病原微生物第4章细菌的遗传与变异.ppt

目目 的的 要要 求求1.1.掌握掌握：：细菌的遗传物质；插入序列、转座子的概细菌的遗传物质；插入序列、转座子的概 念；细菌的基因转移和重组的几种方式念；细菌的基因转移和重组的几种方式 （转化、接合、转导、溶原性转换、原生质（转化、接合、转导、溶原性转换、原生质 体融合）的概念和机制；体融合）的概念和机制；2.2.熟悉熟悉：：遗传变异的原理；细菌的变异现象遗传变异的原理；细菌的变异现象3.3.了解了解：：细菌基因突变的规律；遗传变异在医学上细菌基因突变的规律；遗传变异在医学上 的应用ü细菌染色体 ü质粒ü噬菌体ü转座子ü整合子ü插入序列 第一节 细菌基因组主要成分主要的特殊结构1.1.细菌染色体（细菌染色体（bacterial chromosomebacterial chromosome）：）： 为一条环状双螺旋的为一条环状双螺旋的DNADNA分子组成的细菌染色体相分子组成的细菌染色体相对聚集在一起，形成一个较为致密的区域，称为类核对聚集在一起，形成一个较为致密的区域，称为类核（（nucleoidnucleoid）。

ü共价闭合环状双股螺旋DNA，类核ü折叠盘旋成松散网状结构，裸露于胞质内，无核膜包裹ü不含有组蛋白ü无内含子，转录后无需剪切ü染色体上的耐药基因(drug resistance gene)和致病岛(pathogenicity island)的存在，反映了细菌种内和种间存在广泛的遗传交换ü致病岛：致病菌染色体上编码与毒力相关基因的外源DNA片段，是分子量较大（20～100kb）的基因群细菌染色体噬菌体基因组噬菌体基因组( (bacteriophage) )•温和噬菌体 —前噬菌体插入序列插入序列( (insertion sequence, IS) )•是最小的转位因子，＜2kb•不携带任何已知与插入功能无关的基因区域•两侧末端有反向重复序列•能介导高频重组菌株的形成转座子转座子( (transposon,Tn) )•＞2kb，除携带与转位有关的基因外，还携带耐药性基因、抗金属基因、毒素基因及其他结构基因•可能与细菌的多重耐药性有关整合子整合子( (Integron, In) )•是一种可以动的DNA分子，具有独特结构看捕获和整合外源性基因，是之转变为功能性基因的表达单位，可通过转座子或接合性质粒，使多种耐药基因在细菌中进行水平传播。

第二节第二节 细菌基因突变细菌基因突变突突变变( (mutation)：是细菌遗传物质的结构(核苷酸序列)发生突然而稳定的改变，导致细菌性状的遗传性改变(突变型)v点突变(又称为小突变):细菌DNA上核苷酸序列的改变,仅为一个或几个碱基的置换、插入、丢失 单点突变；多点突变v染色体畸变(大突变):染色体重排、倒位、重复、缺失一、基因突变规律Ø可以自发突变，也可以诱发突变ü突变率：指细菌生长时发生突变的频率ü自发突变率：10-9~10-6ü诱发突变率：10-6~10-4（10~1000倍）Ø突变与选择Ø回复突变与抑制突变ü正向突变：野生型→突变型ü回复突变(表型)：突变株→野生株(第二次抑制突变后)二、突变型细菌及其分离二、突变型细菌及其分离•抗性突变型：耐药性突变•营养缺陷突变型•条件致死性突变型：温度敏感突变株•发酵阴性突变型第三节、基因的转移和重组第三节、基因的转移和重组ABCD供体菌供体菌供体菌供体菌DNA片段片段受体菌受体菌供体供体DNA受体受体DNADNA接合蛋白接合蛋白细细 菌菌 的的 转转 化化F+F-F+F-F+F+F+F+F F 质粒接合质粒接合通过通过通过通过性菌毛性菌毛性菌毛性菌毛的接触沟通将的接触沟通将的接触沟通将的接触沟通将接合性质粒接合性质粒接合性质粒接合性质粒从供菌转移到受菌。

