細(xì)菌的遺傳與變異

1、細(xì)菌的遺傳與變異,細(xì)菌的變異現(xiàn)象,一、細(xì)菌變異的概念二、主要的變異類型,細(xì)菌變異的概念,細(xì)菌在繁衍過(guò)程中出現(xiàn)的子代與親代間的性狀差異?？煞譃榛蛐妥儺惻c表型變異。,細(xì)菌基因型變異與表型變異的區(qū)別,特點(diǎn) 基因型變異 表型變異基因結(jié)構(gòu)改變 有 無(wú)可逆

2、性 極少 常見(jiàn)穩(wěn)定性 強(qiáng) 弱出現(xiàn)頻率 低 高,,,,主要的變異類型,形態(tài)結(jié)構(gòu)變

3、異抗原性變異菌落形態(tài)變異毒力變異耐藥性變異,,有莢膜的肺炎球菌,無(wú)莢膜的肺炎球菌,細(xì)菌形態(tài)結(jié)構(gòu)變異,,S型菌落,R型菌落,細(xì)菌菌落形態(tài)變異,參與細(xì)菌變異的遺傳物質(zhì),一、染色體二、質(zhì)粒三、噬菌體四、轉(zhuǎn)位因子,染色體,1、結(jié)構(gòu)：環(huán)狀雙鏈DNA2、長(zhǎng)度：1300—2000?m3、核苷酸數(shù)量： 3000—4000Kb4、基因數(shù)量：4000—50005、編碼蛋白：約2000個(gè)結(jié)構(gòu)蛋白,質(zhì)粒,1、結(jié)構(gòu)2、特征3、類型,

4、質(zhì)粒的結(jié)構(gòu),環(huán)狀雙鏈DNA 大質(zhì)粒：含幾百個(gè)基因小質(zhì)粒：含幾十個(gè)基因,質(zhì)粒的特征,自主性表現(xiàn)性非必須性轉(zhuǎn)移性相容性與不相容性,質(zhì)粒的類型,致育質(zhì)粒（fertility plasmid，F(xiàn)質(zhì)粒）耐藥質(zhì)粒（resistance plasmid，R質(zhì)粒）毒力質(zhì)粒（virulence plasmid，Vi質(zhì)粒）細(xì)菌素質(zhì)粒代謝相關(guān)質(zhì)粒,,R-決定子,R質(zhì)粒的構(gòu)成,噬菌體,1、形態(tài)與結(jié)構(gòu)2、增殖過(guò)程3、類型,噬菌體 (

5、電鏡圖）,噬菌體 (模式圖）,噬菌體結(jié)構(gòu)示意圖,頭部,尾領(lǐng),尾鞘,尾板,尾刺,尾絲,尾髓,穿入,,吸附,成熟釋放,,,,生物合成,,噬菌體的增殖過(guò)程,噬菌體的類型,毒性噬菌體（virulent phage） ——溶菌性噬菌體溫和噬菌體（temperate phage） ——溶原性噬菌體,,,,吸附,穿入,生物合成,成熟、釋放,毒性噬菌體的溶菌性周期,,,,

6、,,,,,溫和噬菌體的溶源性周期,,,,,,,前噬菌體,,,,,,溫和噬菌體的溶菌性周期,轉(zhuǎn)位因子,1、插入序列2、轉(zhuǎn)座子3、轉(zhuǎn)座噬菌體,轉(zhuǎn)座子的種類與特征,轉(zhuǎn)座子 攜帶耐藥或毒素基因Tn1 Tn2 Tn3 AP（氨芐青霉素） Tn4

7、 AP、SM（鏈霉素）、Su（磺胺） Tn5 Km（卡那霉素） Tn6 Km（卡那霉素） Tn7

8、 TMP（甲氧芐氨嘧啶）、SM Tn9 Cm（氯霉素） Tn10 Tc（四環(huán)素） Tn551

9、 Em（紅霉素） Tn971 Em（紅霉素） Tn1681 大腸埃希菌（腸毒素基因）,,,,細(xì)菌變異的機(jī)制,一、基因的突變（mutation）二、基因的轉(zhuǎn)移（transfer）三、基因的重組（recombination）,基因突變,1、

