细菌遗传与变异医学微生物学.pptx
《细菌遗传与变异医学微生物学.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《细菌遗传与变异医学微生物学.pptx(92页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、改变花色的转基因矮牵牛花改变花色的转基因矮牵牛花转转入入荧荧光光素素酶酶蛋蛋白白基基因因的的发发荧荧光光烟烟草草蓝色玫瑰一直是人类美丽的梦想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基因工程已将它变为现实转转 基基 因因 西西 红红 柿柿 由于细菌个体微小、遗传物质较为由于细菌个体微小、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被用做研究生物遗传与变异规律的实验材料。材料。利用人工诱变或杂交选育医药或食利用人工诱变或杂交选育医药或食品工业中所需要的
2、高产菌株。品工业中所需要的高产菌株。利用分子生物学技术,构建利用分子生物学技术,构建“基因基因工程菌工程菌”,生产新药、疫苗、食品添加,生产新药、疫苗、食品添加剂,或者用于环保等。剂,或者用于环保等。一、一、细菌遗传的物质基础细菌遗传的物质基础二、细菌的基因二、细菌的基因小胸泳衣小胸泳衣突变突变三、细菌的基因转移与重组三、细菌的基因转移与重组四、微生物基因组学四、微生物基因组学五、基因工程菌株的构建五、基因工程菌株的构建细菌的遗传与变异细菌的遗传与变异1、细菌染色体基因组结构、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细菌染色体是一个裸露的闭合环状的双链的双链DNA分子,有核蛋白,缺
3、乏组蛋分子,有核蛋白,缺乏组蛋白,无核膜包裹。白,无核膜包裹。一、细菌遗传的物质基础一、细菌遗传的物质基础细菌基因组结构的主要特征: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)遗传信息是连续的,不含内含子。很少有重复序列。子。很少有重复序列。(2)通常,编码相关功能的基因高)通常,编码相关功能的基因高度集中,组成操纵子度集中,组成操纵子(operon)结构,自结构,自一个启动子开始转录成多基因的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。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一、细菌遗传的物质基础2、质粒、质粒(plasmid)一、细
4、菌遗传的物质基础一、细菌遗传的物质基础 是细菌染色体外的遗传物质,大多由是细菌染色体外的遗传物质,大多由闭合环状双链闭合环状双链DNA组成。组成。具有自我复制的能力。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所携带的基因赋予宿主菌某些生物学 性状性状(如(如F质粒、质粒、R质粒、毒力质粒、质粒、毒力质粒、代谢质粒)代谢质粒),增加,增加小胸泳衣小胸泳衣细菌的存细菌的存活机会。活机会。非生存所必需,可自行丢失或消除。非生存所必需,可自行丢失或消除。可在细菌之间转移。可在细菌之间转移。质粒质粒DNA的特征的特征一、细菌遗传的物质基础一、细菌遗传的物质基础v1)1)致育质粒(致育质粒(F
5、F质粒)质粒)与有性生殖功能关联;与有性生殖功能关联;v2)2)耐药性质粒耐药性质粒 编码细菌对抗菌药物或重金属盐编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。分两类,一是类的耐药性。分两类,一是接合性接合性耐药质粒(耐药质粒(R R质质粒),另一是非接合耐药性质粒;粒),另一是非接合耐药性质粒;v3)3)毒力质粒(毒力质粒(ViVi质粒)质粒)http:/ 编码与该菌致病性有关编码与该菌致病性有关的毒力因子;的毒力因子;v4)4)细菌素质粒细菌素质粒 编码细菌产生细菌素;编码细菌产生细菌素;v5)5)代谢质粒代谢质粒 编码产生相关的代谢酶。编码产生相关的代谢酶。一、细菌遗传的物质基础一、细菌遗传的
6、物质基础3、转座子、转座子(transposon)一、细菌遗传的物质基础一、细菌遗传的物质基础 是一个是一个DNA片段(片段(2kb),可在质),可在质粒与质粒之间或质粒与染色体之间随机转粒与质粒之间或质粒与染色体之间随机转移,故又称为移,故又称为“跳跃基因跳跃基因”。转座子不能自我复制。转座子不能自我复制。转座子转座子质粒质粒转座子的结构特点转座子的结构特点 2个末端反向重复序列:个末端反向重复序列:能为整合能为整合酶所识别,与插入功能有关。酶所识别,与插入功能有关。一、细菌遗传的物质基础一、细菌遗传的物质基础 中心序列:中心序列:带有遗传信息,如常带有遗传信息,如常带有耐药基因、细菌毒素基