从供菌转移到受菌从供菌转移到受菌从供菌转移到受菌 DonorRecipientF质粒的接合质粒的接合高频重组株(Hfr)Hfr接合•F’’质粒：质粒： HfrHfr菌中的菌中的F F质粒有时会从质粒有时会从染色体上脱离，终止染色体上脱离，终止HfrHfr状态，从染状态，从染色体上脱离的色体上脱离的F F质粒还会携带有相邻质粒还会携带有相邻染色体染色体DNADNA片段，称为片段，称为F’’质粒质粒ACDB转导（转导（transduction））•由噬菌体介导，将供菌的由噬菌体介导，将供菌的DNADNA片段转片段转入受菌，使受菌获得供菌的部分遗入受菌，使受菌获得供菌的部分遗传性状•分为普遍性转导和局限性转导分为普遍性转导和局限性转导普遍性转导普遍性转导1 1、在噬菌体成熟装配过程中，误将宿主（供、在噬菌体成熟装配过程中，误将宿主（供菌）染色体片段或质粒片段装入噬菌体内，菌）染色体片段或质粒片段装入噬菌体内，产生转导噬菌体当它感染其他菌时，便将产生转导噬菌体。

当它感染其他菌时，便将供菌供菌DNADNA转入受菌转入受菌2 2、任何供菌、任何供菌DNADNA片段都有可能被误装入噬菌体片段都有可能被误装入噬菌体内，故成为普遍性转导内，故成为普遍性转导3 3、毒性噬菌体和温和噬菌体都能介导普遍转、毒性噬菌体和温和噬菌体都能介导普遍转导普遍性转导普遍性转导供体菌供体菌受体受体菌菌普遍性转导结局转导噬转导噬菌体菌体完全转导完全转导流产转导流产转导局限性转导局限性转导1 1、进入溶原期的温和噬菌体，以前噬菌体、进入溶原期的温和噬菌体，以前噬菌体形式整合在细菌染色体的某一位置，当形式整合在细菌染色体的某一位置，当其自发或经诱导中止溶原状态，前噬菌其自发或经诱导中止溶原状态，前噬菌体脱离细菌染色体时，脱离的前噬菌体体脱离细菌染色体时，脱离的前噬菌体基因携带出与它紧密连锁的细菌的基因携带出与它紧密连锁的细菌的DNADNA片片断，使受体菌获得供体菌的某种遗传性断，使受体菌获得供体菌的某种遗传性状的过程状的过程2 2、所转导的只限于供体菌染色体上特定的、所转导的只限于供体菌染色体上特定的基因如λλ噬菌体进入大肠埃希菌噬菌体进入大肠埃希菌局限性转导局限性转导12溶原性转换溶原性转换 ( (lysogeniclysogenic conversion) conversion) 在在在在温和噬菌体的溶原期温和噬菌体的溶原期温和噬菌体的溶原期温和噬菌体的溶原期，，，，因前噬菌体与细菌染色体整合因前噬菌体与细菌染色体整合因前噬菌体与细菌染色体整合因前噬菌体与细菌染色体整合而导致细菌基因型发生改变而而导致细菌基因型发生改变而而导致细菌基因型发生改变而而导致细菌基因型发生改变而获得新的性状。

获得新的性状获得新的性状获得新的性状 无毒的白喉杆菌感染了无毒的白喉杆菌感染了ββ- -棒状杆菌噬菌体棒状杆菌噬菌体后变成后变成了产毒的白喉杆菌了产毒的白喉杆菌五、原生质体融合五、原生质体融合( (protoplast fusion) )§人工将两种不同的细菌经溶菌酶或青霉素等处理，失去细胞壁成为原生质体后进行相互融合的过程§融合剂：PEG（聚乙二醇）§应用：基因转输、实验工具第四节 细菌遗传变异的实际意义•在疾病的诊断、治疗与预防中的应用•在测定致癌物质中的应用•在流行病学中的应用•在基因工程中的应用目的基因目的基因（从生物体细胞基因组中制备的（从生物体细胞基因组中制备的DNADNA片段）片段）载体（质粒、噬菌体）载体（质粒、噬菌体） 重组重组DNADNA分子分子工程菌（大肠埃希菌、酵母菌）工程菌（大肠埃希菌、酵母菌）目的基因产物：目的基因产物：胰岛素、干扰素、生长因子、白细胞介素、胰岛素、干扰素、生长因子、白细胞介素、乙肝疫苗等乙肝疫苗等 连接酶连接酶 转移转移人工培养人工培养基因工程方面的应用基因工程方面的应用思 考 题一、名词解释一、名词解释1．．接合接合（（conjugation）） 2．．转导转导（（transduction））3．．转化转化（（transformation））二、简答题二、简答题1．举例说明细菌变异类型。

．举例说明细菌变异类型2．简述．简述F+菌、菌、F-菌、菌、Hfr菌和菌和F’菌的区别菌的区别3．简述质粒的概念及主要特性．简述质粒的概念及主要特性4．简述普遍性转导与局限性转导的区别．简述普遍性转导与局限性转导的区别5．何谓彷徨试验？意义如何？．何谓彷徨试验？意义如何？6.何谓影印培养试验？意义如何？何谓影印培养试验？意义如何？。