第章细菌的遗传与变异一七

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章 细菌的遗传,(ychun),与变异,Bacterial heredity and variation,1,第一页，共四十八页。,Essentials:,Grasp,：,细菌的遗传物质,基因转移,(zhuny),与重组方式,Know,：,质粒的特点,Understand,：,基因突变的特点,2,第二页，共四十八页。,细菌,(xjn),的变异现象,1、形态结构变异,2、毒力变异：,(Virulence) BCG,P151,3、耐药性变异:,(Drug-resistance),4、菌落变异：,(Colony),5、抗原性变异：,(Antigenicity),3,第三页，共四十八页。,第一节 细菌的遗传物质,Bacterial,Genetic elements,一）染色体,(chromosome),二）质粒,(plasmid),三）转座因子,(ynz),(transposable element),四）噬菌体,（phage ）基因组,(已讲),五）整合子,（自学）,4,第四页，共四十八页。,一) 细菌,(xjn),染色体/类核,Bacterial Chromosome or nucleoid,Definition：,circular,double-stranded molecule,of DNA,Characteristics:,1.单倍体,2.不含组蛋白,无核膜,(h m),5,第五页，共四十八页。,3.具有操纵子,(operon),结构,4.结构基因,(jyn),不含内含子,(intron),转录后不需剪接加工,5.基因组DNA大部分用来编码蛋白质,6.结构基因绝大多数无重叠现象,编码序列,启动序列,操纵序列,其他调节序列,(,promoter,),(,operator,),6,第六页，共四十八页。,7.细菌的,种内和种间,存在广泛,(gungfn),的遗传物质交换,致病岛,(pathogenicity island),：,致病菌染色体上,编码,与毒力相关,基因的,外源DNA,片断.,耐药基因,(resistant gene),：,与,耐药性的产生和传播,密切相关,7,第七页，共四十八页。,1、,Definition,：,细菌,(xjn),染色体外,的遗传物质，具有,自我复制,的能力。为,双股环状DNA,分子。,质粒可,游离,于胞浆中或,整合,于染色体上,二） 质粒,(plasmid),8,第八页，共四十八页。,2.,Types,：,根据质粒基因,编码,(bin m),的生物学性状,毒力质粒,/,Vi,(virulence,plasmid,),细菌素质粒,/,Col,(colicinogenic,plasmid,),代谢质粒,(metabolize,plasmid,),致育质粒,/,F,(fertility,plasmid,),耐药性质粒,(resistance,plasmid,),9,第九页，共四十八页。,F,plasmid,:,作用,编码性菌毛和介导细菌,(xjn),之间的接合,存在,F,+,菌,-含,游离,的F质粒,F,菌,-含带,宿主菌基因,的F质粒,Hfr菌,-高频重组菌,(high frequency recombinant),- F质粒,整合,于细菌染色体中,2.1 重要,(zhngyo),的质粒,10,第十页，共四十八页。,R,plasmid,接合,性,性,耐药,质,质粒,作用,：,：,决定,细,细菌,(x,j,n),的耐,药,药性,(,Drug-resistance),结,构,构：,RTF,(,r,esistance,t,ransferf,actor),-,耐,耐药,传,传递,因,因子,功能,(g,ngn,ng),：,编码,性,性菌,毛,毛和,介,介导,细,细菌,之,之间,的,的,接合,R,决定,子,子,(,resistancedeterminingfactor,）,-,耐药,决,决定,子,子,功能,：,：,编码,对,对,抗菌,药,药物和,重金,属,属盐的,耐药,性,性,9-6,10-4,11,第十,一,一页,，,，共,四,四十,八,八页,。