课件：第四章 微生物的遗传变异与菌种保藏.ppt

第一节 微生物遗传变异的物质基础 第二节 微生物的变异现象 第三节 基因突变与基因重组 第四节 菌种保藏与复壮 小结,第四章 微生物的遗传变异与菌种保藏,第一部分 微生物基础知识,微生物的遗传性：微生物亲代与子代的性状相似性。 微生物的变异性：微生物子代和亲代之间性状的某种差异性。,第四章 微生物的遗传变异 与菌种保藏,一、微生物的遗传物质 （一）真核微生物的遗传物质： （二）原核微生物的遗传物质： （三）病毒的遗传物质：,DNA或RNA,DNA,DNA,第一节 微生物的遗传物质基础,4,DNA+Pr,2(H2A、H2B、H3、H4）,组蛋白八聚体（核心）,DNA盘绕在外,核心颗粒,H1,核小体,串联,串珠状结构,螺线管,染色体,（一）真核微生物的遗传物质,超螺旋,5,（二）原核生物的遗传物质,裸露环状双链DNA 存在形式：质粒和核质,（三）病毒的遗传物质,DNA或RNA，分布于核心携带基因少,（四）质粒,1.质粒的共同特性 多为闭合环状裸露的DNA分子 能自主复制 相溶性或不相溶性 所携带的基因非细胞生长所必须 可自然丢失或人工消除 可从一个细菌转移到另个细菌,2.医学上重要质粒,（1）F因子 致育因子/性因子，编码性菌毛，有F因子的 即为F+菌株，与接合作用有关 分布于肠细菌属、假单胞菌属、嗜血 杆菌、奈瑟氏球菌、链球菌等细菌中,接合作用,（2）R质粒（抗药性因子）,接合型：可通过细菌间接合进行传递 非接合型：不能通过接合传递，但可 通过转导传递。,编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。,（3）Col质粒：含有编码大肠菌素的基因。 （4）毒性质粒：具有编码毒素的作用，与 致病菌的毒性有关。 （5）代谢质粒：携带有能降解某些化学物 质的酶基因。,基因型：微生物具有的全部基因组， 决定于基因。不可逆，可稳定 遗传。 表型：微生物在特定环境下表现出的 全部性状。取决于环境，可 逆，不遗传。,第一节 微生物的变异现象,一、形态结构变异,鼠疫杆菌 多形态性(衰残型),3%6% NaCl,琼脂培养基,正常形态细菌 L型变异,正常霍乱弧菌,霍乱弧菌L型,4243 炭疽杆菌 不能形成芽胞,毒性减弱 1020天 0.1%石炭酸 变形杆菌（有鞭毛） （无鞭毛）,二、菌落特征变异,光滑型菌落 粗糙型菌落 S R 原因：失去LPS的特异多糖,在陈旧培养基 中长期培养,三、毒力变异,棒状噬菌体 白喉棒状杆菌 获得白喉毒素,牛型结核杆菌 卡介苗 (有毒） (弱毒,保持 抗原性),胆汁、甘油、 马铃薯培养基,13年(230代),-半乳糖苷酶 半乳糖苷渗透酶 半乳糖苷转酰酶,五、酶活性的变异,大肠埃希菌,乳糖,含链霉素培基 痢疾杆菌 依赖链霉素株 ( 耐药菌株 ),四、耐药性变异,第三节 基因突变与基因重组,一、基因突变,突变：遗传物质的核苷酸序列发生了稳定而可遗传的变化。 染色体畸变：指DNA的大段变化（损伤）现象，表现为染色体的插入、缺失、重复、易位和倒位。 基因突变：一对或少数几对碱基发生置换、插入或缺失而引起的突变，称点突变。,染色体畸变：较大范围改变。,1、缺失,2、重复,3、倒位,4、易位,缺失、插入,5. UCACGACAUAUG.3,5.UCAGCGACAUAUG.3,丝,精,组,蛋,丝,丙,苏,酪,5. UCAGACAUAUG.3,丝,天,异亮,插入,缺失,正常,C,自然条件下发生的突变，突变率低。大多数突变属此类，原因不明。,人为的作用，由理化及生物因素诱发。 物理因素：高温、紫外线、X射线、-射线 化学诱变剂：亚硝酸、羟胺、各种烷化剂、 吖啶类染料或碱基类似物,1.自发突变：,2.诱发突变：,（一）引起基因突变的因素,（二）基因突变的特点,不对应性 自发性 稀有性 独立性 可诱变性 稳定性 可逆性,（三）基因突变的类型,基因转移：遗传物质由供体菌转移至受体菌。 基因重组：两个独立基因组内的遗传基因，通过一定的途径转移到一起，进行交换整合，形成新的稳定基因组的过程。 转化 基因转移方式 转导 接合 噬菌体转变,二、基因转移与重组,（一）转化 受体菌直接吸收了来自供体菌的DNA片段，并整合入受体菌基因组中，从而使受体菌获得了供体菌的部分遗传性状的过程,感受态：易接受并整合 外源DNA的状态。