7、因、整合酶带有耐药基因、细菌毒素基因、整合酶(或转座酶)基因。(或转座酶)基因。一、细菌遗传的物质基础一、细菌遗传的物质基础 当转座子插入到某一基因组中,可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?能会产生什么遗传学效应?一、细菌遗传的物质基础一、细菌遗传的物质基础 可引起插入基因失活,可引起插入基因失活,产生基因突变。产生基因突变。在插入部位又出现一个在插入部位又出现一个或多个耐药基因,使细菌或多个耐药基因,使细菌产生耐药性或多重耐药性。产生耐药性或多重耐药性。4、噬菌体噬菌体(bacteriophage)一、细菌遗传的物质基础一、细菌遗传的物质基础噬菌体噬菌体是感染细菌、是感染
8、细菌、真菌、放线菌或螺旋真菌、放线菌或螺旋体等微生物的体等微生物的病毒。病毒。转座子转座子质粒质粒一、细菌遗传的物质基础一、细菌遗传的物质基础二、二、细菌的基因突变细菌的基因突变三、细菌的基因转移三、细菌的基因转移小胸泳衣小胸泳衣与重组与重组四、微生物基因组学四、微生物基因组学五、基因工程菌株的构建五、基因工程菌株的构建细菌的遗传与变异细菌的遗传与变异 基因突变基因突变(gene mutation):):细菌染色细菌染色体基因发生突然而稳定的结构改变,包括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、插入一对或少数几对碱基的缺失、插入或置换(或置换(点突变:点突变:point
9、mutation),),导致细菌性状的遗传性变异。导致细菌性状的遗传性变异。1、概念、概念二、细菌的基因突变二、细菌的基因突变 随机发生,不定向随机发生,不定向 稳定稳定 自发突变产生频率为自发突变产生频率为10-1010-6 可诱发性:可诱发性:野生株、突变株野生株、突变株2、特点、特点二、细菌的基因突变二、细菌的基因突变 耐药性突变:耐药性突变:选择标记选择标记 毒力突变:毒力突变:疫苗研制、新现传染病疫苗研制、新现传染病 营养缺陷体突变:营养缺陷体突变:新药诱变作用检测新药诱变作用检测 高产突变:高产突变:抗生素等药品、食品生产抗生素等药品、食品生产 抗原性突变:抗原性突变:逃逸免疫机制
10、逃逸免疫机制 3、突变现象、突变现象二、细菌的基因突变二、细菌的基因突变 日本发生过一次细菌性痢疾大流行。日本发生过一次细菌性痢疾大流行。从病人粪便中分离到从病人粪便中分离到大量的大量的痢疾杆菌敏感痢疾杆菌敏感株和耐药株(同时耐链霉素、氯霉素、四株和耐药株(同时耐链霉素、氯霉素、四环素、磺胺类),且环素、磺胺类),且大肠杆菌与痢疾杆菌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、保藏过程中可播迅速。耐药菌在传代、保藏过程中可自自发失去发失去耐药性。耐药性。能否用基因突变解释以上现象?能否用基因突变解释以上现象?三、细菌的基因转移
11、与重组三、细菌的基因转移与重组一、细菌遗传的物质基础一、细菌遗传的物质基础二、细菌的基因突变二、细菌的基因突变三、三、细菌的基因转移与重组细菌的基因转移与重组四、微生物基因组学四、微生物基因组学五、基因工程菌株的构建五、基因工程菌株的构建细菌的遗传与变异细菌的遗传与变异 供体菌供体菌(donor)将遗传物质转移至受将遗传物质转移至受体菌体菌(recipient),使后者获得新的生物学,使后者获得新的生物学性状,称为基因转移性状,称为基因转移(gene transfer)。细菌通过水平方向的基因转移和重组,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,以适应随时改变的产生新的基因型个体,
12、以适应随时改变的环境环境。基因转移的概念基因转移的概念三、细菌的基因转移与重组三、细菌的基因转移与重组 质粒质粒(plasmid)转座子转座子(transposon)温和噬菌体温和噬菌体(temperate phage)基因转移的元件基因转移的元件三、细菌的基因转移与重组三、细菌的基因转移与重组 接合(接合(conjugation)转化转化(transformation)转导转导(transduction)转座转座(transposition)基因转移的方式基因转移的方式三、细菌的基因转移与重组三、细菌的基因转移与重组1、接合、接合(conjugation)三、细菌的基因转移与重组三、细菌的基
13、因转移与重组 接合:接合:供体菌通过性菌毛与受体菌供体菌通过性菌毛与受体菌直接接触,并将遗传物质直接接触,并将遗传物质(主要是质粒(主要是质粒DNA)转移给受体菌,转移给受体菌,http:/使受体菌获得新使受体菌获得新的遗传性状。的遗传性状。三、细菌的基因转移与重组三、细菌的基因转移与重组质粒质粒质粒接合转移示意图质粒接合转移示意图染色体染色体性菌毛性菌毛受体菌受体菌供体菌供体菌三、细菌的基因转移与重组三、细菌的基因转移与重组赋予宿主菌赋予宿主菌的耐药性的耐药性 编码性菌毛,编码性菌毛,决定自主复制决定自主复制与接合转移与接合转移耐药性(耐药性(R)质粒)质粒三、细菌的基因转移与重组三、细菌的
14、基因转移与重组 R质粒主要以质粒主要以接合方式接合方式从耐药菌传递从耐药菌传递给敏感菌,使后者变为耐药菌。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,尤其在间传递,造成耐药性的广泛传播,尤其在肠道杆菌肠道杆菌中比较普遍,给临床治疗带来很中比较普遍,给临床治疗带来很大困难大困难。三、细菌的基因转移与重组三、细菌的基因转移与重组 日本发生过一次细菌性痢疾大流行。日本发生过一次细菌性痢疾大流行。从病人粪便中分离到从病人粪便中分离到大量的大量的痢疾杆菌敏感痢疾杆菌敏感株和耐药株(同时耐链霉素、氯霉素、四株和耐药株(同时耐链霉素
