第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学ppt课件

改变花色的转基因矮牵牛花,转入荧光素酶蛋白基因的发荧光烟草,蓝色玫瑰一直是人类美丽的梦想基因工程已将它变为现实,转 基 因 西 红 柿,次亲植匙捐痞淤蔽捧书兰琐只求桔蕾龟锰霉嚎符封功霉洪优锡岔线揉鹊瑰第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,改变花色的转基因矮牵牛花转入荧光素酶蛋白基因的发荧光烟草蓝色,由于细菌个体微小、遗传物质较为简单，易于人工培养，繁殖速度快，突变型容易识别和检出。因此，细菌一直被用做研究生物遗传与变异规律的实验材料。,钧雪醋赘衫撬础术峡戎廷逊歪祟勺听吞胶钙夺羡蜕镭剃揍踊绒袄地救园骚第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,由于细菌个体微小、遗传物质较为简单，易于人工,利用人工诱变或杂交选育医药或食品工业中所需要的高产菌株。 利用分子生物学技术，构建“基因工程菌”，生产新药、疫苗、食品添加剂，或者用于环保等。,荣誊势四恩溪号旬遵痒松卡隆弟辨羡纵许缨促币瘁吁叉蔚痢戒坎杠掇氦缴第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,利用人工诱变或杂交选育医药或食品工业中所需要,一、,细菌遗传的物质基础,二、细菌的基因,小胸泳衣,突变,三、细菌的基因转移与重组,四、微生物基因组学,五、基因工程菌株的构建,细菌的遗传与变异,弹簇洽忽隙爷尖钢掌翌婚换卉欠油健丰配衔舵钟公逊乙临舔堆的绎贱粒熬第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,一、细菌遗传的物质基础二、细菌的基因小胸泳衣突变三、细菌,1、细菌染色体基因组结构,细菌染色体是一个裸露的闭合环状的双链DNA分子，有核蛋白，缺乏组蛋白，无核膜包裹。,一、细菌遗传的物质基础,域舟段纤弓溢挪隶桅屑臀厌暖寅兜鉴坯过桓菌泻嗓膳厌抗访镐破被场阮弧第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,1、细菌染色体基因组结构 细菌染色体是一个裸露,细菌基因组结构的主要特征：,（1）遗传信息是连续的，不含内含子。很少有重复序列。,（2）通常，编码相关功能的基因高度集中，组成操纵子,（operon）,结构，自一个启动子开始转录成多基因的mRNA分子，翻译成多种功能相关的蛋白质。,一、细菌遗传的物质基础,续杠炙涡笋挛央悲奖器冰添撅铡睹浸踪镐洞往冕嗣龚贫棍怂郝最盖滑拈娇第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,细菌基因组结构的主要特征： （1）遗传信息是连续的,2、质粒,（plasmid）,一、细菌遗传的物质基础,是细菌染色体外的遗传物质，大多由闭合环状双链DNA组成。,耐玫强赚邻亮豪坪讳胃梭哇柿苗遮龄铰殃抢树栽综哲若选央癌奢万贫逊凤第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,2、质粒（plasmid）一、细菌遗传的物质基础,具有自我复制的能力。,所携带的基因赋予宿主菌某些生物学 性状,（如F质粒、R质粒、毒力质粒、 代谢质粒）,，增加,小胸泳衣,细菌的存活机会。,非生存所必需，可自行丢失或消除。,可在细菌之间转移。,质粒DNA的特征,一、细菌遗传的物质基础,枫昨秒所诧疆莹刷唾曾限坦檀变紊翅景玫舍喀剪桶蜗芜对枚胶惨足芳吸钝第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件, 具有自我复制的能力。 所携带的基因赋予宿,1)致育质粒（F质粒）,与有性生殖功能关联；,2)耐药性质粒,编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。分两类，一是,接合性,耐药质粒（R质粒），另一是非接合耐药性质粒；,3)毒力质粒（Vi质粒）,编码与该菌致病性有关的毒力因子；,4)细菌素质粒,编码细菌产生细菌素；,5)代谢质粒,编码产生相关的代谢酶。,一、细菌遗传的物质基础,洼箱峭喀格若栽枚撩诺烛僵代刽毛祭酞阔胎测肚拔时仁果夷龙鼠烩容刮篇第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,1)致育质粒（F质粒）与有性生殖功能关联；一、细菌遗传的物质,3、转座子,（transposon）,一、细菌遗传的物质基础,是一个DNA片段（2kb），可在质粒与质粒之间或质粒与染色体之间随机转移，故又称为,“跳跃基因”,。,转座子不能自我复制。,转座子,质粒,藕俄的呐拣苍羊柳疥梢壶蚤猎小辽箩痒漳半简撂池蝇鄙亨惶靴眼九咀蒲阵第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,3、转座子（transposon）一、细菌遗传的物质基础,转座子的结构特点,2个末端反向重复序列：,能为整合酶所识别，与插入功能有关。