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1、第五章细菌的遗传与变异第五章细菌的遗传与变异遵义医学院珠海校区遵义医学院珠海校区主讲：孙万邦主讲：孙万邦第一页，共四十二页。问题问题1 1、何谓细菌基因转移和重组？、何谓细菌基因转移和重组？2 2、细菌基因转移和重组机理、细菌基因转移和重组机理 是什么？是什么？3 3、细菌可发生哪些变异？、细菌可发生哪些变异？4 4、何谓质粒和转座因子？、何谓质粒和转座因子？第二页，共四十二页。根本概念根本概念遗传遗传(heredity)(heredity)：一一定定条条件件下下，细细菌菌的的性性状状相相对对稳稳定定，并并能能代代代代相相传传，子子代代与与亲亲代代之之间间表表现现为相似性，这种现象称为遗传为相
2、似性，这种现象称为遗传第三页，共四十二页。第四页，共四十二页。变异变异(variation)(variation)：子代与亲代之间存在不同程度的差异，这子代与亲代之间存在不同程度的差异，这种现象称为变异。种现象称为变异。第五页，共四十二页。第六页，共四十二页。第一节第一节 细菌遗传变异的物质根底细菌遗传变异的物质根底1.1.细菌染色体细菌染色体 chromosomechromosome2.2.质粒质粒 plasmids plasmids 3.3.转位因子转位因子 transposable element transposable element第七页，共四十二页。一、染色体一、染色体chrom
3、osomechromosome一条环状双螺旋一条环状双螺旋DNADNA长链，按一定构型反长链，按一定构型反复盘旋形成松散的网状结构；复盘旋形成松散的网状结构；缺乏组蛋白，无核膜包裹；缺乏组蛋白，无核膜包裹；约含有约含有50005000个基因；个基因；双向复制，全过程约双向复制，全过程约20min20min。第八页，共四十二页。质粒质粒(plasmid)(plasmid)：是细菌染色体以外的：是细菌染色体以外的遗传物质，是环状闭合的双链遗传物质，是环状闭合的双链DNADNA。附加体附加体episomeepisome：既能以染色体外：既能以染色体外自主复制状态存在，有能与宿主染色自主复制状态存在，
4、有能与宿主染色体细胞整合为一体状态存在的质粒体细胞整合为一体状态存在的质粒二、质粒二、质粒第九页，共四十二页。质粒具有自我复制的能力。质粒具有自我复制的能力。质粒质粒DNADNA所编码的基因产物赋予细菌某些所编码的基因产物赋予细菌某些性状特征。性状特征。质粒可自行丧失与消除。质粒可自行丧失与消除。质粒的转移性。质粒的转移性。质粒可分为相容性与不相容性两种。质粒可分为相容性与不相容性两种。质粒质粒DNADNA的特征的特征第十页，共四十二页。常见质粒类型常见质粒类型F F质粒质粒(fertility plasmids)fertility plasmids)编码细菌编码细菌 性菌毛性菌毛R R质粒质
5、粒(resistance plasmids)(resistance plasmids)编码细编码细 菌耐药性菌耐药性ViVi质粒质粒(virulence plasmids)(virulence plasmids)编码细编码细 菌毒力因子菌毒力因子ColCol质粒质粒 码大肠埃希菌的细菌素码大肠埃希菌的细菌素代谢质粒代谢质粒 编码产生相关的代谢酶编码产生相关的代谢酶第十一页，共四十二页。三、转座因子三、转座因子第十二页，共四十二页。转座因转座因子子第十三页，共四十二页。第一节第一节 基因突变及其修复基因突变及其修复突变突变(mutation)(mutation)：是细菌遗传物质的结构发生突然而是
6、细菌遗传物质的结构发生突然而稳定的改变，导致细菌性状的遗传稳定的改变，导致细菌性状的遗传性变异。性变异。又称点突变又称点突变第十四页，共四十二页。一、基因突变共同特征一、基因突变共同特征自发性和不对应性自发性和不对应性自发突变自发突变稀少性稀少性突变率频率突变率频率1/106-1091/106-109可诱发性可诱发性诱变、诱变剂诱变、诱变剂独立性独立性稳定性稳定性可逆性可逆性回复突变回复突变第十五页，共四十二页。1、波动、波动试验试验大肠菌大肠菌SM敏感株敏感株 A 管管B 管管培养后分培养后分50管管 接种接种SM平板平板培养后菌数波动培养后菌数波动大大接种接种SM平板平板培养后菌数波动培养
