2022年医学专题—第5章-细菌的遗传和变异-噬菌体(1).ppt

第第5 5章章 细菌细菌(xjn)(xjn)的遗传和变的遗传和变异异遗传（遗传（heredity）遗传使细菌的性状保持相对稳定，且代代相传，使其种属得遗传使细菌的性状保持相对稳定，且代代相传，使其种属得以保存。以保存。变异（变异（variation）在一定条件在一定条件(tiojin)下，子代和亲代之间以及子代和子下，子代和亲代之间以及子代和子代之间的差异称为变异。代之间的差异称为变异。第一页，共六十四页。遗传性变异（基因型变异）遗传性变异（基因型变异）细菌的基因结构发生了改变，如基因突变或重组，细菌的基因结构发生了改变，如基因突变或重组，不可逆，可遗传给后代。不可逆，可遗传给后代。非遗传性变异（表型变异）非遗传性变异（表型变异）环境改变导致环境改变导致(dozh)，基因结构未发生变异，可逆，基因结构未发生变异，可逆，不可遗传。不可遗传。第二页，共六十四页。第一节、第一节、细菌细菌(xjn)遗传变异的物质基础遗传变异的物质基础一一、细菌、细菌(xjn)的遗传物质的遗传物质一）细菌的染色体一）细菌的染色体第三页，共六十四页。二）二）质粒（质粒（plasmidplasmid）概念概念(ginin)：是存在于细菌染色体以外是存在于细菌染色体以外,能进行自主复制的遗传因子，环状能进行自主复制的遗传因子，环状闭合的双链闭合的双链DNA;对细菌的遗传性状有着重要的影响对细菌的遗传性状有着重要的影响。非必需的基因非必需的基因第七页，共六十四页。质粒的特征质粒的特征(tzhng)自我复制能力：为复制子，单拷贝或多拷贝自我复制能力：为复制子，单拷贝或多拷贝编码产物编码产物(chnw)赋予细菌某些性状特征赋予细菌某些性状特征可自行丢失与消除可自行丢失与消除转移性转移性分为相容性和不相容性分为相容性和不相容性第八页，共六十四页。(1)致育因子致育因子(ynz)（fertilityfactor，F因子）因子）与有性生殖有关与有性生殖有关带有带有F质粒的为雄性菌，能长出性菌毛质粒的为雄性菌，能长出性菌毛(F+)；无无F质粒的为雌性菌，无性菌毛质粒的为雌性菌，无性菌毛(F-)几种几种(j zhn)重要的质重要的质粒粒(2)耐药性质粒（耐药性质粒（resistanceplasmid,R质粒）质粒）编码细菌编码细菌(xjn)对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。第九页，共六十四页。(3)细菌细菌(xjn)素质粒素质粒编码各种细菌产生的细菌素。编码各种细菌产生的细菌素。Col质粒编码大肠埃希菌产生大肠菌素质粒编码大肠埃希菌产生大肠菌素乳酸菌产生乳酸菌产生NisinA抑制抑制G菌菌食品防腐食品防腐(4)毒力质粒（毒力质粒（virulenceplasmid，Vi质粒）质粒）编码与该菌致病性有关的毒力因子。编码与该菌致病性有关的毒力因子。如致病性的大肠埃希菌产生的耐热性肠毒素是由如致病性的大肠埃希菌产生的耐热性肠毒素是由ST质粒质粒编码的。编码的。细菌粘附定植在肠粘膜细菌粘附定植在肠粘膜(zhnm)表面是由表面是由K质粒决定的。质粒决定的。第十页，共六十四页。(5)代谢质粒（代谢质粒（metabolicplasmid）编码产生编码产生(chnshng)相关的代谢酶。相关的代谢酶。沙门菌发酵乳糖的能力通常是由质粒决定的沙门菌发酵乳糖的能力通常是由质粒决定的根瘤菌的固氮基因根瘤菌的固氮基因fix位于质粒中位于质粒中第十一页，共六十四页。三）转座因子三）转座因子(ynz)（transposable element）插入序列（插入序列（insertion sequence，IS）转座子（转座子（transposon，Tn）四）整合子（四）整合子（integron）第十二页，共六十四页。二、噬菌体（二、噬菌体（bacteriophagebacteriophage）噬菌体噬菌体是感染细菌、真菌是感染细菌、真菌(zhnjn)、放线菌、放线菌或螺旋体等或螺旋体等微生物的病毒微生物的病毒。