《遺傳與變異》PPT課件

第5章 細(xì)菌的遺傳與變異 遺傳（heredity） 微生物的生物學(xué)性狀保持 相對穩(wěn)定，且代代相傳。 變異（variation） 子代與親代之間以及子 代與子代之間的生物學(xué)性 狀出現(xiàn)差異。,細(xì)菌變異的現(xiàn)象 形態(tài)、結(jié)構(gòu)變異 抗原性變易 菌落變異 毒力變異 耐藥性變異,細(xì)菌變異的現(xiàn)象 形態(tài)結(jié)構(gòu)的變異 卵圓形 鼠疫耶氏菌 多形態(tài)（球形、亞鈴狀）,L型變異： 青霉素、溶菌酶 細(xì)菌 L型菌（細(xì)胞壁缺陷型細(xì)菌）,正?；魜y弧菌,霍亂弧菌L型,鞭毛變異： 普通培養(yǎng)基 變形桿菌 含0.1%石炭酸 培養(yǎng)基,遷徙生長,點(diǎn)狀生長,毒力變異 有毒 / 強(qiáng)毒 無毒 / 弱毒 如： 有毒牛分枝桿菌 減毒株（卡介苗-BCG） （Bacillus of Calmette-Guerin） 無毒白喉棒狀桿菌 有毒株,膽汁、甘油、馬鈴薯,13年230代,-棒狀桿菌噬菌體,耐藥性變異 Bs Br Bd 如： 金葡菌(Bs) Br (85-90%) 痢疾桿菌野生菌株 耐藥菌株 依賴菌株,PNC,細(xì)菌遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ) 細(xì)菌染色體 細(xì)菌染色體外遺傳物質(zhì),質(zhì)粒DNA 噬菌體 轉(zhuǎn)座子 整合子,細(xì)菌染色體（bacterial chromosome),1、細(xì)菌屬于原核細(xì)胞型微生物, 細(xì)菌染色體是環(huán)狀雙螺旋DNA，不含組蛋白, 無核膜包圍。 2、基因：是具有一定生物學(xué)功能的核苷酸序列，如編碼結(jié)構(gòu)蛋白、酶等功能。細(xì)菌基因的結(jié)構(gòu)是連續(xù)的, 無內(nèi)含子。,是細(xì)菌染色體外的遺傳物質(zhì)，是環(huán)狀閉合的雙鏈DNA，能 夠自我復(fù)制，賦予細(xì)菌某些生物學(xué)性狀。 幾種重要的質(zhì)粒 致育質(zhì)粒（F質(zhì)粒） 耐藥質(zhì)粒 毒力質(zhì)粒（Vi質(zhì)粒） 細(xì)菌素質(zhì)粒 代謝質(zhì)粒,質(zhì)粒（plasmid）,F+ 雄性菌（具有性菌毛） F- 雌性菌（無性菌毛）,致育質(zhì)粒（fertility plasmid, F質(zhì)粒）,噬菌體（bacteriophage , phage） 是感染細(xì)菌、真菌、放線菌或螺旋體等微生物的病毒 具有病毒的特性： 個(gè)體微小，可以通過細(xì)菌濾器，電鏡觀察 沒有完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，由蛋白質(zhì)和核酸組成 專性細(xì)胞內(nèi)寄生的微生物,溫和噬菌體有溶原性周期和溶菌周期 毒性噬菌體 溶菌性周期,轉(zhuǎn)位因子 概念：是一類在細(xì)菌的染色體、質(zhì)?；蚴删w之間自行移 動的遺傳成分，是基因組中一段特異的具有轉(zhuǎn)位特 性的獨(dú)立的DNA序列（移動基因）。,種類 插入序列（insertion sequence,IS） 轉(zhuǎn)座子（transposon,Tn）,造成結(jié)果： 改變原有核苷酸序列 影響插入點(diǎn)附近基因的表達(dá) 本身所攜帶的一定的基因序列表達(dá),整合子,一種運(yùn)動的DNA分子，具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)，可捕獲和整合外源性基因，使之轉(zhuǎn)變成為功能性基因的表達(dá)單位。 存在許多細(xì)菌中，定位于染色體、質(zhì)粒、轉(zhuǎn)座子上。,細(xì)菌變異的機(jī)制,基因突變（內(nèi)源性基因突變）,基因的轉(zhuǎn)移與重組（外源性基因的轉(zhuǎn)移與重組）,基因突變 點(diǎn)突變：一對或少數(shù)幾對鹼基對的改變。 染色體畸變：較大范圍的核苷酸序列發(fā)生易位、缺失、 重復(fù)、倒位等變化。,突變率 自然突變率 （10-10-10-6） 誘導(dǎo)突變率 （10-6-10-4）,基因的轉(zhuǎn)移與重組 基因轉(zhuǎn)移（gene transfer）：外源性遺傳物質(zhì)由供體菌轉(zhuǎn) 入某受體菌內(nèi)的過程。 基因重組（gene recombination）：轉(zhuǎn)移的基因與受體菌 DNA整合在一起。 （1）外源性遺傳物質(zhì) 供體菌染色體DNA片段 質(zhì)粒DNA 噬菌體基因 （2）方式：轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)、溶原性轉(zhuǎn)換、原生質(zhì)體融合,A.轉(zhuǎn)化（ transformation）: 是供體菌裂解游離的DNA片段被受體菌直接攝取，并將其整 合到細(xì)菌的基因中，使受體菌獲得新的性狀。,游離DNA,直接攝取,供體菌 受體菌,轉(zhuǎn)化因子（transforming principle ） 在轉(zhuǎn)化過程中，轉(zhuǎn)化的DNA片段稱為轉(zhuǎn)化因子 ，分 子量小于107，最多不超過1020個(gè)基因。 感受態(tài)（competence） 受體菌只有處于感受態(tài)時(shí)，才能攝取轉(zhuǎn)化因子,轉(zhuǎn)化,B.接合（conjugation） 是細(xì)菌通過性菌毛相互連接溝通，將遺傳物質(zhì)（主要是質(zhì)?；蛉旧w上的基因片段）從供體菌轉(zhuǎn)移給受體菌。,F質(zhì)粒（fertility plasmid)的接合,F+ F- F+,C.轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction） 以噬菌體為載體，將供體菌的一段DNA轉(zhuǎn)移到受體菌 內(nèi)，使受體菌獲得新的性狀。 供體菌 受體菌,噬菌體媒介,供體菌DNA,分：普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)(generalized transduction) 局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（restricted transduction）,普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)(generalized transduction) 由于錯誤的包裝將細(xì)菌染色體任何部位基因包裝入噬菌體頭部，并將其注入受體菌內(nèi)。,完全轉(zhuǎn)導(dǎo) 外源性DNA片段與受體菌的 染色體整合并隨染色體而 傳代。 流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo) 外源性DNA片段游離在胞質(zhì) 中既不能與受體菌染色體整 合，也不能自行復(fù)制。,普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)(generalized transduction),兩種結(jié)局,局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（restricted transduction） 溫和噬菌體介導(dǎo) 前噬菌體脫離時(shí)發(fā)生偏差 前噬菌體帶有供體菌基因 轉(zhuǎn)入受體菌,Specialized transduction,D.溶原性轉(zhuǎn)換（lysogenic conversion） 當(dāng)噬菌體感染細(xì)菌時(shí)，宿主菌染色體中獲得了噬菌體的DNA片段，使其成為溶原狀態(tài)時(shí)而使細(xì)菌獲得新的性狀。 例： 帶有-棒狀桿菌噬菌體的白喉棒狀桿菌 產(chǎn)生 白喉外毒素,基因轉(zhuǎn)移與重組四種形式的區(qū)別,類型 基因來源 轉(zhuǎn)移方式 轉(zhuǎn)化 供體菌 直接攝取 接合 供體菌 性菌毛溝通 轉(zhuǎn)導(dǎo) 供體菌 噬菌體為載體 轉(zhuǎn)換 噬菌體 溶原性基 因整合,E.原生質(zhì)體融合（protopast fusion） 是將兩種不同的細(xì)菌經(jīng)溶菌酶或青霉素等處理，失去細(xì)胞 壁成為原生質(zhì)體后進(jìn)行相互融合的過程。,細(xì)菌遺傳變異在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用 在疾病的診斷、防治中的應(yīng)用 診斷：注意細(xì)菌因變異而出現(xiàn)的非典型菌株，防 止誤診。 治療：防止耐藥菌株的擴(kuò)散。 預(yù)防：疫苗的制備。,在測定致癌物質(zhì)中的應(yīng)用 Ames試驗(yàn)：凡能誘導(dǎo)細(xì)菌基因突變的物質(zhì)都有可能 致癌。,思考題,質(zhì)粒 基因轉(zhuǎn)移與重組的四種方式（轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)、溶源性轉(zhuǎn)換）,