,。,3、,质粒,的,的共,同,同,(g,ngt,ng),特征,(,Characteristics),能自,主,主,(z,zh),复制,决定,宿,宿主,菌,菌的,某,某些,生,生物,学,学性,状,状,但不,是,是生,命,命所,必,必需,转移,性,性,-,-,质粒,在,在细,菌,菌间,的,的转,移,移,接合,性,性质,粒,粒（,质,质粒,；,；,质,质粒,）,）,非接,合,合性,质,质粒,相容,性,性与,不,不相,容,容性,可自,行,行丢,失,失或,经,经人,工,工处,理,理消,除,除,(curing),12,第十,二,二页,，,，共,四,四十,八,八页,。,。,三）,噬,噬,菌,菌体,(phage)(,已讲),1.,Definition,：,是感,染,染细,菌,菌、,真,真菌,、,、放,线,线菌,或螺,旋,旋体,等,等微,生,生物,的,的病,毒,毒,2.,Characteristics,：,个,体,体微,小,小(small),结,构,构简,单,单(simple),核,酸,酸单,一,一,(d,ny),(single),寄,生,生特,异,异(special),S4,13,第十,三,三页,，,，共,四,四十,八,八页,。,。,四）,转,转座,因,因子,(y,nz),(transposableelement),1.Definition：,细菌,基,基因,组,组中,能,能改变,(g,ibi,n),自身,位,位置的DNA序,列,列，,为,为移,动,动基,因,因,（movablegenes,）,）,2.Transferway：,通过,自身,编,编码,产生,的,的,特殊,重,重组,酶,酶,导致,其转,移,移或,移,移位,染,染色,体,体内,移,移位,（,（A,B,）,）,染,染色,体,体与,质,质粒,间,间,不,不同,质,质粒,之,之间,14,第十,四,四页,，,，共,四,四十,八,八页,。,。,3.,Types,：,1.,插入,序,序列,（insertionsequence,IS,）,）：,2.,转座,子,子,（transposon,Tn）,：,：,如Tn3,3.,转座,噬,噬菌,体,体（如,：,：,Mu,噬菌,体,体）,IR,Transposase Gene,IR,15,第十,五,五页,，,，共,四,四十,八,八页,。,。,五),整合,子,子（,integron,，In）,：,：,定位,于,于细,菌,菌染,色,色体,、,、质,粒,粒或,转,转座,子,子上,基本,结,结构,：,：,两端,为,为保,守,守,(b,osh,u),末端,，,，中,间,间为,可,可变,区,区，,含,含一,个,个或,多,多个,基,基因,盒,盒,整合,子,子含,有,有3,个,个功,能,能元,件,件：重组,位,位点,；,；整,合,合酶,基,基因,；,；启,动,动子,通过,转,转座,子,子或,接,接合,性,性质,粒,粒，,使,使多,种,种耐,药,药基,因,因在,细,细菌,中,中进,行,行水,平,平传,播,播,16,第十,六,六页,，,，共,四,四十,八,八页,。,。,第三,节,节,基,基,因,因,(j,y,n),的转,移,移和,重,重组,Definition,：,遗传,物,物质由供,体,体菌,(Donor),转移给受,体,体菌,(Recipient),-基因,转,转移，并,与,与受,体,体菌,的,的基,因,因进,行,行整合-基因,重,重组，使,受,受体,菌,菌获,得,得供,体,体菌,的,的某,些,些,(m,uxi),特性,的,的过,程,程,Types,：,转化,transformation,转导,(zhu,n d,o),transduction,转换,lysogenic conversion,接合,conjugation,原生质体,融,融合,protoplast fusion,17,第十七页,，,，共四十,八,八页。,A 、转,化,化,(zhu,nhu,),(transformation),Definition,：,受体菌直接摄取供体菌游离的DNA片段,(pin du,n),，并与本,身,身的基因,进,进行重组,，,，从而获,得,得新的性,状,状的过程,。