-噬菌体--细菌的遗传与变异--细菌的耐药性课件

1、-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性 主讲(zhjing): 杨志伟 教授第一页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性噬菌体噬菌体(bacteriophage)(bacteriophage) 是感染细菌、真菌、放线菌、支原体、螺是感染细菌、真菌、放线菌、支原体、螺旋体等微生物的病毒。因其能使细菌裂解旋体等微生物的病毒。因其能使细菌裂解(li (li ji)ji)，故称为噬菌体。，故称为噬菌体。 第四章第四章 噬噬 菌菌 体体第二页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性噬噬 菌菌 体体 的的 特特 点点需用需用(x yn)电子显微电子显微镜观察；镜观察；v与细

2、菌的变异密切相关；与细菌的变异密切相关；v噬菌体具有严格的宿主特异性，只寄居于易感宿主噬菌体具有严格的宿主特异性，只寄居于易感宿主菌体内，菌体内，第三页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性一、噬菌体的生物学性状一、噬菌体的生物学性状(xngzhung)(xngzhung)其基本形态其基本形态(xngti)有蝌蚪形、微球形和细杆形三种；有蝌蚪形、微球形和细杆形三种； 大多数呈蝌蚪形。大多数呈蝌蚪形。第四页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性第五页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性一、噬菌体的生物学性状一、噬菌体的生物学性状(xngzhung

3、)(xngzhung)第六页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性噬噬 菌菌 体体 的的 增增 殖殖（）溶菌性噬菌体（）溶菌性噬菌体 能在敏感细菌中增殖并引起细菌裂解的噬菌能在敏感细菌中增殖并引起细菌裂解的噬菌体称为体称为毒性噬菌体毒性噬菌体，毒性噬菌体完成吸附、穿入，毒性噬菌体完成吸附、穿入、生物合成、装配、成熟与释放等过程、生物合成、装配、成熟与释放等过程(guchng)，称为称为复制周期或溶菌周期复制周期或溶菌周期，完成一个复制日期约，完成一个复制日期约需需1525min。第七页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性第八页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传

4、与变异-细菌的耐药性 （二）溶原性噬菌体（二）溶原性噬菌体 有些有些(yuxi)(yuxi)噬菌体感染敏感菌后不增殖子代噬菌体，而噬菌体感染敏感菌后不增殖子代噬菌体，而是将噬菌体的基因整合于细菌染色体中，成为细菌是将噬菌体的基因整合于细菌染色体中，成为细菌DNADNA的的一部分。等细菌分裂时，噬菌体基因随同分裂传至两个一部分。等细菌分裂时，噬菌体基因随同分裂传至两个子代细菌中，这种随着细菌分裂而传代的状态称为子代细菌中，这种随着细菌分裂而传代的状态称为溶原溶原状态状态。 形成溶原状态的噬菌体称为形成溶原状态的噬菌体称为溶原性噬菌体或温和性噬菌溶原性噬菌体或温和性噬菌体体。整合在细菌。整合在细菌

5、DNA上的噬菌体基因称为上的噬菌体基因称为前噬菌体前噬菌体，带，带有前噬菌体的细菌称为有前噬菌体的细菌称为溶原性细菌。溶原性细菌。 第九页，共六十七页。第十页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性第十一页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性 细菌的鉴定与分型细菌的鉴定与分型 噬菌体与宿主菌的关系具有高度特异性噬菌体与宿主菌的关系具有高度特异性，即一种噬菌体只能裂解一种和它相应的细菌，故可用于未，即一种噬菌体只能裂解一种和它相应的细菌，故可用于未知细菌的鉴定和分型。知细菌的鉴定和分型。分子生物学研究的重要工具分子生物学研究的重要工具 噬菌体基因数量少，结构比细菌

6、噬菌体基因数量少，结构比细菌和高等细胞简单得多，且易获得和高等细胞简单得多，且易获得(hud)大量的突变体。大量的突变体。细菌感染的诊断与治疗细菌感染的诊断与治疗 但由于噬菌体过于专一，限制了噬菌体在临但由于噬菌体过于专一，限制了噬菌体在临床上的广泛应用。床上的广泛应用。噬菌体的应用噬菌体的应用(yngyng)第十二页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性第五章第五章 细菌的遗传细菌的遗传(ychun)(ychun)与变异与变异第十三页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性 子代与亲代之间的生物学性状具有相似子代与亲代之间的生物学性状具有相似性，能代代相传。这种

