第5章-細(xì)菌的遺傳和變異-噬菌體

第5章細(xì)菌(xìjūn)的遺傳和變異遺傳（heredity）遺傳使細(xì)菌的性狀保持相對(duì)穩(wěn)定，且代代相傳，使其種屬得以保存。變異（variation）在一定條件(tiáojiàn)下，子代和親代之間以及子代和子代之間的差異稱為變異。第一頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt遺傳性變異（基因型變異）細(xì)菌的基因結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，如基因突變或重組，不可逆，可遺傳給后代。非遺傳性變異（表型變異）環(huán)境改變導(dǎo)致(dǎozhì)，基因結(jié)構(gòu)未發(fā)生變異，可逆，不可遺傳。第二頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt第一節(jié)、細(xì)菌(xìjūn)遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)一、細(xì)菌(xìjūn)的遺傳物質(zhì)一）細(xì)菌的染色體第三頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt一細(xì)菌染色體細(xì)菌屬于原核細(xì)胞型微生物,細(xì)菌染色體是環(huán)狀雙螺旋DNA，不含組蛋白,無(wú)核膜包圍?；?是具有一定生物學(xué)功能的核苷酸序列，如編碼結(jié)構(gòu)蛋白、酶等功能。細(xì)菌基因的結(jié)構(gòu)是連續(xù)的,無(wú)內(nèi)含子。細(xì)菌染色體DNA的復(fù)制：大腸(dàcháng)埃希菌已證明是雙向復(fù)制

蛋白質(zhì)不是(bùshi)遺傳物質(zhì)？第四頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt二細(xì)菌(xìjūn)的基因組結(jié)構(gòu)特征1.遺傳信息在基因組中排列的延續(xù)性2.功能(gōngnéng)相關(guān)的基因組成操縱子結(jié)構(gòu)3.結(jié)構(gòu)基因單拷貝及rRNA基因的多拷貝4.基因組的重復(fù)序列少而短三細(xì)菌(xìjūn)的基因組測(cè)序第五頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt細(xì)菌的基因調(diào)控

1.操縱子轉(zhuǎn)錄調(diào)控2.分解代謝物阻遏調(diào)控3.細(xì)菌的應(yīng)激反應(yīng)4.細(xì)菌的熱休克應(yīng)答（HSP70）5.信號(hào)傳導(dǎo)(chuándǎo)和二元調(diào)節(jié)系統(tǒng)6.重疊基因7.反義RNA與小干擾RNA第六頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt★二）質(zhì)粒（plasmid）概念(gàiniàn)：

是存在于細(xì)菌染色體以外,能進(jìn)行自主復(fù)制的遺傳因子，環(huán)狀閉合的雙鏈DNA;對(duì)細(xì)菌的遺傳性狀有著重要的影響。

非必需的基因第七頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt★質(zhì)粒的特征(tèzhēng)⑴自我復(fù)制能力：為復(fù)制子，單拷貝或多拷貝⑵編碼產(chǎn)物(chǎnwù)賦予細(xì)菌某些性狀特征⑶可自行丟失與消除⑷轉(zhuǎn)移性⑸分為相容性和不相容性第八頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt(1)致育因子(yīnzǐ)（fertilityfactor，F(xiàn)因子）與有性生殖有關(guān)帶有F質(zhì)粒的為雄性菌，能長(zhǎng)出性菌毛(F+)；無(wú)F質(zhì)粒的為雌性菌，無(wú)性菌毛(F-)

幾種(jǐzhǒnɡ)重要的質(zhì)粒(2)耐藥性質(zhì)粒（resistanceplasmid,R質(zhì)粒）編碼細(xì)菌(xìjūn)對(duì)抗菌藥物或重金屬鹽類的耐藥性。第九頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt(3)細(xì)菌(xìjūn)素質(zhì)粒編碼各種細(xì)菌產(chǎn)生的細(xì)菌素。Col質(zhì)粒編碼大腸埃希菌產(chǎn)生大腸菌素乳酸菌產(chǎn)生NisinA——抑制G＋菌食品防腐(4)毒力質(zhì)粒（virulenceplasmid，Vi質(zhì)粒）編碼與該菌致病性有關(guān)的毒力因子。如致病性的大腸埃希菌產(chǎn)生的耐熱性腸毒素是由ST質(zhì)粒編碼的。細(xì)菌粘附定植在腸粘膜(zhānmó)表面是由K質(zhì)粒決定的。第十頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt(5)代謝質(zhì)粒（metabolicplasmid）編碼產(chǎn)生(chǎnshēng)相關(guān)的代謝酶。沙門菌發(fā)酵乳糖的能力通常是由質(zhì)粒決定的根瘤菌的固氮基因fix位于質(zhì)粒中第十一頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt三）轉(zhuǎn)座因子(yīnzǐ)（transposableelement）

