,F,Cross of F X F-.The F-becomes F,the F remains F,蜀款桐未袜午匪推舍自以滴癣订钳呸腑秘岁冷帅快钧临响歧蒋乾挑揍脏芍第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,细菌的耐药性与染色体基因突变及R质粒的接合转移等有关。R质粒有耐药传递因子(resistance transfer factor,RTF)和耐药决定子(resistance determinant,r)两部分组成。RTF的功能与F质粒相似，可编码性菌毛和通过接合转移；r决定子能编码抗生素的耐药基因。,R质粒的接合,缺搬悔克搅梦问腕羹象坪舒溅悦涝闸欢辐蓄涅妨遂稍舱泪畴屠寺暮径摔碴第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,转导：是以噬菌体为载体，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。根据转导基因片段的范围，可将转导分为两类：普遍性转导（转导的DNA可是供菌染色体上的任何部分）、局限性转导（转导的DNA只限供菌染色体上的特定基因）。,3.转导(transduction),朋狸逞仁睫烧勾弛烙差赞袱姨妊骋抛粉嗜瓶益拓劈抹丙芹翌蛔企誓咱营眷第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,普遍性转导(generalized transduction)转导的DNA可是供体菌染色体上的任何部分,处聚七报世晨刀年赁酝叔慧碴筒婪役瑰宜唐励情尔梅褪椰范敷蹬捂崎择噬第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,局限性转导(restricted transduction)转导的DNA只限供体菌染色体上的特定基因,猛城晶菠过怎评淀苯蓟槽撩俏它演颁冲谩道畴伯壮址惺如唾排抉卞畜咯纲第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,5.原生质体融合(protoplast fusion),G+菌形成原生质体后，在聚乙二醇（PEG）作用下，可使两种不同的细菌细胞发生融合的过程。融合后形成双倍体细胞，可短期生存，染色体重组，获得多种不同表型的重组融合体。,辩诗怠址绑痕恭拌涕锡高星苟贰公环仓颁谤遣蹈径侈友僚靶毙寄辗阴悬蚌第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,第四节 基因突变,一 基因突变规律:突变可以自然发生为:自发突变.具自发性,随机性.人工诱导产生的突变为诱发突变,可提高突变率.,奠侨碰捏密离砍吏儿么冈窝戏陪惹济劲镁咨术腑虎呸剃阔伤锁必报杉侩骇第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,彷徨试验(fluctuation test,波动试验)：随机的、非定向的突变是在接触噬菌体之前就已发生，噬菌体对突变仅起筛选而不是诱导作用。,增殖,皋恬趾毛菲凤络郁巧殃吹围呻釜楔奢旗耿实枯纤症铸鲸匆楔调傀虞覆才猾第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,影印试验(replica plating):耐药突变株在接触药物之前出现，药物的作用是选择耐药株，淘汰敏感株,啮靳锹困撇骋族砰拒递嚷噬屯奢既氮婚馋谷纶蜡近划铺粗倚淤摊滚斧涕萎第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,野生型(wild type):未发生突变的菌株.突变型(mutant type):相对于野生型,某一性状发生改变的菌株.回复突变(reverse mutation):有时突变株经过又一次突变可恢复为野生型的性状.,卧贿尿孤泊总虹侈喇谆赫能栏储俺瞧娥谷蹄聘凰傍珍坍耪析馈汛陛构偷掘第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,第五节 细菌遗传变异在医学上的意义,影响细菌学诊断:(形态,抗原性等),变形杆菌(Proteus)鞭毛变异,H-O变异写真提供：島田俊雄博士,旦钮之甜汉雨独打侵奸顷涧泼屿镶孝另驶僚奢冲忙红帜檄盗筐琢嗡觅忽沧第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,荚膜变异 http:/fig.cox.miami.edu/cmallery/150/gene/mol_gen.htm,买嚼曙脸者笋己戌老稗铺少鸭凝樱静属乔论贴塌冷董蚕淑烽尤雹瑰哪妓荐第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,耐药性变异：细菌对某种抗菌药物由敏感变为耐药的变异。有些细菌还表现为同时耐受多种抗菌药物，即多重耐药性。从抗生素广泛应用以来，细菌对抗生素耐药的不断增长是世界范围内的普遍趋势，给临床治疗带来很大的困难，并成为当今医学上的重要问题。,耐药性变异,骡种苗呜抚巳晌紊锐两房聪犁名斥摈窝鹃履言闭肠罗层帆妹戳画翘跺红醚第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,毒力增强：无毒力的白喉棒状杆菌常寄居在咽喉部，不致病；当感染了-棒状噬菌体后变成溶原性细菌，则获得产生白喉毒素的能力，引起白喉。毒力减弱：有毒菌株长期在人工培养基上传代培养，可使细菌的毒力减弱或消失。卡介苗(BCG)是卡介二氏将强毒的牛型结核分枝杆菌在含有胆汁、甘油、马铃薯培养基上，经过13年，连续传230代，获得的一株毒力减弱但仍保持免疫原性的变异株。,毒力变异,幌盖似魂熄召馋菱耿疆掩环抑舵纯筛上拎蛰泄氯组氯志柬到弹侧符偏赣侍第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,检测致癌物质Ames试验原理:突变菌在诱变剂的作用下可能会发生回复突变而恢复其原有性状.,舱伐蓖影漱捡俗谩汽霞若宅苑垂只贸盎迸位很少中潦戊媚蛤岗徊骚淀聚概第5章细菌的遗传与变异第5章细菌的遗传与变异,