细菌遗传与变异--课件

第四章 细菌的遗传与变异1ppt课件课件 学习目标掌握与遗传变异有关的基本概念。掌握与遗传变异有关的基本概念。掌握细菌基因转移与重组方式的种类及定义掌握细菌基因转移与重组方式的种类及定义了解细菌遗传变异的物质基础和变异机制了解细菌遗传变异的物质基础和变异机制2ppt课件课件 遗遗 传传（heredity）：）：细菌的各种生物性状相对稳定地传给后代，并保持细菌的各种生物性状相对稳定地传给后代，并保持其种属原有性状且代代相传，使其种属得以保存。其种属原有性状且代代相传，使其种属得以保存。变变 异异（variation）基因型变异基因型变异 表型变异表型变异 遗传与变异是所有生物的共同生命特征遗传与变异是所有生物的共同生命特征 子代与亲代子代与亲代,子代与子代的生子代与子代的生物学性状出现差异物学性状出现差异 3ppt课件课件基因型变异和表型变异基因型变异基因型变异：可遗传变异可遗传变异 由由于于DNADNA发发生生改改变变而而导导致致微微生生物物某某些些性性状状的的改改变变。这这类类变变异涉及少数个体，不可逆，能稳定遗传。异涉及少数个体，不可逆，能稳定遗传。表型变异表型变异：非遗传型变异非遗传型变异 是是在在DNADNA没没有有改改变变的的情情况况下下发发生生的的微微生生物物某某些些性性状状的的改改变变。这这类类变变异异往往往往涉涉及及生生物物群群体体，是是可可逆逆的的，一一旦旦条条件件复复原原，变异亦消失。变异亦消失。4ppt课件课件 第一节 细菌的变异现象5ppt课件课件 细菌的变异现象细菌的变异现象1.1.形态结构变异形态结构变异-外界环境因素所致外界环境因素所致 细菌细菌L L型变异型变异:荚膜变异荚膜变异(capsule):(capsule):肺炎链球菌肺炎链球菌 芽胞变异芽胞变异(spore):(spore):炭疽杆菌炭疽杆菌 鞭毛变异鞭毛变异(flagellum):(flagellum):H-O H-O变异变异-失去鞭毛的变异失去鞭毛的变异 有鞭毛：有鞭毛：H H（HauchHauch）菌落。）菌落。无鞭毛：无鞭毛：O O（Ohne hauchOhne hauch）菌落。）菌落。6ppt课件课件 3-6%3-6%食盐食盐 鼠疫杆菌鼠疫杆菌 多形态性多形态性(衰残型衰残型)琼脂培基琼脂培基7ppt课件课件 青霉素、溶菌青霉素、溶菌酶正常形正常形态细菌菌L型型变异异抗体或抗体或补体体(部分或完全失去胞壁部分或完全失去胞壁)正常霍乱弧菌正常霍乱弧菌霍乱弧菌霍乱弧菌L L型型8ppt课件课件 特殊特殊结构的构的变异异42-43炭疽杆菌炭疽杆菌失去形成芽胞能力失去形成芽胞能力,毒性毒性降低降低10-20天天9ppt课件课件 特殊特殊结构的构的变异异变形杆菌形杆菌0.1%石炭酸石炭酸迁徙生迁徙生长（H）点状生点状生长、单个菌个菌落（落（O）鞭毛变异鞭毛变异10ppt课件课件v毒力变异(virulent variation)v毒力增强毒力增强-无毒的白喉棒状杆菌感染无毒的白喉棒状杆菌感染-棒状杆棒状杆菌噬菌体后成为有毒株。菌噬菌体后成为有毒株。-corynephage-corynephage 含毒素基因含毒素基因 编码毒素蛋白编码毒素蛋白 v毒素减弱毒素减弱-有毒菌株变异为弱毒或无毒菌株有毒菌株变异为弱毒或无毒菌株 卡介苗卡介苗 （BCGBCG）:卡介二氏用有毒的牛结核分枝杆菌卡介二氏用有毒的牛结核分枝杆菌在含甘油、马铃薯的培养基上，经在含甘油、马铃薯的培养基上，经1313年连续年连续230230次传代所获得次传代所获得的一毒力减弱但保留有抗原性的变异株。用于人工免疫以预的一毒力减弱但保留有抗原性的变异株。用于人工免疫以预防结核病的活疫苗防结核病的活疫苗。11ppt课件课件v耐药性变异(variation of virulence)细菌对某种抗生素或药物由敏感变为不敏感即为细菌的耐药现细菌对某种抗生素或药物由敏感变为不敏感即为细菌的耐药现象。象。细菌耐药性的产生，一方面是细菌等微生物自然生存能力所表细菌耐药性的产生，一方面是细菌等微生物自然生存能力所表现的一种自然现象，另一方面与人类行为密切相关。现的一种自然现象，另一方面与人类行为密切相关。依赖性依赖性：痢疾志贺菌链霉素离开链霉素则无法生长：痢疾志贺菌链霉素离开链霉素则无法生长12ppt课件课件v菌落变异(colony shape variation)光滑型菌光滑型菌落落smoothsmooth粗糙型菌粗糙型菌落落rooughroough13ppt课件课件 细菌遗传与变异的物质基础 细菌染色体细菌染色体染色体以外的遗传物质染色体以外的遗传物质质粒质粒转座子转座子噬菌体噬菌体14ppt课件课件染色体染色体携带细菌绝大部分遗传携带细菌绝大部分遗传信息信息，决定细菌的基因型决定细菌的基因型。