第6章遗传变异

第六章 遗传与变异n 湖北 -神 农架的 “猴娃 ”n 江西姑娘小燕 “变异综合症 ” n 辽宁岫岩的 “毛孩 ” 于震寰遗传变异的普遍性 -低等生物 高等生物？遗传与变异n 遗传（ heredity） 子代与亲代 相似性 使病原生物保持种属特性n 变异（ variation） 子代与亲代的 差异 性 使物种得以进化n 变异有两种类型基因型变异 基因结构发生变异 -遗传性变异 表型变异 基因的表达出现差异 -非遗传性变异 第一节 细菌的遗传与变异一、细菌的变异现象1.形态结构变异形态 L型变异 -多态性结构 H-O变异 -失去鞭毛 -可复原2.生理特性变异毒力变异 增强 白喉杆菌 无 毒株 有 毒株 减弱 -如 BCG（卡介苗）抗原性变异 肠道杆菌的 H/O抗原变异 耐药性变异 - 敏感性 耐药依赖性酶活性变异 -营养缺陷型菌落变异 (S-R变异 )-毒力、抗原性减弱等二、 细菌的遗传物质（一）细菌染色体控制细菌的遗传和变异（二）质粒（ Plasmid）是细菌染色体以外的遗传物质（三）转位因子（ transposable element）存在于细菌染色体或质粒 DNA分子上的一段具有转位特性的核苷酸序列三、细菌变异的机制(一 ) 基因突变n 1.突变的规律 (影印实验 ) n 2.突变的机制突变的机制(二 )基因的转移与重组n 基因转移（ gene transfer） 遗传物质由供体菌转入受体菌的过程称 n 基因重组（ recombination） 转移的基因与受体菌 DNA整合称 - n 基因转移的方式 : 转化、转导、接合、溶原性转换 和 细胞融合1.转化 (transformation)是 供体菌裂解 ， 游离 DNA片段被受体菌直接摄取 的过程 2.转导 （ transduction )是 以 噬菌体为载体 ，将供体菌 DNA转移到受体菌的过程 普遍性转导局限性转导 转导完全转导 流产转导 3. 溶原性转换(lycogenic conversion)是指溶原性 宿主菌染色体整合了 噬菌体DNA片段 , 而获得新的生物学性状 如白喉棒状杆菌感染 - 棒状噬菌体，而获得产毒能力 4. 接合 (conjugation)n 供体菌通过 性菌毛 将自身的 DNA转入受体菌内，使受体菌获得新的遗传性状，称为 n 接合条件： 供体菌具有 F质粒 或 R质粒n （ 1） F 质粒 (Fertility plasmid)n F质粒结合 : F+ F- F + F +n 高频重组菌株 (Hfr )与 F 接合 n （ 2） R质粒 （ Resistance plasmid）5.原生质体融合（ protoplast fusion）n 细胞质融合是人工基因转移系统n 是指将两种不同的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程 （三）细菌遗传变异在医学上的应用1.用于疾病的诊断、诊断、 治疗：诊断：注意形态结构生化反应等变异（如 L型）预防：疫苗的制备 治疗：防止耐药性产生药敏、联合、足量、不滥用 2.用于测定致癌物质： Ames试验 3.用于流行病学调查：质粒指纹图谱法4.用于基因工程：生产胰岛素、干扰素、生长素等生物制剂一、 基因突变由于碱基的置换、缺失或插入而引起的改变如 ts突变株二、 基因重组 （ genetic recombination）重组体 (recombinant)具有两个亲代病毒特征三、基因产物的相互作用互补作用和加强作用 复制更多表型混合与核壳转移 能改变病毒的宿主范围 可影响病毒的血清学鉴定 第二节 病毒的遗传与变异第三节 噬菌体 （ bacteriophage )一、噬菌体的生物学性状1.形态结构 多为蝌蚪形 分头部和尾部两部分头部 蛋白外壳 + 核心 (DNA或 RNA) 保护作用，遗传物质尾部 在感染细菌时起吸附作用 3. 有严格寄生性和高度特异性 4. 