细菌的遗传和变异.pptx

第五章第五章 细菌遗传和变异细菌遗传和变异Heredity and variation of bacteria细菌的遗传和变异1/24细菌遗传与变异遗传性变异遗传性变异 非遗传性变异非遗传性变异 基因型变异基因型变异 表型变异表型变异 genotypic variation phenotypic variation 细菌的遗传和变异2/24 细菌变异现象 phenomenen of bacterial variation形态结构变异形态结构变异 Variation of morphology and structure v细菌细菌L型型在青霉素、溶菌酶、补体等作在青霉素、溶菌酶、补体等作用下，使菌细胞壁发生缺点。细菌呈多态性，用下，使菌细胞壁发生缺点。细菌呈多态性，革兰染色阴性。革兰染色阴性。vH-O 变异变异细菌失去鞭毛细菌失去鞭毛细菌的遗传和变异3/24菌落变异菌落变异 variation of colony 光滑型（光滑型（smooth,S）粗造型粗造型（rough,R）S-R 变异变异 S型菌株致病性强，普通新分离菌株为型菌株致病性强，普通新分离菌株为S型。菌落发生型。菌落发生变异后，细菌理化特征、抗原性、生化能力、毒力等也变异后，细菌理化特征、抗原性、生化能力、毒力等也可发生改变可发生改变。细菌的遗传和变异4/24毒力变异毒力变异virulent variationv毒力增强毒力增强 无毒白喉棒状杆菌感染温和噬菌体后成无毒白喉棒状杆菌感染温和噬菌体后成为有毒株。为有毒株。-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 Bacillus of Calmette-Guerin,BCG:卡介二卡介二氏用有毒牛结核分枝杆菌在含甘油、马铃薯培养基上，氏用有毒牛结核分枝杆菌在含甘油、马铃薯培养基上，经连续经连续230次传代所取得一毒力减弱但保留有抗原性次传代所取得一毒力减弱但保留有抗原性变异株。是变异株。是 用于人工免疫以预防结核病活疫苗用于人工免疫以预防结核病活疫苗。细菌的遗传和变异5/24耐药性变异耐药性变异variation of virulence 细菌对某种抗生素或药品由敏感变为不敏感即为细菌耐药现细菌对某种抗生素或药品由敏感变为不敏感即为细菌耐药现象。象。细菌耐药性产生，首先是细菌等微生物自然生存能力所表现细菌耐药性产生，首先是细菌等微生物自然生存能力所表现一个自然现象，另首先与人类行为亲密相关。比如抗生素广泛应一个自然现象，另首先与人类行为亲密相关。比如抗生素广泛应用。当前耐药菌株越来越多，并伴随新抗生素不停问世，多重耐用。当前耐药菌株越来越多，并伴随新抗生素不停问世，多重耐药株也不停增多，展现全球范围普遍趋势。药株也不停增多，展现全球范围普遍趋势。抗生素抗生素 抗生素抗生素 耐药耐药 敏感敏感 细菌的遗传和变异6/24 细菌遗传变异物质基础细菌遗传变异物质基础 materia basis of bacterial heredity and variation染色体染色体DNA chromosome质粒质粒 plasmid转位因子转位因子 transposable element细菌的遗传和变异7/24 染色体染色体DNA chromosome细菌的遗传和变异8/24质粒 plasmid 定义：是存在于细菌胞质中闭合环状双链定义：是存在于细菌胞质中闭合环状双链DNA,为为染色体外遗传物质。质粒带有遗传信息，控制细染色体外遗传物质。质粒带有遗传信息，控制细菌一些特定遗传性状。如编码菌毛、细菌素、毒菌一些特定遗传性状。如编码菌毛、细菌素、毒素和耐药性。医学上主要质粒有素和耐药性。医学上主要质粒有F质粒（质粒（fertility plasmid）、）、R质粒（质粒（resistance plasmid）、）、Vi质粒质粒(virulent plasmid)等。等。质粒主要特征：质粒主要特征：决定特殊性状；决定特殊性状；能自我复制能自我复制；能转移。能转移。染色体DNA 质粒 自我复制 从细菌亲代到子代、从一个细菌到另一个细 菌 转移 细菌的遗传和变异9/24常见细菌质粒及其功效常见细菌质粒及其功效F质粒质粒 fertility plasmid-含性菌毛蛋含性菌毛蛋白基因，编码产生性菌毛。有质粒细菌白基因，编码产生性菌毛。有质粒细菌称雄性菌，能长出性菌毛；无质粒细菌称雄性菌，能长出性菌毛；无质粒细菌称雌性菌，无称雌性菌，无 性菌毛产生。性菌毛产生。