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1、关于细菌的遗传和变异第1页，讲稿共51张，创作于星期三一、变异的现象一、变异的现象第2页，讲稿共51张，创作于星期三1形态与结构的变异形态与结构的变异（1）形态变异）形态变异鼠疫耶尔森菌鼠疫耶尔森菌3060g/L NaCl 琼脂培养基琼脂培养基多形性多形性Yersinia pestis第3页，讲稿共51张，创作于星期三有荚膜的肺炎链球菌有荚膜的肺炎链球菌无荚膜的肺炎链球菌无荚膜的肺炎链球菌（2）荚膜变异）荚膜变异长期人工培养长期人工培养第4页，讲稿共51张，创作于星期三（3）芽胞变异）芽胞变异炭疽芽胞杆菌炭疽芽胞杆菌42，1020天天 不产生芽胞不产生芽胞（芽胞）（芽胞）第5页，讲稿共51张，
2、创作于星期三（4）鞭毛变异）鞭毛变异普通变形杆菌普通变形杆菌1%石炭酸培养基石炭酸培养基不产生鞭毛不产生鞭毛（鞭毛）（鞭毛）（5）细菌的）细菌的L型变异型变异G菌菌高渗环境高渗环境青霉素青霉素细胞壁缺陷的细菌（细胞壁缺陷的细菌（L型菌）型菌）（多形态性）（多形态性）第6页，讲稿共51张，创作于星期三牛型结核分枝杆菌牛型结核分枝杆菌含胆汁、甘油、马铃薯培养基含胆汁、甘油、马铃薯培养基 培养培养13年，年，230代代2毒力变异毒力变异卡介苗卡介苗卡密特（卡密特（Albert Calmette，1863-1933）第7页，讲稿共51张，创作于星期三3耐药性变异耐药性变异痢疾志贺菌痢疾志贺菌赖药菌株赖
3、药菌株（对链霉素敏感）（对链霉素敏感）微量链霉素微量链霉素人工培养人工培养耐药菌株耐药菌株微量链霉素微量链霉素人工培养人工培养第8页，讲稿共51张，创作于星期三4菌落变异菌落变异光滑型菌落（光滑型菌落（S型）型）表面光滑，边缘整齐，表面光滑，边缘整齐，湿润有光泽湿润有光泽 长期人工培养长期人工培养粗糙型菌落（粗糙型菌落（R型）型）表面粗糙，边缘不整齐，表面粗糙，边缘不整齐，干燥无光泽干燥无光泽 第9页，讲稿共51张，创作于星期三S型菌落型菌落R型菌落型菌落第10页，讲稿共51张，创作于星期三二、细菌的遗传物质二、细菌的遗传物质第11页，讲稿共51张，创作于星期三1.染色体染色体拟核拟核/类核（
4、类核（nucleoid）,一条一条dsDNA（1）较小，只有一个复制启始位点；）较小，只有一个复制启始位点；细菌染色体的特征细菌染色体的特征（3）结构基因中没有内含子；）结构基因中没有内含子；（2）功能上相关的几个基因组成操纵子；数个操纵子）功能上相关的几个基因组成操纵子；数个操纵子可由一个调节子所调控。可由一个调节子所调控。（4）大部分）大部分DNA用于编码蛋白质；用于编码蛋白质；（5）基因重叠少；）基因重叠少；（6）大多为单拷贝；）大多为单拷贝；（7）具有各种功能的识别区域。）具有各种功能的识别区域。第12页，讲稿共51张，创作于星期三质粒的主要特征：质粒的主要特征：（1）能自我复制）能自
5、我复制（2）编码某些重要的生物学性状）编码某些重要的生物学性状（3）可自行丢失与消除）可自行丢失与消除（4）可经接合、转化、转导等方式转移）可经接合、转化、转导等方式转移（5）质粒的相容性与不相容性）质粒的相容性与不相容性R质粒：耐药性质粒：耐药性F质粒：性菌毛质粒：性菌毛细菌素质粒：细菌素细菌素质粒：细菌素Vi质粒：毒力质粒：毒力2.质粒质粒代谢质粒：酶代谢质粒：酶第13页，讲稿共51张，创作于星期三质粒电镜照片质粒电镜照片质粒独立于染色体外，能进行自质粒独立于染色体外，能进行自主复制的遗传因子。主复制的遗传因子。第14页，讲稿共51张，创作于星期三编码性菌毛，介导细菌之间接合的能力。编码性