,。,供体菌,受体菌,18,第十八页,，,，共四十,八,八页。,TransferredDNA:,chromosomalsegment,plasmid,bacteriophage,转化条件,：,：,供体菌:DNA片,段,段大小、,性,性质,受体菌:感受态,Competence bacteria：,能吸附外,源,源DNA,的,的受体菌,细菌,(xj,n),感受态产,生,生方式：,自然转化,（,（肺炎链,球,球菌等）,人工转化,（E.coli,等,）,19,第十九页,，,，共四十,八,八页。,肺炎链球,菌,菌转化,(zhu,nhu,),试验,20,第二十页,，,，共四十,八,八页。,B. 转,导,导,(zhu,n d,o),(transduction),1.,Definition,：,是以,噬菌体,为载体，,将,将供体菌,的,的遗传物,质,质,转移给受,体,体菌，使,受,受体菌获,得,得新的性,状,状的过程,(guchng),。,2.,types,：,普遍性,转,转导,(generaltransduction)：,转导性(,假,假)噬菌,体,体,介导；,局限性,转,转导,(restrictedtransduction)：,缺陷性噬,菌,菌体,介导。,21,第二十一,页,页，共四,十,十八页。,Generalizedtransduction,Definition,Genetic recombinationinwhichaDNAfragmentistransferredfromonebacterium to anotherbya,phage,that is nowcarrying,donorbacterialDNAduetoanerrorinmaturation,（成熟,(ch,ngsh),）,duringthelyticlife cycle,（,溶菌周,期,期）,.,TransferredDNA:,random,（随机,）,）,segment of thedonor,chromosomal,or,plasmidDNA,22,第二十,二,二页，,共,共四十,八,八页。,普遍性,转,转导,(zhundo),机制,（generalizedtransduction),转导噬,菌,菌体-(假噬,菌,菌体),Results：,整合-完全,(wnqu,n),转导,(completetransduction),不整合-流产转,导,导,（abortivetransduction）（多见,）,）,受体菌,供体菌,核酸酶,组装,(zzhun,),释放,23,第二十,三,三页，,共,共四十,八,八页。,Specializedtransduction,Definition,Genetic recombinationinwhichaDNAfragmentistransferredfromonebacterium to anotherby,a temperatephage,that is nowcarryingdonorbacterialDNA,duetoanerrorinspontaneousinduction,（自发,诱,诱导）,duringthelysogenic lifecycle,（溶原,周,周期）,.,TransferredDNA:,specific,segment,（特定,(tdng),片段）,ofdonorchromosome,24,第二十,四,四页，,共,共四十,八,八页。,局限性,转,转导,(zhundo),机制,（restrictedtransduction),bio-生物,素,素操纵,子,子,gal-半乳,糖,糖操纵,子,子,正常,(zh,ngchng),切离,偏差,(pi,nch),切离,缺陷噬,菌,菌体,正常噬,菌,菌体,前噬菌,体,体,25,第二十,五,五页，,共,共四十,八,八页。