细菌的-遗传与变异.ppt

,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,*,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,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,*,*,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,*,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,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,*,细菌的 遗传与变异,3-6%,食盐 鼠疫杆菌 多形态性,(衰残型)琼脂培基,常见的细菌变异现象,青霉素、溶菌酶 正常形态细菌,L,型变异,抗体或补体,1,、,形态结构变异,陈旧培养基长期培养,S,菌落,R,菌落,或在有免疫力的人体内,细菌结构变异可导致抗原性改变。,2,、菌落的变异,3,、,抗原性变异,常见的细菌变异现象,胆汁、甘油、马铃薯培养基,牛型结核杆菌 卡介苗,13年（230代）,4,、,毒力变异,常见的细菌变异现象,细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药的变异 称为耐药性变异。,含链霉素培基痢疾杆菌,依链株,(耐药菌株)长期培养,5,、耐药性变异,常见的细菌变异现象,细菌染色体是环状双螺旋,DNA,，不含组蛋白，,无核膜包围。,细菌的基因组,特征：,1,、细菌的染色体,相对较小；,基因是连续的，无内含子；,大部分,DNA,用于编码蛋白质；,仅少数基因存在基因重叠现象；,多为单拷贝的；,带有F质粒的为雄性菌，能长出性菌毛；,可发生回复突变，多为是表型的回复,Lysogenic（specific）transduction/conversion（溶原性转换）,牛型结核杆菌 卡介苗 13年（230代）,溶原性转换是当温和噬菌体感染细菌时，以前噬菌体形式与细菌基因组整合，使其成为溶原细菌而致细菌获得新的性状。,无F质粒的为雌性菌，无性菌毛。,Transposable Elements（转座元件）,原生质体融合是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彼此融合的过程。,接合（conjugation）,1、掌握质粒、转座元件、插入序列、转座子、整合子、转化、接合、转导、溶原性转换等概念。,2、何谓Transposon、IS、F质粒、R质粒、Hfr和Ames试验？,2、质 粒（plasmid）,细菌染色体是环状双螺旋DNA，不含组蛋白，无核膜包围。,3、了解细菌基因表达的调节。,青霉素、溶菌酶 正常形态细菌 L型变异,2、质 粒（plasmid）,陈旧培养基长期培养 S菌落 R菌落 或在有免疫力的人体内,Horizontal Gene transfer（水平基因转移）,牛型结核杆菌 卡介苗 13年（230代）,供体菌染色体DNA任何部位或质粒,2,、质 粒,（,plasmid,）,质粒是细菌染色体外的遗传物质，是环状闭合的双链,DNA,。,有自我复制能力,编码产物赋予细菌某些性状特征,可自行丢失与消除,具有转移性,质粒的特征,细菌的基因组,F,质粒,几种重要的质粒：,带有,F,质粒的为雄性菌，能长出性菌毛；无,F,质粒的为雌性菌，无性菌毛。,R,质粒,编码细菌对抗菌药物的耐药性。,可通过细菌间接合或通过噬菌体进行传递。,细菌的基因组,Vi,质粒,Col,质粒,编码各类细菌素,代谢质粒,编码产生相关的代谢酶,编码,细菌的毒素,细菌的基因组,3,、噬菌体基因组,（bacterial phage genome）,是一些具有转座功能的溶原性噬菌体，当整合到细菌染色体上，能改变溶原性细菌的某些生物学性状。,细菌的基因组,是细菌基因组中能改变自身位置的,DNA,序列,4,、转座元件,（,transposable element,）,插入序列（,insertion sequence,IS,）,：是最小的转座元件，不携带任何与插入功能无关的基因区域，插入后与插入点附近的序列共同起作用。,包括：插入序列、转座子,Transposase,ABCDEFG,GFEDCBA,细菌的基因组,转座子（,transposon,Tn,）,IS,IS,Resistance Gene(s),IS,IS,Resistance Gene(s),长度一般超过,2kbp，携带特殊功能基因，不含自身所需要的基因,如耐药性基因、重金属抗性基因、糖发酵基因、肠毒素基因等,分为复合型转座子、,Tn3,系转座子和接合性转座子,细菌的基因组,转座子的特征,转座子,携带耐药或毒素基因,Tn1 Tn2 Tn3,AP,（氨苄青霉素）,Tn4,AP,、,SM,（链霉素）、,Su,（磺胺）,Tn5,Km,（卡那霉素）,Tn6,Km,（卡那霉素）,Tn7,TMP,（甲氧苄氨嘧啶）、,SM,Tn9,Cm,（氯霉素）,Tn10,Tc,（四环素）,tn551,Em,（红霉素）,Tn971,Em,（红霉素）,Tn681,大肠埃希菌（肠毒素基因）,5,、整合子（,integron In),含有整合酶基因、重组位点和启动子三个功能元件。,是一种可移动的,DNA,分子，具有独特结构可捕获和整合外源性基因，使之转变成为功能性基因的表达单位。,细菌的基因组,一、,基因突变,突变是,DNA,碱基对的置换、插入或缺失所致的基因结构的变化。,细菌变异的机制,可自发产生（彷徨试验、影印试验），也可人工诱导产生,可发生回复突变，多为是表型的回复,1,、,基因突变规律,随机的、非定向的突变，是在接触噬菌体之前就已发生，噬菌体对突变仅起筛选而不是诱导作用。