6、菌毛，介导细菌之间接合的能力。几种常见的质几种常见的质粒粒F质粒质粒（fertility factor，致育因子）致育因子）重组区重组区重组区重组区自主复制和不相容性区自主复制和不相容性区自主复制和不相容性区自主复制和不相容性区转移基因群区转移基因群区转移基因群区转移基因群区第15页，讲稿共51张，创作于星期三耐药性质耐药性质粒粒（resistance factor，R因子）因子）耐药性质粒耐药性质粒（R质粒）质粒）耐药决定子（耐药决定子（r-det）耐药传递因子（耐药传递因子（RTF）接合型耐药质粒接合型耐药质粒非接合型耐药质粒非接合型耐药质粒（r-det）第16页，讲稿共51张，创作于星期
7、三是细菌基因组中的能改变自身位置的一段是细菌基因组中的能改变自身位置的一段DNA序序列。列。分为两类转座因子：分为两类转座因子：插入序列插入序列转座子转座子（transposable element）（1）概念及类型概念及类型2.转座因子转座因子第17页，讲稿共51张，创作于星期三插入序列插入序列 不带有表现任何性状的基因，只带有编码转移时所不带有表现任何性状的基因，只带有编码转移时所需要的转座酶的基因。需要的转座酶的基因。（insertion sequence，IS）（反向重复序列）（反向重复序列）（转座酶）（转座酶）第18页，讲稿共51张，创作于星期三转座子转座子 携带转座基因携带转座基因
8、 携带其他结构基因：抗药基因携带其他结构基因：抗药基因 毒素基因毒素基因 抗金属基因抗金属基因（transposon，Tn）第19页，讲稿共51张，创作于星期三转座子及携带的耐药性基因或毒素基因转座子及携带的耐药性基因或毒素基因Tn1 Tn2 Tn3 AP（氨苄青霉素）（氨苄青霉素）Tn4 AP、str（链霉素）、（链霉素）、Su（磺胺）（磺胺）Tn5 Kam（卡那霉素）（卡那霉素）Tn6 KamTn7 TMP（甲氧苄氨嘧啶）、（甲氧苄氨嘧啶）、strTn9 Cam（氯霉素）（氯霉素）Tn10 Tet（四环素）（四环素）Tn551 Em（红霉素）（红霉素）Tn971 EmTn681 大肠埃希菌
9、（肠毒素基因）大肠埃希菌（肠毒素基因）转座子转座子 携带耐药或毒素基因携带耐药或毒素基因第20页，讲稿共51张，创作于星期三3.整合子整合子是是一一种种运运动动性性的的DNA序序列列，具具有有独独特特结结构构可可捕捕获获和整合外源性基因，使之转变为功能性基因的表达单位。和整合外源性基因，使之转变为功能性基因的表达单位。4.噬菌体基因组噬菌体基因组第21页，讲稿共51张，创作于星期三三、基因的转移和重组三、基因的转移和重组第22页，讲稿共51张，创作于星期三 基因转移（基因转移（gene transfer）遗传物质遗传物质由供体菌转入某受体菌内的过程。由供体菌转入某受体菌内的过程。基因重组（基因
