微生物的遗传与变异

1、章节第5章 微生物的遗传与变异讲授内容第一节 细菌的遗传物质 第二节 细菌基因表达的调节第三节 基因的转移和重组 第四节基因突变第五节 细菌遗传变异在医学上的实际意义课时安排2学时教学目的1. 使学生了解细菌的遗传物质；2. 理解转座因子及其转座机制；基因的转移和重组；3. 掌握基因的转移和重组；重点基因的转移和重组；难点转座子及其转座机制、基因的转移和重组；教法举要演示法·讲授法·比较法·提问法·多媒体辅助教学法教具准备计算机多媒体设备、自制课件、Powerpoint、Flash软件教学参考资料医学微生物学七年制本科教材 人民卫生出版社医学微生物学五年

2、制本科教材 人民卫生出版社教学后记内容合理，重点难点能够解释清楚，时间稍有些紧张，以后可加以调整，应注意注意调动同学们的学习积极性，特别在上课二十分钟以后。教案首页教学过程：教师活动教学内容学生活动备注【引入】【讲授新课】【幻灯显示】【举例】【讲述】【幻灯显示】【讲述】【幻灯显示】【设问】【幻灯显示】【讲述】【幻灯显示】【讲述】【幻灯显示】【提问】【讲述并提问】【幻灯显示】【设问】【幻灯显示】【教学互动】【幻灯显示】【引入下一问题】【总结并幻灯显示】【引入下一问题】【设问】【总结并幻灯显示】【讲述】【板书】【幻灯显示】【讲述】【幻灯显示】布置作业任何一种生物都要通过无性或有性繁殖的方式繁衍后代

3、，从而保证生命在世代间的连续，并使子代与亲代相似，这就是遗传。遗传性：子代与亲代相似的现象变异性：子代与亲代，以及子代不同个体之间在性状上总是存在某些差异遗传是相对的,变异是绝对的微生物的变异分遗传性变异和非遗传性变异遗传变异在药学上的应用诱变和杂交选育良种阐明抗药性产生的机制第一节 微生物遗传的物质基础核酸作为一切生物遗传的物质基础主要有DNA和RNA两种类型。一切有细胞结构的生物，DNA是遗传的物质基础；而病毒和噬菌体，其遗传物质则可能是DNA或RNA。微生物的遗传物质是以染色体和染色体外的遗传物质形式（包括质粒、转座因子）而存在的。基因的定义和分类定义：合成一种有功能的多肽链或RNA分子

4、所必需的DNA序列分类：按产物的类别：蛋白质基因和RNA基因按功能分：结构基因和调控基因基因组是指配子细胞或某一生物单倍体细胞所具有的一整套基因近年来对微生物基因组序列的测定表明，能独立生活的最小基因组是一种生殖道支原体，含473个基因。一、微生物的遗传物质（一）病毒的遗传物质朊病毒外，已知所有的病毒的遗传物质特点：（1）是DNA或RNA（2）核酸类型多种多样（3）除了按“”复制外，还可以按“滚环复制”（rolling circle replication）又叫“”复制（二）原核细胞型生物的遗传物质遗传物质特点 （1）核较原始，称类核（2）DNA是原核细胞型生物主要的遗传物质（3）呈裸露的共价

5、闭合环状双链DNA分子（4）无组蛋白，但有核蛋白。（5）不含内含子。（6）rRNA是多拷贝外，多数基因呈单拷贝形式（7）功能相关基因高度集中，组成操纵子结构（8）复制从复制起始点开始(ori),以两股DNA链为模板进行半保留复制。方式为“”复制。三）真核细胞型微生物的遗传物质遗传物质特点：（1）真核细胞型微生物有染色质或染色体（2）染色质以八聚体核小体形式存在（3）具有内含子（4）含有多条染色体和多复制起点二、质粒和转座因子 质粒定义：独立于染色体外的能进行自主复制的双链环状DNA。转座因子定义：又称跳跃基因，是指细胞基因组中能够从一个位置转移到另一位置的一段DNA序列区别:（1）质粒独立于染