7、后菌数波动不大不大第十六页，共四十二页。2 2、影印试验、影印试验第十七页，共四十二页。第三节第三节 细菌性状变异的实例细菌性状变异的实例一细菌的表型变异一细菌的表型变异1 1形态变异形态变异鼠疫杆菌加鼠疫杆菌加3%3%食盐培养成为絲状、球状等食盐培养成为絲状、球状等2 2结构变异结构变异葡萄球菌加葡萄球菌加PNCPNC培养成为培养成为L L型菌型菌3 3菌落变异菌落变异 H O H O第十八页，共四十二页。二细菌的基因型变异二细菌的基因型变异1 1细菌毒力的变异细菌毒力的变异 卡介苗卡介苗(BCG)(BCG)2 2耐药性变异耐药性变异第十九页，共四十二页。结核杆菌的枯燥型菌落结核杆菌的枯燥型
8、菌落第二十页，共四十二页。第四节第四节 基因的转移和重组基因的转移和重组基因转移基因转移(gene transfer)(gene transfer)：外源外源DNADNA进入受体菌。进入受体菌。基因重组基因重组(recombination)(recombination)：转转移移的的DNADNA与与受受体体菌菌DNADNA发发生生重重新新整整合。合。第二十一页，共四十二页。基因转移重组的方基因转移重组的方式式：.转化转化TransformationTransformation受体菌直接摄取供体菌受体菌直接摄取供体菌游离游离DNADNA片段，整合后片段，整合后改变了受体菌的遗传性状改变了受体菌的
9、遗传性状。第二十二页，共四十二页。第二十三页，共四十二页。肺炎荚膜肺炎荚膜基因转移基因转移第二十四页，共四十二页。第二十五页，共四十二页。第二十六页，共四十二页。第二十七页，共四十二页。.接合接合ConjugationConjugation ：供体菌通过性菌毛供体菌通过性菌毛与受体菌沟通，使遗与受体菌沟通，使遗传物质从供体菌传递传物质从供体菌传递到受体菌。到受体菌。F F质粒的接合质粒的接合R R质粒的接合质粒的接合第二十八页，共四十二页。接合第二十九页，共四十二页。第三十页，共四十二页。高频重组菌高频重组菌HfrHfr第三十一页，共四十二页。第三十二页，共四十二页。R R质粒有耐药传递因子质
10、粒有耐药传递因子(RTF)(RTF)和耐药决定和耐药决定子子(r)(r)两局部组成。两局部组成。RTFRTF的功能与的功能与F F质粒相似，可编码性菌质粒相似，可编码性菌毛的产生和通过接合转移；毛的产生和通过接合转移；R R决定子能编码对抗菌药物的耐药性。决定子能编码对抗菌药物的耐药性。R R质粒的接合质粒的接合第三十三页，共四十二页。.转导转导TransductionTransduction ：以温和噬菌体为载体，以温和噬菌体为载体，把供体菌的基因把供体菌的基因转移到受体菌，使受转移到受体菌，使受体菌遗传性状发生改变。体菌遗传性状发生改变。普遍性转导普遍性转导完全转导流产转导完全转导流产转导
11、局限性转导局限性转导第三十四页，共四十二页。普遍性转导普遍性转导(generalized transduction)第三十五页，共四十二页。局限性转导局限性转导(restricted transduction)第三十六页，共四十二页。4.4.溶原性转换溶原性转换(lysogenic conversionlysogenic conversion)当噬菌体感染细当噬菌体感染细菌时，宿主菌染菌时，宿主菌染色体中获得了噬色体中获得了噬菌体的菌体的DNADNA片段，片段，使其成为溶原状使其成为溶原状态时，而使细菌态时，而使细菌获得新的性状。获得新的性状。第三十七页，共四十二页。溶原性转换溶原性转换第三十
12、八页，共四十二页。5.5.原生质体融合原生质体融合(protoplast fusion)第三十九页，共四十二页。第五节第五节 细菌遗传变异的实际意义细菌遗传变异的实际意义v在疾病的诊断、治疗与预防中作用。在疾病的诊断、治疗与预防中作用。v在测定致癌物质中的应用。在测定致癌物质中的应用。v在流行病中的应用。在流行病中的应用。v在重组在重组DNADNA技术的应用。技术的应用。第四十页，共四十二页。要点要点1 1、掌握细菌基因转移、基因重组的、掌握细菌基因转移、基因重组的 概念和机理。概念和机理。2 2、掌握细菌质粒和转座因子。、掌握细菌质粒和转座因子。3 3、了解细菌变异现象。、了解细菌变异现象。第四十一页，共四十二页。内容总结第五章细菌的遗传与变异。Col质粒 码大肠埃希菌的细菌素。代谢质粒 编码产生相关的代谢酶。自发性和不对应性自发突变。稀少性突变率频率1/106-109。可诱发性诱变、诱变剂。可逆性回复突变。第三节 细菌性状变异的实例。完全转导流产转导。局限性转导(restricted transduction)。5.原生质体融合(protoplast fusion)。3、了解细菌变异现象第四十二页，共四十二页。