10、重组（gene recombination）转移的基因与受体菌转移的基因与受体菌DNA整合在一起。整合在一起。外源性遗传物质外源性遗传物质 供体菌染色体供体菌染色体DNA片段片段质粒质粒DNA噬菌体基因噬菌体基因第23页，讲稿共51张，创作于星期三1.转化转化受菌直接摄取供菌游离的受菌直接摄取供菌游离的DNA片段，并将其整合到片段，并将其整合到受菌的染色体中，从而获得供菌部分遗传性状。受菌的染色体中，从而获得供菌部分遗传性状。Transformation in Bacteriahttp:/ 供、受菌的基因型供、受菌的基因型两菌亲缘关系愈近。其基因愈相似，转化愈高；两菌亲缘关系愈近。其基因愈相似
11、，转化愈高；分子量小于分子量小于1010，最多不超过，最多不超过10102020个基因个基因 。受菌的生理状态受菌的生理状态感受态感受态是指受体菌能够从周围环境中吸收外源性是指受体菌能够从周围环境中吸收外源性DNADNA片段进行转化的生理状态。片段进行转化的生理状态。环境因素环境因素 Ca2+、Mg2+、cAMP影响转化的因素影响转化的因素第28页，讲稿共51张，创作于星期三2.接合接合（conjugation）供菌通过性菌毛与受菌相互连接沟通，将遗供菌通过性菌毛与受菌相互连接沟通，将遗传物质从供菌转移入受菌，使受菌获得供菌的部分传物质从供菌转移入受菌，使受菌获得供菌的部分遗传性状。遗传性状。
12、大肠埃希菌与肠道杆菌接合大肠埃希菌与肠道杆菌接合 （电镜扫描图）（电镜扫描图）第29页，讲稿共51张，创作于星期三F F质粒质粒重组区重组区重组区重组区自主复制和不相容性区自主复制和不相容性区自主复制和不相容性区自主复制和不相容性区转移基因群区转移基因群区转移基因群区转移基因群区第30页，讲稿共51张，创作于星期三F F质粒的接合质粒的接合 F F+菌株菌株 F F-菌株菌株Hfr菌株菌株F F菌株菌株第31页，讲稿共51张，创作于星期三高频重组菌株高频重组菌株 整合有整合有F F质粒的菌株能够高频率地转移染色体基质粒的菌株能够高频率地转移染色体基因至受菌，因此被称为高频重组（因至受菌，因此被
13、称为高频重组（Hfr）菌株。）菌株。（high frequency recombinant，Hfr）第32页，讲稿共51张，创作于星期三Hfr菌株细胞内的菌株细胞内的F质粒脱离核染色体组时携带一小段质粒脱离核染色体组时携带一小段核染色体基因，这种特殊核染色体基因，这种特殊F质粒称为质粒称为F质粒。质粒。F质粒质粒 F 质粒质粒第33页，讲稿共51张，创作于星期三（1 1）F F+和和F F的接合的接合第34页，讲稿共51张，创作于星期三 F F质粒质粒在末端，在末端，F F-菌获的菌获的F F质粒的机会和很少质粒的机会和很少。（2）Hfr和和F的接合的接合第35页，讲稿共51张，创作于星期三（
14、3 3）F F和和F F的接合的接合第36页，讲稿共51张，创作于星期三R质粒的构成质粒的构成R质粒的接合质粒的接合耐药决定子（耐药决定子（r-det）耐药传递因子（耐药传递因子（RTF）接合型耐药质粒接合型耐药质粒非接合型耐药质粒非接合型耐药质粒（r-det）（R质粒）质粒）第37页，讲稿共51张，创作于星期三3.转导转导通过噬菌体的媒介，将供菌的遗传物质转移入受菌，通过噬菌体的媒介，将供菌的遗传物质转移入受菌，通过交换重组，使受菌获得供菌的部分遗传性状。通过交换重组，使受菌获得供菌的部分遗传性状。（transduction）第38页，讲稿共51张，创作于星期三转导的类型转导的类型局限转导局