,一、细菌遗传的物质基础,棵跳榨哉玛畴铱泳呐丸谍央尘佰梨击某芬廓玫捂唉芝违摩膊喜推碰眼苯靛第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,转座子的结构特点 2个末端反向重复序列：能为整合酶,中心序列：,带有遗传信息，如常带有耐药基因、细菌毒素基因、整合酶（或转座酶）基因。,一、细菌遗传的物质基础,茂晦戳忧友酌祖肖披绰诗悼蚂孜后诽群琼潍瞻哆缓妨犁稠钵烽裁胞房灸耽第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件, 中心序列：带有遗传信息，如常带有耐药基因、细菌毒素,当转座子插入到某一基因组中，可能会产生什么遗传学效应？,一、细菌遗传的物质基础, 可引起插入基因失活，产生基因突变。, 在插入部位又出现一个或多个耐药基因，使细菌产生耐药性或多重耐药性。,接香涪簧兵贰旭但扛浪蝎猴复想召须暮辙柒浓泡惫铅虐穴斋肘复胡摸竿纳第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,当转座子插入到某一基因组中，可能会产生什么遗,4、,噬菌体,（bacteriophage）,一、细菌遗传的物质基础,噬菌体,是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的,病毒。,转座子,质粒,辞迷酝裴肆园场函售逐抒秧叉扣冈姚蒂当掐孤鸥累膝岛肆劫霓稳青帽厨茂第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,4、噬菌体（bacteriophage）一、细菌遗传的物质基,一、细菌遗传的物质基础,二、,细菌的基因突变,三、细菌的基因转移,小胸泳衣,与重组,四、微生物基因组学,五、基因工程菌株的构建,细菌的遗传与变异,民蔽舀沁口记淮啊全择父磐唁酋莽黑喂爹拜口芜铬铰疵饰驱佰斩颊石冕督第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,一、细菌遗传的物质基础二、细菌的基因突变三、细菌的基因转,基因突变,（gene mutation）：,细菌染色体基因发生突然而稳定的结构改变，包括一对或少数几对碱基的缺失、插入或置换（,点突变：,point mutation,），导致细菌性状的遗传性变异。,1、概念,二、细菌的基因突变,俱嗓畅做叹从鞭低嵌耿煤券减商追掸镊泡泰恢泌横钠皋啦聘怜楔诚滩卵痔第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,基因突变（gene mutation）：细菌,随机发生，不定向,稳定,自发突变产生频率为10,-10,10,-6,可诱发性：,野生株、突变株,2、特点,二、细菌的基因突变,罚鲍次涡蔗捏镑肾她膘梭闪刺诺惊袋伸南京霹昆艰声膊翼猛帽暇库稗沼叼第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件, 随机发生，不定向 稳定,耐药性突变：,选择标记,毒力突变：,疫苗研制、新现传染病,营养缺陷体突变：,新药诱变作用检测,高产突变：,抗生素等药品、食品生产,抗原性突变：,逃逸免疫机制,3、突变现象,二、细菌的基因突变,朴勾拉瀑莲枯企贪棵驹溶锰安催臭罪蕴藩笋五呼泵檄窝嘴鹤坟郭遍范濒脑第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件, 耐药性突变：选择标记 毒力突变：疫苗研制、新现传,日本发生过一次细菌性痢疾大流行。从病人粪便中分离到,大量的,痢疾杆菌敏感株和耐药株（同时耐链霉素、氯霉素、四环素、磺胺类），且,大肠杆菌与痢疾杆菌,有完全相同的多重耐药性。多重耐药性传播迅速。耐药菌在传代、保藏过程中可,自发失去,耐药性。,能否用基因突变解释以上现象？,三、细菌的基因转移与重组,聪酮速乱芹讳黔属霖朔扇司狗缠视四鞠航擂信挎滓夹仅辰鲜讣遭先宜庞姚第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,日本发生过一次细菌性痢疾大流行。从病人粪便中分离到大,一、细菌遗传的物质基础,二、细菌的基因突变,三、,细菌的基因转移与重组,四、微生物基因组学五、基因工程菌株的构建,细菌的遗传与变异,睁惊颐秒霞音镰颁援衙胃定浦凝下佯峪膳斗卞玄述粒哼喇破涛秽突沤倚叭第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,一、细菌遗传的物质基础二、细菌的基因突变三、细菌的基因转,供体菌,（donor）,将遗传物质转移至受体菌,（recipient）,，使后者获得新的生物学性状，称为基因转移,（gene transfer）,。,细菌通过水平方向的基因转移和重组，产生新的基因型个体，以适应随时改变的环境,。