,局限性,转,转导与,普,普遍性,转,转导的,主,主要区,别,别：,普遍性,转,转导,局,局限性,转,转导,转导时,间,间,噬菌体,裂,裂解期,温,温和,噬,噬菌体,溶,溶原期,转导载,体,体,噬菌体,温,温和噬,菌,菌体,转导基,因,因,供体菌,染,染色体DNA,供,供体菌,染,染色体DNA,的,的,的,任何,部位基,因,因或质,粒,粒基因,特定部位基,因,因,转导频,率,率,低 10,-7,高 10,-4,转导结,果,果,完全转,导,导,获,获得供,体,体菌DNA特定,流产转,导,导,部,部位,的遗传,(ychu,n),特性,26,第二十,六,六页，,共,共四十,八,八页。,C、,溶原性转换,(zhunhun),(,conversion),Definition,当温和噬菌体感染细菌时,，,，噬菌体作为供体，,宿,宿主菌染色,体,体中整合了噬菌,体,体的DNA,片,片段，从而获得,新,新的遗传性,状,状,e.g,：,白喉杆菌,(gnj,n),（不产毒素,）,）,棒状杆菌,(gnj,n),噬菌体,Results:,change ofvirulence,antigenicity,溶原性白喉,杆,杆菌,（产生毒素,）,）,27,第二十七页,，,，共四十八,页,页。,D、接合,(jih,),(conjugation),Definition,供体菌与,受体菌,通过,性菌毛,相互沟通，,将,将遗传物质,从,从供体菌转,移,移,(zhuny),给受体菌，,使,使受体菌获,得,得新的性状,。,。,Transferred DNA:,plasmid,chromosome,F质粒的接,合,合,(jih,),R质粒的接,合,合,28,第二十八页,，,，共四十八,页,页。,Conjugation-F plasmid,F,+,bacteria (male)-donor,F,-,bacteria (female)-recipient,3 types:,F,+,conjugation,Hfr conjugation,F conjugation,29,第二十九页,，,，共四十八,页,页。,1，Mechanism ofF,+,x F,-,Crosses,结果,(jigu),：F,-,菌获得F质,粒,粒,变为,F,+,菌,接合,(jih,),类型,30,第三十页，,共,共四十八页,。,。,2，Mechanism ofHfr xF,-,Crosses,结果：,F,-,菌可获得不,同,同长度,(chngd),染色体基因,但,F,-,菌仍为F,-,菌,31,第三十一页,，,，共四十八,页,页。,3，Mechanism of,F xF,-,Crosses,结,果,果,(ji,gu,),：,F,-,菌,获,获,得,得F,质,粒,粒,F,-,菌,变,变,成,成,F,菌,32,第,三,三,十,十,二,二,页,页,，,，,共,共,四,四,十,十,八,八,页,页,。,。,E,、,、,原,原,生,生,质,质,体,体,的,的,融,融,合,合,(r,ngh,),（protoplastfusion,）,）,甲,菌,菌,乙,乙,菌,菌,溶,菌,菌,酶,酶,或,或,青,青,霉,霉,素,素,处,处,理,理,(ch,l,),原,生,生,质,质,体,体,聚,乙,乙,二,二,醇,醇,重,组,组,(zh,n,z,),融,合,合,体,体,特,点,点,：,：,1,、,、,不,不,限,限,于,于,个,个,别,别,基,基,因,因,的,的,转,转,移,移,而,是,是,整,个,个,染,染,色,色,体,体,基,基,因,因,的,的,转,移,移,2,、,、,同,同,种,种,、,、,异,异,种,种,间,间,都,都,可,可,发,发,生,生,3,、,、,可,可,获,获,得,得,多,多,种,种,不,不,同,同,表,表,型,型,的,的,重,组,组,融,融,合,合,体,体,，,，,但,但,随,机,机,性,性,大,，,，,寿,寿,命,命,短,短,33,第,三,三,十,十,三,三,页,页,，,，,共,共,四,四,十,十,八,八,页,页,。,。