插入序列（insertionsequence，IS）轉(zhuǎn)座子（transposon，Tn）四）整合子（integron）第十二頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt★二、噬菌體（bacteriophage）噬菌體是感染細(xì)菌、真菌(zhēnjūn)、放線菌或螺旋體等微生物的病毒。葡萄球菌(pútáoqiújūn)和志賀菌中首先發(fā)現(xiàn)第十三頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt病毒的特性：沒(méi)有完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，由蛋白質(zhì)和核酸(hésuān)組成專性細(xì)胞內(nèi)寄生的微生物個(gè)體微小，可以通過(guò)細(xì)菌濾器種類多分布極廣第十四頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt噬菌體的生物學(xué)性狀(xìngzhuàng)大腸(dàcháng)埃希菌T4噬菌體第十五頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt抗原性噬菌體衣殼蛋白具有抗原性，能刺激機(jī)體產(chǎn)生抗體。該抗體能抑制相應(yīng)噬菌體侵襲敏感細(xì)菌，但對(duì)已吸附(xīfù)或已進(jìn)入宿主菌的噬菌體不起作用，噬菌體仍能復(fù)制增殖。噬菌體的生物學(xué)性狀(xìngzhuàng)第十六頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt抵抗力比一般細(xì)菌的繁殖體強(qiáng)抵抗(dǐkàng)乙醚、氯仿和乙醇75℃30min或更久才能被滅活耐受低溫和冰凍但對(duì)紫外和X射線敏感，一般經(jīng)紫外照射10~15min即失去活性。噬菌體的生物學(xué)性狀(xìngzhuàng)第十七頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt噬菌體的生物學(xué)性狀(xìngzhuàng)噬菌體宿主菌形態(tài)核酸T1-T7、λ、N4大腸埃希菌蝌蚪形dsDNA，線狀P1志賀菌蝌蚪形dsDNA，線狀P22沙門菌蝌蚪形dsDNA，線狀SP01、SP82枯草芽胞桿菌蝌蚪形dsDNA，線狀Φ29解淀粉芽胞桿菌蝌蚪形dsDNA，線狀PM2假單胞菌微球形，有包膜dsDNA，線狀ΦX174、S13、M12、G4大腸埃希菌微球形ssDNA，線狀f1、fd、M13大腸埃希菌絲形ssDNA，線狀MS2、f2、fr、Qβ大腸埃希菌微球形ssRNA，線狀Φ6假單胞菌微球形，有包膜dsRNA，線狀，分成3節(jié)段第十八頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt★毒性(dúxìnɡ)噬菌體

(virulentphage)

能在宿主菌細(xì)胞內(nèi)復(fù)制(fùzhì)增殖,產(chǎn)生許多子代噬菌體，并最終裂解細(xì)菌，稱為毒性噬菌體。第十九頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt毒性(dúxìnɡ)噬菌體增殖過(guò)程1）吸附只要細(xì)菌有特異性受體，不論死活噬菌體都能吸附，但噬菌體不能進(jìn)入死亡的宿主菌。2）穿入將頭部DNA注入(zhùrù)細(xì)菌體內(nèi)，而蛋白衣殼留在菌細(xì)胞外。第二十頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt生物合成大量復(fù)制子代噬菌體的基因(jīyīn)核酸。成熟與釋放蛋白質(zhì)和核酸合成后，在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)按一定程序裝配成成熟的噬菌體；裂菌釋放出細(xì)胞外第二十一頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt毒性(dúxìnɡ)噬菌體第二十二頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt在液體(yètǐ)培養(yǎng)基中噬菌現(xiàn)象可使渾濁菌液變?yōu)槌吻逶诠腆w培養(yǎng)基中噬斑（plaque）。