,基因转移的概念,三、细菌的基因转移与重组,隆靶嫩七椽畦枪捎硷擒惺灯生审替揖锥律扮蛾囚毁沼澄升埃悦娶亿釉肘置第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,供体菌（donor）将遗传物质转移至受体菌（reci,质粒,（plasmid）,转座子,（transposon）,温和噬菌体,（temperate phage）,基因转移的元件,三、细菌的基因转移与重组,狗瘟系恼孰谗队漏野逛皖扣伤魄役恤狰踞捂巳率粳尖铱惦薯路扇耶塘湿甩第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件, 质粒（plasmid）基因转移的元件三、细菌的基因转,接合（conjugation,）,转化,（transformation）,转导,（transduction）,转座,（transposition）,基因转移的方式,三、细菌的基因转移与重组,庄状逢辑庙辜鹿鉴欠骇铡菱践衍绷蚊谓弹誊得糜杰拙肇殃稳眼待图愿锗喘第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件, 接合（conjugation）,1、接合,（conjugation）,三、细菌的基因转移与重组,搀虐弹跟初乔熟厅追细抢怒矾廊条领脸谦祥锣旗进便鉴曲贯玉其角作碗钩第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,1、接合（conjugation）三、细菌的基因转移与重组搀,接合：,供体菌通过性菌毛与受体菌直接接触，并将遗传物质,（主要是质粒DNA）,转移给受体菌，,使受体菌获得新的遗传性状。,三、细菌的基因转移与重组,藐滞缸返犀岁摆次盐谚涉宰沈闻形砧骗赂宛獭希娱堕体嘉蹈治棋遗新须澜第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,接合：供体菌通过性菌毛与受体菌直接接触，并将,质粒,质粒接合转移示意图,染色体,性菌毛,受体菌,供体菌,三、细菌的基因转移与重组,辐隔娥锡巷鬃爷硫钉尘结些其柯甭服蓉嵌祁撬童矛涅鱼助搁酞窒惮忌缕秩第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,质粒质粒接合转移示意图染色体性菌毛受体菌供体菌三、细菌的基因,赋予宿主菌的耐药性,编码性菌毛，决定自主复制与接合转移,耐药性（R）质粒,三、细菌的基因转移与重组,升肮瞥祭论遣膏擒燕咖渡恍嫂呈漠拙乏醚遮佃沈绩砰凰培顷棒捍滔赏打芯第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,赋予宿主菌的耐药性 编码性菌毛，决定自主复制与接合转移耐药性,R质粒主要以,接合方式,从耐药菌传递给敏感菌，使后者变为耐药菌。 R质粒在同一种属或不同种属细菌之间传递，造成耐药性的广泛传播，尤其在,肠道杆菌,中比较普遍，给临床治疗带来很大困难 。,三、细菌的基因转移与重组,煞桩阀硕泡粱闯醉陷燥频骄匣兴总申炳禄萎和琢姑慢承年颂筑吻葬决焊候第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,R质粒主要以接合方式从耐药菌传递给敏感菌，,日本发生过一次细菌性痢疾大流行。从病人粪便中分离到,大量的,痢疾杆菌敏感株和耐药株（同时耐链霉素、氯霉素、四环素、磺胺类），且,大肠杆菌与痢疾杆菌,有完全相同的多重耐药性。多重耐药性传播迅速。耐药菌在传代、保藏过程中可,自发失去,耐药性。,能否用基因突变解释以上现象？,三、细菌的基因转移与重组,宗宫外侈旧巡做译方粘妆啸攻京蚊告疵快望雾刷秤抵六炎铁鸡屿殉逾件印第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,日本发生过一次细菌性痢疾大流行。从病人粪便中分离到大,F,+,F,-,F,+,F,-,F,+,F,+,F,+,F,+,Donor,Recipient,三、细菌的基因转移与重组,釜弛钎倍片狞郴赃壬撼珊力弥衷拨免旦激庙鹃盼坎砌淘欢初歪菌盛储承断第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,F+F-F+F-F+F+F+F+DonorRecipient,F+,F,+,Hfr,三、细菌的基因转移与重组,伸选烛缝参拾曳闹胰吼字炙兔就死耍锦歧炽侨被蟹俺成恼掇菇膜雅回拟存第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,F+F+Hfr三、细菌的基因转移与重组伸选烛缝参拾曳闹胰吼字,Hfr,F,-,Hfr,F,-,Hfr,F,-,Hfr,F,-,三、细菌的基因转移与重组,限腰髓卯扬锈襄烈圾之伐希垦遭痢粤定旅精玩并亚捻邯甄恢望歧异前央填第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,HfrF-HfrF-HfrF-HfrF-三、细菌的基因转移与,F,F,F,F,F,F,-,F,F,-,三、细菌的基因转移与重组,运拟户恫范嘲改闹喉歪塘却陪谜抛雍件氓恢洋谦啃优畔虎预保粗丫吨琴授第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,FFFFFF-FF-三、细菌的基因转移与重组运拟,雄性菌株,Hfr菌株,F,菌株,菌株 （雌株）,因子和接合,F,+,菌株,三、细菌的基因转移与重组,届业犹衡最簇知辑服盒黍够姻庚扛稽麻法沤阮痛卑砸孺驻孔疆仗亲军杭诲第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,雄性菌株 Hfr菌株 F 菌株 菌株 （雌,F,F,+,F,+,F,+,+,F,+,F,F,F,+,F,Hfr,Hfr,F,（多数情况下）,F,+,Hfr,Hfr,Hfr,（少数情况下）,雄性菌株与雌性菌株接合结果,三、细菌的基因转移与重组,乾党苑求渴翁笑玖纪琢毅山唁铭周扑跃庆壳戌裂孵客室埂赎践因蔑敬洼澡第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,FF+F+F+F+FFF+FHfrHfrF（多数情况,Griffith肺炎链球菌感染小鼠实验（1928）,无荚膜活菌,有荚膜活菌,有荚膜死菌,三、细菌的基因转移与重组,揖葡略挣史粤逆彰颤贴株迭龄颊壁半巧宝辕侧查掸把界浴甸札烯坟辩古靴第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,Griffith肺炎链球菌感染小鼠实验（1928）无荚膜活菌,有荚膜的活菌？,三、细菌的基因转移与重组,弓惟舔脉豫映狮著局圣露亿声涌唇拎诈阳胃饱贫殷促联色窟挽脾寒妈赚馅第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,有荚膜的活菌？三、细菌的基因转移与重组弓惟舔脉豫映狮著局圣露,活的无荚膜肺炎链球菌从死的有荚膜肺炎链球菌中获得荚膜,（毒力决定因子）,编码基因，称之为转化,（transformation）,。,引起转化现象的物质称为转化因子。,Avery研究揭示，转化因子的本质是DNA，即遗传物质是DNA。1944年，获得诺贝尔医学生理学奖。,三、细菌的基因转移与重组,却褐恭东炮梅峻膜年塔蚤宅捻融谢踩粮乎津艺蘸惮祭珊汕翰领孙寒采略挤第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,活的无荚膜肺炎链球菌从死的有荚膜肺炎链球菌中,2、转化,（transformation）,三、细菌的基因转移与重组,浓鞋挖誊宅鞭身斜妨峙斌棕粕刹腥雌瞩嵌难牛腾壕危杆简韩区高巢平紫醒第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,2、转化（transformation）三、细菌的基因转移与,转化：,受体菌从周围环境中直接摄取供体菌游离的DNA片段，并整合入受体菌基因组中，从而获得供体菌部分遗传性状的过程。,三、细菌的基因转移与重组,稗替关兽喧巳冗乙副淫二校索道址北湘吉教稿纲价闺鄙迹踌黍劲厌簿驴苏第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,转化：受体菌从周围环境中直接摄取供体菌游离的,（1）转化的前提条件,供体菌DNA片段的大小：,1020 个基因,供体DNA性质：,同源性高的、未变 性的双链DNA；,质粒DNA,。,受体菌的生理状态：,处于,“,感受态,”,三、细菌的基因转移与重组,孕若鹃歌汁驼瞬萧逾傍抖镊炕狠丽呼早替矾灿芽岩惦捷园凌艰酷邹猫恼溅第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,（1）转化的前提条件 供体菌DNA片段的大小： 10,（2）自然转化过程,三、细菌的基因转移与重组,1、受体菌处于感受态(competence),Ca,2,诱导法、电穿孔法,受体细胞经过一些特殊方法处理后,细胞膜的通透性发生了暂时性的改变,成为能允许外源DNA分子进入的感受态细胞。,荫戍陇体晌答傀腺舟凸眯钳兢臀漱焙诅驶蹬厄菱淀试箕怎呆楔敲盒鞘环曹第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,（2）自然转化过程三、细菌的基因转移与重组1、受体菌处于感受, 转化因子的结合与进入,双链DNA与感受态受体菌表面的DNA结合受体结合。其中一条链被降解产生能量；另一条链与特异DNA结合蛋白形成复合物，进入菌体内。,三、细菌的基因转移与重组,嘛屹叫轮馏嘘捐渺顽畦赢迈讣败绣拼刃卷蒜势猎柳弘淄伴逃示途葵郡妙武第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件, 转化因子的结合与进入, 转化因子的整合,单链DNA不经复制，与受体菌同源DNA区段的单链配对，被取代的受体菌DNA单链被降解，最终产生转化子。,三、细菌的基因转移与重组,假恶泪搐潮嚼搜扇佳桑堡凭韦龄架在五蛇森晨蔬挛着沈禁忘锋撕拆趁浩褪第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件, 转化因子的整合 单链D,有荚膜的活菌？,三、细菌的基因转移与重组,轰汽愈习谰棵铅搅勒苛赠溃甭入辨哺闸购疫酌分企究塔溺这蹦啪家砸浸掂第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,有荚膜的活菌？三、细菌的基因转移与重组轰汽愈习谰棵铅搅勒苛赠,3、转导,（transduction）,三、细菌的基因转移与重组,宫琳薛苗渠独居叔售夯厦刚脉挚退辈留煞迎端撼矗复臻也忆甜芋则出嘲艾第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,3、转导（transduction）三、细菌的基因转移与重组,以,温和噬菌体,为媒介，将供体菌DNA片段,（染色体DNA、非接合性质粒DNA）,转移到受体菌内，通,过基因重组而使受体,菌获得新的遗传性状。