細(xì)菌的遺傳與變異2課件

1、細(xì)菌的遺傳與變異2第五章第五章 細(xì)菌細(xì)菌(xjn)的遺傳與變異的遺傳與變異 遺傳遺傳(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。 變異變異(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)菌的變異分為遺傳性變異遺傳性變異和非遺傳性變異非遺傳性變異。 遺傳性變異：遺傳性變異：是細(xì)菌的基因結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，故又稱(chēng) 基因型變異基因型變異。常發(fā)生于個(gè)別的細(xì)菌，不受環(huán)境因素的影響，變異發(fā)生后是不可逆的，產(chǎn)生(chnshng)的新性狀可穩(wěn)定地遺傳給后代。 非遺傳性變異：非遺傳性變異：細(xì)菌在一定的環(huán)境條件影響下產(chǎn)生的變異，其基因

2、結(jié)構(gòu)未改變，稱(chēng)為表型變異表型變異。易受到環(huán)境因素的影響，凡在此環(huán)境因素作用下的所有細(xì)菌都出現(xiàn)變異，而且當(dāng)環(huán)境中的影響因素去除后，變異的性狀又可復(fù)原，表型變異不能遺傳。 第一頁(yè)，共三十一頁(yè)。細(xì)菌的遺傳與變異2第一節(jié)第一節(jié) 細(xì)菌細(xì)菌(xjn)的變異現(xiàn)象的變異現(xiàn)象形態(tài)結(jié)構(gòu)(jigu)的變異毒力變異耐藥性變異菌落變異第二頁(yè)，共三十一頁(yè)。細(xì)菌的遺傳與變異2v細(xì)菌的大小和形態(tài)在不同的生長(zhǎng)時(shí)期可不同，生長(zhǎng)過(guò)程中受外界環(huán)境的影響也可發(fā)生(fshng)變異。如：鼠疫耶氏菌在陳舊培養(yǎng)物上細(xì)菌的多形態(tài)性、細(xì)菌L型。v細(xì)菌的特殊結(jié)構(gòu)如：莢膜肺炎鏈球菌、芽胞炭疽芽孢桿菌、鞭毛變形桿菌H-O變異也可發(fā)生變異。一一. 形態(tài)

3、形態(tài)(xngti)結(jié)構(gòu)的變異結(jié)構(gòu)的變異第三頁(yè)，共三十一頁(yè)。細(xì)菌的遺傳與變異2 毒力增強(qiáng)：無(wú)毒力的白喉棒狀桿菌常寄居在咽喉部，毒力增強(qiáng)：無(wú)毒力的白喉棒狀桿菌常寄居在咽喉部，不致病；當(dāng)感染了不致??；當(dāng)感染了-棒狀噬菌體后變成溶原性細(xì)菌，棒狀噬菌體后變成溶原性細(xì)菌，那么獲得產(chǎn)生白喉毒素的能力，引起白喉。那么獲得產(chǎn)生白喉毒素的能力，引起白喉。 毒力減弱：有毒菌株長(zhǎng)期在人工培養(yǎng)基上傳代培養(yǎng)，毒力減弱：有毒菌株長(zhǎng)期在人工培養(yǎng)基上傳代培養(yǎng)，可是細(xì)菌的毒力減弱或消失。卡介苗可是細(xì)菌的毒力減弱或消失。卡介苗(BCG)是有毒是有毒的牛分枝桿菌在含有膽汁的甘油、馬鈴薯培養(yǎng)基上，的牛分枝桿菌在含有膽汁的甘油、馬鈴薯培

4、養(yǎng)基上，經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)(jnggu)13年，連續(xù)穿年，連續(xù)穿230代，獲得的一株毒力代，獲得的一株毒力減弱但仍保持免疫原性的變異株。減弱但仍保持免疫原性的變異株。二二. 毒力變異毒力變異(biny)第四頁(yè)，共三十一頁(yè)。細(xì)菌的遺傳與變異2v耐藥性變異：細(xì)菌對(duì)某種抗菌藥物由敏感變?yōu)槟退幍淖儺?。有些?xì)菌還表現(xiàn)為同時(shí)耐受多種抗菌藥物，即多重耐藥性。v 從抗生素廣泛應(yīng)用以來(lái)，細(xì)菌對(duì)抗生素耐藥的不斷增長(zhǎng)是世界范圍內(nèi)的普遍趨勢(shì)，給臨床治療帶來(lái)很大的困難，并成為當(dāng)今醫(yī)學(xué)(yxu)上的重要問(wèn)題。三三. 耐藥性變異耐藥性變異(biny)第五頁(yè)，共三十一頁(yè)。細(xì)菌的遺傳與變異2 細(xì)菌的菌落主要有光滑(smooth,S)型和

