《细菌的遗传变异》PPT课件.ppt

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1、第7章细菌的遗传变异,遗传（heredity）遗传使细菌的性状保持相对稳定，且代代相传，使其种属得以保存变异（variation）在一定条件下，子代和亲代之间以及子代和子代之间的生物学性状出现差异，有利于物种进化,1,基因型变异和表现型变异的比较,基因型变异,表现型变异,基因结构,变化 未变,可逆性,不或极少 可逆,稳定性,稳定 不稳定,环境影响,涉及细菌数,不受影响 受影响,个别 全体,2,第一节 细菌的变异现象,一、形态结构的变异（1）荚膜变异（肺炎球菌）、芽胞变异（炭疽杆菌）、鞭毛变异（H-O变异：变形杆菌）、色素变异（粘质沙雷菌）（2）L型变异：肽聚糖合成障碍导致的细胞壁缺陷型，由体内

2、体外各种因素形成，其特点为：1、形态多变，不易染色；2、只能在高渗培养基上生长；3、L型菌在生化反应、抗原性、耐药性方面均与原菌不同；4、L型菌仍有一定致病性（金葡菌、链球菌等）5、部分细菌的L型变异有可逆性（金葡菌）,二、菌落变异：光滑型（S）与粗糙型（R）三、毒力变异：卡介苗（BCG）的培养四、抗药性变异：耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）,第二节 遗传变异的物质基础,一、细菌的染色体：包括真核细胞和原核细胞细菌染色体：裸露的dsDNA，3.25106 bp；只有一个复制起始位点；复制快：105 bp/min；无组蛋白，为连续基因；含有重叠序列；染色体上的DNA按碱基互补配对原则配对。基

3、因：DNA分子中不同排列顺序的DNA区段所构成的特定的功能单位。,二、质粒（plasmid）：,是原核细菌染色体外的遗传物质，位于细胞质内。是双股闭环的DNA链，携带的基因数少，多携带抗药性基因、产抗生素基因、产毒素基因等，可自行复制、转移。,功能：F质粒转移；R质粒耐药；Col质粒细菌素,6,噬菌体（bacteriophage）：,形态结构:蝌蚪形衣壳：蛋白质核酸：dsDNA,分布广:有菌就有噬菌体宿主特异性：流行病调查；分型参与细菌变异：转导,溶原性转换,7,第三节 变异的原理,一、变异的一般机理包括基因突变和基因重组。（一）基因突变突变：指细菌遗传基因结构上发生突然而稳定的改变，从而导致

4、细菌发生遗传性变异。突变包括基因突变和染色体畸变。基因突变包括自然突变和诱发突变，其分子基础是碱基置换、碱基互变异构和碱基的减少、增加和倒置。,（二）基因重组,指细菌的基因通过接合、转导、转化等方式转移给另一个同种或异种的细菌，并经基因的重新组合后，形成新的遗传型个体的方式。,转移和重组,转移：外源性的遗传物质由供体菌转入某受体菌细胞的过程 重组：转移的基因与受体菌DNA 整合在一起称为重组，使受体菌获得供体菌的某些性状。,类型 基因来源 转移方式,转化 供菌 受菌摄入,接合 供菌 通过性菌毛,转导 供菌 噬菌体媒介,溶原性转换 噬菌体 前噬菌体,10,细胞融合 不同细胞 细胞融合,接合（co

5、njugation）通过性菌毛将供菌DNA转给受体菌，受体菌获得供体菌性状；接合性质粒包括F质粒、R质粒。,11,F质粒（fertility factor,致育因子）,接触：细胞质沟通转移：F质粒进入F菌，1分钟完成复制：F菌转为F菌,12,转化（transformation）：受菌主动摄取外源性DNA 供菌死亡时释放或人工方法提取DNA,14,影响因素：供、受菌基因型：同源性；亲缘关系近，转化率高感受态（competence）：生理活动过程中摄取 转化因子的最佳时期 环境因素：Mg2、Ca2等可促进转化,15,转导（transduction）噬菌体媒介 将供菌DNA转给受菌，使受菌获得供菌的

6、部分遗传性状 分普遍性转导和局限性转导,16,毒性噬菌体、温和噬菌体均可介导 装配错误：任何部位细菌DNA片段转导性噬菌体：宿主菌DNA，无噬菌体DNA受菌接受转导噬菌体(供菌)DNA受菌获得供菌性状,普遍性转导：,17,局限性转导：温和性噬菌体,脱落错误：前噬菌体及两边的细菌DNA转导性噬菌体：噬菌体DNA及细菌DNA,18,溶原性转换（lysogenic conversion）温和噬菌体DNA以前噬菌体形式与菌染色体整合，成为溶原性细菌，从而获得新的性状。如白喉杆菌：-噬菌体-外毒素基因 不产毒白喉杆菌 产毒白喉杆菌,19,细胞融合,由两个遗传性状不同的细胞，分别通过酶解作用进行溶解，在高

7、渗溶液中除去细胞壁形成原生质体，将两个原生质体在高渗条件下用融合剂（PEG）使二者融合，形成具有新的遗传性状的重组细胞。在抗生素、酶、氨基酸制备中常用，尤其在单克隆抗体的制备中。,二、细菌抗药性变异的原理,（一）自然突变和选择 抗药性突变与外界药物的存在与否无关，而是以一定的突变率发生在某些细菌中。药物仅起选择作用。抗药性的自然突变率低。由基因突变形成的抗药性，与细菌因经常接触抗菌药物产生生理适应而导致的抗药性，有一定区别。,彷徨试验：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。,22,影印平板：自发的，随机的，非诱导的药 物仅起选择作用,23,（二）抗药性质粒（R质粒）和抗药性的传递与扩散,（三）R质粒编码细菌的抗药性,1、产生顿挫酶2、改变细胞通透性3、改变药物的原始作用点,一、医药工业生产方面的应用 选育高质量的菌种二、疾病的诊断和防治的应用,第四节 变异的实际意义,诊断困难 HO变异：如伤寒沙门菌鞭毛 SR变异：消失荚膜或多糖 抗原性改变 毒力下降，生化反应改变治疗困难：耐药 预防：BCG 牛型结核杆菌（有毒株）胆汁-甘油-马铃薯培养 13年，230次传代 减毒株（BCG）,27,三、基因工程,载体：质粒，噬菌体工程菌和酶：限制性内切酶，连接酶选择目的基因，细菌中表达，如胰岛素、白介素、干扰素等基因工程疫苗,29,