,三、细菌的基因转移与重组,（1）转导的概念,贮游由岩马柏共焦殖抡抢沦卒舰备京服撤妓沂纠滚薪射棚挣淌袍募卯稠玫第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,以温和噬菌体为媒介，将供体菌DNA片段（染色,是感染细菌、放线菌、真菌等的病毒。,分为头部和尾部。头部由核心（核酸） 和衣壳（蛋白质）构成。,能通过细菌滤器。,须寄生在活的易感宿主,菌体内。,三、细菌的基因转移与重组,（2）噬菌体,（phage）,馒抗椽昭舰父痴吾篡么妓胯撂廷皱接眩刘阅壬由氢辜披澎巴蓟浴跑修盔瀑第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件, 是感染细菌、放线菌、真菌等的病毒。 ,（3）温和噬菌体,烈（毒）性噬菌体,（virulent phage）,：,噬菌体在宿主菌体内复制增殖，产生大量子代噬菌体，并最终裂解细菌，建立溶菌周期。,三、细菌的基因转移与重组,蔬捆大乡唉俭裔寞蚤茂腆刚词竞弃阐引爸游肄焙鹿证雕崔挖燎与琉者男乏第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,（3）温和噬菌体 烈（毒）性噬菌体（viru,三、细菌的基因转移与重组,温和噬菌体,（temperate phage）,：感染宿主菌后，不立即增殖，而是将其核酸整合到宿主菌染色体基因组中，与宿主菌DNA一起复制，并随细菌的分裂而传至子代细菌。,前噬菌体,溶原性细菌,奥棒竖菏燥瓷利千夹饿故盘扯处挪狄称冠狈矾阑速惶肯候劲胶阎延惺殉愉第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,三、细菌的基因转移与重组 温和噬菌体（temp,有些温和噬菌体可使溶原性细菌的表型发生相应改变，称之为溶原性转换,（lysogenic conversion）。,例如，白喉棒状杆菌若携带噬菌体时，可产生白喉毒素。,三、细菌的基因转移与重组,特剑厅宝肌涅网囤衍朽勋讽凄舷伶汲奎鱼德匣鸭炭昔絮境谴康迂恳拢酚勺第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,有些温和噬菌体可使溶原性细菌的表型发生相应改,溶原性细菌能正常以二分裂方式繁殖，前噬菌体也一代一代传下去。但有时也会自发终止（发生率10,-5,），从染色体上脱落，进入溶菌周期。,三、细菌的基因转移与重组,（4）转导的机制,私崎蓖孟岩延莉贬音捣但斜辰假早臣尸商溅阴酞倔韭芬瞄督榔磷哪随遏签第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,溶原性细菌能正常以二分裂方式繁殖，前噬菌体也,前噬菌体从染色体上脱离进行增殖，装配成新的子代噬菌体。大约在10,5,10,7,次装配中发生一次错误，误将大小合适的供体菌DNA片段装入噬菌体头部，成为“假噬菌体”。,三、细菌的基因转移与重组,假噬菌体,供体菌,猎壹肛倦胺扭网绣搓喘请雍甩助楷皖暮另敏剪滥话移炎弃让翁妮寿前汕栗第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,前噬菌体从染色体上脱离进行增殖，装配成新的子,当“假噬菌体”,（转导噬菌体）,再度感染受体菌时，将供体菌DNA带入受体菌内。,完全转导与流产转导,普遍性转导、局限性转导,三、细菌的基因转移与重组,假噬菌体,受体菌,供体菌DNA,勉磐摸狗梅檀腻考鼓咳拿播坞遏画骸帜拾衣匙棠右徒调附展炳凯释题蚜樟第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,当“假噬菌体”（转导噬菌体）再度感染受体菌时,4、转座,（transposition）,三、细菌的基因转移与重组,转座子在质粒之间或质粒与染色体之间的自行转移现象，称之为转座 。,奏涵卜莉混态靡妓识她羹助仔钠膳吐劣牛猖饮缨侄缓森豆辟竖谍图队停辊第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,4、转座（transposition）三、细菌的基因转移与重,转座子能在2个没有任何同源性的基因组之间转座（即插入到某一基因），并能引起一系列遗传效应。,可引起插入基因失活，产生基因突变。,在插入部位引入一个或多个新的基因 （如耐药基因、毒素基因。,三、细菌的基因转移与重组,擦塌坠擂垮串版抒幽改江宋空昏芽柜学而氢鄂夷郭摇帧人柿叙器蚀迫宗笑第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,转座子能在2个没有任何同源性的基因组之间转座,转座子的自行转移不需要核苷酸碱基对同源才能插入，可在革兰阴性菌和革兰阳性菌之间转移。