单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,Department of Microbiology, Harbin Medical University,张文莉,细菌学总论,第3章 细菌遗传与变异,Bacterial Genetics,细菌学总论 第3章 细菌遗传与变异,1,第一节,与细菌遗传相关的物质,细菌染色体,染色体以外的遗传物质,质粒,噬菌体,转座子,第一节 与细菌遗传相关的物质细菌染色体,2,细菌染色体,细菌染色体 chromosome,一条环状双螺旋DNA长链,按一定构型反复回旋而成的松散网状结构,携带大部分遗传信息，决定细菌基因型,单拷贝，很少有重复序列,连续，无内含子,细菌染色体细菌染色体 chromosome,3,质粒（plasmid）,概念,染色体以外的遗传物质，存在于细胞质中，具有自主复制的能力，为闭合环状的双链DNA分子，带有遗传信息，控制细菌的某些特定遗传性状,质粒（plasmid）概念,4,质粒,(plasmid),特点,自主复制,不是生长繁殖必需的,编码某些表型,可丢失、转移或消除,分类,接合作用,接合性、非接合性,不相容性,相容性、不相容性,表型,F质粒、R质粒、Vi质粒、Col质粒,质粒(plasmid)特点,5,噬菌体（bacteriophage or phage）,是侵噬细菌或真菌的,病毒，,也是赋予宿主菌生物学性状的遗传物质,核酸和蛋白质组成，活菌内寄生，严格宿主特异性,蝌蚪形、球形、杆状,噬菌体（bacteriophage or phage）是侵噬,6,噬菌体结构,头部,核心,：DNA 或 RNA,衣壳,：蛋白质,尾部,蛋白质,与吸附宿主有关,噬菌体结构头部,7,噬菌体感染细菌的结果,溶菌性周期,毒性噬菌体,溶原性周期,前噬菌体,溶原性细菌,温和噬菌体,噬菌体感染细菌的结果溶菌性周期,8,噬菌体的复制,噬菌体的复制,9,溶菌周期,吸附阶段,生物合成阶段,释放阶段,溶菌周期吸附阶段,10,prophage: 整合在细菌基因组中的噬菌体基因组,溶原性细菌,前噬菌体,温和噬菌体,可具有溶原、溶菌两个周期,prophage: 整合在细菌基因组中的噬菌体基因组溶原性细,11,溶原性细菌,带有前噬菌体基因组的细菌,溶原性转换,有些前噬菌体可使溶原性细菌表型发生改变,无毒的beta-棒状杆菌携带-棒状杆菌噬菌体时成为溶原性细菌，产生白喉毒素致病,溶原性细菌,12,13,微生物学第3章细菌遗传与变异课件,14,转座子,转座子 transposon,Tn,一类能在细菌的染色体,、,质粒或噬菌体之间,自行移动,的,遗传物质,功能：插入突变,类型,插入序列,复合转座子,转座酶,ABCDEFG,GFEDCBA,800-1400bp,转座子转座子 transposon,Tn转座酶ABCDEFG,15,第二节,细菌的变异现象,形态结构变异,：细菌L型 、H-O变异,抗原性变异,菌落变异,：S-R变异,毒力变异,耐药性变异,第二节 细菌的变异现象形态结构变异：细菌L型 、H-O变异,16,形态变异,3-6%食盐鼠疫杆菌 多形态性(衰残型) 琼脂培基,形态变异,17,L型变异-药物、抗体或补体等,正常霍乱弧菌,霍乱弧菌L型,L型变异-药物、抗体或补体等正常霍乱弧菌霍乱弧菌,18,毒力变异,毒力变异,19,卡介苗（BCG）,卡-介（Calmette-Grin）二氏将有毒力的牛型结核分枝杆菌在含胆汁、甘油和马铃薯的培养基上经13年传230代，得到,毒力减弱而抗原性稳定,的菌株，用于,结核病的预防。,卡介苗（BCG）卡-介（Calmette-Grin）二氏,20,第三节 细菌变异机制,一、突变,类型,点突变,一个碱基对,多点突变,两个以上碱基对的变化,回复突变和抑制突变,正向突变,回复突变,抑制突变,第三节 细菌变异机制一、突变,21,突变,染色体突变类型,AG、X代表不同的DNA片段,野生型,倒位,重复,缺失,置换,插入,突变染色体突变类型野生型,22,二、基因转移和重组,基因转移,供体菌DNA转移给受体菌的过程,基因重组,进入受体菌的外源DNA能够复制，导致其基因型发生改变成为重组体或重组菌,方式,转化、接合、转导、溶原性转换、,原生质体融合,二、基因转移和重组基因转移,23,转化,概念：,受体菌,直接,摄取供体菌,DNA而获得新的遗传性,状的过程。,转化概念：,24,转化 transformation,肺炎链球菌的转化试验,转化 transformation肺炎链球菌的转化试验,25,接合 conjugation,概念：,两个细菌接触，供体菌通过,性菌毛,将DNA直接转入受体菌内，使受体菌获得新的遗传性状的过程 。