,转化子,非转化子,26,感受态：电穿孔,（二）转导 以噬菌体的媒介，把供体菌的DNA片段带到受体细胞中，通过基因重组而使受体菌获得供体菌部分遗传性状的过程。,28,普遍性转导,完全转导：,流产转导,完全,流 产,转导子,（三）接合 供体菌通过性菌毛与受体菌直接接触，把F质粒或其携带的基因组片段传递给受体菌，使受体菌获得新遗传性状的过程。,F+菌株 (雄性菌株),F-菌株 (雌性菌株),31,F+ + F- F+ +F+,接合机制：,32,棒状噬菌体 白喉棒状杆菌 获得白喉毒素,（四）溶原性转变（噬菌体转变） 溶原菌的DNA结构发生改变。,四种基因转移方式的比较,（五）细胞融合 通过人为的方法，使遗传性状不同的两个细胞或原生质体进行融合，从而获得兼有双亲遗传性状的稳定重组子，此方法称为细胞融合。,一、目的,第四节 菌种保藏与复壮,不死、不衰、不变、不污染，便于研究、检验、交换和使用。,1.选用优良的纯种，最好是休眠体，如分 生孢子、芽胞等） 2.创造降低代谢活动强度，生长繁殖受抑制， 难以发生突变的环境条件。,环境要素,二、菌种保藏的原理及步骤 （一）菌种保藏的原理,干燥 低温 缺氧 缺营养 添加保护剂等,（二）菌种保藏步骤 1.挑选特征典型的优良纯种。 2.确定保藏的合适菌体形态。 3.选择最适宜的保藏方法。 4.定期检查，及时移种。,（一）菌种保藏机构的任务 广泛收集科研和生产菌种、菌 株，并加以妥善保管，使之达到不 死、不衰、不乱以及便于研究、交 换和使用的目的。,三、菌种保藏机构,（二）中国菌种保藏机构 中国医学微生物菌种保藏中心（CMCC） (归口卫生部) 中国抗生素微生物菌种保藏中心（CACC） (国家医药管理局) 中国农业微生物菌种保藏中心（ACCC） (归口中国农业科学院) 中国普通微生物菌种保藏中心（CGMCC） (归口中国科学院) 中国工业微生物菌种保藏中心（CICC） (归口轻工业总会) 中国林业微生物菌种保藏中心（CFCC） (归口中国林业科学院) 中国兽医微生物菌种保藏中心（CVCC (归口农业部),40,（三） 世界各国主要菌种保藏机构,广州工业微生物检测中心菌种保藏库,四、菌种保藏方法,（一）斜面低温保藏 方法：斜面菌种置46冰箱保藏， 定时传代 条件：低温 适用范围：各类微生物 保藏时间：16个月,（二）液体石蜡保藏法 方法：斜面菌种，橡皮塞取代棉塞， 加液体石蜡油，置46冰箱 条件：低温、缺氧 适用范围：各类微生物 保藏时间：12年,（三）沙土管保藏法 方法：将菌种置于干燥砂土管中， 置46冰箱保藏。 条件：低温、干燥、缺营养 适用范围：孢子和芽孢 保藏时间：210年。,（四）-80冰箱冷冻保藏法 方法：将菌种置安瓿瓶中用脱脂牛 奶、血清做保护剂，置-80 冰箱保藏。 条件：低温、缺氧、保护剂 适用范围：各种微生物 保藏时间：15年。,（五）真空冷冻干燥法 方法：将菌种置安瓿瓶中用脱脂牛 奶、血清做保护剂，冷冻干 燥后，置45保藏。 条件：干燥、低温、缺氧、保护剂 适用范围：三菌和病毒（不适用丝状 真菌） 保藏时间：510年,冻干管:广东省微生物菌种保藏中心,（五）液氮超低温保藏法 方法：用脱脂牛奶、甘油做保护 剂，保存于-70超低温冰箱 或液氮(-196 -156 ) 条件：低温、保护剂 适用范围：各类微生物 保藏时间：数年，较理想的方法。,（六）磁珠保藏法 方法：将带菌磁珠置低温保藏 条件：低温 适用范围：各类微生物 保藏时间： 28 6个月； -20 1年； -80 2年。,五、菌种的衰退和复壮,（一）菌种衰退,生长缓慢 产孢子能力丧失 产量降低 产物组份改变 对不良环境的抵抗能力降低 试验用菌株毒力增强或减弱 色素改变或消失 菌落或形态特征发生改变 科研用菌株遗传标志丢失,1.原有性状变化,控制传代次数 选择合适的培养条件 采用不同类型的细胞进行传代 采用有效的菌种保藏方法,2.防止菌种衰退的方法,（二）菌种复壮,从衰退的群体中找出未衰退的个体， 达到恢复该菌原有典型性状的措施。,使衰退的菌种恢复原来优良性状。,纯种分离 通过寄主体内生长进行复壮 淘汰已衰退的个体（采用比较激烈的理 化条件进行处理，死生命力较差的已衰 退个体） 采用有效的菌种保藏方法,1.菌种的复