5、粗糙(rough,R)型兩種。S型菌落外表光滑、濕潤(rùn)、邊緣整齊。經(jīng)人工培養(yǎng)屢次傳代后菌落外表邊為粗糙、枯燥(gnzo)、邊緣不整齊，稱(chēng)SR變異。 SR變異常見(jiàn)于腸道桿菌，是由于失去LPS的特異性寡糖重復(fù)單位而引起的。 變異時(shí)不僅菌落的特征發(fā)生改變，且細(xì)菌的其它性狀也發(fā)生了變化。 S型菌的致病性強(qiáng)，但有少數(shù)R型菌的致病性強(qiáng)，如結(jié)核分枝桿菌。四四. 菌落菌落(jnlu)變變異異第六頁(yè)，共三十一頁(yè)。細(xì)菌的遺傳與變異2S型菌落型菌落(jnlu)R型菌落型菌落(jnlu)第七頁(yè)，共三十一頁(yè)。細(xì)菌的遺傳與變異2第二節(jié)第二節(jié) 細(xì)菌細(xì)菌(xjn)遺傳變異的物質(zhì)遺傳變異的物質(zhì)根底根底染色體質(zhì)粒轉(zhuǎn)位(zhun w

6、i)因子第八頁(yè)，共三十一頁(yè)。細(xì)菌的遺傳與變異2v質(zhì)粒質(zhì)粒(plasmid)：是細(xì)菌染色體以外：是細(xì)菌染色體以外(ywi)的遺傳的遺傳物質(zhì)，是環(huán)狀閉合的雙鏈物質(zhì)，是環(huán)狀閉合的雙鏈DNA。v質(zhì)?；蚩删幋a多種重要的生物學(xué)性狀：質(zhì)?；蚩删幋a多種重要的生物學(xué)性狀：1)致育質(zhì)致育質(zhì)粒粒F質(zhì)粒與有性生殖功能關(guān)聯(lián)；質(zhì)粒與有性生殖功能關(guān)聯(lián)；2)耐藥性質(zhì)粒耐藥性質(zhì)粒 編碼細(xì)菌對(duì)抗菌藥物或重金屬鹽類(lèi)的耐藥性。分編碼細(xì)菌對(duì)抗菌藥物或重金屬鹽類(lèi)的耐藥性。分兩類(lèi)，一是接合性耐藥質(zhì)粒兩類(lèi)，一是接合性耐藥質(zhì)粒R質(zhì)粒，另一是非質(zhì)粒，另一是非接合耐藥性質(zhì)粒；接合耐藥性質(zhì)粒； 3)毒力質(zhì)粒毒力質(zhì)粒Vi質(zhì)粒質(zhì)粒 編碼與編碼與該菌

7、致病性有關(guān)的毒力因子；該菌致病性有關(guān)的毒力因子；4)細(xì)菌素質(zhì)粒細(xì)菌素質(zhì)粒 編碼編碼細(xì)菌產(chǎn)生細(xì)菌素；細(xì)菌產(chǎn)生細(xì)菌素；5)代謝質(zhì)粒代謝質(zhì)粒 編碼產(chǎn)生相關(guān)的代編碼產(chǎn)生相關(guān)的代謝酶。謝酶。 質(zhì)粒質(zhì)粒第九頁(yè)，共三十一頁(yè)。細(xì)菌的遺傳與變異2質(zhì)粒具有自我復(fù)制的能力。質(zhì)粒DNA所編碼的基因產(chǎn)物賦予細(xì)菌某些性狀特征。質(zhì)粒可自行喪失與消除(xioch)。質(zhì)粒的轉(zhuǎn)移性。質(zhì)?？煞譃橄嗳菪耘c不相容性?xún)煞N。質(zhì)粒質(zhì)粒DNA的特征的特征(tzhng)第十頁(yè)，共三十一頁(yè)。細(xì)菌的遺傳與變異2 轉(zhuǎn)位因子：轉(zhuǎn)位因子：是存在于細(xì)菌染色體或質(zhì)粒DNA分子上的一段特異性核苷酸序列片段，它能在DNA分子中移動(dòng)，不斷改變它們(t men)在基