葡萄球菌葡萄球菌(ptoqijn)和志贺菌中首先发现和志贺菌中首先发现第十三页，共六十四页。噬菌体的生物学性状噬菌体的生物学性状(xngzhung)大肠大肠(dchng)埃希菌埃希菌T4噬菌体噬菌体第十五页，共六十四页。毒性毒性(d xn)(d xn)噬菌体噬菌体 (virulent phage)virulent phage)能在宿主菌细胞内复制能在宿主菌细胞内复制(fzh)增殖增殖,产生许多子产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌，称为代噬菌体，并最终裂解细菌，称为毒性噬菌毒性噬菌体体。第十九页，共六十四页。毒性毒性(d xn)噬菌体噬菌体第二十二页，共六十四页。在液体在液体(yt)培养基中培养基中噬菌现象可使浑浊菌液变为澄清噬菌现象可使浑浊菌液变为澄清在固体培养基中在固体培养基中噬斑（噬斑（plaque）。）。噬斑噬斑第二十三页，共六十四页。温和噬菌体温和噬菌体 (temperate phage)噬菌体基因与宿主噬菌体基因与宿主(szh)菌染色体整合，不产生子代噬菌染色体整合，不产生子代噬菌体，但噬菌体菌体，但噬菌体DNA能随细菌能随细菌DNA复制，并随细菌的复制，并随细菌的分裂而传代，称为分裂而传代，称为温和噬菌体或溶原性噬菌温和噬菌体或溶原性噬菌 体体(lysogenic phage)。第二十四页，共六十四页。温和温和(wnh)噬菌体噬菌体第二十五页，共六十四页。第二十六页，共六十四页。前噬菌体前噬菌体整合在细菌整合在细菌(xjn)基因组中的噬菌体基因组称为前噬基因组中的噬菌体基因组称为前噬菌体（菌体（prophage）溶原性细菌溶原性细菌带有前噬菌体基因组的细菌称为溶原性细菌带有前噬菌体基因组的细菌称为溶原性细菌（lysogenicbacterium）第二十七页，共六十四页。温和温和(wnh)噬菌体可有三种存在状态噬菌体可有三种存在状态前噬菌体前噬菌体游离的具有感染性的噬菌体颗粒游离的具有感染性的噬菌体颗粒宿主菌胞质内类似质粒形式的噬菌体核酸宿主菌胞质内类似质粒形式的噬菌体核酸溶原状态溶原状态(zhungti)十分稳定，能经历许多代十分稳定，能经历许多代可中断可中断可可“治愈治愈”第二十八页，共六十四页。溶原性转换（溶原性转换（lysogenicconversion）某些前噬菌体可导致细菌某些前噬菌体可导致细菌(xjn)基因型和性状发生改变基因型和性状发生改变第二十九页，共六十四页。第二节第二节 细菌的基因细菌的基因(jyn)(jyn)转移和重组转移和重组基因转移基因转移(zhuny)（genetransfer）重组（重组（recombination）转化转化(zhunhu)、接合、转导、溶原性转换和细胞融合、接合、转导、溶原性转换和细胞融合第三十一页，共六十四页。接合接合(jih)（conjugation）接合是细菌通过接合是细菌通过(tnggu)性菌毛性菌毛相互连接沟通，将遗传物质相互连接沟通，将遗传物质（主要是（主要是质粒质粒DNA）从供体菌转移给受体菌。）从供体菌转移给受体菌。接合性质粒：能通过接合方式转移的质粒称为接合性质粒，接合性质粒：能通过接合方式转移的质粒称为接合性质粒，如：如：F质粒、质粒、R质粒、质粒、Col质粒和毒力质粒。质粒和毒力质粒。第三十二页，共六十四页。接合接合(jih)第三十三页，共六十四页。F质粒的接合质粒的接合(jih)F+F高频重组菌（高频重组菌（highfrequencyrecombination,Hfr）FF+、Hfr、F都为雄菌都为雄菌第三十四页，共六十四页。接合接合(jih)（F+F）F+F-F+F-F+F+F+F+第三十五页，共六十四页。接合接合 高频高频(o pn)重组菌（重组菌（Hfr）F+F+Hfr第三十六页，共六十四页。接合接合(jih)高频重组菌（高频重组菌（Hfr）HfrF-HfrF-HfrF-HfrF-第三十七页，共六十四页。