細(xì)菌的遺傳變異3PPT課件

1、遺傳( (heredity)heredity)：使細(xì)菌的性狀保持相對(duì)穩(wěn)定，且代代相傳， 使其菌種得以保存。變異( (variation)variation)：在一定條件下，子代與親代之間以及子代與 子代之間的生物學(xué)性狀出現(xiàn)的差異。細(xì)菌的基因結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，故又稱 基因型變異。細(xì)菌在一定的環(huán)境條件影響下產(chǎn)生的變異，其基因結(jié)構(gòu)未改變，稱為表型變異。遺傳性變異：非遺傳性變異：第1頁(yè)/共17頁(yè)第一節(jié) 細(xì)菌遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)一、基因組( (genome)genome) 細(xì)菌的基因組位于核體，是遺傳的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。是由兩條環(huán)狀雙螺旋DNADNA長(zhǎng)鏈組成，控制細(xì)菌的遺傳與變異。二、質(zhì)粒( (plasmid)pl

2、asmid) 質(zhì)粒是細(xì)菌染色體外的遺傳物質(zhì)，多為環(huán)狀雙螺旋DNADNA分子，可以自身復(fù)制，隨宿主菌分裂傳到子代菌體。致育質(zhì)?；騀 F質(zhì)粒( (fertility plasmid):fertility plasmid): 有F F質(zhì)粒的細(xì)菌有性菌毛，與細(xì)菌的有性結(jié)合有關(guān)。毒力質(zhì)?；騐iVi質(zhì)粒( (virulence plasmid):virulence plasmid): 編碼細(xì)菌各種毒力因子的質(zhì)粒統(tǒng)稱毒力質(zhì)粒或ViVi質(zhì)粒。細(xì)菌的定居（黏附性）和產(chǎn)生毒素等有關(guān)。 如大腸桿菌K K質(zhì)粒編碼- -菌毛；STST質(zhì)粒與LTLT質(zhì)粒編碼- -腸毒素等R R質(zhì)粒( (resistance plasmi

3、d):resistance plasmid):與細(xì)菌抗藥性有關(guān)。第2頁(yè)/共17頁(yè)三、轉(zhuǎn)座因子( (transposable element)transposable element) 微生物的某些DNADNA片段作為一個(gè)獨(dú)立單位可在染色體上移動(dòng)，移動(dòng)甚至可發(fā)生在不同種細(xì)胞之間。這種可移動(dòng)的DNADNA片段稱為轉(zhuǎn)座因子。轉(zhuǎn)座因子有三類：插入序列( (IS)IS)、轉(zhuǎn)座子( (Tn)Tn)以及某些特殊噬菌體。四、毒力島( (PAI;pathogenicity island)PAI;pathogenicity island) PAIPAI指病原菌的某個(gè)或某些毒力基因群，位于細(xì)菌染色體之內(nèi)，稱之為毒力

4、島。PAIPAI編碼產(chǎn)物 PAIPAI基因編碼的產(chǎn)物為分泌性蛋白或細(xì)胞表面蛋白。一種病原菌可以有一個(gè)以上的毒力島。PAIPAI的生物學(xué)意義 毒力島可在致病菌株與非致病菌株間重組，使后者通過(guò)基因重組獲得致病性。第3頁(yè)/共17頁(yè)第二節(jié) 基因突變 基因突變指生物細(xì)胞遺傳物質(zhì)DNADNA分子結(jié)構(gòu)突然發(fā)生了穩(wěn)定的可遺傳的變化。一、概念按突變范圍分：按突變?cè)蚍郑喝旧w畸變點(diǎn)突變DNADNA鏈中一個(gè)或幾個(gè)核苷酸對(duì)的改變（置換、缺失、插人等）指染色體的一大段發(fā)生了變化（缺失、重復(fù)、插入、易位和倒置）自發(fā)突變?nèi)斯ふT變?nèi)藶閼?yīng)用誘變因素使微生物基因發(fā)生改變自然發(fā)生基因改變第4頁(yè)/共17頁(yè)二、細(xì)菌變異的類型1. 菌

