噬菌体、细菌遗传和变异

第二章 细菌的遗传与变异概述细菌遗传变异的 物质基础细菌的 变异现象与机制细菌遗传变异的医学意义 及其应用概述遗传（ 子代与亲代的性状具有相似性，且代代相传，使其种属得以保存。变异（ 在一定条件下，子代和亲代之间以及子代和子代之间的差异称为变异。变异 分为遗传性变异（基因型变异 ）细菌的 基因结构发生了改变 ，如基因突变或重组，不可逆，可遗传给后代。非遗传性变异（表型变异）环境改变导致， 基因结构未发生变异 ，可逆，不可遗传。细菌遗传变异的物质基础染色体 和 染色体外遗传物质质粒转座因子整合子噬菌体基因组一、细菌染色体细菌染色体：环状 含组蛋白 ,无核膜包围。相对较小，只有一个复制起始位点功能相关的基因转录出一条 别合成各自蛋白基因是连续的，没有内含子，不需要转录后的剪切和加工基因组为单倍体，具有各种功能识别区二、质粒（ 细菌染色体外的遗传物质，环状闭合的双链 有遗传性息，控制细菌的某些生物学性状，能自行复制，并非细菌生长所必需 。几种重要的质粒致育质粒（ 耐药质粒（ 毒力质粒（ 细菌素质粒1、致育质粒（ 编码细菌性菌毛； 带有 长出性菌毛； 无 性菌毛； 性菌毛介导细菌之间的接合。2、耐药质粒（ 编码细菌对抗菌药物的耐药性 。可通过细菌间接合进行传递的称接合性耐药质粒。不能通过接合传递的非接合性耐药质粒，但可通过噬菌体传递。危害耐青霉素耐链霉素3、细菌素质粒编码产生细菌素。同品系或近缘的细菌有抑制作用4、毒力质粒（ 编码与该菌致病性有关的毒力因子。如致病性大肠埃希菌产生的耐热性肠毒素是由细菌粘附定植在肠粘膜表面是由 质粒的特征 具有自我复制能力，为复制子 决定细菌某些性状 可自行丢失与消除 有转移性：通过接合、转化、转导 可分为相容性和不相容性三、噬菌体(病毒的特性：个体微小，可以通过细菌滤器没有完整的细胞结构，由蛋白质和核酸组成专性细胞内寄生的微生物分布极广噬菌体： 感染细菌、真菌、螺旋体等微生物的病毒。生物学性状形态： 蝌蚪形、 微球形、细杆形结构与化学组成： 蝌蚪形分为 头部 和 尾部 ，头部内为及尾部由蛋白质包绕尾部 尾板：含溶菌酶尾丝：吸附尾髓：能收缩生物学性状抗原性：能刺激机体产生特异中和抗体抵抗力：对 70 30分钟仍有抵抗力，耐脂溶剂，对紫外线、 格的宿主特异性 细菌的鉴定与分型分类：噬菌体与宿主菌的相互关系 裂解细菌，完成溶菌周期 毒性噬菌体 细菌不裂解，建立一种溶原状态 温和噬菌体毒性噬菌体 (能在宿主菌细胞内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌（ 溶菌周期 ），称为毒性噬菌体复制周期：吸附、穿入、生物合成、成熟与释放毒性噬菌体温和噬菌体 或溶原性噬菌体 (噬菌体基因与宿主菌染色体整合，不产生子代噬菌体，噬菌体 随细菌的分裂而传代。前噬菌体 （ 整合在细菌基因组中的噬菌体基因溶原性细菌：带有前噬菌体基因组的细菌整合在细菌基因组中的噬菌体基因 溶原性细菌温和噬菌体温和噬菌体的溶原性温和噬菌体基因脱离宿主菌基因组 生成熟子代噬菌体，导致细菌裂解。温和噬菌体溶原性转换某些前噬菌体可导致细菌基因型和性状发生改变。如 ： 白喉棒状杆菌产生白喉毒素的机理 毒性噬菌体则只有一个溶菌性周期。四、转位因子存在于细菌染色体或质粒 段特异性核苷酸序列片段它能在 动 ，不断改变它们在基因组的位置，能从一个基因组转移到另一个基因组中。