特点特点：不含组蛋白不含组蛋白,无核膜包围；无核膜包围；除除rRNA基因是多拷贝外基因是多拷贝外，绝大绝大部分基因是单拷贝；部分基因是单拷贝；细菌的基因结构是连续，少有细菌的基因结构是连续，少有重复序列重复序列，一般无内含子；一般无内含子；转录后形成的转录后形成的RNA不需加工剪不需加工剪切，边转录边翻译成多肽切，边转录边翻译成多肽。细菌染色体细菌染色体(bacterialchromosome)15ppt课件课件 质粒(plasmid)定义定义：质粒是细菌染色体外的遗传物质。质粒是细菌染色体外的遗传物质。医学上重要的质粒有：医学上重要的质粒有：F F质粒质粒：编码性菌毛。编码性菌毛。R R质粒质粒：决定耐药性决定耐药性 ViVi质粒质粒：与细菌的毒力有关：与细菌的毒力有关 ColCol质粒质粒：编码细菌素编码细菌素代谢质粒代谢质粒：编码代谢相关酶类：编码代谢相关酶类16ppt课件课件 质粒DNA的基本特征具有自我复制的能力；具有自我复制的能力；质粒质粒DNADNA所编码的基因产物能赋予细菌某些性状特征（致育所编码的基因产物能赋予细菌某些性状特征（致育性、耐药性、致病性等）；性、耐药性、致病性等）；质粒可自行丢失与消除，并非是细菌生命活动不可缺少；质粒可自行丢失与消除，并非是细菌生命活动不可缺少；质粒的转移性；质粒的转移性；质粒的相容性与不相容性；质粒的相容性与不相容性；17ppt课件课件 噬菌体（bacteriophage）定义：噬菌体是感染细菌、真菌、定义：噬菌体是感染细菌、真菌、放线菌、螺旋体等微生物的放线菌、螺旋体等微生物的病毒病毒。是只能在活的微生物细胞中复制增是只能在活的微生物细胞中复制增殖的专性细胞内寄生的微生物。殖的专性细胞内寄生的微生物。吸附宿主菌细胞注入核酸吸附宿主菌细胞注入核酸 噬菌体的结构噬菌体的结构18ppt课件课件 噬菌体和细菌的关系毒性噬菌体毒性噬菌体：此类噬菌体在细菌体内增殖，引起菌体裂解，：此类噬菌体在细菌体内增殖，引起菌体裂解，建立建立溶菌性周期溶菌性周期。温和性噬菌体温和性噬菌体：噬菌体核酸与细菌染色体整合，既能建立：噬菌体核酸与细菌染色体整合，既能建立溶溶原性周期原性周期，又可建立溶菌周期。，又可建立溶菌周期。前噬菌体前噬菌体：整合于细菌染色体上的噬菌体基因组。：整合于细菌染色体上的噬菌体基因组。溶原性细菌溶原性细菌：携带有前噬菌体的细菌。：携带有前噬菌体的细菌。19ppt课件课件n吸附阶段吸附阶段n生物合成阶段生物合成阶段n释放阶段释放阶段噬菌体的溶菌周期噬菌体的溶菌周期20ppt课件课件 毒性噬菌体与溶菌周期21ppt课件课件溶原性周期溶原性周期前噬菌体前噬菌体溶原性细菌溶原性细菌22ppt课件课件 第三节 细菌变异的机理变变 异异基因型变异基因型变异 表表型变异型变异 基因重组基因重组基因突变基因突变 染色体变异染色体变异 23ppt课件课件基因突变基因突变：突变是自发突变是自发、随机产生的随机产生的。基因突变的类型基因突变的类型：点突变与多点突变、染色体畸变点突变与多点突变、染色体畸变突变菌株的选择：只有突变菌株能够生长的环境；突变菌株的选择：只有突变菌株能够生长的环境；一、突变一、突变24ppt课件课件二、基因的转移与重组 基因转移基因转移外外源源性性的的遗遗传传物物质质由由供供体体菌菌转转入入某某受受体菌细胞的过程体菌细胞的过程重组重组转转移移的的基基因因在在胞胞质质中中能能自自行行复复制制与与表表达达，或或与与受受体体菌菌DNADNA整合在一起整合在一起方方式式转化转化 接合接合 转导转导 溶原性转换溶原性转换25ppt课件课件1.转化(transformation)定义定义：供体菌裂解游离的供体菌裂解游离的DNADNA片段被受体菌直接摄片段被受体菌直接摄取使受体菌获得新的性状。取使受体菌获得新的性状。(1928 Griffith)(1928 Griffith)26ppt课件课件 2、接合(conjugation)定义：细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物质定义：细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物质（主要是质粒（主要是质粒DNADNA）从供体菌转移给受体菌。