2022年医学专题—第4-5-6-噬菌体、细菌的遗传与变异2014(1).ppt

第四章 噬菌体,概念：是一类能感染细菌(xjn)、真菌、放线菌和螺旋体等微生物的病毒。,第一页，共八十五页。,一.形态(xngti)与结构,使用电镜观察蝌蚪(kdu)型，微球型和细杆型头部和尾部2部分组成,第二页，共八十五页。,化学组成(z chn)：核酸头部 蛋白质尾部-蛋白质,第三页，共八十五页。,抵抗力：对理化因素(yn s)的抵抗力较一般细菌强75加热30min可被灭活耐低温和冰冻,第四页，共八十五页。,二、分类(fn li),毒性噬菌体：在宿主(szh)细菌内增殖，产生子代噬菌体，并裂解宿主(szh)。,第五页，共八十五页。,温和噬菌体：不在宿主细菌(xjn)内增殖，噬菌体基因与宿主细菌(xjn)染色体整合，DNA随宿主分裂而复制。,第六页，共八十五页。,第七页，共八十五页。,第五章 细菌(xjn)的遗传与变异,姚佳病原(bngyun)生物学与免疫学教研室,第八页，共八十五页。,任何生物都具有遗传和变异的特性遗传：“遗留，传承(chun chn)”子代与亲代之间生物学特征的相似性变异：“变化，差异”子代与子代，子代与亲代之间生物学特征的差异,第九页，共八十五页。,第一节 细菌(xjn)遗传物质,第十页，共八十五页。,三大(sn d)经典实验,肺炎链球菌转化实验噬菌体感染实验 Alfed Hershey和Martha Chase(1952)用放射性同位素35S标记蛋白质，32P标记DNA。植物(zhw)病毒重建实验 1956年，H.Fraenkel-Conrat用含RNA的烟草花叶病毒(TMV)进行了著名的植物病毒重建实验，证明了RNA也是遗传物质的基础,第十一页，共八十五页。,一、微生物的主要(zhyo)遗传物质,（一）病毒的核酸(h sun)病毒的核酸类型多，按照其核酸类型，将病毒分为：dsDNA病毒、ssDNA病毒、+ssRNA病毒、-ssRNA病毒、dsRNA病毒、逆转录病毒。,第十二页，共八十五页。,（一）细 菌 染 色 体 bacterial chromosome,是一个(y)闭环双链DNA；基因结构连续，排列紧密，不含内含子。,第十三页，共八十五页。,（二）染色体以外(ywi)的遗传物质,1、质粒（plasmid）,位于细菌细胞质中染色体外的遗传物质，是闭合(b h)环状双链DNA，能自主复制，所携带的遗传信息能赋予细菌某些非生命必需的生物学性状如性菌毛、耐药性和毒力等。,第十四页，共八十五页。,第十五页，共八十五页。,（1）有自我(zw)复制能力：紧密型质粒和松弛型质粒（2）可自行丢失与消除（3）质粒携带有多种遗传信息（4）转移性（5）质粒的相容性与不相容性,质粒的特征(tzhng)：,第十六页，共八十五页。,几种(j zhn)常见质粒：,第十七页，共八十五页。,2、转座因子(ynz)（Transposable element）,是细菌基因组中能改变自身位置(wi zhi)的一段DNA序列，由其移动可引起插入突变、染色体畸变及基因的重排等，从而导致细菌遗传性状改变。插入序列（Insertion sequence）转座子（Transposon）,第十八页，共八十五页。,第十九页，共八十五页。,3、前噬菌体,整合到细菌染色体上的噬菌体的基因组，携带有某些基因，有时可改变宿主的某些生物学性状，如棒状杆菌噬菌体也可在不同细菌个体(gt)之间充当遗传物质转移的载体,第二十页，共八十五页。,是一种运动性的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。整合子定位于(wiy)细菌的染色体和质粒或转座子上，与细菌的耐药性密切相关。,4、整合(zhn h)子（integron、In）,第二十一页，共八十五页。,第二十二页，共八十五页。,第二节、细菌的变异(biny)现象,1、形态结构变异(biny)细菌L型在青霉素、溶菌酶、补体等作用下，使菌细胞壁发生缺陷；细菌呈多态性，革兰染色阴性。