15、、氯霉素、四环素、磺胺类),且环素、磺胺类),且大肠杆菌与痢疾杆菌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、保藏过程中可播迅速。耐药菌在传代、保藏过程中可自自发失去发失去耐药性。耐药性。能否用基因突变解释以上现象?能否用基因突变解释以上现象?三、细菌的基因转移与重组三、细菌的基因转移与重组F+F-F+F-F+F+F+F+DonorRecipient三、细菌的基因转移与重组三、细菌的基因转移与重组F+F+Hfr三、细菌的基因转移与重组三、细菌的基因转移与重组HfrF-HfrF-HfrF-HfrF-三、细菌的基因转移与重组三、细
16、菌的基因转移与重组FFFFFF-FF-三、细菌的基因转移与重组三、细菌的基因转移与重组雄性菌株雄性菌株 Hfr菌株菌株 F 菌株菌株 菌株菌株 (雌株)(雌株)因子和接合因子和接合 F+菌株菌株三、细菌的基因转移与重组三、细菌的基因转移与重组FF+F+F+F+FFF+FHfrHfrF(多数情况下)F+HfrHfrHfr(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三、细菌的基因转移与重组Griffith肺炎链球菌感肺炎链球菌感染小鼠实验(染小鼠实验(1928)无荚膜活菌无荚膜活菌有荚膜活菌有荚膜活菌有荚膜死菌有荚膜死菌三、细菌的基因转移与重组三、细菌的基因转移与重组有荚膜的活
17、菌?有荚膜的活菌?三、细菌的基因转移与重组三、细菌的基因转移与重组 活的无荚膜肺炎链球菌从死的有荚膜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肺炎链球菌中获得荚膜(毒力决定因子)(毒力决定因子)编码基因,称之为转化编码基因,称之为转化(transformation)。引起转化现象的物质称为转化因子。引起转化现象的物质称为转化因子。Avery研究揭示,转化因子的本质是研究揭示,转化因子的本质是DNA,即遗传物质是,即遗传物质是DNA。1944年,获年,获得诺贝尔医学生理学奖。得诺贝尔医学生理学奖。三、细菌的基因转移与重组三、细菌的基因转移与重组2、转化、转化(transformatio
18、n)三、细菌的基因转移与重组三、细菌的基因转移与重组 转化:转化:受体菌从周围环境中直接摄取受体菌从周围环境中直接摄取供体菌游离的供体菌游离的DNA片段,并整合入受体菌片段,并整合入受体菌基因组中,从而获得供体菌部分遗传性状基因组中,从而获得供体菌部分遗传性状的过程。的过程。三、细菌的基因转移与重组三、细菌的基因转移与重组(1)转化的前提条件)转化的前提条件 供体菌供体菌DNA片段的大小:片段的大小:1020 个基因个基因 供体供体DNA性质:性质:同源性高的、未变同源性高的、未变 性的双链性的双链DNA;质粒质粒DNA。受体菌的生理状态:受体菌的生理状态:处于处于“感受态感受态”三、细菌的基
19、因转移与重组三、细菌的基因转移与重组(2)自然转化过程)自然转化过程三、细菌的基因转移与重组三、细菌的基因转移与重组1 1、受体菌处于感受态、受体菌处于感受态(competence)(competence)CaCa2 2诱导法、电穿孔法诱导法、电穿孔法 受体细胞经过一些特殊方法处理后受体细胞经过一些特殊方法处理后,细细胞膜的通透性发生了暂时性的改变胞膜的通透性发生了暂时性的改变,成为能成为能允许外源允许外源DNADNA分子进入的感受态细胞。分子进入的感受态细胞。转化因子的结合与进入转化因子的结合与进入 双链双链DNA与感受态受体菌表面的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
20、生能结合受体结合。其中一条链被降解产生能量;另一条链与特异量;另一条链与特异DNA结合蛋白形成复结合蛋白形成复合物,进入菌体内。合物,进入菌体内。三、细菌的基因转移与重组三、细菌的基因转移与重组 转化因子的整合转化因子的整合 单链单链DNA不经复制,与受体菌同源不经复制,与受体菌同源DNA区段的单链配对,被取代的受体菌区段的单链配对,被取代的受体菌DNA单链被降解,最终单链被降解,最终产生转化子。产生转化子。三、细菌的基因转移与重组三、细菌的基因转移与重组有荚膜的活菌?有荚膜的活菌?三、细菌的基因转移与重组三、细菌的基因转移与重组3、转导、转导(transduction)三、细菌的基因转移与重
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 细菌 遗传 变异 医学 微生物学
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【精***】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【精***】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。