1、關于細菌的遺傳變異 (4)第一張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 遺 傳（heredity）變 異（variation）基因型變異 表型變異 遺傳與變異是所有生物的共同生命特征 子代與親代生物學性狀基本相同,且代代相傳子代與親代,子代與子代的生物學性狀出現(xiàn)差異 第二張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月基因型和表型變異的比較基因型變異表型變異基因結構 變化 未變可逆性 不或極少 可逆穩(wěn)定性 穩(wěn)定 不穩(wěn)定環(huán)境影響涉及細菌數(shù)不受影響 受影響 個別 全體第三張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 第一節(jié) 細菌的變異現(xiàn)象1.形態(tài)結構變異 細菌L型變異: 莢膜變異(capsule): 肺

2、炎鏈球菌 特殊結構變異 芽胞變異(spore):炭疽桿菌 鞭毛變異(flagellum): H-O變異-失去鞭毛的變異 第四張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2.毒力變異： (Virulence) 毒力 ：BCG（卡介苗） 膽汁、甘油、馬鈴薯培養(yǎng)基牛分枝桿菌 卡介苗 13年(230代) 毒力 ：白喉桿菌溶原化第五張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月3.耐藥性變異: (Drug-resistance) 細菌對某種抗菌藥物由敏感變成耐藥的變異。 金黃色葡萄球菌耐青霉素的菌株已從1946年的14%上升至目前的90%。有些細菌還表現(xiàn)為同時耐受多種抗菌藥物，即多重耐藥性，甚至產生藥物依賴性

3、。 含鏈霉素培基痢疾桿菌 依鏈株(耐藥菌株) 長期培養(yǎng)第六張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月4.菌落變異：(Colony) 特點：S-R變異常伴有其他性狀的變異（毒力，抗原性等）而造成全面的變異菌落由光滑（S）型變?yōu)榇植冢≧）型 如腸道桿菌 S-R變異失去LPS的特異多糖第七張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月細菌染色體 (chromosome)染色體外的遺傳物質：（一）質粒 (plasmid) （二）噬菌體（phage ）（三）轉座因子 (transposable element)第二節(jié) 細菌的遺傳物質第八張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第九張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作

4、于2022年6月 致病島（pathogenicity island,PAI） 在病原菌的基因組內，存在著一組與毒力相關的DNA序列。表達產物包括粘附素、毒素等。第十張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）質粒（plasmid）1.本質： 能自主復制的染色體外遺傳物質，為環(huán)狀閉合的雙鏈DNA。 染色體外的遺傳物質第十一張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2.質粒DNA基本特性：A.可自我復制；是一個復制子 B.質粒DNA編碼的基因產物能賦予細菌 些性狀特征：致育性、耐藥性、致病性等 C.質?？勺匀粊G失與消除 自然丟失率10-210-8；可用高溫、紫外線等除去第十二張，PPT共六十三

5、頁，創(chuàng)作于2022年6月D.質粒 具有轉移性： 接合性質粒 通過性菌毛進行基因傳遞 非接合性質粒經接合性質粒誘動 或經載 體(噬菌體)進行基因傳遞E.質粒具有相容性和不相容性第十三張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月3. 分類： 根據質?；蚓幋a的生物學性狀 致育質粒/F (fertility) 質粒 編碼性菌毛 耐藥性質粒 編碼細菌對抗菌藥物或 重金屬鹽類的耐藥性 毒力質粒/Vi (virulence) 質粒 編碼與該菌致病性有關的毒力因子 第十四張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）噬菌體（phage）Definition：噬菌體是感染細菌、真菌、放線菌或螺旋體等微生物的病

6、毒；Characteristics： 個體微小，可以通過細菌濾器； 無細胞結構，主要由衣殼（蛋白 質）和核酸組成；核酸單一寄生特異第十五張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月1.形態(tài)與結構 噬菌體有三種基本形態(tài)，即蝌蚪形、微球形和細桿形。大多數(shù)噬菌體呈蝌蚪形。第十六張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月結構：由頭部和尾部組成；第十七張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月化學組成：蛋白質與核酸；核酸類型：為DNA或RNA，大多數(shù)DNA噬菌體的DNA為線狀雙鏈；噬菌體具有抗原性；抵抗力：比一般細菌繁殖體強。第十八張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第十九張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作