5、落形態(tài)變異2. 抗原變異3.抗性變異4. 營(yíng)養(yǎng)型變異5. 毒力的變異SR變異基因突變抗原結(jié)構(gòu)改變抗原性變異抗藥性變異營(yíng)養(yǎng)缺陷型變異由強(qiáng)變?nèi)?、由弱變?qiáng)三、誘發(fā)細(xì)菌變異的方法1.1.物理方法：2.2.化學(xué)方法：3.3.生物學(xué)方法：溫度、各種射線化學(xué)誘變劑（ 5溴脫氧尿苷、烷化劑等）通過(guò)易感動(dòng)物、非易感動(dòng)第5頁(yè)/共17頁(yè)第三節(jié) 基因的轉(zhuǎn)移與重組一、轉(zhuǎn)化：供體菌游離的DNADNA片段直接進(jìn)入受體菌，使受體菌獲 得新的性狀，稱為轉(zhuǎn)化( (transformation)transformation)。細(xì)菌轉(zhuǎn)化模式圖轉(zhuǎn)化的DNADNA細(xì)菌染色體DNADNA結(jié)合蛋白 單股DNADNA結(jié)合蛋白核酸酶DNADNA

6、吸附DNADNA穿入整合轉(zhuǎn)化的細(xì)菌轉(zhuǎn)移和重組形式轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)導(dǎo)接合轉(zhuǎn)染原生質(zhì)體融合第6頁(yè)/共17頁(yè) 以溫和噬菌體為媒介，把供體菌的DNADNA小片段攜帶到受體菌中，通過(guò)交換與整合，使受體菌獲得部分遺傳性狀，稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)。 獲得新遺傳性狀的受體菌，稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)子。細(xì)菌染色體溫和噬菌體噬菌體DNA細(xì)菌轉(zhuǎn)導(dǎo)模式圖噬菌體感染細(xì)菌DNA進(jìn)入整合完全轉(zhuǎn)導(dǎo)二、轉(zhuǎn)導(dǎo)( (transduction)transduction)第7頁(yè)/共17頁(yè) 供體與受體細(xì)菌通過(guò)性菌毛直接接觸，由供體細(xì)菌將質(zhì)粒DNADNA轉(zhuǎn)移給受體細(xì)菌的過(guò)程。接合性質(zhì)粒有F F質(zhì)粒、R R質(zhì)粒等。細(xì)菌接合模式圖性菌毛F因子細(xì)菌染色體 F F+ +雄性菌 F F

7、- -雌性菌三、接合( (conjugation):conjugation):第8頁(yè)/共17頁(yè) 使遺傳性狀不同的兩細(xì)菌的原生質(zhì)體發(fā)生融合，并進(jìn)而發(fā)生遺傳重組，以產(chǎn)生同時(shí)帶有雙親性狀的、遺傳性穩(wěn)定的融合子的過(guò)程，稱為原生質(zhì)體融合。四、原生質(zhì)體融合( (protoplastfusion)protoplastfusion)融合步驟選擇親本菌去除細(xì)胞壁形成原生質(zhì)體細(xì)胞融合促融合劑PEG(PEG(聚乙二醇) )或通過(guò)電脈沖等選擇性培養(yǎng)基鑒定融合子* * 原生質(zhì)體融合的細(xì)胞，包括細(xì)菌、放線菌、真核等細(xì)胞。五、轉(zhuǎn)染( (teansfection)teansfection) 受體菌獲得噬菌體DNADNA的過(guò)程

