微生物学第3章细菌遗传与变异.ppt
细菌学总论,第3章 细菌遗传与变异 Bacterial Genetics,第一节 与细菌遗传相关的物质,细菌染色体染色体以外的遗传物质质粒噬菌体转座子,细菌染色体,细菌染色体 chromosome 一条环状双螺旋DNA长链按一定构型反复回旋而成的松散网状结构携带大部分遗传信息，决定细菌基因型单拷贝，很少有重复序列连续，无内含子,质粒（plasmid）,概念染色体以外的遗传物质，存在于细胞质中，具有自主复制的能力，为闭合环状的双链DNA分子，带有遗传信息，控制细菌的某些特定遗传性状,质粒(plasmid),特点自主复制不是生长繁殖必需的编码某些表型可丢失、转移或消除分类接合作用接合性、非接合性不相容性相容性、不相容性表型F质粒、R质粒、Vi质粒、Col质粒,噬菌体（bacteriophage or phage）,是侵噬细菌或真菌的病毒，也是赋予宿主菌生物学性状的遗传物质核酸和蛋白质组成，活菌内寄生，严格宿主特异性蝌蚪形、球形、杆状,噬菌体结构,头部核心：DNA 或 RNA衣壳：蛋白质尾部蛋白质与吸附宿主有关,噬菌体感染细菌的结果,溶菌性周期毒性噬菌体溶原性周期前噬菌体溶原性细菌温和噬菌体,噬菌体的复制,溶菌周期,吸附阶段生物合成阶段释放阶段,prophage:整合在细菌基因组中的噬菌体基因组,溶原性细菌,前噬菌体,温和噬菌体,可具有溶原、溶菌两个周期,溶原性细菌带有前噬菌体基因组的细菌溶原性转换有些前噬菌体可使溶原性细菌表型发生改变无毒的beta-棒状杆菌携带-棒状杆菌噬菌体时成为溶原性细菌，产生白喉毒素致病,转座子,转座子 transposon,Tn一类能在细菌的染色体、质粒或噬菌体之间自行移动的遗传物质功能：插入突变类型插入序列复合转座子,第二节 细菌的变异现象,形态结构变异：细菌L型、H-O变异 抗原性变异菌落变异：S-R变异毒力变异耐药性变异,形态变异,3-6%食盐鼠疫杆菌 多形态性(衰残型)琼脂培基,L型变异-药物、抗体或补体等,正常霍乱弧菌,霍乱弧菌L型,毒力变异,卡介苗（BCG）,卡-介（Calmette-Grin）二氏将有毒力的牛型结核分枝杆菌在含胆汁、甘油和马铃薯的培养基上经13年传230代，得到毒力减弱而抗原性稳定的菌株，用于结核病的预防。,第三节 细菌变异机制,一、突变类型点突变一个碱基对多点突变两个以上碱基对的变化回复突变和抑制突变正向突变回复突变抑制突变,突变,二、基因转移和重组,基因转移 供体菌DNA转移给受体菌的过程 基因重组进入受体菌的外源DNA能够复制，导致其基因型发生改变成为重组体或重组菌方式转化、接合、转导、溶原性转换、原生质体融合,转化,概念：受体菌直接摄取供体菌 DNA而获得新的遗传性 状的过程。,转化 transformation,肺炎链球菌的转化试验,接合 conjugation,概念：两个细菌接触，供体菌通过性菌毛将DNA直接转入受体菌内，使受体菌获得新的遗传性状的过程。,接合 conjugation,通过性菌毛相互连接沟通，将质粒或染色体的DNA从供体菌转移给受体菌F质粒（fertility plasmid）雄性菌（F+）雌性菌（F-）,F质粒接合转移模式图,高频重组菌株(high frequency recombination,Hfr),概念F质粒可整合到细菌染色体上，有可能引起宿主染色体发生高频率的转移，故称为Hfr,电镜下的接合,F质粒的接合,性菌毛末端-受体接合桥形成,F质粒形成切口，一条DNA链进入受体菌内,F质粒留在供体细胞的一条链进行复制并形成互补链,F质粒的接合,转导 transduction,概念：以噬菌体为媒介，将供体菌DNA片段转移到受体菌内，使受体菌获得新的遗传性状。,普遍性转导(generalized transduction),噬菌体转导供体菌染色体上任何部位DNA片段，发生于裂解期。完全转导供体菌DNA片段与受体菌染色体整合并随之传代。流产转导供体菌DNA片段不与受体菌染色体整合也不可自我复制（大多为此）,细菌裂解期,细菌DNA（将供菌任意DNA装配）,噬菌体DNA,普遍性转导模式图,整合,未整合,完全转导,流产转导,细菌被普遍性转导噬菌体感染,Generalized Transduction,局限性转导(restrictedtransduction),36,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噬菌体转导供体菌染色体上特定部位的DNA片段,发生于溶原期噬菌体将自身一段DNA留在供菌染色体上，却将相邻供菌的部分DNA带给受菌并整合至受体菌染色体上,37,局限性转导模式图,正常脱离,断裂和 再接,断裂和 再接,偏差脱离,gal,gal,gal,gal,bio,bio,bio,bio,溶原性转换Lysogenic conversion,溶原性细菌因染色体上整合有前噬菌体而获新遗传性状,原生质体融合Protoplast fusion,细菌形成原生质体后，在聚乙二醇作用下可以使两个细菌细胞发生融合特点使原来不具有基因转移条件的细菌实现基因转移和重组可用于同种或异种之间,41,概念：人工将两种不同的细菌经溶菌酶 或青霉素等处理，失去细胞壁成为原生 质体后进行相互融合的过程 融合剂：PEG（聚乙二醇）应用：基因转输、实验工具,5、原生质体融合（proptopast fusion）,41,原生质体融合,第四节 细菌遗传学的应用,在诊断、治疗和预防方面的应用 检测致癌物质 在流行病学方面的应用 在基因工程方面的应用,小结,与细菌遗传相关的物质细菌的变异现象细菌变异的机理细菌遗传变异在医学上的应用,教学大纲,掌握内容：细菌的遗传物质；基因转移与重组方式的种类及定义；噬菌体及其相关概念。熟悉内容：细菌的变异类型；噬菌体与宿主菌相互关系。了解内容：细菌的变异现象；细菌遗传变异研究的实际意义。,问题,简述噬菌体的概念、分类、及主要应用。细菌基因转移和重组的方式有几种？各自的特点是甚麽？,