接合接合(jih)（性导，（性导，F）FFFFF F F-FF-第三十八页，共六十四页。R质粒质粒耐药转移因子耐药转移因子（resistancetransferfactor,RTF）耐药（耐药（r）决定）决定(judng)子子Tn 9Tn 21Tn 10Tn 8RTFR determinantR质粒决定耐药的机制：质粒决定耐药的机制：使细菌产生灭活抗生素的酶类使细菌产生灭活抗生素的酶类R质粒控制细菌改变药物作用的靶部位质粒控制细菌改变药物作用的靶部位(bwi)R质粒可控制细菌细胞对药物的通透性质粒可控制细菌细胞对药物的通透性第三十九页，共六十四页。转化转化(zhunhu)（transformation）转化是供体菌裂解转化是供体菌裂解(liji)游离的游离的DNA片段被受体菌片段被受体菌直接摄取直接摄取，使受体菌获得新的性状。，使受体菌获得新的性状。第四十页，共六十四页。转化因子（转化因子（transformingprinciple）在转化过程中，转化的在转化过程中，转化的DNA片段片段(pindun)称为转化因子称为转化因子，分子量小于分子量小于107，最多不超过，最多不超过1020个基因。个基因。感受态（感受态（competence）受体菌只有处于感受态时，才能摄取转化因子。受体菌只有处于感受态时，才能摄取转化因子。细菌处于感受态是因为其表面有一种吸附细菌处于感受态是因为其表面有一种吸附DNA的受体的受体.第四十一页，共六十四页。转化转化(zhunhu)第四十二页，共六十四页。转化转化(zhunhu)第四十三页，共六十四页。转化转化(zhunhu)第四十四页，共六十四页。转导转导(zhun do)（transduction）转导是以转导转导是以转导噬菌体为载体噬菌体为载体，将供体菌的一段，将供体菌的一段DNA转移到受体菌内，使受体菌获得转移到受体菌内，使受体菌获得(hud)新的性状。新的性状。普遍性转导（普遍性转导（generalizedtransduction）局限性转导（局限性转导（restrictedtransduction）第四十五页，共六十四页。普遍性转导普遍性转导(zhun do)（generalized transduction）误将细菌的误将细菌的DNA片段装入噬菌体的头部，被包装片段装入噬菌体的头部，被包装(bozhung)的的DNA可以是供体菌染色体上的任何部分可以是供体菌染色体上的任何部分完全转导完全转导(zhundo)流产转导流产转导第四十六页，共六十四页。普遍性转导普遍性转导(zhun do)第四十七页，共六十四页。流产流产(li chn)转导转导第四十八页，共六十四页。局限性转导局限性转导(zhun do)（restricted transduction）局限性转导或特异性转导，局限性转导或特异性转导，所转导的只限于供体菌染色体上特所转导的只限于供体菌染色体上特定的基因定的基因(jyn)。如。如噬菌体进入大肠埃希菌。噬菌体进入大肠埃希菌。galbiogalbiogalbiogalbiobiogal第四十九页，共六十四页。普遍性转导普遍性转导(zhun do)与局限性转导与局限性转导(zhun do)的区别的区别区别要点区别要点普遍性转导普遍性转导局限性转导局限性转导基因转导发生的时期基因转导发生的时期裂解期裂解期溶原期溶原期转导的遗传物质转导的遗传物质供体菌染色体供体菌染色体DNA任任何部位或质粒何部位或质粒噬菌体噬菌体DNA及供体及供体菌菌DNA的特定部位的特定部位转导的后果转导的后果完全转导或流产转导完全转导或流产转导受体菌获得供体菌受体菌获得供体菌DNA特定部位的遗特定部位的遗传特性传特性转导频率转导频率受体菌的受体菌的10-7转导频率较普遍转导转导频率较普遍转导增加增加1000倍倍(10-4)第五十页，共六十四页。溶原性转换溶原性转换(zhunhun)（lysogenic conversion）溶原性转换是当噬菌体感染细菌时，宿主菌染色体中获溶原性转换是当噬菌体感染细菌时，宿主菌染色体中获得了噬菌体的得了噬菌体的DNA片段，使其