,基,因,因,转,转,移,移,与,与,重,重,组,组,的,的,几,几,种,种,(j,zh,n,),方,式,式,比,比,较,较,类,型,型,转,转,移,移,(zhu,ny,),基,因,因,转,转,移,移,(zhu,ny,),方,式,式,转,化,化,供,菌,菌,染,染,色,色,体,体,基,基,因,因,直,接,接,摄,摄,入,入,或,小,小,质,质,粒,粒,噬,噬,菌,菌,体,体,普,遍,遍,性,性,转,转,导,导,(zhu,nd,o),供,菌,菌,随,随,机,机,的,的,染,染,色,色,体,体,转,导,导,性,性,噬,噬,菌,菌,体,体,为,为,载,载,体,体,基,因,因,或,小,小,质,质,粒,粒,局,限,限,性,性,转,转,导,导,供,菌,菌,特,特,定,定,的,的,染,染,色,色,体,体,缺,陷,陷,性,性,噬,噬,菌,菌,体,体,为,为,载,载,体,体,基,因,因,溶,原,原,性,性,转,转,换,换溶,原,原,性,性,噬,噬,菌,菌,体,体,基,基,因,因溶,原,原,性,性,整,整,合,合,接,合,合供,菌,菌,大,大,质,质,粒,粒,性,菌,菌,毛,毛,或,染,染,色,色,体,体,基,基,因,因,片,片,段,段,原,生,生,质,质,体,体,融,融,合,合整,个,个,染,染,色,色,体,体直,接,接,融,融,合,合,34,第,三,三,十,十,四,四,页,页,，,，,共,共,四,四,十,十,八,八,页,页,。,。,变,异,异,基,因,因,型,型,变,变,异,异,(bi,ny,),表,型,型,变,变,异,异,(bi,ny,),基,因,因,重,重,组,组,基,因,因,突,突,变,变,(j,y,nt,bi,n),染,色,色,体,体,变,变,异,异,第,四,四,节,节,基,基,因,因,突,突,变,变,(Genemutation),遗,传,传,物,物,质,质,的,的,结,结,构,构,发,发,生,生,突,突,然,然,而,而,稳,稳,定,定,的,的,改,改,变,变,变,异,异,的,的,类,类,型,型:,基,因,因,突,突,变,变,的,的,概,概,念,念,35,第,三,三,十,十,五,五,页,页,，,，,共,共,四,四,十,十,八,八,页,页,。,。,突,变,变,的,的,类,类,型,型:,小,突,突,变,变,碱,基,基,插,插,入,入,转,转,换,换,单,点,点,突,突,变,变碱,基,基,置,置,换,换,碱,基,基,缺,缺,失,失,颠,颠,换,换,多,点,点,突,突,变,变,大,突,突,变,变,多,点,点,突,突,变,变,染,色,色,体,体,重,重,排,排,染,色,色,体,体,畸,畸,变,变,染,色,色,体,体,重,重,复,复,(ch,ngf,),染,色,色,体,体,倒,倒,位,位,染,色,色,体,体,缺,缺,失,失,染,色,色,体,体,置,置,换,换,36,第,三,三,十,十,六,六,页,页,，,，,共,共,四,四,十,十,八,八,页,页,。,。,染色体畸变类型,AG、X代表不同的DNA片段,野生型,倒位,重复,缺失,置换,插入,37,第,三,三,十,十,七,七,页,页,，,，,共,共,四,四,十,十,八,八,页,页,。,。,一,、,、,基,基,因,因,突,突,变,变,规,规,律,律(Lawof,Genemutation,),：,：,突,突,变,变,率,率,(,mutation,rate):,自,发,发,(z,f,),突,变,变,(spontaneousmutation),。10,-6,10,-9,诱,导,导,突,突,变,变,(inducingmutation),10,-6,-10,-4,提,高,高101000,倍,倍,Characteristics,：,突,变,变,是,是,随,机,机,的,的,、,、,不,不,定,定,向,向,的,的,，,环,境,境,条,条,件,件,只,起,起,选,选,择,择,作,作,用,用,试,验,验,：,：,1943,年,年,，,，,彷,徨,徨,试,试,验,验,(fluctuationtest),1952,年,年,，,，,影,印,印,试,试,验,验,(replicatest),38,第,三,三,十,十,八,八,页,页,，,，,共,共,四,四,十,十,八,八,页,页,。,。,彷,徨,徨,(p,n,hu,n,),（,波,波,动,动,）,）,试,试,验,验,10,3,/ml,噬,菌,菌,体,体,敏,感,感,(m,ng,n),菌,10ml,10ml,立,即,即,(l,j,),接种,37,24h,含噬,菌,菌体,平,平板,含噬,菌,菌体,平,平板,37,24h,39,第三,十,十九,页,页，,共,共四,十,十八,页,页。