,彷徨试验,影,印,培,养,试验,2,、,突变型细菌种类及其分离：,耐药性突变型 药敏试验,营养缺陷突变型 营养物质筛选,条件致死性突变型 温度敏感试验,发酵阴性突变型 乳糖发酵试验,细菌变异的机制,二、,基因的转移和重组,(Gene transfer and recombination),细菌的基因转移和重组可通过转化、接合、转导、溶原性转换和原生质融合等方式进行。,基因重组：转移的基因与受体菌,DNA,整合在一起的过程称为基因重组（,gene,recombination,）。,基因转移：外源性的遗传物质由供体菌转入某受体菌细胞的过程称为基因转移（,gene transfer,）。,细菌变异的机制,转化（,transformation,）,R,S,R,S,（死）,S,（死）,S,S,S,S DNA,R,肺炎链球菌,注射,分离培养,转化（,transformation,）,转化是受体菌直接摄取供体菌,DNA,片段而获得新的遗传性状的过程。,供、受体菌的基因型相似，且受体菌只有处于感受态时，才能摄取转化因子，,Mg,2,、Ca,2,、,cAMP,等可促进转化。,转化的,DNA,片段称为转化因子，分子量小于,10,7,，最多不超过,1020,个基因。,转化（,transformation,）,转化过程,接合是细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物质从供体菌转移给受体菌的方式。,接合（,conjugation,）,接合性质粒主要包括,F,质粒、,R,质粒、,Col,质粒和毒力质粒。,接合（,conjugation,）,Donor,F,+,F,-,F,+,F,-,F,+,F,+,F,+,F,+,Recipient,F,质粒的接合,接合（,conjugation,）,F+,F,+,Hfr,接合（,conjugation,）,F,质粒从,Hfr,菌中的整合作用是可逆的，脱离携带有相邻染色体的,F,质粒称为,F,F,质粒的接合（高频重组株,Hfr,）,Hfr,F,-,Hfr,F,-,Hfr,F,-,Hfr,F,-,Hfr,转移细菌染色体过程,F,F,F,F,F,F,-,F,F,-,R,质粒的接合,接合（,conjugation,）,R,质粒与耐药性有关，尤与多重耐药性有关。,耐药质粒可从一个细菌转移到另一个细菌中。,R,质粒由耐药传递因子（,resistance transfer factor,RTF,）及耐药决定子（,resistance determinant,r-det,）两部分组成。,接合（,conjugation,）,RTF,IS,R,决定因子,Tn9,Tn4,Tn5,Tn9,耐氯霉素,Tn4,耐氨苄青霉素、链霉素等,Tn5,耐卡那霉素,转导是以噬菌体为载体，将供体菌的一段,DNA,转移到受体菌内，使受体菌获得新的性状。,转导（,transduction,）,普遍性转导（,general transduction,）,局限性转导（,restricted transduction,）,噬菌体装配错误，误将宿主染色体片段或质粒装入噬菌体内，最终将供体菌,DNA,转入受体菌。,由温和噬菌体介导，前噬菌体脱落带有宿主菌染色体，再感染时带给受体菌。,普遍性转导,完全转导,流产转导,局限性转导,脱落错误：前噬菌体及两边的细菌DNA,转导性噬菌体：噬菌体DNA及细菌DNA,普遍性转导与局限性转导的区别,区别要点,普遍性转导,局限性转导,基因转导发生的时期,裂解期,溶原期,转导的遗传物质,供体菌染色体,DNA,任何部位或质粒,噬菌体,DNA,及供体菌,DNA,的特定部位,转导的后果,完全转导或流产转导,受体菌获得供体菌,DNA,特定部位的遗传特性,溶原性转换是当温和噬菌体感染细菌时，以前噬菌体形式与细菌基因组整合，使其成为溶原细菌而致细菌获得新的性状。,溶原性转换,（,lysogenic conversion,）,白喉棒状杆菌产生白喉毒素；,A,群溶血性链球菌产生致热外毒素；,肉毒梭菌的毒素等。,原生质体融合,原生质体融合是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彼此融合的过程。,原生质体融合是一种人工基因转移系统，本质上与基因转移无关或关系很小。,聚乙二醇可促使二种原生质体的融合。,基因转移重组类型,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,转导,供体菌,噬菌体为载体,溶原性转换,噬菌体,整合,细菌形态结构的变异与细菌学诊断,细菌的耐药变异与控制,细菌毒力变异与控制,检测致癌物方面的应用,基因工程方面的应用,细菌遗传变异研究的意义,Ames,试验,：,本章目的要求,1,、,掌握质粒、转座元件、插入序列、转座子、整合子、转化、接合、转导、溶原性转换等概念。,2,、,熟悉细菌的遗传物质，细菌基因转移与重组的过程，基因的突变，突变型细菌的种类，细菌遗传变异的实际意义。,3,、,了解细菌基因表达的调节。,1,、,细菌基因转移的类型及其主要差异？,2、何谓Transposon、IS、F质粒、R质粒、Hfr和Ames试验？,3、影印试验验证何种理论？研究细菌的突变在临床上有何意义？,思考题,中英文关键词,(key words),Chromsome,（染色体）,Plasmid,（质粒）,Prophage,（前噬菌体）,F factor,（,F,因子）,Transposable Elements,（转座元件）,Lysophage(temperate)phage,（温和噬菌体）,Virulent phage,（毒性噬菌体）,Transduction,（转导）,Horizontal Gene transfer,（水平基因转移）,Transformation,（转化）,Conjugation,（接合）,General transduction,（普遍性转导）,Lysogenic,（,specific,）,transduction/conversion,（溶原性转换）,Hfr,（高频重组菌株）,R plasmid,（,R,质粒）,