H-O变异细菌失去鞭毛,第二十三页，共八十五页。,陈旧(chnji)培基物 鼠疫杆菌 多形态性,第二十四页，共八十五页。,变形杆菌（Proteus）鞭毛变异(biny)，H-O变异照片提供：島田俊雄博士,第二十五页，共八十五页。,葡萄球菌(p to qi jn)-L 型菌落,葡萄球菌(p to qi jn)-回复后,第二十六页，共八十五页。,2、毒 力 变 异,毒力增强 无毒的白喉棒状杆菌感染棒状杆菌噬菌体后成为(chngwi)有毒株。毒力减弱 有毒菌株变异为弱毒或无毒如：卡介苗 Bacillus of Calmette-Gerin，BCG：是用于预防结核病的减毒活疫苗。,第二十七页，共八十五页。,3、耐 药 性 变 异,细菌对某种抗生素或药物由敏感变为不敏感即为细菌的耐药现象。耐药菌：金葡菌95%耐青霉素多重耐药菌：同时耐受多种抗生素抗生素依赖(yli)：志贺菌链霉素依赖(yli)株预防,第二十八页，共八十五页。,4、菌 落 变 异,光滑型（smooth，S）粗糙型（rough，R）S-R 变异 S型菌株致病性强，一般(ybn)新分离的菌株为S型。菌落发生变异后，细菌的理化特性、抗原性、生化能力、毒力等也可发生改变。,第二十九页，共八十五页。,肺炎(fiyn)链球菌的S-R菌落变异,第三十页，共八十五页。,5、抗 原 性 变 异,宋内志贺菌的I相 II相抗原变异的同时，细菌(xjn)的致病性，免疫性也会发生相应改变。,第三十一页，共八十五页。,第三节 细菌(xjn)变异的机制,非遗传性变异是在其他客观条件下发生的适应环境的改变遗传性变异涉及基因结构的改变基因结构的改变通过基因突变、基因的转移(zhuny)与重组来实现。,第三十二页，共八十五页。,一、基因突变(j yn t bin),突变：一个核酸分子内一个或者几个核苷酸发生(fshng)可遗传的稳定改变。,第三十三页，共八十五页。,1、点突变（Point Mutation）“小”变化(binhu)2、染色体畸变（Chromosome Aberration）“大”变化,（一）突变的类型(lixng)和机制：,插入(ch r)：,缺失：,转换：嘌呤嘌呤，嘧啶嘧啶,颠换：嘌呤嘧啶，嘧啶嘌呤,移码突变,第三十四页，共八十五页。,（二）基因突变(j yn t bin)的特点,1、自发性：几率(j l)极低，约为10-610-9 可诱发性：利用理化因素诱导,第三十五页，共八十五页。,2、随机性和不对应性：,彷徨(pn hun)实验,第三十六页，共八十五页。,第三十七页，共八十五页。,上述2个实验证明：突变是自发(zf)的和随机的，在接触抗菌药物或者噬菌体之前，突变就已经发生，噬菌体和抗菌药物只是充当了筛选的条件，而并非作为诱导的条件。,第三十八页，共八十五页。,3、可逆性：野生型菌株（突变）突变型菌株（回复突变）与野生型菌株表型相同(xin tn)（基因型不一定相同(xin tn)）Ames实验：通过突变的可逆性筛选致癌物,第三十九页，共八十五页。,Ames实验(shyn)：,第四十页，共八十五页。,二、基因的转移(zhuny)与重组,基因转移(gene transfer)：外源性遗传物质由供体菌转入某受体菌内的过程。基因重组(zhn z)(gene recombination)：转移的基因与受体菌DNA整合在一起的过程。供体菌(donor)；受体菌(recipient),第四十一页，共八十五页。,一、转化（transformation）：概念(ginin)：供体菌游离的DNA片段被受体菌直接摄取，使受体菌获得新的性状。条件：同源性 感受态,第四十二页，共八十五页。,第四十三页，共八十五页。,二、转导（transduction）：概念：以温和噬菌体为载体(zit)，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。方式：普遍性转导 局限性转导,第四十四页，共八十五页。,（1）普遍性转导 前噬菌体脱离溶原性细菌增殖(zngzh)时，误装入细菌DNA。