噬斑第二十三頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt★溫和噬菌體(temperatephage)噬菌體基因與宿主(sùzhǔ)菌染色體整合，不產(chǎn)生子代噬菌體，但噬菌體DNA能隨細(xì)菌DNA復(fù)制，并隨細(xì)菌的分裂而傳代，稱為溫和噬菌體或溶原性噬菌體(lysogenicphage)。第二十四頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt溫和(wēnhé)噬菌體第二十五頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt第二十六頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt★前噬菌體整合在細(xì)菌(xìjūn)基因組中的噬菌體基因組稱為前噬菌體（prophage）溶原性細(xì)菌帶有前噬菌體基因組的細(xì)菌稱為溶原性細(xì)菌（lysogenicbacterium）第二十七頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt溫和(wēnhé)噬菌體可有三種存在狀態(tài)前噬菌體游離的具有感染性的噬菌體顆粒宿主菌胞質(zhì)內(nèi)類似質(zhì)粒形式的噬菌體核酸溶原狀態(tài)(zhuàngtài)十分穩(wěn)定，能經(jīng)歷許多代可中斷可“治愈”第二十八頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt★溶原性轉(zhuǎn)換（lysogenicconversion）某些前噬菌體可導(dǎo)致細(xì)菌(xìjūn)基因型和性狀發(fā)生改變第二十九頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt噬菌體的應(yīng)用(yìngyòng)細(xì)菌的鑒定與分型分子生物學(xué)研究(yánjiū)的重要工具細(xì)菌感染的診斷與治療第三十頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt第二節(jié)細(xì)菌的基因(jīyīn)轉(zhuǎn)移和重組基因轉(zhuǎn)移(zhuǎnyí)（genetransfer）重組（recombination）轉(zhuǎn)化(zhuǎnhuà)、接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)、溶原性轉(zhuǎn)換和細(xì)胞融合第三十一頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt★接合(jiēhé)（conjugation）接合是細(xì)菌通過(guò)(tōngguò)性菌毛相互連接溝通，將遺傳物質(zhì)（主要是質(zhì)粒DNA）從供體菌轉(zhuǎn)移給受體菌。

接合性質(zhì)粒：能通過(guò)接合方式轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒稱為接合性質(zhì)粒，如：F質(zhì)粒、R質(zhì)粒、Col質(zhì)粒和毒力質(zhì)粒。第三十二頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt接合(jiēhé)第三十三頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選pptF質(zhì)粒的接合(jiēhé)F+×F－高頻重組菌（highfrequencyrecombination,Hfr）F′F+、

Hfr、F′都為雄菌第三十四頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt接合(jiēhé)（F+×F－）F+F-F+F-F+F+F+F+第三十五頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt接合高頻(ɡāopín)重組菌（Hfr）F+F+Hfr第三十六頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt接合(jiēhé)高頻重組菌（Hfr）HfrF-HfrF-HfrF-HfrF-第三十七頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt接合(jiēhé)（性導(dǎo)，F(xiàn)′）

F’F’F’F’F’F′F-F’F-第三十八頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選pptR質(zhì)粒耐藥轉(zhuǎn)移因子（resistancetransferfactor,RTF）耐藥（r）決定(juédìng)子Tn9Tn21Tn10Tn8RTFRdeterminantR質(zhì)粒決定耐藥的機(jī)制：使細(xì)菌產(chǎn)生滅活抗生素的酶類R質(zhì)粒控制細(xì)菌改變藥物作用的靶部位(bùwèi)R質(zhì)?？煽刂萍?xì)菌細(xì)胞對(duì)藥物的通透性第三十九頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt★轉(zhuǎn)化(zhuǎnhuà)（transformation）轉(zhuǎn)化是供體菌裂解(lièjiě)游離的DNA片段被受體菌直接攝取，使受體菌獲得新的性狀。第四十頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt轉(zhuǎn)化因子（transformingprinciple）在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，轉(zhuǎn)化的DNA片段(piànduàn)稱為轉(zhuǎn)化因子，分子量小于107，最多不超過(guò)10~20個(gè)基因。感受態(tài)（competence）受體菌只有處于感受態(tài)時(shí)，才能攝取轉(zhuǎn)化因子。細(xì)菌處于感受態(tài)是因?yàn)槠浔砻嬗幸环N吸附DNA的受體.第四十一頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt轉(zhuǎn)化(zhuǎnhuà)第四十二頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt轉(zhuǎn)化(zhuǎnhuà)第四十三頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt轉(zhuǎn)化(zhuǎnhuà)第四十四頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt★轉(zhuǎn)導(dǎo)(zhuǎndǎo)（transduction）轉(zhuǎn)導(dǎo)是以轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體為載體，將供體菌的一段DNA轉(zhuǎn)移到受體菌內(nèi)，使受體菌獲得(huòdé)新的性狀。普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（generalizedtransduction）局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（restrictedtransduction）第四十五頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)(zhuǎndǎo)

