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文档简介
1、第5章 细菌的遗传与变异,遗传: 是指各种微生物的性状保持相对稳定,代代相传,子代与亲代表现出相同的性状。 变异:在一定条件下,子代与亲代间或子代与子代间的生物学性状出现差异。,变异分为: 遗传性变异:又称基因型变异。 基因变化、变异可传代且不可逆、受环境影响小。 非遗传性变异:又称表型变异。 基因不变化、变异不传代且可逆、受环境影响大。,形态结构的变异 变形杆菌(周身鞭毛) 失去鞭毛,1石炭酸,细菌的变异现象,毒力变异 牛型结核杆菌 BCG(卡介苗) 耐药性变异: 95%以上的金黄色葡萄球菌对青霉素耐药。,胆汁、马铃薯、甘油,230次/传代、13年,菌落变异: 光滑型菌落变为粗糙型菌落(S-
2、R变异)。,细菌染色体 质粒 转座因子 整合子 噬菌体基因组,第一节 细菌的遗传物质,1、细菌染色体 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 连续,较小,基因重叠少,具有各种功能的识别区域,2、质粒(plasmid),概念:是细菌染色体以外的遗传物质,是存在于胞质中 的环状闭合的双链DNA,可自主复制,可丢失。控 制某些生物学性状。,特征: 1、具有独立的自我复制的能力。 2、控制细菌的某些性状特征。 3、可自行丢失和人工处理后消除。 4、可在细菌间转移。 5、质粒的不相容性与相容性。,质粒,F质粒,R质粒,Vi质粒,细菌素质粒,代谢质粒,质粒基因可编码的生物学性状:
3、1、致育质粒(fertility plasmid,F质粒) 2、耐药质粒(resistance plasmid,R质粒) 3、毒力质粒(virulence plasmid,Vi质粒) 4、细菌素质粒 5、代谢质粒,3、 转座因子,概念:是一类在细菌的染色体、质粒或噬菌体之 间自行移动的遗传分子,是基因组中一段特 异的具有转位特性的独立的DNA序列。 功能:通过位移改变了遗传物质的核苷酸序列, 或影响插入点附近基因的表达,或转位因子 本身携带一定的基因序列,引起细菌变异。,4、整合子,运动的DNA分子,具有独特结构可捕获和整合外源性基因,使之转变成为功能性基因的表达单位。,5、噬菌体基因组,第二
4、节 细菌基因表达的调节,第三节 基因的转移与重组,基因转移: 供体菌将遗传物质转入受体菌的过程。 基因重组: 转移的基因与受体菌DNA整合的过程。 基因转移和重组方式: 转化、接合、转导、溶原性转换、原生质体融合。,1、转化 transformation 概念:是指供体菌裂解释放的DNA片段被受体菌 直接摄取,使受体菌获得新的遗传性状。,基因转化模式图,外源性DNA一 段进入受体菌,1928年 Griffith,1946年 Avery,转化过程: 1、转化因子(转化的DNA片段)吸附于受体菌表面 2、其中一链DNA被摄入受体菌内 3、供体菌DNA片段与受体菌相应DNA进行重组 转化条件: 1、
5、供体菌与受体菌的DNA应具有同源性 2、受体菌应处于感受态(对数期) 3、Ca2+、 Mg2+、cAMP可维持DNA的稳定性,2、接合 conjugation,概念:是指细菌通过性菌毛相互连接沟通,将遗传 物质从供体菌转移给受体菌。 接合性质粒:能通过接合方式转移的质粒。 如: F质粒、R质粒等。 非接合性质粒:不能通过接合方式转移的质粒。 如:大肠杆菌col E1质粒等。,F质粒的接合,F质粒的接合,高频重组菌(Hfr):染色体上整合F质粒,具有高频率转移自身染体至与F-菌的能力。 F质粒: Hfr菌的F质粒从染色体上脱离下来 时,可带有染色体上几个邻近的基因。 F+、 Hfr、F菌:均称为
6、雄菌,都有性菌毛。,R质粒的接合,R质粒组成: 耐药传递因子(RTF) 耐药决定因子 功能: RTF编码性菌毛的产生和通过接合转移 耐药决定因子编码对抗菌药物的耐药性 两部分的存在方式:单独存在或结合在一起, 通过两段的结合才能传递R质粒。,3、转导 transduction,概念:是指以噬菌体为载体,将供体菌的一段 DNA转移到受体菌内,使受体菌获得供体 菌部分遗传性状的过程。 分类:根据噬菌体转导DNA片段范围分: 普遍性转导和局限性转导,普遍性转导,细菌被普遍性噬菌体感染,将供体菌染色体上的任何部分转导给受体菌.,局限性转导:将供体菌染色体上的特定基因转导给 受体菌。,4、溶原性转换 L
7、ysogenic conversion 是指温和噬菌体感染 细菌后,以前噬菌体形式 整合到菌体DNA上,从而 使细菌DNA结构发生改变 而导致遗传性变异。,5、原生质体融合 Protoplast fusion,是指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。,第四节 基因突变,基因突变 细菌遗传物质DNA发生突然而稳定的结构改变,导致细菌性状的遗传性变异。 1小突变 (1)碱基置换 (2)碱基缺失 (3)碱基插入 2大突变(染色体畸变),一、基因突变规律,1、自发突变与诱发突变 2、突变率 自发突变率 109-106 诱发突变率 106-104 3、突变与选择 影印试验 4、回复突变与抑制突变,二、突变型细菌及其分离,1、抗性突变型 2、营养缺陷突变型 3、条件致
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