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1、关于细菌的遗传与变异(6)第1页，讲稿共41张，创作于星期二掌握：掌握：v细菌质粒的概念细菌质粒的概念及主要性质，及主要性质，F F质粒及质粒及R R质粒的概念。质粒的概念。熟悉：熟悉：v细菌的遗传物质。细菌的变异现象。细菌的遗传物质。细菌的变异现象。教教学学目目标标了解：了解：v细菌的遗传变异在医学上的应用。细菌的遗传变异在医学上的应用。第2页，讲稿共41张，创作于星期二思考：思考：v与细菌性状相关的遗传物质有哪些？与细菌性状相关的遗传物质有哪些？v细菌有哪些方式可改变遗传物质细菌有哪些方式可改变遗传物质v细菌的遗传与变异有何用途细菌的遗传与变异有何用途第3页，讲稿共41张，创作于星期二遗传
2、遗传(heredity)(heredity)：细菌的性状保持相对稳定，：细菌的性状保持相对稳定，且代代相传。且代代相传。变异变异(variation)(variation)：在一定条件下，子代与：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亲代之间以及子代与子代之间的生物学性状出现的差异。状出现的差异。细菌的遗传保证了物种的稳定性，细菌的遗传保证了物种的稳定性，变异则产生变种或新种，有利于物种的进化变异则产生变种或新种，有利于物种的进化第4页，讲稿共41张，创作于星期二细细菌菌变变异异的的类类型型1.1.遗传性变异：又称基因型变异遗传性变异：又称基因型变异 特点：特点：常发生于个别
3、的细菌常发生于个别的细菌 不受环境因素的影响不受环境因素的影响 变异是不可逆的变异是不可逆的牛型结核杆菌（有毒株）牛型结核杆菌（有毒株）胆汁胆汁-甘油甘油-马铃薯培养马铃薯培养 1313年，年，230230次传代次传代减毒株（减毒株（BCGBCG）例：例：第5页，讲稿共41张，创作于星期二2.2.表型变异：又称非遗传性变异表型变异：又称非遗传性变异 特点：特点：基因结构未改变。基因结构未改变。发生于同一环境中所有细菌发生于同一环境中所有细菌 影响因素去除后，变异的性状又影响因素去除后，变异的性状又可复原。可复原。例例：细菌：细菌L L型型第6页，讲稿共41张，创作于星期二第一节第一节 细菌基因
4、组细菌基因组质粒质粒噬菌体基因组噬菌体基因组包括包括细菌染色体细菌染色体染色体以外遗传物质染色体以外遗传物质 第7页，讲稿共41张，创作于星期二1 1、细菌染色体、细菌染色体特征：特征：多数为多数为一条环状一条环状dsDNAdsDNA。非编码序列少、基因多为单拷贝、非编码序列少、基因多为单拷贝、无无内含子内含子、操纵子结构、操纵子结构。致病岛（致病岛（pathogenicity islandpathogenicity island）病）病原菌基因组中存在编码与细菌毒力或致病原菌基因组中存在编码与细菌毒力或致病性相关因子的外源性相关因子的外源DNADNA片段片段。第8页，讲稿共41张，创作于星期
5、二 致致 育育 质质 粒粒 或或 称称 F F质质 粒粒（fertility plasmidfertility plasmid）耐药性质粒耐药性质粒 毒力质粒或毒力质粒或ViVi质粒质粒 Col Col质粒细菌素质粒细菌素 代谢质粒代谢质粒乳糖酶乳糖酶2 2、质粒种类、质粒种类第9页，讲稿共41张，创作于星期二自我复制能力：一个质粒是一个复制子自我复制能力：一个质粒是一个复制子可自行丢失与清除可自行丢失与清除 质粒非是细菌生命活动必须的遗传物质质粒非是细菌生命活动必须的遗传物质可在细菌间转移可在细菌间转移相容性与不相容性相容性与不相容性编码细菌某些特定性状：编码细菌某些特定性状：如如 致育性、
6、耐药性、致病性致育性、耐药性、致病性质粒特征质粒特征第10页，讲稿共41张，创作于星期二3 3、转位因子、转位因子(transposable element)(transposable element)（1 1）概念：细菌基因组内能改变自身位）概念：细菌基因组内能改变自身位置的一段核苷酸序列置的一段核苷酸序列第11页，讲稿共41张，创作于星期二（2 2）特点：）特点：是细菌菌体内可移动的遗传物质是细菌菌体内可移动的遗传物质 能在质粒间、染色体间、质粒与染能在质粒间、染色体间、质粒与染色体之间、染色体内自行转移位置色体之间、染色体内自行转移位置 转座作用依赖自身合成的特异性转转座作用依赖自身合成