,影印,(y,ngy,n),试验,突变,(t,bin),是自,发,发的,随,随机,的,的,抗生,素,素敏,感,感,(m,ngn),菌接,种,种,40,第四,十,十页,，,，共,四,四十,八,八页,。,。,二、,突变,型,型细,菌,菌及,其,其分,离,离：,耐药,性,性突,变,变型,药,药敏,试,试验,营养,(y,ngy,ng),缺陷,突,突变,型,型,营,营养,(y,ngy,ng),物质,筛,筛选,条件,致,致死,性,性突,变,变型,温,温,度,度敏,感,感试,验,验,发酵,阴,阴性,突,突变,型,型,乳,乳糖,发,发酵,试,试验,41,第四,十,十一,页,页，,共,共四,十,十八,页,页。,三、,回,回复,突,突变,(backwardmutation),野生,(y,shng),株,(wildstrain),突变,(t,bin),株,(mutantstrain),正向,(zhnxin),突变,回复,突,突变,基因,内,内抑,制,制,基因,外,外抑,制,制,突变,株,株,再次,突,突变恢复,到,到,野生,株的性状,回复,原,原基,因,因型,（,（极,少,少）,抑制,性,性基,因,因突,变,变,42,第四,十,十二,页,页，,共,共四,十,十八,页,页。,Amestest:,组氨,酸,酸营,养,养,(y,ngy,ng),缺陷,株,株,含组,氨,氨酸,培,培养,基,基,缺组,氨,氨酸,培,培养,基,基,缺组,氨,氨酸,培,培养,基,基,含待,测,测化,学,学,(huxu,),物,接,种,种,回复,突,突变,株,株,无突,变,变,(t,bin),株,43,第四,十,十三,页,页，,共,共四,十,十八,页,页。,正常,(zhngch,ng),细胞,致癌,物,物质,诱导,(y,udo),肿瘤,(zhngli,),细胞,组氨,酸,酸营,养,养缺,陷,陷株,诱导,化学,物,物质,回复,突,突变,株,株,90%,Amestest,应用,44,第四,十,十四,页,页，,共,共四,十,十八,页,页。,医学,(yxu),应用:,Ames,试,试验,阳性,(yngxng),和化学物,质,质致癌之间有十,分,分明显,的,相关,性,通过检测,某,某待测物,质,质,对微生物,的,的诱变,能力,间接,判断其,致癌能力,优点：,方法灵敏,，,，准确性,较,较高,、周期短,、,、,方法简便，,不需特殊,器,器材，容,易,易推广,45,第四十五,页,页，共四,十,十八页。,第五节,细,细菌,(xj,n),遗传变异,在,在医,学,学上的应,用,用（自学,）,）,病原学诊,断,断,特异性防,治,治,检测致癌,物,物质,流行病学,调,调查,细菌分类,(fnli),（基因组,学,学研究）,基因工程,方,方面应用,46,第四十六,页,页，共四,十,十八页。,思,考,考,题,题,1、名解,回复突变,流,流产转,导,导BCGP151,HfrPathogenicity island,2、细菌,(xj,n),基因转移,和,和重组的,类,类型及其,主,主要差异,？,？,3、,简述F质,粒,粒的作用,及,及存在形,式,式,4、影印,试,试验验证,何,何种理论,？,？,5、,局限性转,导,导与普遍,性,性转导的,主,主要区别,47,第四十七,页,页，共四,十,十八页。,内容,(nirng),总结,第五章,细,细菌的,遗,遗传与变,异,异。四）,噬,噬菌体（phage ）基,因,因组(已,讲,讲)。五,）,）整合子,（,（自学）,。,。4.结,构,构基因不,含,含内含子(intron),转录后,不,不需剪接,加,加工。,作,作用,编,编码性菌,毛,毛和介导,细,细菌之间,的,的接合。,存在,。F+,菌,菌-含游离,的,的F质粒,。,。其转移,或,或移位,(ywi),。局,限,限性转导,与,与普遍性,转,转导的主,要,要区别：,。,。5、局,限,限性转导,与,与普遍性,转,转导的主,要,要区别。47,第四十八,页,页，共四,十,十八页。,