抵抗力 较细菌强，耐 700c 30min（一） 毒性噬菌体与溶菌周期 溶菌周期 噬菌体增殖 细菌被裂解称为 -由毒性噬菌体 （ virulent phage） 所致 噬菌体增殖周期： 吸附、穿入、生物合成、成熟释放 4个阶段 噬菌现象 在液体培养基 混浊的菌液变透明 在固体培养基 -形成 噬菌斑 (plaque）噬菌斑意义 鉴定噬菌体 鉴定细菌测定噬菌体数量，用 PFU二 、 噬菌体与细菌的关系噬菌体感染细菌后有两种后果 :溶原状态 噬菌体核酸整合到细菌的染色体上，随细菌 DNA复制而复制，噬菌体不增殖，不产生子代噬菌体，不裂解细菌，这种状态称溶原状态；这种噬菌体称 温和噬菌体 前噬菌体 (prophge)整合在细菌染色体上的噬菌体核酸称 溶原性细菌 (lysogenic bacteria)带有前噬菌体的细菌称溶原性细菌的特征 (二 )温和噬菌体与溶原状态三、噬菌体的应用n 用于细菌的鉴定和分型n 对流行 病学的调查和追踪传染源有重要意义 n 检测标本中的未知细菌n 是分子生物学研究的工具n 做外源基因的载体 第 6章 学习重点n 细菌的变异现象都包括那些？n 细菌的遗传物质有那三种？细菌染色体特点与功能，质粒的特性，转位因子有那些？n 细菌基因转移和重组有哪几种方式？耐药质粒可经哪些方式传递？n 细菌的遗传变异在医学上的应用 n 毒性噬菌体与溶菌周期、温和噬菌体与溶原状态 n 名词概念 -变异， H-O变异 ,质粒 (R、 F、Vi),转化 、转导 , 条件致死性突变株、 ts突变株,毒性噬菌体、溶菌周期、 PFU、 温和噬菌体、前噬菌体、溶原性细菌湖北神农架的 “猴娃 ”江西的 “变异综合症 ”细菌染色体 特点1.双股环状 DNA； 2. 缺乏组蛋白；3.无核膜，附着在横隔中介体上或胞膜上；4.基因是连续的 -无内含子； 5.双向复制如： E.coli 染色体长约1000 1300m，含 5106bp， 约 5000个基因，复制周期 20min质粒特性n 具有自我复制的能力（严紧型 /松散型）n 编码产物赋予细菌某些性状 n 可自行丢失或人工消除 失去所赋予的性状 n 可通过 接合，转化 或 转导 等方式转移 n 分为 相容性 和 不相容性 两种质粒 医学上重要的质粒及其赋予细菌的新性状 F质粒 (fertility plasmid) 致育性，编码性菌毛R质粒 (resistance plasmid) 编码对抗生素耐药性 Vi质粒 (Virulence plasmid) 编码毒力因子Col质粒 (coliciogenic plasmid) 编码产生大肠菌素代谢质粒 -编码相关的代谢酶转位因子 包括三类1.插入序列 （ insertion sequence,Is）2.转座子 （ transposon,Tn）3.转座噬菌体或前噬菌体 （ prophage)基因突变n 突变（ Mutation） 细菌的遗传物质结构发生 突然而稳定 的变化称。 包括两种：*基因突变 染色体上一对或少数几对碱基改变 *染色体畸变 较大范围的 DNA结构变化，如缺失、易位、重复、倒位 *野生型（ Wild type ） 未发生突变的菌株*突变型（ Mutant type） 发生突变的菌株(1)突变是随机的，自然突变率极低 ,约为 10-10-10-5 (2)基因突变与选择(3)具有相对稳定性 (4)可发生回复突变 (Backward mutation) 变回 野生型突变的规律 (以 耐药性基因突变 为例 )影印培养试验 说明耐 药性基因突变在使用抗菌素之前就已经存在2.突变的机制突变的机制(1)诱发突变诱发突变 (induce mutation) 人工使用诱变人工使用诱变剂引起的基因突变剂引起的基因突变 (2)自发突变自发突变 (spontaneous mutation)DNA分分子本身不经任何处理而自然发生的突变子本身不经任何处理而自然发生的突变(3)DNA的损伤修复的损伤修复 发生错误发生错误 -造成细菌变异造成细菌变异 转化普遍性转导 (Genera