6、色体外，而转座因子位于染色体或质粒上（2）质粒能进行自主复制（3）质粒呈双链环状DNA，转座因子是线性（4）转座因子呈跳跃性转移（一） 质粒的基本特性1、绝大多数质粒是CCC双链DNA分子，分子量大小范围从1kb-1000kb2、自主复制质粒是一个复制子3、质粒基因常赋予宿主细胞某些特性4、质粒能从宿主细胞自发消除，但消除频率很低5、质粒的转移性6、不相容性或相容性质粒类型F质粒(fertility plasmids)编码细菌性菌毛R质粒(resistance plasmids)编码细菌耐药性Col质粒编码大肠埃希菌的细菌素代谢质粒Vi质粒(virulence plasmids)编码细菌毒力因

7、子F质粒定义：具有致育性(fertility)，即具有编码性菌毛，介导细菌之间接合的能力。高频重组（Hfr):整合入染色体的F质粒成为线状DNA，仍保留原有的致育功能，在进行接合转移时能高频率地带动细菌染色体转移入F-菌株Hfr菌株 染色体整合有F质粒的菌株R质粒：接合型抗药质粒：由抗药转移因子（RTF）和抗药决定子或抗药基因(r-det)组成非接合型抗药质粒：没有抗药转移因子，只有抗药基因(r-det)致育性和抗药性导致它们成为传染性抗药因子（三）转座因子及其类型原核生物中的转座因子，按其结构与遗传性质可以分为三类：1、插入序列2、转座子3、转座噬菌体插入序列（insertion seque

8、nce,IS）是最小的转位因子，0.7-2.7kb，不携带任何已知与 插入功能无关的基因区域,通常有反向重复序列 转座子（transposon,Tn）2-25kb，除携带与转位有关的基因外，还携带耐药性基因、抗金属基因、毒素基因及其他结构基因。可能与细菌的多重耐药性有关。转座子的分类复合型Tn特征：两端为顺向或反向重复的IS，中间为抗性基因TnA族Tn 特征：两端为短的反向重复IR接合型Tn特征：可以通过接合进行转移，没有末端反向和同向重复。几个常用的转座子：转座噬菌体 转座噬菌体没有一定的整合位置，能插入到宿主菌染色体的任一位置导致宿主菌的变异，故称为诱变噬菌体。1、转座机制目前认为转座有两

9、条途径：（1）保守性转座（2）复制性转座保守性转座：供体分子上的转座子首先被转座酶切割受体被转座酶切割供体和受体在切口处连接X结构中仍与供体连接的转座子被切割 连接酶连接复制性转座供体分子上的转座子首先被转座酶切割 受体被转座酶切割供体和受体在切口处连接两个未与转座子连接的两条单链，以连接链为模板进行复制通过重组完成转座2、遗传学效应（1）引起插入突变（2）插入位置上出现新的基因（3）发生染色体畸变如缺失和倒位（4）基因的移动和重排（5）转座因子可以从插入位置上消失，精确切离可导致回复突变3细菌变异的机制 1）基因突变 2）基因的转移与重组五种方式 转化 细菌主动吸取外界遗传物质 接合 通过鞭毛传递遗传物质 转导 通过噬菌体传递遗传物质 溶原性转换 通过温和性噬菌体传递遗传物质，引起变异 原生质体融合 细胞膜的融合使细菌具有两倍的遗传物质4细菌遗传变异在医学上的应用 1）在疾病诊断和防治中的应用 2）微生物基因组研究 3）在检测致癌物质方面的应用 4）流行病学方面的应用 5）基因工程方面的应用复习并掌握转座子及其转座机制记忆学生观察、思考并回答问题积极思考观察并记忆学生观察、思考并回答问题积极思观察并记忆学生观察、思考并回答问题观察并记忆学生观察、思考并回答问题积极思考复习巩固并导入新课（约2分钟）举例说明重要性，从而激发学生的学习兴趣。(约5分钟)概念的理解对