10、形式2、規(guī)律3、DNA的損傷修復(fù),基因突變的形式,堿基置換移碼突變插入序列與轉(zhuǎn)座子的插入,基因突變的規(guī)律,突變率：自發(fā)突變率很低 誘導(dǎo)突變率提高突變與選擇：突變是隨機(jī)的 選擇是定向的回復(fù)突變：野生型——突變型（正向突變） 突變型——野生型（回復(fù)突變）,DNA的損傷修復(fù),當(dāng)細(xì)菌的DNA損傷后，其自身會(huì)對(duì)其進(jìn)行細(xì)致的修復(fù)以使損傷降為最小，修復(fù)本身會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤可

11、造成細(xì)菌的變異。,基因的轉(zhuǎn)移,1、概念 2、方式,基因轉(zhuǎn)移的概念,基因由原始位置進(jìn)入新位置的過(guò)程,基因轉(zhuǎn)移的方式,轉(zhuǎn)化（transformation）接合（conjugation）轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）溶原性轉(zhuǎn)換 （lysogenic convertion）,轉(zhuǎn)化,概念：受體菌直接攝取供體菌的游離 DNA形式的遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移要點(diǎn)：轉(zhuǎn)化獲取的DNA片斷較小

12、 受體菌須處于感受態(tài)（competence） DNA片斷以單鏈形式進(jìn)入受體菌,,,供體菌游離DNA,,供體菌DNA（轉(zhuǎn)化因子）,,,,轉(zhuǎn)化示意圖,,1928年 Griffith的實(shí)驗(yàn),1944年 Avery的實(shí)驗(yàn),肺炎鏈球菌III S,肺炎鏈球菌II R,肺炎鏈球菌III S（死）,,,,+,,,,+,肺炎鏈球菌III S DNA,,,接合,概念： 通過(guò)性菌毛在供、受體菌間進(jìn)行

13、 的遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移要點(diǎn)：性菌毛的形成 接合性質(zhì)粒 半保留的轉(zhuǎn)移形式 高頻重組菌（Hfr） F’質(zhì)粒,細(xì)菌的“接合”狀態(tài),染色體,染色體,質(zhì)粒,F+菌,F- 菌,F質(zhì)粒的半保留轉(zhuǎn)移,F+菌,染色體,Hfr,質(zhì)粒,F+菌,F質(zhì)粒轉(zhuǎn)移的不同結(jié)果,,F ’質(zhì)粒,,,,轉(zhuǎn)導(dǎo),概念：通過(guò)溶原性噬菌體在供、受體菌間或 噬菌體與宿

14、主間進(jìn)行的遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移要點(diǎn)：轉(zhuǎn)導(dǎo)的本質(zhì)是源于噬菌體的裝配錯(cuò)誤 普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)與局限性轉(zhuǎn)導(dǎo) 溶原性轉(zhuǎn)換,,,第一寄主菌,轉(zhuǎn)導(dǎo)示意圖,,,,,,,,,,第二寄主菌,,,,,,,,,普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)示意圖,,,,,,,完全轉(zhuǎn)導(dǎo)（整合）,流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)（未整合）,細(xì)菌DNA,,,局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)示意圖,前噬菌體,,正常脫離,斷裂和再接,,偏差脫離,,,gal,bio,,,,,,,bio,,,,,gal,,,bi

15、o,斷裂和再接,,,局限性轉(zhuǎn)導(dǎo),,,,,第一寄主菌,溶原性轉(zhuǎn)換示意圖,,,,,,,,,第二寄主菌,,,,,,,,,,,,細(xì)菌基因轉(zhuǎn)移方式的比較,類型 方式 介導(dǎo)物 主要 DNA來(lái)源 細(xì)胞類別接合 雄性菌—雌性菌 性菌毛 染色體、 質(zhì)粒 原核