微生物学第3章细菌遗传与变异.ppt

细菌学总论,第3章 细菌遗传与变异 Bacterial Genetics,第一节 与细菌遗传相关的物质,细菌染色体 染色体以外的遗传物质 质粒 噬菌体 转座子,细菌染色体,细菌染色体 chromosome 一条环状双螺旋DNA长链 按一定构型反复回旋而成的松散网状结构 携带大部分遗传信息，决定细菌基因型 单拷贝，很少有重复序列 连续，无内含子,质粒（plasmid）,概念 染色体以外的遗传物质，存在于细胞质中，具有自主复制的能力，为闭合环状的双链DNA分子，带有遗传信息，控制细菌的某些特定遗传性状,质粒(plasmid),特点 自主复制 不是生长繁殖必需的 编码某些表型 可丢失、转移或消除 分类 接合作用 接合性、非接合性 不相容性 相容性、不相容性 表型 F质粒、R质粒、Vi质粒、Col质粒,噬菌体（bacteriophage or phage）,是侵噬细菌或真菌的病毒，也是赋予宿主菌生物学性状的遗传物质 核酸和蛋白质组成，活菌内寄生，严格宿主特异性 蝌蚪形、球形、杆状,噬菌体结构,头部 核心：DNA 或 RNA 衣壳：蛋白质 尾部 蛋白质 与吸附宿主有关,噬菌体感染细菌的结果,溶菌性周期 毒性噬菌体 溶原性周期 前噬菌体 溶原性细菌 温和噬菌体,噬菌体的复制,溶菌周期,吸附阶段 生物合成阶段 释放阶段,prophage: 整合在细菌基因组中的噬菌体基因组,溶原性细菌,前噬菌体,温和噬菌体,可具有溶原、溶菌两个周期,溶原性细菌 带有前噬菌体基因组的细菌 溶原性转换 有些前噬菌体可使溶原性细菌表型发生改变 无毒的beta-棒状杆菌携带-棒状杆菌噬菌体时成为溶原性细菌，产生白喉毒素致病,转座子,转座子 transposon,Tn 一类能在细菌的染色体、质粒或噬菌体之间自行移动的遗传物质 功能：插入突变 类型 插入序列 复合转座子,第二节 细菌的变异现象,形态结构变异：细菌L型 、H-O变异 抗原性变异 菌落变异：S-R变异 毒力变异 耐药性变异,形态变异,3-6%食盐 鼠疫杆菌 多形态性(衰残型) 琼脂培基,L型变异-药物、抗体或补体等,正常霍乱弧菌,霍乱弧菌L型,毒力变异,卡介苗（BCG）,卡-介（Calmette-Grin）二氏将有毒力的牛型结核分枝杆菌在含胆汁、甘油和马铃薯的培养基上经13年传230代，得到毒力减弱而抗原性稳定的菌株，用于结核病的预防。,第三节 细菌变异机制,一、突变 类型 点突变 一个碱基对 多点突变 两个以上碱基对的变化 回复突变和抑制突变 正向突变 回复突变 抑制突变,突变,二、基因转移和重组,基因转移 供体菌DNA转移给受体菌的过程 基因重组 进入受体菌的外源DNA能够复制，导致其基因型发生改变成为重组体或重组菌 方式 转化、接合、转导、溶原性转换、 原生质体融合,转化,概念： 受体菌直接摄取供体菌 DNA而获得新的遗传性 状的过程。,转化 transformation,肺炎链球菌的转化试验,接合 conjugation,概念： 两个细菌接触，供体菌通过性菌毛将DNA直接转入受体菌内，使受体菌获得新的遗传性状的过程 。,接合 conjugation,通过性菌毛相互连接沟通，将质粒或染色体的DNA从供体菌转移给受体菌 F质粒（fertility plasmid） 雄性菌（F+） 雌性菌（F-）,F质粒接合转移模式图,高频重组菌株 (high frequency recombination,Hfr),概念 F质粒可整合到细菌染色体上，有可能引起宿主染色体发生高频率的转移，故称为Hfr,电镜下的接合,F质粒的接合,性菌毛末端-受体接合桥形成,F质粒形成切口，一条DNA链进入受体菌内,F质粒留在供体细胞的一条链进行复制并形成互补链,F质粒的接合,转导 transduction,概念：以噬菌体为媒介，将供体菌DNA片段转移到受体菌内，使受体菌获得新的遗传性状。,普遍性转导 (generalized transduction),噬菌体转导供体菌染色体上任何部位DNA片段，发生于裂解期。 完全转导 供体菌DNA片段与受体菌染色体整合并随之传代。 流产转导 供体菌DNA片段不与受体菌染色体整合也不可自我复制 （大多为此）,细菌裂解期,细菌DNA（将供菌任意DNA装配）,噬菌体DNA,普遍性转导模式图,整合,未整合,完全转导,流产转导,细菌被普遍性转导噬菌体感染,Generalized Transduction,局限性转导 (restrictedtransduction),36,前噬菌体从宿主菌染色体上脱离时发生偏差，将前噬菌体两侧的宿主染色体基因转移到受体菌，使受体菌的遗传性状发生改变的过程 噬菌体转导供体菌染色体上特定部位的DNA片段, 发生于溶原期 噬菌体将自身一段DNA留在供菌染色体上， 却将相邻供菌的部分DNA带给受菌并整合至受体菌染色体上,37,局限性转导模式图,正常脱离,断裂和 再接,断裂和 再接,偏差脱离,gal,gal,gal,gal,bio,bio,bio,bio,溶原性转换 Lysogenic conversion,溶原性细菌因染色体上整合有前噬菌体而获新遗传性状,原生质体融合 Protoplast fusion,细菌形成原生质体后，在聚乙二醇作用下可以使两个细菌细胞发生融合 特点 使原来不具有基因转移条件的细菌实现基因转移和重组 可用于同种或异种之间,41, 概念：人工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 质体后进行相互融合的过程 融合