7、的特异性转座酶（座酶（tansposasetansposase）第12页，讲稿共41张，创作于星期二（3 3）分类）分类特点：最简单的转座因子。结构中特点：最简单的转座因子。结构中不含与转座无关的功能性表达基因。不含与转座无关的功能性表达基因。可独立存在，也可成为转座子的一可独立存在，也可成为转座子的一部分。部分。1 1）插入序列（）插入序列（insertion sequence,ISinsertion sequence,IS）第13页，讲稿共41张，创作于星期二2 2）转座子（）转座子（transposon,Tntransposon,Tn）除两端的除两端的ISIS外还带有与转座无关的耐药、外
8、还带有与转座无关的耐药、毒力等基因，并随毒力等基因，并随TnTn转座发生转移重组，转座发生转移重组，致染色体突变，促使生物变异。致染色体突变，促使生物变异。第14页，讲稿共41张，创作于星期二4 4、整合子（、整合子（integronintegron，InIn）存在于染色体、质粒或转座子上的一存在于染色体、质粒或转座子上的一种运动性种运动性DNADNA分子，具有独特结构可捕获和分子，具有独特结构可捕获和整合外源性基因，使之转变成为功能性基整合外源性基因，使之转变成为功能性基因的表达单位。因的表达单位。19891989年年StrokesStrokes和和HallHall首次提出整合首次提出整合子
9、的概念。子的概念。第15页，讲稿共41张，创作于星期二第二节第二节 细菌基因突变细菌基因突变范围：范围：点突变或小突变点突变或小突变大突变（染色体畸变）大突变（染色体畸变）细菌遗传物质的结构发生稳定的改细菌遗传物质的结构发生稳定的改变，导致细菌性状的遗传性变异变，导致细菌性状的遗传性变异诱因：自发突变、诱发突变诱因：自发突变、诱发突变方式：碱基置换、移码突变方式：碱基置换、移码突变特点：随机性和可回复性特点：随机性和可回复性第16页，讲稿共41张，创作于星期二影印培养示意图影印培养示意图影印培养示意图影印培养示意图 抗生素敏感抗生素敏感细菌接种于细菌接种于19521952年，年，Lederbe
10、rgLederberg等设计了影印试验等设计了影印试验（replica platingreplica plating），筛选耐药菌株），筛选耐药菌株 第17页，讲稿共41张，创作于星期二1.1.细细菌菌耐耐药药性性突突变变是是自自发发的的，随随机机的的，非非诱导的诱导的；2.2.药物仅起选择作用药物仅起选择作用3.3.突变发生越早，产生抗性突变株就越多。突变发生越早，产生抗性突变株就越多。影印影印试验证实试验证实：第18页，讲稿共41张，创作于星期二第三节第三节 基因的转移和重组基因的转移和重组 细菌间基因的转移与重组是发生遗传细菌间基因的转移与重组是发生遗传性变异的重要原因之一。性变异的重要
11、原因之一。基因转移基因转移(gene transfer)(gene transfer)遗传物质由供体菌进入受体菌体内的过程。遗传物质由供体菌进入受体菌体内的过程。基因重组基因重组(recombination)(recombination)转移的基因与受体菌转移的基因与受体菌DNADNA整合在一起。整合在一起。第19页，讲稿共41张，创作于星期二基因转移重组的方式：基因转移重组的方式：受受体体菌菌直直接接摄摄取取供供体体菌菌游游离离DNADNA片片段段，整整合合后后改改变变了受体菌的遗传性状。了受体菌的遗传性状。1.1.转化转化（TransformationTransformation）第20页
12、，讲稿共41张，创作于星期二如如 小鼠体内肺炎链球菌的转化试验小鼠体内肺炎链球菌的转化试验第21页，讲稿共41张，创作于星期二遗遗传传物物质质通通过过性性菌菌毛毛由由供供体体菌菌传传递递给给受受体体菌菌，使使受受体体菌菌遗遗传传性性状状发发生生改变的过程。改变的过程。2.2.接合（接合（ConjugationConjugation）FF质粒的接合质粒的接合RR质粒的接合质粒的接合第22页，讲稿共41张，创作于星期二第23页，讲稿共41张，创作于星期二HfrF-HfrF-Hfr重组的重组的F-第24页，讲稿共41张，创作于星期二 以温和噬菌体为载体，以温和噬菌体为载体，把供体菌的基因转移到把供体
13、菌的基因转移到受体菌，使受体菌获得受体菌，使受体菌获得新性状的过程新性状的过程3.3.转导（转导（TransductionTransduction）普遍性转导普遍性转导 2 局限性转导局限性转导完全转导完全转导流产转导流产转导第25页，讲稿共41张，创作于星期二结果结果普普遍遍性性转转导导第26页，讲稿共41张，创作于星期二局限性转导（局限性转导（restricted transductionrestricted transduction）或称特异性转导或称特异性转导溶原期时，噬菌体溶原期时，噬菌体DNADNA发生偏差分离，将自发生偏差分离，将自身的一段身的一段DNADNA留在细菌染色体上，而