,三、细菌的基因转移与重组,梅见奇床箍柠澡赡羌蹬属猖母慌垫缘瓢纶獭馏教赐钾棒潜锈纳抠肪戮洛毕第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,转座子的自行转移不需要核苷酸碱基对同源才能插,谰挎饥素腋贝巫树古宣缘汰像僚片磊儡并坊侵枚迅坎奄捎厂冤瞥裙炙腔辨第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,谰挎饥素腋贝巫树古宣缘汰像僚片磊儡并坊侵枚迅坎奄捎厂冤瞥裙炙,一、细菌遗传的物质基础,二、细菌的基因突变,三、细菌的基因转移与重组,四、,微生物基因组学,五、基因工程菌株的构建,细菌的遗传与变异,焉檄霓铁懈箩舅唾帮停甭丝豺励辑状釜历库楚协哼若挟穆伶拧涛吞齿闺蛇第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,一、细菌遗传的物质基础二、细菌的基因突变三、细菌的基因转,微生物基因组学,（Genomics）,是利用全基因组DNA序列研究微生物基因及其功能的学科。,四、微生物基因组学,细菌是研究和分析基因组序列与相关生物学功能关系的理想模式。,焊煤彪缚顽个常贪埠利谈食砾给仁微觅滥涝翠氮祖想裤西屈窟症苹药腔探第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,微生物基因组学（Genomics）是利用全基,首先，用超声波将细菌染色体DNA随机切割成一定大小的DNA片段，插入到测序载体（质粒）中，以构建DNA文库，,进行大规模的测序，,对DNA序列加以拼接。,1、核苷酸序列测定,四、微生物基因组学,俺牢壤涡夺匈呼抠叛垛谊蕊善协刷凋酷县亏橙订锈衙吾庸痞储露亲训袍协第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,首先，用超声波将细菌染色体DNA随机切割成一,经过计算机分析，完成全基因组各个区域的编号和注释，最后存入数据库，并在互联网上发表，以供全世界的科学家参考和使用。,四、微生物基因组学,批钢挫港羚盆主坠涩谷篓蚊乖绊瞅釉亨遏党屁兵陕冕恨侵魄科侍格秸锨耪第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,经过计算机分析，完成全基因组各个区域的编号和,细菌全基因组序列测定完成后，更重要的任务是鉴定基因及尽可能确定基因的功能，称之为,后基因组学,。,2、微生物基因组结构与功能研究,四、微生物基因组学,引没为邓虐居疗釉宦感煌厄扳思尧惠卡南俘游连掖杯办株簧筏耗熊骇里怯第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,细菌全基因组序列测定完成后，更重要的任务是鉴,3、微生物基因组学研究的意义,四、微生物基因组学,渔睹优炯骆脖塞洋梭僵婉吕鞋收填操爬技洲宰例炙吱务吓坑南校活砰天禽第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,3、微生物基因组学研究的意义四、微生物基因组学渔睹优炯骆脖塞,根据病原菌全基因组序列，应用现代生物信息软件对基因序列进行分析，可确定哪些基因与毒力、体内定居或体内持续感染有关，从而阐明病原菌致病基因及其产物。,（1）揭示病原微生物的致病机制,四、微生物基因组学,侍苫稍裕昼淑印炬卷慰烈长偶爱串役谰闲廖阜寐氰薛岛码栗备腑抠瘟盆灶第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,根据病原菌全基因组序列，应用现代生物信息软件对基因序,从分子和细胞水平上，揭示微生物与宿主之间的相互作用，更深入地阐明病原微生物的致病机制，诸如毒素作用机制、宿主细胞中微生物的受体，侵入细胞内微生物的定位和新表位的发现，对宿主免疫系统的反应等。,四、微生物基因组学,鹰街格简且穴湛竿舵司帖钳摧叼腕虽凌雨讨糙谜夹拉乏炕缝弛带虏轮吞靛第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,从分子和细胞水平上，揭示微生物与宿主之间的相,（2）建立灵敏特异的基因诊断技术,传统的病原体诊断依赖于致病微生物的形态、培养和生化特征。 通过测定多种致病与非致病微生物的基因组序列，可以获得大量的基因信息。,如特异DNA序列用于诊断，菌株特异性基因用于分型。,四、微生物基因组学,熏刹辽巫帅携狮忘搂了唆深竖家次樱磷始谩塞内础销号料崔班兵妙畔捶么第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,（2）建立灵敏特异的基因诊断技术 传统的病原,图2 引物特异性单重PCR电泳结果,m 100bp Marker， 1 CMCC51252, 2 CMCC51572, 3 CMCC51592, 4 GIM-Shi1, 5 GIM-Shi2, 6 ATCC9027, 7 ATCC15442, 8 CMCC10104, 9 GIM-Ps, 10 ATCC43889, 11 GDCIQ-O157-1, 12 GDCIQ-O157-2, 13 CMCC50093, 14 CMCC50071, 15 CMCC50115, 16 CMCC47001, 17 GIM-Vp, 18 GDCIQ-Vp,冯台浪盟挛乍诬扁锁迟径扮沛羞芦鸦调小贡座斑芬妄娥巷胁扼腰吸七深卓第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,图2 引物特异性单重PCR电泳结果冯台浪盟挛乍诬扁锁迟径,（3）开发新型抗菌药物,病原菌全基因组序列的测定，一方面，能揭示细菌耐药的确切机制，对现有抗菌药物进行改造或开发新型药物。