医学微生物--第3、4章-噬菌体遗传变异

1、第3章,噬菌体,噬菌体的概念及特点,噬菌体是感染细菌、真菌、放线 菌或螺旋体等微生物的病毒； 个体微小，可以通过细菌滤器； 无细胞结构，主要由衣壳（蛋白 质）和核酸组成； 只能在活的微生物细胞内复制增殖，是一种专性胞内寄生的微生物。 噬菌体分布极广。,第一节 噬菌体的生物学性状,1.形态与结构 蝌蚪形 微球形 细杆形 大多数噬菌体呈蝌蚪形。,结构：由头部和尾部组成； 化学组成：蛋白质与核酸； 核酸类型：为DNA或RNA，大多数DNA噬菌体的DNA为线状双链； 噬菌体具有抗原性； 抵抗力：比一般细菌繁殖体强。,第二节 毒性噬菌体,噬菌体可分为两种类型： 1.毒性噬菌体：能在宿主菌内复制增殖，产生

2、许多子代噬菌体，并最终裂解细菌。 2.温和噬菌体或溶原性噬菌体：噬菌体基因组整合于宿主菌染色体中，不产生子代噬菌体，也不引起细菌裂解，但噬菌体DNA随细菌基因组的复制而复制，并随细菌的分裂而分配至子代细菌的基因组中。,毒性噬菌体的复制周期,毒性噬菌体在宿主菌内的增殖过程（复制周期或溶菌周期）包括吸附、穿入、生物合成、成熟与释放等四个阶段。 参见病毒的复制。,噬斑：在固体培养基上，将适量噬菌体和宿主菌液混合接种培养后，培养基表面可出现透亮的溶菌空斑，每个空斑系由一个噬菌体复制增殖并裂解宿主菌后形成的。 噬斑形成单位,前噬菌体：整合在细菌染色体上的噬菌体基因 溶原性细菌：带有前噬菌体的细菌。 溶原

3、性：温和噬菌体具有产生成熟子代噬菌体颗粒和裂解宿主菌的潜在能力。 温和噬菌体有三种存在状态：游离的具有感染性的噬菌体颗粒；宿主菌细胞质内类似质粒形式的噬菌体核酸；前噬菌体。,第三节 温和噬菌体,温和噬菌体有溶原性周期和溶菌性周期，而毒性噬菌体只有一个溶菌性周期。,溶原性转换： 某些前噬菌体可导致细菌基因型和性状发生改变。例如白喉棒状杆菌产生白喉毒素的机理,第四节 噬菌体的应用,1、细菌的鉴定和分型 2、检测标本中的未知细菌 3、基因工程的工具 4、细菌性感染的治疗,思考题,1.噬菌体的概念及其特征。 2.毒性噬菌体和温和噬菌体、前噬菌体、溶原性细菌、溶原性转换的概念及特征。 3.溶菌性周期与溶

4、原性周期的区别。,第4章,细菌的遗传变异,BCG：牛型结核杆菌（有毒株） 胆汁-甘油-马铃薯培养 13年，230次传代 减毒株（BCG） 基因型变异：BCG 表型变异：细菌L型,基因型和表型变异的比较,基因型变异,表型变异,基因结构,变化 未变,可逆性,不或极少 可逆,稳定性,稳定 不稳定,环境影响,涉及细菌数,不受影响 受影响,个别 全体,第一节 细菌的遗传物质,细菌染色体：dsDNA，5805220 kbp 复制快：105 bp/min 无组蛋白，无内含子，为连续基因 单倍体：突变后更易表现,一、细菌基因组的主要组成,质粒（plasmid）：,复制能力 转移能力 整合能力 相容性 丢失或消

5、除,功能：F质粒转移；Vi质粒毒力 R质粒耐药；Col质粒细菌素,噬菌体基因组,二、细菌基因组中主要的特殊结构,转座元件（转位，转座子，跳跃基因） 可在细菌或其它生物的基因组中改变自身位置的独特DNA序列。导致基因不稳定和高突变率。 保留性转位：转座酶原位切割再插入新位点 复制性转位：复制新的拷贝至新位点,插入序列(insertion sequence，IS): 数百至2000 bp 两端重复序列，与插入有关 中心序列有转位酶基因,转座子 (transposon，Tn): 200025000 bp 两端为IS 中心序列有与转位无关基因 如：毒素基因、耐药基因等,整合子（integron，In）

6、： 定位于细菌染色体、质粒或转座子上 基本结构：两端为保守末端，中间为可变区，含一个或多个基因盒 整合子含有3个功能元件：重组位点；整合酶基因；启动子 通过转座子或接合性质粒，使多种耐药基因在细菌中进行水平传播,第二节 细菌基因突变,影印平板：自发的，随机的，非诱导的药 物仅起选择作用,突变率：10-610-9 自发突变与诱发突变 突变与选择 回复突变与抑制突变,一、基因突变规律,彷徨试验：随机的、非定向的突变是在接触噬 菌体之前就已发生，噬菌体对突变 仅起筛选而不是诱导作用。,二、突变型细菌及其分离： 抗性突变(耐药性) 药敏试验 营养缺陷突变型 营养物质筛选 条件致死性突变型 温度敏感试验

7、 发酵阴性突变型 乳糖发酵试验,第三节 基因的转移和重组,转移：供菌提供DNA；受菌接受DNA 重组：受菌获得供菌DNA,类型 基因来源 转移方式,转化 供菌 受菌摄入,接合 供菌 通过性菌毛,转导 供菌 噬菌体媒介,溶原性转换 噬菌体 前噬菌体,转化（transformation）： 受菌主动摄取外源性DNA 供菌死亡时释放或人工方法提取DNA,影响因素： 供受菌基因型： 同源性；亲缘关系近，转化率高 感受态（competence）： 生理活动过程中摄取 转化因子的最佳时期 环境因素：Mg2、Ca2等可促进转化,转导（transduction） 噬菌体媒介 将供菌DNA转给受菌 分普遍性转导

8、和局限性转导,毒性噬菌体，温和噬菌体 包装错误： 任何部位细菌DNA片段 转导性噬菌体： 宿主菌DNA， 无噬菌体DNA 受菌接受转导噬菌体(供菌)DNA 受菌获得供菌性状,普遍性转导：,局限性转导：温和性噬菌体,脱落错误：前噬菌体及两边的细菌DNA 转导性噬菌体：噬菌体DNA及细菌DNA,接合（conjugation） 通过性菌毛将供菌DNA转给受体菌，受体菌获得供体菌性状,F质粒（fertility factor, 致育因子）,接触：细胞质沟通 转移：F质粒进入F菌，1分钟完成 复制：F菌转为F菌,R质粒 耐药传递因子： 编码性菌毛 r决定因子：耐药,诊断困难 HO变异：如伤寒沙门菌鞭毛 SR变异：消失荚膜或多糖 抗原性改变 毒力下降，生化反应改变 治疗困难：耐药 预防：BCG,第四节 医学上的实际意义,基因工程,载体：质粒，噬菌