14、带走了留在细菌染色体上，而带走了细菌细菌DNADNA上两侧的基因。当其转导并整合到受上两侧的基因。当其转导并整合到受体菌中，使受体菌获得供体菌的某些遗传性状。体菌中，使受体菌获得供体菌的某些遗传性状。第27页，讲稿共41张，创作于星期二4.4.溶原性转换（溶原性转换（Lysogenic conversionLysogenic conversion）温温和和噬噬菌菌体体的的DNADNA整整合合到到宿宿主主菌菌染染色色体体DNADNA后，成为溶原状态导致遗传性变异。后，成为溶原状态导致遗传性变异。第28页，讲稿共41张，创作于星期二第四节第四节 细菌遗传变异在医学上的实际意义细菌遗传变异在医学上的
15、实际意义 (一一)形态结构变异与形态结构变异与细菌学诊断细菌学诊断 变异细菌失变异细菌失去典型特性，去典型特性，影响影响正确诊断正确诊断 H HO O变异：如伤寒沙门菌鞭毛变异：如伤寒沙门菌鞭毛 S SR R变异：消失荚膜或多糖变异：消失荚膜或多糖 抗原性改变抗原性改变 毒力下降，生化反应改变毒力下降，生化反应改变第29页，讲稿共41张，创作于星期二形态结构变异形态结构变异鼠疫耶氏菌鼠疫耶氏菌 3-6%3-6%食盐食盐多形性多形性第30页，讲稿共41张，创作于星期二正常形态细菌正常形态细菌青霉素、溶菌酶青霉素、溶菌酶L型变异型变异蜡样芽胞杆菌蜡样芽胞杆菌L型的镜下形态（多形性）型的镜下形态（多
16、形性）第31页，讲稿共41张，创作于星期二结构的变异结构的变异 荚膜、鞭毛、芽胞荚膜、鞭毛、芽胞炭疽杆菌炭疽杆菌42-4342-4310-2010-20天天失去形成芽胞能力失去形成芽胞能力,毒性降低毒性降低变形杆菌有变形杆菌有鞭毛鞭毛0.1%苯酚苯酚失去失去鞭毛鞭毛H-OH-O变异变异 第32页，讲稿共41张，创作于星期二(二二)细菌耐药变异与控制细菌耐药变异与控制：药敏试验药敏试验 药敏试验药敏试验：是指测定某种细菌对某种抗：是指测定某种细菌对某种抗菌药物敏感程度的体外试验。菌药物敏感程度的体外试验。临床上可通过合理用药等措施，降临床上可通过合理用药等措施，降低耐药性突变的发生机会。低耐药性
17、突变的发生机会。第33页，讲稿共41张，创作于星期二(三三)细菌毒力变异与疾病预防细菌毒力变异与疾病预防增强增强白喉棒状杆菌白喉棒状杆菌棒状噬菌体棒状噬菌体获得白喉毒素获得白喉毒素减弱减弱牛分枝杆菌牛分枝杆菌胆汁、甘油、马胆汁、甘油、马铃薯培养基铃薯培养基1313年年(230(230代代)卡介苗卡介苗第34页，讲稿共41张，创作于星期二(四四)流行病学分析流行病学分析 分子生物学的方法追踪传染源或相分子生物学的方法追踪传染源或相关基因的转移和播散。关基因的转移和播散。第35页，讲稿共41张，创作于星期二(五五)检测致癌物检测致癌物 对细菌有诱变作用的化学物质，一般对细菌有诱变作用的化学物质，一
18、般均有致癌的可能性。常采用细菌作为模均有致癌的可能性。常采用细菌作为模型进行可疑致癌物的筛选。型进行可疑致癌物的筛选。常用试验：常用试验：AmesAmes试验试验原理：是突变菌在诱变剂的作用下可能会发生原理：是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。回复突变而恢复其原有性状。第36页，讲稿共41张，创作于星期二(六六)基因工程基因工程vDNADNA体外重组技术体外重组技术v选选择择目目的的基基因因，工工程程菌菌中中表表达达，如如 胰胰岛岛素素、白白介介素素、干干扰素等扰素等v基因工程疫苗基因工程疫苗第37页，讲稿共41张，创作于星期二 教学内容教学内容 v细菌的遗传物质基础：
19、细菌的遗传物质基础：细菌的染色体，质粒，转座因子。细菌的染色体，质粒，转座因子。v基因的转移与重组：基因的转移与重组：转化、转导、接合，细菌变异的实际转化、转导、接合，细菌变异的实际意义。意义。v细菌的遗传变异在医学上的应用。细菌的遗传变异在医学上的应用。第38页，讲稿共41张，创作于星期二习题习题1.1.卡介苗（卡介苗（BCGBCG）2.2.细菌质粒的概念及种类？细菌质粒的概念及种类？3.3.影印试验验证何种理论？影印试验验证何种理论？第39页，讲稿共41张，创作于星期二下次课预习内容下次课预习内容第五章第五章 细菌的耐药性细菌的耐药性 第一篇第一篇 细菌学细菌学第40页，讲稿共41张，创作于星期二感感谢谢大大家家观观看看第41页，讲稿共41张，创作于星期二