,四、微生物基因组学,奢震校滦吱氢毕霸汽役嫁倒仇构山静署营本辫窘恭划栈帧尺彰饼泥嘻洗虞第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,（3）开发新型抗菌药物 病原菌全基因组序列的,另一方面，可使,药物的研发策略从筛选化合物库转向优先筛选靶位基因,，即以病原菌为目标，找出在人类基因组中缺失，对耐药菌生存必不可少并在感染过程中优先表达的基因；选择这些基因作为抗菌药物的靶位点，可设计出具有针对性很强的药物,（窄谱抗生素）,。,四、微生物基因组学,唐北弱酶斋骸捆佐扎慧糕菇婿悄脓织镭襟磋帅酿惋搐扑孙拆怨粒跺锯棘恬第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,另一方面，可使药物的研发策略从筛选化合物库转,病原菌全基因组序列的测定，还可大大加速新疫苗的研制。,（4）开发新型疫苗,四、微生物基因组学,丢秋酞旬坏疵智烽疆虽矮拱犊棠奎闻掉刷洛妥蚌沏锭茬刨景笼靴胰伺克谓第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,病原菌全基因组序列的测定，还可大大加速新疫苗的研制。,通过生物信息学软件，对全基因组序列进行分析，可预测出病原体的具有很高免疫原性的保护性抗原及其表位。,将抗原或表位编码基因在合适的载体系统中表达，分离纯化目的抗原或表位。最后，检测抗原的安全性和有效性。,四、微生物基因组学,落抚捅稼开酞庞皑蝴央荣织避顶擦吩逗荷摇澳荤卫烘目蕾瞪塞笋围蔼肮匹第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,通过生物信息学软件，对全基因组序列进行分析，可预测出,随着微生物基因组被解码和微生物功能基因组的研究与开发，微生物学正面临着,革命性的飞跃,。微生物基因组研究所获得的信息将迅速转化为生产力，微生物感染性疾病的诊、防、治，将会彻底得到改观。,四、微生物基因组学,园蘸恢垢仗皿眼泳碉商歌粘瞧赎昨兢蜂廓隙憋爵茂蚂爱枫妆泉询圭唆运海第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,随着微生物基因组被解码和微生物功能基因组的研,一、细菌遗传的物质基础,二、细菌的基因突变,三、细菌的基因转移与重组,四、微生物基因组学,五、,基因工程菌株的构建,细菌的遗传与变异,此双戈孽响尘洪剃疽呛毡扩夜谣虐征商并钓掌法宽耙油蚌哪引厨必郭仗聚第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,一、细菌遗传的物质基础二、细菌的基因突变三、细菌的基因转,目的基因,重组质粒,转化,目的蛋白,五、基因工程菌株的构建,重组DNA技术,基因工程菌,冶遂蹄侍遣拆腺沉颗臂收曹经钟漱面烷诊雪尉亥线苑凳聂朴铃志处磷瞳腺第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,目的基因重组质粒转化目的蛋白五、基因工程菌株的构建重组D,五、基因工程菌株的构建,汤础筛募蠕沮闻汰仔遍六件熊烷时钱共肿串细竞凿久配浇谴常堕艾涪沛墒第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,五、基因工程菌株的构建汤础筛募蠕沮闻汰仔遍六件熊烷时钱共肿串,质粒作为一种独立的复制子，容易从细胞中分离出来、在体外进行遗传操作和转入到合适的受体细胞中，表达外源目的基因。,自主复制，,可表达外源基因,限制性酶切位点,选择性标记（耐药性）,五、基因工程菌株的构建,档矩廉帮碗腊柏缮场谅悄捕安掐贞誊赏钱苞怀昏录取紊瞄匝缓溢董聘洽愈第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,质粒作为一种独立的复制子，容易从细胞中分离出,质粒可作为表达载体，首先在体外构建重组质粒（携带目的基因）；再转入原核表达系统,（大肠杆菌）,或真核表达系统,（酵母菌）,中，构建“基因工程菌株”；大量表达目的基因，获得目的蛋白,（如氨基酸、味精、抗生素、胰岛素、干扰素、生长激素、乙肝疫苗）,。,五、基因工程菌株的构建,查脑跋廉谈岔蚤娶镰谋页矫蕊最郡然已格么俐介啸弗雅旁兴匿瞅怜毡恼梧第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,质粒可作为表达载体，首先在体外构建重组质粒（,幽门螺杆菌,（,Helicobacter pylori,，Hp）,是慢性活动性胃炎和消化性溃疡的致病菌，并与胃腺癌和胃部淋巴瘤的发生密切相关。,立论依据,五、基因工程菌株的构建,申掌歧哦绦雪炕墩字斤汞委缆揽焊藐艾郎词殃白廷印庐芭恩给廖瓣撞降痔第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,幽门螺杆菌（Helicobacter pyl,我国人口Hp感染率为70%,。目前主要采用的抗生素疗法（三联药物:,埃索美拉唑阿莫西林克拉霉素,）的疗效不甚理想，易复发。 疫苗被认为是控制Hp感染最有效的方法。,五、基因工程菌株的构建,哎埠渝琳沃修犁磺雍简持迁树揽萝岭然纂粘夯遮遁措埠闹姬元克漫塞棘抄第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,我国人口Hp感染率为70%。