8、因組中的位置，能從一個(gè)基因組轉(zhuǎn)移到另一基因組中。 轉(zhuǎn)位因子有三類(lèi)：插入序列(IS)；轉(zhuǎn)座子(Tn)；轉(zhuǎn)座噬菌體或前噬菌體。轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)位(zhun wi)因因子子第十一頁(yè)，共三十一頁(yè)。細(xì)菌的遺傳與變異2遺傳性變異：遺傳性變異：是由基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變所致，主要(zhyo)通過(guò)基因突變、基因損傷后的修復(fù)、基因的轉(zhuǎn)移與重組來(lái)實(shí)現(xiàn)。非遺傳性變異：非遺傳性變異：是細(xì)菌在環(huán)境因素等影響下出現(xiàn)的變化，這種變化不是因基因結(jié)構(gòu)的變化而產(chǎn)生的。第三節(jié)第三節(jié) 細(xì)菌變異細(xì)菌變異(biny)的機(jī)制的機(jī)制第十二頁(yè)，共三十一頁(yè)。細(xì)菌的遺傳與變異2 突變突變(mutation)：是細(xì)菌遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生突然而穩(wěn)定的改變，導(dǎo)致細(xì)菌性狀

9、的遺傳性變異。 基因突變規(guī)律：突變率 突變常自然發(fā)生，但突變率極低。突變與選擇 突變是隨機(jī)的，不定向的。回復(fù)突變 細(xì)菌由野生型變?yōu)橥蛔冃褪钦蛲蛔?，有時(shí)突變株經(jīng)過(guò)又一次突變可恢復(fù)野生型的性狀。 DNA的損傷修復(fù)(xif)：當(dāng)細(xì)菌DNA受到損傷時(shí)，細(xì)胞會(huì)用有效的DNA修復(fù)系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)致的修復(fù)，使損傷降為最小。一一. 基因基因(jyn)的突變與損傷后修復(fù)的突變與損傷后修復(fù)第十三頁(yè)，共三十一頁(yè)。細(xì)菌的遺傳與變異2彷徨彷徨(pn hun)試驗(yàn)試驗(yàn)(fluctuation test)第十四頁(yè)，共三十一頁(yè)。細(xì)菌的遺傳與變異2影印影印(yngyn)試驗(yàn)試驗(yàn)(replica plating)第十五頁(yè)，共三十一頁(yè)

10、。細(xì)菌的遺傳與變異2 基因轉(zhuǎn)移基因轉(zhuǎn)移(gene transfer)：外源性的遺傳物質(zhì)由供體菌進(jìn)入某受體菌細(xì)胞內(nèi)的過(guò)程?；蛑亟M基因重組(recombination)：轉(zhuǎn)移的基因與受體菌DNA整合在一起，使受體菌獲得供體菌某些(mu xi)特性。 外源性遺傳物質(zhì)：供體菌染色體DNA，質(zhì)粒DNA及噬菌體基因等。 細(xì)菌的基因轉(zhuǎn)移和重組方式：轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)、溶原性轉(zhuǎn)換、細(xì)胞融合。二二. 基因基因(jyn)的轉(zhuǎn)移與重的轉(zhuǎn)移與重組組第十六頁(yè)，共三十一頁(yè)。細(xì)菌的遺傳與變異21. 轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化(transformation):供體菌裂解游離的DNA片段轉(zhuǎn)入某受體菌細(xì)胞(xbo)內(nèi)的過(guò)程。第十七頁(yè)，共三十一頁(yè)。