7、现象性，能代代相传。这种现象(xinxing)称为称为遗传遗传； 在一定条件下，若子代与亲代之间出现差异在一定条件下，若子代与亲代之间出现差异则称为则称为变异变异。第十四页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性变变 异异v遗传性变异（基因型变异）遗传性变异（基因型变异） 细菌的基因结构发生了改变，如基因突变或重组，不细菌的基因结构发生了改变，如基因突变或重组，不可逆，可遗传给后代可逆，可遗传给后代(hudi)。v非遗传性变异（表型变异）非遗传性变异（表型变异） 环境改变导致，基因结构未发生变异，可逆，不可遗环境改变导致，基因结构未发生变异，可逆，不可遗传。传。第十五页，共六十七

8、页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性第一节第一节 细菌细菌(xjn)(xjn)的变异现象的变异现象v形态形态(xngti)、结构变异、结构变异v毒力变异毒力变异v耐药性变异耐药性变异v菌落变异菌落变异第十六页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性一、形态一、形态(xngti)与结构的变异与结构的变异 3-6% NaCI鼠疫杆菌多形态(xngti)性(衰残型)。 琼脂培基第十七页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性一、形态一、形态(xngti)与结构的变异与结构的变异 青霉素、溶菌酶青霉素、溶菌酶正常形态细菌正常形态细菌 L型变异型变异 抗体或补体抗体或

9、补体 (部分部分(b fen)或完全失去胞壁或完全失去胞壁)正常霍乱弧菌霍乱弧菌L型第十八页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性一、形态与结构一、形态与结构(jigu)的变异的变异特殊结构的变异 42-43炭疽杆菌(gnjn) 失去形成芽胞能力, 毒性降低 10-20天 变形杆菌（H） 1%石炭酸 （O） 迁徙生长 单个菌落第十九页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性第二十页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性二、毒二、毒 力力 的的 变变 异异细菌的毒力变异细菌的毒力变异(biny)表现为毒力的减弱或增强表现为毒力的减弱或增强 毒力减弱毒

10、力减弱 卡介苗（卡介苗（BCG） 毒力增强毒力增强 白喉棒状杆菌白喉棒状杆菌第二十一页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性三、耐三、耐 药药 性性 变变 异异细菌对某种抗菌药物细菌对某种抗菌药物(yow)可由敏感变成耐药可由敏感变成耐药耐药菌株耐药菌株 赖药菌株赖药菌株 多重耐药性菌株多重耐药性菌株 第二十二页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性菌落菌落(jnlu)变异变异v 在陈旧培养基中长期培养在陈旧培养基中长期培养光滑型菌落光滑型菌落(jnlu) 粗糙型菌落粗糙型菌落 S 或在有免疫力的人体内或在有免疫力的人体内 R第二十三页，共六十七页。-噬菌体-细

11、菌的遗传与变异-细菌的耐药性第二十四页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性第二节第二节 细菌细菌(xjn)(xjn)遗传变异的物质基础遗传变异的物质基础一、细一、细 菌菌 染染 色色 体体 第二十五页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性二、质二、质 粒粒 DNA F因子因子 R因子因子 细菌细菌(xjn)素质粒素质粒 毒力质粒或毒力质粒或VI质粒，质粒，第二十六页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性第二十七页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性质粒DNA的基本特征 质粒具有自我复制的能力。质粒具有自我复制的能力。 质粒基因

12、编码的产物赋予细菌某些性状特征质粒基因编码的产物赋予细菌某些性状特征 。 质粒可自行质粒可自行(zxng)丢失与消除。丢失与消除。 质粒转移性。质粒转移性。 质粒可分为相容性与不相容性两种。质粒可分为相容性与不相容性两种。第二十八页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性第三节第三节 细菌细菌(xjn)变异的机制变异的机制一、突一、突 变变 突变是指遗传物质改变而引起的遗传型变异突变是指遗传物质改变而引起的遗传型变异 v自发自发(zf)突变突变v诱发突变诱发突变 碱基置换碱基置换 移码移码第二十九页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性第三十页，共六十七页。-噬菌