细菌的遗传和变异10/24R质粒resistant plasmid 接合性耐药质粒：接合性耐药质粒：conjugative plasmid of drug resistance耐药性质粒耐药性质粒 非接合性质粒非接合性质粒：不能经过：不能经过 接合方式传递接合方式传递细菌的遗传和变异11/24毒力质粒virulent plasmid，Vi plasmid如致病性大肠埃希菌如致病性大肠埃希菌ST质粒、质粒、LT质粒质粒 等。等。细菌素质粒细菌素质粒、代谢质粒等。、代谢质粒等。细菌的遗传和变异12/24转位因子转位因子 transposable element是存在于细菌染色体或质粒是存在于细菌染色体或质粒DNA分子中一段特异性核分子中一段特异性核苷酸序列片段，能在苷酸序列片段，能在DNA分子中移动，在细菌基因组分子中移动，在细菌基因组中不停改变位置，并可从一个基因组转移到另一个基中不停改变位置，并可从一个基因组转移到另一个基因组中。转位因子主要有：因组中。转位因子主要有：插入序列插入序列 insertion sequence,IS 转座子转座子 transposon,Tn 转座噬菌体转座噬菌体 tranposable phage or prophage Tn prophage IS 中心序列中心序列 IS 2kb 28kb 2kb 细菌染色体细菌染色体DNA细菌的遗传和变异13/24 IS 只编码与转位作用相关酶只编码与转位作用相关酶 转位酶转位酶 transposases 在此酶作用下，经过碱基配对起插入在此酶作用下，经过碱基配对起插入作用。其基因两端能够为反向重复序列作用。其基因两端能够为反向重复序列 inverted repeat,IR，也能够是同向重复序列。也能够是同向重复序列。IS 在细菌染色体、质粒和温和噬在细菌染色体、质粒和温和噬菌体菌体DNA中广泛存在，为其正常组分。中广泛存在，为其正常组分。Tn 带有带有IS,但但Tn中心序列可含多个基因，如抗性基因中心序列可含多个基因，如抗性基因。ATGCA TACGA Tn3 Tn7 Tn5 ATGCA ATGCA 氯霉素氯霉素 TACGT TACGT 氨苄青霉素氨苄青霉素 卡那霉素卡那霉素 transposase IS Tn细菌的遗传和变异14/24 细菌变异机制细菌变异机制 Mechanism of bacterial variation 一、基因突变一、基因突变 gene mutation 有抗生素有抗生素 无抗生素无抗生素 有抗生素有抗生素 基因基因 突变突变 理论理论 标识点标识点 无菌印模无菌印模 培养液培养液 培养液培养液 (浑浊浑浊)(澄清澄清)影印培养影印培养细菌的遗传和变异15/24二、基因转移与重组二、基因转移与重组 gene tranfer and recombination 1.1.转化转化 transformation 供体菌游离供体菌游离DNA片段被受体菌直接摄取，使受体菌片段被受体菌直接摄取，使受体菌取得新性状取得新性状。R S R S DNA 细菌的遗传和变异16/242.接合conjugation细菌经过性菌毛相互连接沟通，将遗传细菌经过性菌毛相互连接沟通，将遗传物质（主要是质粒物质（主要是质粒DNA）从供体菌转移从供体菌转移给受体菌。给受体菌。F质粒接合质粒接合R质粒接合质粒接合细菌的遗传和变异17/24F质粒接合细菌的遗传和变异18/24接合与Hfr细菌的遗传和变异19/243.转导transduction定义：以温和噬菌体为载体，将供体菌定义：以温和噬菌体为载体，将供体菌一段一段DNA转移到受体菌内，使受体菌取转移到受体菌内，使受体菌取得新性状。得新性状。完全转导完全转导类型：普遍性转导类型：普遍性转导 流产转导流产转导 不足转导不足转导细菌的遗传和变异20/244.溶原性转换溶原性转换 lysogenic conversion定义：细菌感染带有毒素基因温和噬菌定义：细菌感染带有毒素基因温和噬菌 体时体时，使宿主菌成为溶原状态，并，使宿主菌成为溶原状态，并 取得新性状。取得新性状。细菌的遗传和变异21/24 常见细菌及其所产生毒素有：常见细菌及其所产生毒素有：白喉棒状杆菌白喉棒状杆菌 链球菌链球菌 产气荚膜梭菌产气荚膜梭菌 肉毒梭菌肉毒梭菌 白喉毒素白喉毒素 致热外毒素致热外毒素 毒素毒素 肉毒毒素肉毒毒素 细菌的遗传和变异22/245.原生质体融合 protoplast fusion将两种不一样细菌经溶菌酶或青霉素等将两种不一样细菌经溶菌酶或青霉素等处理，失去细胞壁成为原生质体以后进处理，失去细胞壁成为原生质体以后进行相互融合过程。行相互融合过程。细菌的遗传和变异23/24 细菌遗传变异实际意义细菌遗传变异实际意义-了解细菌致病机制及其规律了解细菌致病机制及其规律-在诊疗和防治方面应用在诊疗和防治方面应用-测定致癌物质测定致癌物质-分子生物学与基因工程分子生物学与基因工程细菌的遗传和变异24/24