,接合 conjugation概念：,26,接合 conjugation,通过性菌毛相互连接沟通，将质粒或染色体的DNA从供体菌转移给受体菌,F质粒（fertility plasmid）,雄性菌（F,+,）,雌性菌（F,-,）,F质粒接合转移模式图,接合 conjugation通过性菌毛相互连接沟通，将质粒或,27,高频重组菌株(,h,igh,f,requency,r,ecombination,Hfr,),概念,F质粒可整合到细菌染色体上，有可能引起宿主染色体发生高频率的转移，故称为Hfr,高频重组菌株(high frequency recombi,28,电镜下的接合,F,菌,F,菌,电镜下的接合F菌F 菌,29,F质粒的接合,F,-,菌,F,+,菌,F,-,菌,F,+,菌,F,-,菌,F,+,菌,F,+,菌,F,+,菌,性菌毛末端-受体接合桥形成,F质粒形成切口，一条DNA链进入受体菌内,F质粒留在供体细胞的一条链进行复制并形成互补链,F质粒的接合,30,F,F,F,F,-,F质粒的接合,FFFF-F质粒的接合,31,转导 transduction,概念：以噬菌体为媒介，将供体菌,DNA片段转移到受体菌内，使受体菌获得新的遗传性状。,转导 transduction概念：以噬菌体为媒介，将供体菌,32,普遍性转导(generalized transduction),噬菌体转导供体菌染色体上,任何部位DNA片段,，发生于裂解期。,完全转导,供体菌DNA片段与受体菌染色体整合并随之传代。,流产转导,供体菌DNA片段不与受体菌染色体整合也不可自我复制 （大多为此）,普遍性转导(generalized transducti,33,细菌裂解期,细菌DNA（将供菌任意DNA装配）,噬菌体DNA,普遍性转导模式图,整合,未整合,完全转导,流产转导,细菌被普遍性转导噬菌体感染,细菌裂解期细菌DNA（将供菌任意DNA装配）噬菌体DNA普遍,34,Generalized Transduction,Generalized Transduction,35,局限性转导(restrictedtransduction),36,前噬菌体从宿主菌染色体上脱离时,发生偏差,，将前噬菌体,两侧的宿主染色体基因转移到受体菌,，使受体菌的遗传性状发生改变的过程,噬菌体转导供体菌染色体上,特定部位的DNA片段, 发生于溶原期,噬菌体将自身一段DNA留在供菌染色体上， 却将相邻供菌的部分DNA带给受菌并,整合至受体菌染色体上,局限性转导(restrictedtransduction),36,37,局限性转导模式图,正常脱离,断裂和 再接,断裂和 再接,偏差脱离,gal,gal,gal,gal,bio,bio,bio,bio,37 局限性转导模式图正常脱离断裂和 再接断裂和 再,37,转导,接合,转化,转导 接合 转化,38,溶原性转换Lysogenic conversion,溶原性细菌因染色体上,整合有前噬菌体,而获新遗传性状,溶原性转换Lysogenic conversion溶原性细,39,原生质体融合Protoplast fusion,细菌形成原生质体后，在,聚乙二醇,作用下可以使两个细菌细胞发生融合,特点,使原来不具有基因转移条件的细菌实现基因转移和重组,可用于同种或异种之间,原生质体融合Protoplast fusion细菌形成原生,40,41, 概念：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,5、原生质体融合（proptopast fusion）,41,原生质体融合,41 概念：人工将两种不同的细菌经溶菌酶 5、原生质体融,41,第四节,细菌遗传学的应用,在诊断、治疗和预防方面的应用,检测致癌物质,在流行病学方面的应用,在基因工程方面的应用,第四节 细菌遗传学的应用在诊断、治疗和预防方面的应用,42,微生物学第3章细菌遗传与变异课件,43,小结,与细菌遗传相关的物质,细菌的变异现象,细菌变异的机理,细菌遗传变异在医学上的应用,小结与细菌遗传相关的物质,44,教学大纲,掌握内容,：细菌的遗传物质；基因转移与重组方式的种类及定义；噬菌体及其相关概念。,熟悉内容,：细菌的变异类型；噬菌体与宿主菌相互关系。,了解内容,：细菌的变异现象；细菌遗传变异研究的实际意义。,教学大纲掌握内容：细菌的遗传物质；基因转移与重组方式的种类及,45,问题,简述噬菌体的概念、分类、及主要应用。,细菌基因转移和重组的方式有几种？各自的特点是甚麽？,问题简述噬菌体的概念、分类、及主要应用。,46,