7、于2022年6月毒性噬菌體的復制周期 毒性噬菌體 （Virulent phages） 在宿主菌內的增殖過程（復制周期或溶菌周期）包括吸附穿入、生物合成、成熟釋放等三個階段。 毒性噬菌體 第二十張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十一張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月毒性噬菌體的溶菌周期（Lytic life cycle）吸附穿入生物合成 成熟釋放第二十二張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 溶原性噬菌體(Lysogenic phage)： 感染宿主菌后不增殖，不產生子代噬菌體，也不引起細菌裂解，其基因整合于細菌基因組中，隨細菌的基因組復制而復制的噬菌體。溫和/溶原性噬菌

8、體第二十三張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月前噬菌體 (prophage): 整合在細菌染色體上的噬 菌體基因.溶原性細菌 (lysogenic bacteria): 帶有前噬菌體的 細菌.溶原性（Lysogeny）：溫和噬菌體具有的這種產生成熟子代噬菌體顆粒和裂解宿主菌的潛在能力。溫和噬菌體第二十四張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 溫和噬菌體有溶原性周期和溶菌性周期，而毒性噬菌體只有一個溶菌性周期。溫和噬菌體第二十五張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十六張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 溶原性轉換： 某些前噬菌體可導致細菌基因型和性狀發(fā)生改變。例如白喉

9、棒狀桿菌產生白喉毒素的機理 溫和噬菌體第二十七張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月溶原性細菌的特點： 1. 可正常繁殖，但其子代含前噬菌體； 2. 對相應噬菌體具有免疫性； 3. 可產生溶原性轉換（噬菌體本身的基因 轉給宿主菌的轉遞方式）； 4. 其溶原狀態(tài)可自發(fā)或誘導終止； 第二十八張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月（三）轉座因子本質：2.轉移方式： 通過自身編碼產生的轉座酶導致 其轉移或移位第二十九張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月3. 種類：插入序列（insertion sequence,IS） 是最小的轉位因子，2kb 重復序列Transposase Gene重復

10、序列轉座子（transposon, Tn） 2kb，除攜帶轉座基因外，還攜帶與轉座無關的耐藥性基因、抗金屬基因、毒素基因及其他結構基因。IS ISResistance Gene(s)復合轉座子復雜轉座子第三十張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十一張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月常見的插入序列和轉座子IS bp Tn 耐藥或毒素基因 IS1 768 Tn1 AP（氨芐青霉素） IS2 1327 Tn6 Kan（卡那霉素） IS3 1300 Tn10 Tet（四環(huán)素） IS4 1426 Tn551 Em（紅霉素） IS5 1195 Tn681 E.coli ET（腸毒素）第三

11、十二張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 細菌基因的轉移和重組轉移：供菌提供DNA；受菌接受DNA重組：受菌獲得供菌DNA類型 基因來源 轉移方式 轉化 供菌 受菌攝入 接合 供菌 通過性菌毛轉導 供菌 噬菌體媒介 溶原性轉換 噬菌體 前噬菌體原生質體融合原生質體融合第三十三張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月一、轉化（transformation） 受菌直接攝取供體菌DNA 供菌死亡時釋放或人工方法提取DNA 例：溶菌時，裂解的DNA片段被另一細菌攝取。第三十四張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月小鼠體內肺炎鏈球菌轉化試驗死亡死亡第三十五張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2

12、022年6月二、接合（conjugation） 通過性菌毛將供菌DNA轉給受體菌，受體菌獲得供體菌性狀主要接合性質粒： F質粒、R質粒、Col質粒、 Vi質粒第三十六張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月大腸埃希菌與腸道桿菌接合（電鏡掃描圖）第三十七張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月存在形式：F+ 菌-含游離的F質粒F 菌-含帶宿主菌基因的F質粒Hfr菌(high frequency recombinant)高頻重組菌- F質粒整合于細菌染色體中F質粒（fertility factor, 致育因子）第三十八張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月F質粒存在的生理狀態(tài) 第三十九張，

13、PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月大腸桿菌F質粒的各種存在狀態(tài)間的轉變F- 菌F+ 菌Hfr 菌F菌-lac與 F+菌接合丟失整合切離偏差切離 丟失整合與F菌接合第四十張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月F F-作用：編碼性菌毛轉移：F質粒進入F菌，1分鐘完成復制：F菌轉為F菌第四十一張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月Hfr轉移細菌染色體過程1.兩者結合2.DNA一條鏈斷開，染色體DNA經性菌毛進入F- 菌3.接合作用可隨時中斷（自發(fā)或外界因素），受體菌一般仍是F- 菌Hfr F-第四十二張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月Hfr（高頻重組菌株）： F質粒與染色體整合

