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1、12021/7/27 星期二细菌的变异现象细菌的变异现象一、细菌变异的概念二、主要的变异类型22021/7/27 星期二细菌变异的概念细菌变异的概念 细菌在繁衍过程中出现的子代与亲代间的性状差异。可分为基因型变异与表型变异。32021/7/27 星期二细菌基因型变异与表型变异的区别细菌基因型变异与表型变异的区别 特点 基因型变异 表型变异基因结构改变 有 无可逆性 极少 常见稳定性 强 弱出现频率 低 高42021/7/27 星期二主要的变异类型主要的变异类型形态结构变异抗原性变异菌落形态变异毒力变异耐药性变异52021/7/27 星期二有荚膜的肺炎球菌有荚膜的肺炎球菌无荚膜的肺炎球菌无荚膜的
2、肺炎球菌细菌形态结构变异细菌形态结构变异62021/7/27 星期二S S型菌落型菌落R R型菌落型菌落细菌菌落形态变异细菌菌落形态变异72021/7/27 星期二参与细菌变异的遗传物质参与细菌变异的遗传物质一、染色体二、质粒三、噬菌体四、转位因子82021/7/27 星期二染色体染色体1、结构：环状双链DNA2、长度：13002000m3、核苷酸数量：30004000Kb4、基因数量：400050005、编码蛋白：约2000个结构蛋白92021/7/27 星期二质粒质粒1、结构2、特征3、类型102021/7/27 星期二质粒的结构质粒的结构环状双链DNA 大质粒：含几百个基因小质粒：含几十
3、个基因 112021/7/27 星期二质粒的特征质粒的特征自主性表现性非必须性转移性相容性与不相容性122021/7/27 星期二质粒的类型质粒的类型致育质粒（fertility plasmid，F质粒）耐药质粒（resistance plasmid，R质粒）毒力质粒（virulence plasmid，Vi质粒）细菌素质粒代谢相关质粒132021/7/27 星期二R-决定子R质粒的构成质粒的构成142021/7/27 星期二噬菌体噬菌体1、形态与结构2、增殖过程3、类型152021/7/27 星期二噬菌体噬菌体 (电镜图）电镜图）162021/7/27 星期二噬菌体噬菌体 (模式图）模式图）
4、172021/7/27 星期二噬菌体结构示意图噬菌体结构示意图尾部头部尾领尾鞘尾板尾刺尾丝尾髓182021/7/27 星期二穿入吸附成熟释放生物合成噬菌体的增殖过程噬菌体的增殖过程192021/7/27 星期二噬菌体的类型噬菌体的类型毒性噬菌体（virulent phage）溶菌性噬菌体温和噬菌体（temperate phage）溶原性噬菌体 202021/7/27 星期二 吸附吸附穿入穿入生物合成生物合成成熟、释放成熟、释放毒性噬菌体的溶菌性周期毒性噬菌体的溶菌性周期 212021/7/27 星期二 温和噬菌体的溶源性周期温和噬菌体的溶源性周期 前噬菌体前噬菌体222021/7/27 星期二
5、 温和噬菌体的溶菌性周期温和噬菌体的溶菌性周期232021/7/27 星期二转位因子转位因子1、插入序列2、转座子3、转座噬菌体242021/7/27 星期二转座子的种类与特征转座子的种类与特征 转座子 携带耐药或毒素基因Tn1 Tn2 Tn3 AP（氨苄青霉素）Tn4 AP、SM（链霉素）、Su（磺胺）Tn5 Km（卡那霉素）Tn6 Km（卡那霉素）Tn7 TMP（甲氧苄氨嘧啶）、SM Tn9 Cm（氯霉素）Tn10 Tc（四环素）Tn551 Em（红霉素）Tn971 Em（红霉素）Tn1681 大肠埃希菌（肠毒素基因）252021/7/27 星期二细菌变异的机制细菌变异的机制一、基因的突变
6、（mutation）二、基因的转移（transfer）三、基因的重组（recombination）262021/7/27 星期二基因突变基因突变1、形式2、规律3、DNA的损伤修复 272021/7/27 星期二基因突变的形式基因突变的形式碱基置换移码突变插入序列与转座子的插入282021/7/27 星期二基因突变的规律基因突变的规律突变率：自发突变率很低 诱导突变率提高突变与选择：突变是随机的 选择是定向的回复突变：野生型突变型（正向突变）突变型野生型（回复突变）292021/7/27 星期二DNA的损伤修复的损伤修复 当细菌的DNA损伤后，其自身会对其进行细致的修复以使损伤降为最小，修复本
7、身会出现错误可造成细菌的变异。302021/7/27 星期二基因的转移基因的转移1、概念 2、方式 312021/7/27 星期二基因转移的概念基因转移的概念 基因由原始位置进入新位置的过程322021/7/27 星期二基因转移的方式基因转移的方式转化（transformation）接合（conjugation）转导（transduction）溶原性转换 （lysogenic convertion）332021/7/27 星期二转化转化概念：受体菌直接摄取供体菌的游离 DNA形式的遗传物质转移要点：转化获取的DNA片断较小 受体菌须处于感受态（competence）DNA片断以单链形式进入受体
8、菌342021/7/27 星期二供体菌游离供体菌游离DNADNA供体菌供体菌DNADNA（转化因子）（转化因子）转化示意图转化示意图352021/7/27 星期二1928年 Griffith的实验1944年 Avery的实验肺炎链球菌III S肺炎链球菌II R肺炎链球菌III S（死）+肺炎链球菌III S DNA362021/7/27 星期二接合接合概念：通过性菌毛在供、受体菌间进行 的遗传物质转移要点：性菌毛的形成 接合性质粒 半保留的转移形式 高频重组菌（Hfr）F质粒 372021/7/27 星期二细菌的细菌的“接合接合”状态状态382021/7/27 星期二染色体染色体质粒F+菌F
9、-菌F质粒的半保留转移质粒的半保留转移F+菌392021/7/27 星期二染色体Hfr质粒F+菌F质粒转移的不同结果质粒转移的不同结果F 质粒402021/7/27 星期二转导转导概念：通过溶原性噬菌体在供、受体菌间或 噬菌体与宿主间进行的遗传物质转移要点：转导的本质是源于噬菌体的装配错误 普遍性转导与局限性转导 溶原性转换412021/7/27 星期二第一寄主菌转导示意图转导示意图第二寄主菌422021/7/27 星期二普遍性转导示意图普遍性转导示意图 完全转导（整合）流产转导（未整合）细菌DNA432021/7/27 星期二局限性转导示意图局限性转导示意图前噬菌体gal bio正常脱离断裂
10、和再接偏差脱离galbio galbio gal bio gal biogal bio gal断裂和再接局限性转导442021/7/27 星期二第一寄主菌溶原性转换示意图溶原性转换示意图第二寄主菌452021/7/27 星期二细菌基因转移方式的比较细菌基因转移方式的比较类型 方式 介导物 主要 DNA来源 细胞类别接合 雄性菌雌性菌 性菌毛 染色体、质粒 原核转导 第1寄主菌第2寄主菌 溶原性噬菌体 染色体、噬菌体 原核转化 游离DNA感受态菌 各种DNA片断 真核、原核 462021/7/27 星期二基因的重组基因的重组 转移后基因在新位置上与原有DNA整合的过程472021/7/27 星期二本章小结本章小结1、细菌变异的概念与类型2、细菌变异的遗传学基础3、噬菌体的结构与类型4、细菌基因变异的机制5、细菌间基因转移与重组的方式482021/7/27 星期二