（generalizedtransduction）誤將細(xì)菌的DNA片段裝入噬菌體的頭部，被包裝(bāozhuāng)的DNA可以是供體菌染色體上的任何部分完全轉(zhuǎn)導(dǎo)(zhuǎndǎo)流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)第四十六頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)(zhuǎndǎo)第四十七頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt流產(chǎn)(liúchǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)第四十八頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)(zhuǎndǎo)

（restrictedtransduction）局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)或特異性轉(zhuǎn)導(dǎo)，所轉(zhuǎn)導(dǎo)的只限于供體菌染色體上特定的基因(jīyīn)。如λ噬菌體進(jìn)入大腸埃希菌。galbiogalbiogalbiogalbiobiogal第四十九頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)(zhuǎndǎo)與局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)(zhuǎndǎo)的區(qū)別區(qū)別要點(diǎn)普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)基因轉(zhuǎn)導(dǎo)發(fā)生的時(shí)期裂解期溶原期轉(zhuǎn)導(dǎo)的遺傳物質(zhì)供體菌染色體DNA任何部位或質(zhì)粒噬菌體DNA及供體菌DNA的特定部位轉(zhuǎn)導(dǎo)的后果完全轉(zhuǎn)導(dǎo)或流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)受體菌獲得供體菌DNA特定部位的遺傳特性轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率受體菌的10-7轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率較普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)增加1000倍(10-4)第五十頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt溶原性轉(zhuǎn)換(zhuǎnhuàn)（lysogenicconversion）溶原性轉(zhuǎn)換是當(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，使其成為溶原狀態(tài)(zhuàngtài)時(shí)而致細(xì)菌獲得新的性狀。四基因(jīyīn)轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)座子（transposon,Tn）第五十一頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt轉(zhuǎn)座子的特征(tèzhēng)轉(zhuǎn)座子攜帶耐藥或毒素基因Tn1Tn2Tn3AP（氨芐青霉素）Tn4AP、SM（鏈霉素）、Su（磺胺）Tn5Km（卡那霉素）Tn6KmTn7TMP（甲氧芐氨嘧啶）、SMTn9Cm（氯霉素）Tn10Tc（四環(huán)素）tn551Em（紅霉素）Tn971EmTn1681大腸埃希菌（腸毒素基因）第五十二頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt第三節(jié)細(xì)菌(xìjūn)的基因突變突變(tūbiàn)（mutation）點(diǎn)突變（pointmutation）染色體畸變（chromosomeaberration）轉(zhuǎn)換（transition）顛換（transversion）移碼突變（transhiftmutation）第五十三頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt一、基因突變(jīyīntūbiàn)機(jī)制和規(guī)律1、自然突變1）彷徨(pánɡhuánɡ)試驗(yàn)第五十四頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt影印培養(yǎng)(péiyǎng)試驗(yàn)2）影印(yǐngyìn)培養(yǎng)試驗(yàn)第五十五頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt

3-6%食鹽(shíyán)

鼠疫桿菌────→多形態(tài)性(衰殘型)。

瓊脂培基1.形態(tài)、結(jié)構(gòu)(jiégòu)變異★細(xì)菌(xìjūn)的基因突變類型第五十六頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt青霉素、溶菌酶

正常形態(tài)細(xì)菌──────→L型變異(biànyì)抗體或補(bǔ)體

(部分或完全失去胞壁)

霍亂弧菌L型正?；魜y弧菌第五十七頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt特殊結(jié)構(gòu)的變異

42-43℃

炭疽桿菌────→失去形成芽胞能力,毒性(dúxìnɡ)

10-20天降低

變形桿菌（H）1%石炭酸（O）

遷徙生長(zhǎng)單個(gè)菌落鞭毛變異第五十八頁(yè)，共六十四頁(yè)。精選ppt

在陳舊(chénjiù)培養(yǎng)基中長(zhǎng)期培養(yǎng)

光滑型菌落─────→粗糙型菌落

（S）

或在有免疫力的人體內(nèi)

（R）

2.營(yíng)養(yǎng)(y