8、，稱為轉(zhuǎn)染。第9頁(yè)/共17頁(yè)第四節(jié) 細(xì)菌遺傳變異研究的實(shí)際意義1 1、疾病診斷: :2 2、疾病預(yù)防和治療：3 3、基因工程：操作步驟 (1) (1)目的基因分離； (2) (2)目的基因與載體DNADNA的體外重組； (3) (3)重組載體導(dǎo)入受體細(xì)菌（轉(zhuǎn)化）； (4) (4)復(fù)制與表達(dá)。 應(yīng)用產(chǎn)品基因工程生產(chǎn)的人胰島素、腦啡肽、干擾素、新型診斷試劑、疫苗。第10頁(yè)/共17頁(yè) NP P M F HN L 3/5/ 圖圖12 NDV 12 NDV 基因組基因組 模式圖模式圖NP: NP: 表示核衣殼蛋白基因，表示核衣殼蛋白基因，P:P:磷蛋白基因磷蛋白基因 M:M:基質(zhì)蛋白基因，基質(zhì)蛋白基因，

9、F:F:融合蛋白基因，融合蛋白基因， HN:HN:血凝素血凝素- -神經(jīng)氨酸酶蛋白基因，神經(jīng)氨酸酶蛋白基因，L :L :大蛋白基因。大蛋白基因。第11頁(yè)/共17頁(yè)HNHNHNHNNDV RNANDV RNA（15kb)15kb)RT-PCRRT-PCRPCR PCR 產(chǎn)物（產(chǎn)物（1.81.8kb)kb)BamH BamH XbaXba(1.8 kb)(1.8 kb)MCSAmpAmppks(-) ( 2.8 kb)pks(-) ( 2.8 kb)BamH BamH XbaXba(2.8 kb)(2.8 kb)AmpAmppks HN (4.6 kb)pks HN (4.6 kb)圖圖13 ND

10、V F13 NDV F4848E E8 8株株 HN HN 基因基因 RT-PCRRT-PCR及克隆路線圖及克隆路線圖T T4 4 DNA ligase DNA ligase第12頁(yè)/共17頁(yè)Xba GMMCSHNAmp(4.7 kb)(1.8 kb)T4 ligaseHN 圖圖14 14 重組轉(zhuǎn)座載體重組轉(zhuǎn)座載體 pFastHN pFastHN 構(gòu)建構(gòu)建BamH pKSHN(4.6kb)Xba BamH pFastBac I (4.7kb)AmpGMAmppFastHNGM第13頁(yè)/共17頁(yè)BacmidBacmid穿梭載體穿梭載體NDV RNANDV RNA提取提取RT-PCRRT-PCRp

11、ks(-)pks(-)克隆質(zhì)?？寺≠|(zhì)粒PCR PCR 產(chǎn)物產(chǎn)物HNHN構(gòu)建重組質(zhì)粒構(gòu)建重組質(zhì)粒pks HNpks HNpFast BacpFast Bac轉(zhuǎn)座載體轉(zhuǎn)座載體 測(cè)定測(cè)定 HNHN基因基因序列序列構(gòu)建重組轉(zhuǎn)座構(gòu)建重組轉(zhuǎn)座載體載體pFastHNpFastHN轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)染轉(zhuǎn)染昆蟲(chóng)細(xì)胞昆蟲(chóng)細(xì)胞Sf-9Sf-9檢測(cè)檢測(cè)SDSSDSPAEGPAEG蛋白印跡蛋白印跡Western blotWestern blot連接連接連接連接構(gòu)建重組構(gòu)建重組Bacmid HNBacmid HN染色染色圖圖16 16 實(shí)驗(yàn)整個(gè)流程路線示意圖實(shí)驗(yàn)整個(gè)流程路線示意圖第14頁(yè)/共17頁(yè)轉(zhuǎn)座菌落的篩選轉(zhuǎn)座菌落的篩選BA轉(zhuǎn)座大腸桿菌菌落的篩選轉(zhuǎn)座大腸桿菌菌落的篩選A: 陽(yáng)性菌落(呈白色)B: 陰性菌落(呈藍(lán)色)第15頁(yè)/共17頁(yè)1.1.何謂遺傳、變異? ?2.2.概述細(xì)菌遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)。3.3.何謂質(zhì)粒？質(zhì)粒有哪些主要特點(diǎn)及類型? ?