13、体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性第三十一页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性二、细菌基因的转移二、细菌基因的转移(zhuny)与重组与重组v基因转移基因转移：外源性的遗传物质由供体菌转入受体外源性的遗传物质由供体菌转入受体菌细胞内的过程菌细胞内的过程(guchng)。v基因转移中提供基因转移中提供DNA的细菌为的细菌为供体菌供体菌，而接受而接受DNA的细菌为的细菌为受体菌受体菌。v外源性遗传物质：供体菌染色体外源性遗传物质：供体菌染色体DNA，质粒，质粒DNA及噬菌体基因等。及噬菌体基因等。第三十二页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性重组重组：转移的基

14、因与受体菌转移的基因与受体菌DNADNA整合在一起，整合在一起，使受体使受体菌获得供体菌某些特性。菌获得供体菌某些特性。 两个不同性状的细菌两个不同性状的细菌(xjn)(xjn)之间通过遗传物质的转移之间通过遗传物质的转移和重组，可以发生遗传变异。和重组，可以发生遗传变异。 基因转移和重组的方式有基因转移和重组的方式有接合、转化、转导接合、转化、转导和和转换转换四种方式。四种方式。 第三十三页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性1. 1. 转化转化(transformation):(transformation):供体菌裂解游离的供体菌裂解游离的DNADNA片片段段(pin

15、dun)(pin dun)转入某受体菌细胞内的过程。转入某受体菌细胞内的过程。第三十四页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性第三十五页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性2. 2. 接合接合(jih)(jih)(conjugation)(conjugation)接合：是细菌通过性菌毛接合：是细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物相互连接沟通，将遗传物质（主要是质粒质（主要是质粒DNADNA）从供）从供体菌转移给受体菌。能通过体菌转移给受体菌。能通过结合结合(jih)(jih)方式转移的质粒称方式转移的质粒称为为接合性质粒接合性质粒，不能通过性，不能通过性菌毛在

16、细菌间转移的质粒为菌毛在细菌间转移的质粒为非接合性质粒非接合性质粒。第三十六页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性第三十七页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性第三十八页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性 是以噬菌体为载体，将供体菌的一段是以噬菌体为载体，将供体菌的一段DNADNA转移到转移到受体菌内，是受体菌获得新的性状。受体菌内，是受体菌获得新的性状。v根据根据(gnj)(gnj)转导基因片段的范围，可将转导分为两转导基因片段的范围，可将转导分为两类：类：普遍性转导普遍性转导 （转导的（转导的DNADNA可是供菌染色体上的任何部分）、

17、可是供菌染色体上的任何部分）、 局限性转导局限性转导 （转导的（转导的DNADNA只限供菌染色体上的特定基因）。只限供菌染色体上的特定基因）。3. 3. 转导转导(zhun do)(zhun do)(transduction)(transduction)第三十九页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性普遍性转导普遍性转导(zhun do)(zhun do)( generalized transduction)( generalized transduction)第四十页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性第四十一页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌

18、的耐药性局限性转导局限性转导(zhun do)(zhun do)( restricted ( restricted transduction)transduction)第四十二页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性4. 4. 溶原性转换溶原性转换(zhunhun)(zhunhun)(lysogenic conversion)(lysogenic conversion)当噬菌体感染细菌当噬菌体感染细菌时，宿主菌染色体时，宿主菌染色体中获得中获得(hud)(hud)了噬菌了噬菌体的体的DNADNA片段，使其片段，使其成为溶原状态时，成为溶原状态时，而使细菌获得新的而使细菌获得新的

19、性状。性状。第四十三页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性第四节第四节 细菌变异细菌变异(biny)(biny)的应用的应用v在疾病的诊断及预防中的应用在疾病的诊断及预防中的应用v 在基因工程方面在基因工程方面(fngmin)的应用的应用v细菌耐药性变异与抗感染治疗细菌耐药性变异与抗感染治疗v检测致癌物检测致癌物第四十四页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性第四十五页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性第四十六页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性 第四十七页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性第四十八页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性第四十九页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性第五十页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性第五十一页，共六十七页。-噬菌体-细菌的遗传与变异-细菌的耐药性 第五十二页，共六十七页。-噬菌体-细