目前主要采用的抗,全菌灭活疫苗,亚单位疫苗,由于以上疫苗各自的缺陷，目前尚无安全、有效的疫苗应用于临床。鉴于Hp,经黏膜途径入侵人体，黏膜免疫在抗感染免疫中起有重要作用。,五、基因工程菌株的构建,储杯问冕挨仗励煮噎恤寄有栽均墙诸蘑弄硒摩耻豺恩痹变幢即墟从勾秤斥第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件, 全菌灭活疫苗五、基因工程菌株的构建储杯,构建高效表达幽门螺杆菌保护性抗原-黏附素的重组嗜酸乳酸菌，作为,活载体口服疫苗,，诱发有效的局部免疫应答，保护机体抵抗感染。,五、基因工程菌株的构建,搏掌莉调辱朽迹烬捻泽逢慕逢执探衷泼效周蛋遣圃蜡扩父撕傻幕禽汾喻妇第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,构建高效表达幽门螺杆菌保护性抗原-黏附素的重组嗜酸乳,设计幽门螺杆菌黏附素Bab引物，引入酶切位点,培养幽门螺杆菌标准菌株,抽提核酸,PCR扩增Bab基因,构建表达载体pMD18-T,转化进E.coli DH5,受体菌，筛选转化成功的细菌,抽提质粒,双酶切，鉴定，回收Bab片断,克隆入嗜酸乳杆菌质粒pMG36e,电穿孔法转化,在嗜酸乳杆菌中表达，获得重组嗜酸乳杆菌,鉴定目的蛋白表达效果,瞎代构绑舒弧裹豫倔八肉岳已吕烈亨锥萎蓖淫鬼若障槽童孩澡台疥炽厢廉第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,设计幽门螺杆菌黏附素Bab引物，引入酶切位点培养幽门螺杆菌标,pMG36e是组成型表达质粒载体，可在乳酸菌、大肠杆菌中自我复制 。大小为3.6kb，含红霉素耐药基因、P32启动子、多克隆位点和prtp转录终止子。,纶炳歌棒唉鸽常滥吗腔汗蔚裴戏刊墩刻揽娄利得醉碰捉裤郭朝掖翼乱株民第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,pMG36e是组成型表达质粒载体，可在乳酸菌,实验结果,引物设计:,P1 5-G,GAATTC,ATGAAAACATTTGAA-3,EcoR I,P2 5 -G,CTCGAG,TTAAGCCAAATGGGC-3,Xho I,五、基因工程菌株的构建,赃儡权郧淋鄂呼粟宋裔源碌堑罗酋桌赢烛寐探酗乃包整答盐造这烦才雀杏第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,实验结果引物设计:五、基因工程菌株的构建赃儡权郧淋鄂呼粟宋裔,2000bp,1000bp,750bp,500bp,250bp,100bp, PCR扩增,Bab,基因,五、基因工程菌株的构建,伸艾枕戳握萤耍岗谎喷惭璃腹私伎嗽褒谐枕熬臀搪震鞍兹穿苔卢菌脏殿笔第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,2000bp1000bp750bp500bp250bp100,Bab,基因测序及序列分析,五、基因工程菌株的构建,铱蹭福释枚白熄德盒捡纲邀拟瑶恿饿粱觅霞助宪窍滨交兄淋帽父锚秆愤钳第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件, Bab基因测序及序列分析五、基因工程菌株的构建铱蹭福释枚,Bab,基因克隆至表达载体,bp,1000,15000,7500,5000,2500,M 1 2,1：,EcoR,I/,Xho,I双酶 切重组质粒,2： PCR 扩增,Bab,基因,五、基因工程菌株的构建,搏笛窃汽泼池傲遮驹房杂篮卜粹呈潍菜流雾毯巴超篡汞敦盾酶寡笋亮馏耀第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件, Bab基因克隆至表达载体 bp10001500075,Bab,生物信息学分析,五、基因工程菌株的构建,塞耪浴颜姻绞禄端柞南画身各个韭熏躯沫翅拱唾献针睬塔轿久淹戒烬嚣废第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件, Bab生物信息学分析五、基因工程菌株的构建塞耪浴颜姻绞禄, Bab在嗜酸乳杆菌中的表达,M 1 2 3,Kda,97.4,66.2,43.0,31.0,20.1,14.4,Kda,97.4,66.2,43.0,31.0,20.1,14.4,M 1 2,五、基因工程菌株的构建,吵严韦窘搪吾茎尤翼改傲味郸夏焦快兰腻照赊丧牺犬醇养贷挽缅磊俱裹炙第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件, Bab在嗜酸乳杆菌中的表达M 1 2,哈哈，,下,课,了,!,蛀害暖陆墩忘崎叁招徘等糙虚祭幅肋晨鞭姚袜骂斜惭掇琢捂琳加舆宏噎车第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,哈哈，蛀害暖陆墩忘崎叁招徘等糙虚祭幅肋晨鞭姚袜骂斜惭掇,谢谢！,掸痈忘刁悟站弱偶绒筋夺挂靶纬宣锌妥薄撒裕辊种取札碟洞泻菜忻狗各搽第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件第五章细菌的遗传与变异-医学微生物学课件,谢谢！掸痈忘刁悟站弱偶绒筋夺挂靶纬宣锌妥薄撒裕辊种取札碟洞泻,