从供体菌转移给受体菌。种类：种类：F F质粒的接合；质粒的接合；R R质粒的接合质粒的接合27ppt课件课件F质粒的接合质粒的接合F F+F F-F F+F F-F F+F F+F F+F F+DonorDonorRecipientRecipientF F+28ppt课件课件Tn 9Tn 21Tn 10Tn 8RTFRdeterminant耐药性（耐药性（R R）质粒的组成）质粒的组成耐药传递因子（耐药传递因子（RTFRTF）与与F F质质粒粒相相似似，编编码码性性菌毛的产生和通过接合转移。菌毛的产生和通过接合转移。耐药（耐药（r r）决定子）决定子：能能编编码码对对抗抗菌菌药药物物的的耐耐药药性性，可可由由几几个个转转座座子子连连接接相邻排列。相邻排列。29ppt课件课件 转导(transduction)定义定义：以温和噬菌体为载体，将供体菌的一段以温和噬菌体为载体，将供体菌的一段DNADNA转转移到受体菌内，使受体菌获得新的性状。移到受体菌内，使受体菌获得新的性状。普遍性转导普遍性转导：毒性噬菌体增殖裂解细菌过程中发生：毒性噬菌体增殖裂解细菌过程中发生包装错误包装错误，将供体菌，将供体菌DNADNA误装入噬菌体头部误装入噬菌体头部，当它感当它感染受体菌时染受体菌时，将供体菌将供体菌DNADNA带入受体菌体内带入受体菌体内。供体菌供体菌染色体染色体、质粒的任何质粒的任何DNADNA片段均可被转导片段均可被转导。局限性转导局限性转导：前噬菌体从宿主染色体：前噬菌体从宿主染色体切离时发生偏切离时发生偏差差，将前噬菌体整合部位两旁的供体菌基转移到受，将前噬菌体整合部位两旁的供体菌基转移到受体菌。体菌。30ppt课件课件转导n n普遍性转导普遍性转导31ppt课件课件galbiogalbiogalbiogalbiogalbiogalddg gbio正常脱离正常脱离断裂和再接断裂和再接细菌染色体细菌染色体偏差脱离偏差脱离断裂和再接断裂和再接局限性转导模式图局限性转导模式图32ppt课件课件 普遍性转导与局限性转导的区别受体菌获得供体受体菌获得供体菌菌DNADNA特定部位特定部位的遗传特性的遗传特性完全转导完全转导转导的后果转导的后果噬菌体噬菌体DNADNA及供及供体菌体菌DNADNA的的特定特定部位部位 供体菌染色供体菌染色体体DNADNA任何任何部部位或质粒位或质粒转导的遗传转导的遗传物质物质溶原期溶原期裂解期裂解期基因转导发基因转导发生的时期生的时期局限性转导局限性转导普遍性转导普遍性转导n区别要点区别要点33ppt课件课件定义定义：细菌感染带有毒素基因的温和噬菌体时使宿主菌成为溶：细菌感染带有毒素基因的温和噬菌体时使宿主菌成为溶原状态，并获得新的性状。原状态，并获得新的性状。如白喉杆菌：如白喉杆菌：-噬菌体噬菌体-外毒素基因外毒素基因 不产毒白喉杆菌不产毒白喉杆菌 产毒白喉杆菌产毒白喉杆菌4.4.溶原性转换溶原性转换(lysogenic conversionlysogenic conversion)34ppt课件课件类型类型基因来源基因来源转移方式转移方式转化转化供菌供菌摄入摄入接合接合供菌（质粒供菌（质粒DNADNA）通过性菌毛通过性菌毛转导转导供菌供菌噬菌体为载体噬菌体为载体溶原性转换溶原性转换噬菌体噬菌体整合整合基因的转移与重组基因的转移与重组35ppt课件课件在诊断、治疗和预防方面的应用在诊断、治疗和预防方面的应用：变异常给细菌鉴定变异常给细菌鉴定带来困难；耐药菌株对临床治疗提出新挑战；毒力变异使疫带来困难；耐药菌株对临床治疗提出新挑战；毒力变异使疫苗制备有了新途径。苗制备有了新途径。测定致癌物质测定致癌物质：凡能诱导细菌突变的物质也可诱导人体凡能诱导细菌突变的物质也可诱导人体细胞突变，既有可能为致癌物质。细胞突变，既有可能为致癌物质。流行病学方面的应用流行病学方面的应用：用分子生物学方法追踪基因水平用分子生物学方法追踪基因水平的播散，以确定感染暴发流行菌株和相关基因的来源，或调的播散，以确定感染暴发流行菌株和相关基因的来源，或调查耐药质粒在细菌中的播散情况。查耐药质粒在细菌中的播散情况。分子生物学与基因工程方面的应用：分子生物学与基因工程方面的应用：将需要表达的基将需要表达的基因引入到细菌体内，利用细菌大量繁殖获得基因产物。因引入到细菌体内，利用细菌大量繁殖获得基因产物。第四节细菌变异的实际意义36ppt课件课件 谢 谢37ppt课件课件