14、具有結合和轉移功能 細菌染色體轉移頻率高，F(xiàn)質粒低 受體菌獲得供體菌性狀 用于繪制基因圖第四十三張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十四張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月F x F-F菌轉為F菌， F菌仍然為F菌。第四十五張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 R質粒 作用：決定細菌的耐藥性 結構：1.RTF (resistance transfer factor) 耐藥傳遞因子-編碼性菌毛，與復制、接合及轉移有關 2.R determinant （r決定子）-編碼對抗菌藥物的耐藥性 第四十六張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月結合游離耐藥傳遞因子（RTF）r決定子

15、IS ISr決定子存在 a. 復合物形式：RTF- r決定子 b. 游離形式：兩部分單獨存在時無接合傳遞R質粒的功能耐藥傳遞因子第四十七張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月三、轉導（transduction） 噬菌體媒介 將供菌DNA轉給受菌 分普遍性轉導和局限性轉導第四十八張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月毒性噬菌體，溫和噬菌體 包裝錯誤： 任何部位細菌DNA片段轉導性噬菌體： 供體菌DNA誤裝入噬菌體受菌接受轉導噬菌體(供菌)DNA受菌獲得供菌性狀 普遍性轉導（generalized transduction)第四十九張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月普遍性轉導中外源

16、DNA的結果1.完全轉導： 供體菌的DNA與受體菌染色體重組，隨染色體復制而隨之傳代2.流產轉導(abortive transduction): 供體菌的DNA與受體菌染色體不能進行重組,轉導的片斷不能自身復制，也不能傳代 第五十張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月局限性轉導(restricted transduction)溫和性噬菌體介導- 前噬菌體從宿主菌染色體上脫落時發(fā)生偏差,將前噬菌體兩側的宿主染色體基因轉移到受體菌,使受體菌遺傳發(fā)生改變的過程.第五十一張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月局限性轉導機制bio-生物素基因gal-糖苷酶基因正常切離偏差切離缺陷噬菌體正常噬菌體

17、前噬菌體第五十二張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 局限性轉導與普遍性轉導的主要區(qū)別 普遍性轉導 局限性轉導轉導時間 溫和噬菌體裂解期 溫和噬菌體溶原期轉導基因 供體菌染色體DNA的 噬菌體DNA及供菌染色 任何部位或質粒 體DNA的特定部位片斷轉導頻率 低 高轉導結果 完全轉導 獲得供體菌DNA 流產轉導 特定部位的遺傳特性 第五十三張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月四、溶原性轉換（lysogenic conversion） 溫和噬菌體DNA與菌染色體整合 受菌獲得新的性狀 如白喉桿菌：-噬菌體-外毒素基因 不產毒白喉桿菌 產毒白喉桿菌第五十四張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于20

18、22年6月五、原生質體融合 (protoplast fusion)A 細菌B 細菌A 原生質體B 原生質體重組融合體不同重組菌培 養(yǎng)聚乙二醇青霉素等第五十五張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月細菌基因轉移與重組的幾種方式比較方式 基因來源 轉移機制轉化 供體菌 直接攝取接合 雄性菌 性菌毛溝通普遍轉導 供體菌 噬菌體介導局限轉導 溶原菌 溫和噬菌體介導溶原轉換 溫和噬菌體 溫和噬菌體感染融合 原生質體 原生質體融合第五十六張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月1.疾病的診斷與防治診斷困難 HO變異：如傷寒沙門菌鞭毛 SR變異：消失莢膜或多糖 抗原性改變 毒力下降，生化反應改變治療困難：耐藥 預防：BCG2.測定致癌物3.流行病學研究4.基因工程中的應用第四節(jié) 細菌遺傳變異在醫(yī)學中的意義第五十七張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 檢測致癌物 細菌突變的誘因往往是化學物質，這種致變物質一般均有致癌的可能性，因此采用細菌作為模型來進行可疑致癌物的篩選。第五十八張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月Ames試驗過程:組氨酸營養(yǎng)缺陷株含組氨酸培養(yǎng)基缺組氨酸培養(yǎng)基缺組氨酸培養(yǎng)基含待測化學物接 種回復突變株無待測化學物缺組氨酸培養(yǎng)基第五十九張，PPT共六十三頁，創(chuàng)作于2022年6月正常細胞致癌物質誘導腫瘤細胞組氨酸營養(yǎng)缺陷株誘導化學物質 95%回復突變