15、限转导普遍转导普遍转导完全转导完全转导流产转导流产转导第39页，讲稿共51张，创作于星期三通过完全缺陷噬菌体将供体菌基因组任何通过完全缺陷噬菌体将供体菌基因组任何DNA片段转移受体菌的现象。片段转移受体菌的现象。（1）普遍性转导）普遍性转导（generalized transduction）第40页，讲稿共51张，创作于星期三 完全转导完全转导 外源性外源性DNADNA片段与受体菌的染色片段与受体菌的染色 体整合并随染色体而传代。体整合并随染色体而传代。流产转导流产转导 外源性外源性DNADNA片段游离在胞质中既片段游离在胞质中既 不能与受体菌染色体整合，不能不能与受体菌染色体整合，不能 自身
16、复制，也不能传代。自身复制，也不能传代。普遍性转导普遍性转导 两种结局两种结局第41页，讲稿共51张，创作于星期三前噬菌体从宿主菌染色体上脱离时带有宿主菌染色体基因，这种带有宿主前噬菌体从宿主菌染色体上脱离时带有宿主菌染色体基因，这种带有宿主菌染色体基因的噬菌体基因组，经生物合成后，组装成带有宿主菌染色体基因的菌染色体基因的噬菌体基因组，经生物合成后，组装成带有宿主菌染色体基因的噬菌体，当它再感染受菌时，可将供菌的基因带入受菌，而使受体获得噬菌体，当它再感染受菌时，可将供菌的基因带入受菌，而使受体获得供菌的供菌的的的遗传性状。遗传性状。（restricted transduction）（2 2
17、）局限性转导）局限性转导第42页，讲稿共51张，创作于星期三galbio噬菌体噬菌体DNA正常正常偏离偏离galbio噬菌体噬菌体DNAgalbio噬菌体噬菌体DNAgalbio噬菌体噬菌体DNAgalbio噬菌体噬菌体DNAgalbio噬菌体噬菌体DNA局限性转导示意图局限性转导示意图第43页，讲稿共51张，创作于星期三普遍转导：装配错误普遍转导：装配错误局限转导：脱离错误局限转导：脱离错误第44页，讲稿共51张，创作于星期三温和噬菌体感染细菌，噬菌体基因组整合温和噬菌体感染细菌，噬菌体基因组整合到细菌染色体上，使宿主菌获得新遗传性状的现到细菌染色体上，使宿主菌获得新遗传性状的现象。象。4.
18、溶原性转换溶原性转换第45页，讲稿共51张，创作于星期三5.原生质融合原生质融合将两种不同细菌经溶菌酶或青霉素等处理，将两种不同细菌经溶菌酶或青霉素等处理，失去细胞壁成为原生质体后进行彼此融合的过失去细胞壁成为原生质体后进行彼此融合的过程。程。第46页，讲稿共51张，创作于星期三四、基因突变四、基因突变第47页，讲稿共51张，创作于星期三基因突变基因突变是指是指DNA碱基对的置换、插入或缺失所致碱基对的置换、插入或缺失所致的基因结构的变化，可全为点突变和染色体畸变。的基因结构的变化，可全为点突变和染色体畸变。第48页，讲稿共51张，创作于星期三点突变点突变是指一个基因内部由于一对或少数几对碱基的置是指一个基因内部由于一对或少数几对碱基的置换、缺失或插入而引起的突变。换、缺失或插入而引起的突变。染色体畸变染色体畸变是指大段染色体的缺失、重复、易位和倒位，即是指大段染色体的缺失、重复、易位和倒位，即较大范围内遗传物质结构的改变。较大范围内遗传物质结构的改变。第49页，讲稿共51张，创作于星期三五、细菌遗传变异在医学上的实际意义五、细菌遗传变异在医学上的实际意义第50页，讲稿共51张，创作于星期三感谢大家观看第51页，讲稿共51张，创作于星期三