八年制第5章细菌的遗传与变异2012-PPT文档.ppt
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1、本章学习要点 1.细菌的遗传物质与特征; 2.噬菌体的概念及应用; 3.细菌基因突变及类型; 4.细菌基因转移的方式和相关概念。,The phenomenon of bacterial variation,Variation in morphology and structure lose capsule ( Pneumococcus) H O Lose Spore L-form,Variation,Variation in virulence Bovine TB BCG 13years, 230 generation C. diphtheriae b-corynephage, diphthe
2、riae toxin,Variation,Variation in drug resistance Penicillin resistant strains of staphylococcus aureus Variation in colony S-R Variation in antigenicity Influenza virus,Genetic materials about bacterial variation,Chromosomes染色体 Plasmids质粒 Transposable elements转座元件 Phage噬菌体 integron整合子,为双螺旋环状DNA长链,附
3、着在横隔中介体或细胞膜上,长约10001300m,约30005000个基因,编码2000多种酶和其它结构蛋白。 细菌染色体与真核细胞染色体不同,除 rRNA基因是多拷贝以外,其余为单拷贝,很少有重复序列,基因结构连续,无内含子,RNA分子转录后不必再加工。 目前已完成几十种细菌的基因测序工作。,1. Chromosomes,Size E.coli 1300mm, 4,288gene Rolling-circle pattern of replication,2. Plasmids,是细菌染色体以外能进行自主复制的遗传物质,为闭合环状的双链DNA分子,存在于胞质中,决定细菌的某些生物学性状,但不
4、为细菌生长繁殖所必须。 质粒的大小范围为1Kb1000Kb( 40kbp为大质粒)。 特性: Small double-stranded DNA molecules, usually circular exist independently of host chromosome autonomously replicating may disappear spontaneously or by induction (UV) compatibility and incompatibility,plasmid,类型: Fertility plasmid, F质粒编码性菌毛 Resistance p
5、lasmid, R质粒使细菌产 生耐药性 Coliciogenic plasmid ,Col质粒编码细菌素 Virulence plasmid Vi质粒与细菌毒力有关 转移特性: Conjugative接合性质粒: 40-100kbp, e.g F质粒、R质粒、Col质粒、毒力质粒等 Non-conjugative 非接合性质粒: 分子量小,无编码转移体系所需基因。 15kbp, transfer by mobilization,e.g. Col plasmid,3.transposable element转座因子,是一类在细菌染色体、质粒或噬菌体之间自行转移位置的独特DNA片段,是细菌可移动
6、的遗传物质,包括插入序列和转座子。 (1) insertion sequence ( IS,插入序列)是细菌染色体、质粒和某些噬菌体的正常组分,为最简单的一类转位因子。大小约7501,550bp。 IR:反向重复序列; Tnp:编码转位酶,(2) transposon (转座子Tn) 是一类除携带有与转座作用有关的基因外,还携带有其他基因(如耐药性基因)的转位因子。大小约2,00025,000bp。 Tn 的两侧为IS或重复序列,中间为转座功能相关的基因和抗生素抗性等基因组成。很容易将携带的耐药性基因在细菌的染色体和质粒之间转移,导致耐药性基因的播散,是自然界中细菌耐药性产生的重要原因之一。
7、IR:反向重复序列;-Lac:内酰胺酶 TnpA:编码转位酶; TnpR:抑制基因,4. Bacteriophage, phage 噬菌体,Definition Virus of bacteria, fungi, actinomyces, and spirochete 是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒。 1915年, Twort发现葡萄球菌菌落产生透明斑。1917年, dHerelle发现加有污水滤液的痢疾杆菌菌液由混浊变为清亮。因而将感染细菌并能使细菌裂解的病原因子称为噬菌体。,T4 bacteriophages infecting E.coli.,characteristic
8、s,viral common properties:smallest ,simple structure DNA/RNA parasite in living cell widespread existence high host specific parasitism 体积微小:必须电镜观察,能通过滤菌器 结构简单:无细胞结构,仅有蛋白加核酸 严格的活细胞内寄生 严格的宿主特异性 分布广泛,Biological properties,1. Shape and structure 三种形态: Tadpole (蝌蚪型) microsphere (微球形) rod (丝形) 结构: head(c
9、ore-DNA/RNA , capsid ) sheath tail( pipe-like , protein coat , base plate, tail fiber ),2. Composition Nucleic acid核酸+ Protein蛋白质 核酸单一核酸(DNA或RNA),单股或双股(ss、ds). 蛋白构成外壳及尾部结构 3. antigenicity抗原性 能刺激机体产生特异性抗体。 4. resistive抵抗力 比细菌繁殖体强,耐低温,冰冻,对一般化学消毒剂有抵抗力,对紫外线敏感。 Bacteria 75, 30 ,sensitive to rays 噬菌体根据其对宿
10、主细胞的作用特点可分成 Lytic or virulent phage毒性噬菌体( e.g., T4 ) Lysogenic or temperate phage温和噬菌体( e.g., l ),Virulent phage毒性噬菌体,Phage that can only multiply within bacteria and kill the cell by lysis. 能在宿主细胞中复制增殖,产生子代 噬菌体,并最终裂解细菌。 virulent phage multiplication cycle attachment吸附:噬菌体与细菌表面受体发生特异性结合的过程 penetrati
11、on穿入:噬菌体核酸进入宿主细胞的过程 biosynthesis生物合成:噬菌体利用宿主细胞的原料,合成 自身的核酸和蛋白质 maturation release成熟与释放:将合成好的核酸和蛋白质按一定程序装配成完整的成熟噬菌体,最终细胞破裂,噬菌体释放出来。,Bacteriophagia 噬菌现象,液体培养基混浊菌液 澄清 固体培养基plaque 噬菌斑 噬菌体数量测定法plaque forming unit 噬斑形成单位( pfu),温和噬菌体Temperate Phage,temperate phage (lysogenic phage): 侵入菌细胞后,噬菌体的基因与宿主菌染色体整合,
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