转座因子转位因子有插入序列和转座子六、转座噬菌体噬菌体 的遗传物质可整合到细菌染色体的 任何位置 ，从而导致细菌的生物学性状改变。五、整合子是一种运动型 有独特结构可捕获和整合外源性 变成功能基因表达单位 。第二节 细菌的变异现象与机制一、细菌的变异现象 形态结构变异 毒力变异 耐药性变异 菌落变异细菌 菌酶正常形态细菌 分或完全失去胞壁 )形态结构的变异： 毛等的变异葡萄球菌 获得产白喉毒素能力增强毒力变异胆汁、甘油、马铃薯培养基牛型结核杆菌 卡介苗13年 (230代 )减弱菌落变异（ 陈旧培养基中长期培养光滑 (S)型菌落 粗糙 (R)型菌落或在有免疫力的人体内概念：细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药。多重耐药：有些细菌还表现为同时耐受多种抗菌药物，甚至产生药物依赖性。含链霉素培基痢疾杆菌 依链株 (耐药菌株 )含链霉素培基长期培养链霉素敏感株二、细菌的变异机制基因的转移和重组 （外源性基因的转移与重组）基因的突变 （内源性基因突变）（一）基因的转移和重组重组 （ 转移的基因与受体菌 一起称为重组，使受体菌获得供体菌的某些性状。方式 ：细菌的基因转移和重组可通过 转化、接合、转导、溶原性转换 等方式进行。1、转化（ 概念 ：供体菌裂解 游离的 受体菌直接摄取，使受体菌获得新的性状。证实 ：转化现象在肺炎链球菌、葡萄球菌和流感嗜血杆菌等中被证实。转化试验 化转化因子（ 在转化过程中，转化的 子量小于 107，最多不超过 10感受态（ 受体菌只有处于感受态时，才能摄取转化因子。2、接合（ 概念 ：细菌通过 性菌毛 相互连接沟通，将遗传物质（主要是质粒供体菌转移给受体菌。 接合性质粒：能通过接合方式转移的质粒， 质粒接合过程F+ + F+F+ F+质粒包括两部分耐药传递因子（ 与 码性菌毛的产生和通过接合转移耐药（ r）决定子由几个带有耐药基因的转座子连接相邻排列导（ 以 温和噬菌体 为载体，将 供体菌的 受体菌获得新的性状。根据转导基因片断范围，分为：普遍性转导（ 局限性转导（ ）普遍性转导 结束溶原状态的温和噬菌体转变为毒性噬菌体噬菌体复制过程中：误将细菌的 噬菌体以正常方式感染另一宿主菌，其头部的染色体注入受体菌内被包装的 何部分 ，故称为普遍性转导。受体菌转导噬菌体供体菌限性转导概念：所转导的基因只限于供体菌染色体上 特定的基因 。如大肠埃希菌 过温和噬菌体转导，将决定半乳糖发酵特性的基因传递给志贺菌 志贺菌获得发酵半乳糖的性质局限性转导4、溶原性转换 ( 概念：当噬菌体感染细菌使其成为溶原状态，噬菌体的基因整合 到宿主菌染色体中 , 细菌获得新的性状。 如：白喉棒状杆菌： 棒状噬菌体感染白喉毒素基因转移与重组四种形式的区别类型 基因来源 转移方式转化 供体菌 直接摄取接合 供体菌 性菌毛沟通转导 供体菌 噬菌体为载体转换 噬菌体 溶原性基因整合 点突变：一对或少数几对硷基对的置换、插入或缺失。 染色体畸变：较大范围的核苷酸序列发生易位、缺失、重复、倒位等变化。（二）基因突变 自发突变和诱发突变 突变率 自然突变率 （ 10 诱导突变率 （ 10 突变与选择回复突变与抑制突变：诊断、治疗与预防中的应用在流行病学方面的应用致癌物质的检测在基因工程中的应用小 结1、举例说明几种细菌变异现象2、细菌的遗传物质 染色体、质粒（ 特点 ）。3、细菌变异的机制，细菌基因重组的方式 转化、接合、转导和溶原性转换（ 概念 ）。