11、細(xì)菌的遺傳與變異2第十八頁(yè)，共三十一頁(yè)。細(xì)菌的遺傳與變異22. 接合接合(jih)(conjugation)接合：是細(xì)菌通過(guò)接合：是細(xì)菌通過(guò)(tnggu)性菌毛相互連性菌毛相互連接溝通，將遺傳物質(zhì)接溝通，將遺傳物質(zhì)主要是質(zhì)粒主要是質(zhì)粒DNA從從供體菌轉(zhuǎn)移給受體菌。供體菌轉(zhuǎn)移給受體菌。能通過(guò)結(jié)合方式轉(zhuǎn)移的能通過(guò)結(jié)合方式轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒稱(chēng)為接合性質(zhì)粒，質(zhì)粒稱(chēng)為接合性質(zhì)粒，不能通過(guò)性菌毛在細(xì)菌不能通過(guò)性菌毛在細(xì)菌間轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒為非接合間轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒為非接合性質(zhì)粒。性質(zhì)粒。第十九頁(yè)，共三十一頁(yè)。細(xì)菌的遺傳與變異2第二十頁(yè)，共三十一頁(yè)。細(xì)菌的遺傳與變異2第二十一頁(yè)，共三十一頁(yè)。細(xì)菌的遺傳與變異2第二十二頁(yè)，共三十

12、一頁(yè)。細(xì)菌的遺傳與變異2 細(xì)菌的耐藥性與耐藥性的基因突變及R質(zhì)粒的接合轉(zhuǎn)移等有關(guān)。 R質(zhì)粒有耐藥傳遞因子(ynz)(RTF)和耐藥決定子(r)兩局部組成。RTF的功能與F質(zhì)粒相似，可編碼性菌毛的產(chǎn)生和通過(guò)接合轉(zhuǎn)移；R決定子能編碼對(duì)抗菌藥物的耐藥性。R質(zhì)粒的接合質(zhì)粒的接合(jih)第二十三頁(yè)，共三十一頁(yè)。細(xì)菌的遺傳與變異2 轉(zhuǎn)導(dǎo)：是以溫和轉(zhuǎn)導(dǎo)：是以溫和(wnh)噬菌體為載體，將供體菌噬菌體為載體，將供體菌的一段的一段DNA轉(zhuǎn)移到受體菌內(nèi)，是受體菌獲得新的轉(zhuǎn)移到受體菌內(nèi)，是受體菌獲得新的性狀。性狀。 根據(jù)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因片段的范圍，可將轉(zhuǎn)導(dǎo)分為兩類(lèi)：根據(jù)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因片段的范圍，可將轉(zhuǎn)導(dǎo)分為兩類(lèi)：普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)

13、的普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)的DNA可是供菌染色體上的任可是供菌染色體上的任何局部、局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)的何局部、局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)的DNA只限供菌染只限供菌染色體上的特定基因。色體上的特定基因。3. 轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)(zhun do)(transduction)第二十四頁(yè)，共三十一頁(yè)。細(xì)菌的遺傳與變異2普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)(zhun do)( generalized transduction)第二十五頁(yè)，共三十一頁(yè)。細(xì)菌的遺傳與變異2第二十六頁(yè)，共三十一頁(yè)。細(xì)菌的遺傳與變異2局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)(zhun do)( restricted transduction)第二十七頁(yè)，共三十一頁(yè)。細(xì)菌的遺傳與變異24. 溶原性轉(zhuǎn)換溶原性轉(zhuǎn)換(zhunhun)(lysogenic conversion)當(dāng)噬菌體感染細(xì)菌時(shí)，宿主菌染色體中獲得了噬菌體的DNA片段，使其成為(chngwi)溶原狀態(tài)時(shí)，而使細(xì)菌獲得新的性狀。第二十八頁(yè)，共三十一頁(yè)。細(xì)菌的遺傳與變異25. 原生質(zhì)體融合原生質(zhì)體融合(rngh)(protoplast fusion)第二十九頁(yè)，共三十一頁(yè)。細(xì)菌的遺傳與變異2v在疾病的診斷、治療與預(yù)防中的作用。v在測(cè)定致癌物質(zhì)中的應(yīng)用(yngyng)。v在流行病中的應(yīng)用。v在基因工程中的應(yīng)用。第四節(jié)第四節(jié) 細(xì)菌細(xì)菌(xjn)遺傳變異的實(shí)際意義遺傳變異的實(shí)際意義第三十頁(yè)，