故该噬菌体感染受体菌时，则将供体菌DNA带入受体菌内。结果：完全转导 流产转导,第四十五页，共八十五页。,第四十六页，共八十五页。,百万分之一几率出现装配(zhungpi)错误,第四十七页，共八十五页。,（2）局限性转导（特异性转导）前噬菌体从宿主(szh)菌染色体脱离时发生偏差，将前噬菌体两侧的宿主染色体基因转移到受体菌的过程,第四十八页，共八十五页。,普遍性转导(zhun do)与局限性转导(zhun do)的区别,第四十九页，共八十五页。,三、接合(conjugation)：概念：细菌(xjn)通过性菌毛，将遗传物质从供体菌转移给受体菌的过程。,第五十页，共八十五页。,能通过接合转移的质粒称为(chn wi)接合性质粒，而不能通过性菌毛传递的质粒称为非接合性质粒。常见的接合性质粒：F质粒、R质粒,第五十一页，共八十五页。,1、F质粒的接合 带有F质粒的称为(chn wi)F+菌，可以编码性菌毛不带F质粒的称为F-菌，不能编码性菌毛（1）F+F-=F+F+,第五十二页，共八十五页。,F质粒整合(zhn h)到细菌的基因组上的细菌：高频重组菌株（High frequency recombinant，Hfr）,第五十三页，共八十五页。,（2）Hfr F-=Hfr+F-(含部分(b fen)供体菌基因),第五十四页，共八十五页。,Hfr菌中的F质粒有时会从染色体上脱离，脱离的质粒因带有相邻的其他基因组DNA，称为F质粒。带F质粒的细菌也可同F-发生接合，其方式同F+菌株。（3）FF-=FF(不但含有F质粒，还含供体菌部分(b fen)基因),第五十五页，共八十五页。,2、R质粒的接合(jih),接合型R质粒（1）耐药传递因子(ynz)RTF：编码性菌毛（2）耐药决定因子r-dir：耐药非接合型R质粒 只有r-dir，以转化、转导方式传递,第五十六页，共八十五页。,四、溶原性转换：是宿主(szh)菌染色体中整合了噬菌体的DNA片段而获得新的遗传性状。,讨论(toln)：与转导的区别？,第五十七页，共八十五页。,五、原生质体融合两种不同细菌经溶菌酶或青霉素等处理(chl)，失去细胞壁成为原生质体后进行彼此融合的过程。,第五十八页，共八十五页。,第四节 细菌(xjn)遗传变异在 医学上的实际意义,第五十九页，共八十五页。,病原性诊断：L型细菌、HO变异(biny)、SR变异特异性防治：卡介苗（BCG）及预防炭疽、鼠疫用疫苗。,1、在疾病诊断和防治(fngzh)中的应用,2、在检测(jin c)致癌物质中的应用,第六十页，共八十五页。,3、在基因工程(jyn gngchng)中的应用,生产(shngchn)重组胰岛素、重组干扰素、重组凝血因子、重组生长激素等。,第六十一页，共八十五页。,小结(xioji),细菌遗传物质包括染色体及染色体以外的遗传物质如质粒、转座因子、前噬菌体和整合子。细菌的变异现象包括：形态结构变异，毒力变异，耐药性变异，菌落变异及抗原性变异。细菌的变异机制主要有基因突变和基因的转移及重组。突变具有自发性、可诱发性、随机性、不对应性、可逆性等特点。基因的转移及重组有转化(zhunhu)、转导、接合、溶源性转换和原生质体融合等方式。,第六十二页，共八十五页。,第六章 细菌(xjn)的耐药性,第六十三页，共八十五页。,第一节 抗菌药物的种类及作用(zuyng)机制,抗菌药物：抗生素或化学合成药物抗生素：是生物在其生命活动中产生的，能在低微浓度下选择性抑制或影响它种生物功能的有机物质。医用抗生素的要求(yoqi)差异毒力、生物活性强、选择作用性：,第六十四页，共八十五页。,根据化学结构分类(fn li)：-内酰胺类：青霉素、头孢菌素等。化学特征 具有一个-内酰胺环,抗生素的分类(fn li),第六十五页，共八十五页。,氨基糖苷类：链霉素、卡那霉素、巴龙霉素 化学特征 由氨基糖与氨基环醇通过(tnggu)氧桥连接而成的苷类抗生素,抗生素的分类(fn li),链霉素,第六十六页，共八十五页。,大环内