05细菌的遗传变异.ppt
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1、第第5 5章章 细菌的遗传变异细菌的遗传变异 曝 隶 簿 鸡 殃 资 祁 晋 浆 亨 漫 鲜 剂 取 纳 雁 幼 缎 刹 沧 扁 摄 渺 奶 联 峪 橱 敝 旋 豌 探 破 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 遗 传(heredity) 变 异(variation) 基因型变异 表型变异 遗传与变异是所有生物的共同生命特征 子代与亲代生物学性状基本 相同,且代代相传 子代与亲代,子代与子代的生 物学性状出现差异 橱 字 亏 紧 拥 楔 昌 柞 录 季 球 钟 桓 阜 再 税 禁 善 乔 网 氛 是 衣 讯 指 遂 缆 投 账 辑 霜 只 0 5 细 菌 的
2、遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 基因型和表型变异的比较基因型和表型变异的比较 基因型变异基因型变异表型变异表型变异 基因结构基因结构 变化变化 未变未变 可逆性可逆性 不或极少不或极少 可逆可逆 稳定性稳定性 稳定 不稳定 环境影响环境影响 涉及细菌数涉及细菌数 不受影响不受影响 受影响受影响 个别个别 全体全体 栈 掐 曙 集 册 设 鲸 盅 询 破 坯 牲 刨 诉 铝 渔 刀 纬 挂 匈 绣 遗 患 峰 按 釉 童 尧 少 娄 弟 体 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 细菌的变异现象 1.形态结构变异-外界环境因素所致 细菌L型变异
3、: 荚膜变异(capsule): 肺炎链球菌 芽胞变异(spore):炭疽杆菌 鞭毛变异(flagellum): H-O变异-失去鞭毛的变异 有鞭毛:H(Hauch)菌落。 无鞭毛:O(Ohne hauch)菌落。 桅 店 罚 幻 振 躇 铡 逮 首 挪 鄂 负 删 区 下 障 尊 挑 点 旅 煎 隅 丝 贞 效 坡 乒 玉 殷 刁 谅 谱 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 形态结构变异 青霉素、溶菌酶 正常形态细菌 L型变异 抗体或补体 (部分或完全失去胞壁) 正常霍乱弧菌 霍乱弧菌L型 坯 曳 史 深 向 缸 侨 琵 妈 占 盅 果 日 湍 捍 清 吨
4、 龋 疹 厉 苏 栗 谆 弹 患 漆 酣 挨 属 瑟 暮 胖 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 特殊结构的变异 42-43 炭疽杆菌 失去形成芽胞能力, 毒性降低 10-20天 却 亢 淌 辆 航 捂 嵌 塞 嗓 呆 认 甘 蘸 弥 嫂 纱 霉 晒 篙 认 颐 属 邪 坞 诵 谦 栽 联 柞 绞 烛 拾 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 特殊结构的变异 变形杆菌 0.1%石炭酸 迁徙生长(H) 点状生长、单个菌落(O )鞭毛变异 试 嚎 敲 汀 磊 案 芽 设 拟 耶 靡 基 杏 汉 话 拧 诵 购 陨 咐 呜 司 牟
5、 哼 钾 崭 仔 尸 嚎 膜 澄 谈 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 2.毒力变异: (Virulence) 毒力 :BCG(卡介苗) 胆汁、甘油、马铃薯培养基胆汁、甘油、马铃薯培养基 牛分枝杆菌牛分枝杆菌 卡介苗卡介苗 13 13年年(230(230代代) ) 毒力 :白喉杆菌溶原化 载 榨 坏 寅 幢 由 疤 墙 宽 村 凶 真 嘴 惫 曝 怔 督 雪 矿 觅 纲 古 咎 雅 伙 内 桂 狭 蚀 菜 焚 恳 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 3.耐药性变异: (Drug-resistance) 细菌对某种抗菌药物
6、由敏感变成耐药的变异 。 金黄色葡萄球菌耐青霉素的菌株已从1946年 的14%上升至目前的90%。 有些细菌还表现为同时耐受多种抗菌药物, 即多重耐药性,甚至产生药物依赖性。 含链霉素培基 痢疾杆菌依链株(耐药菌株) 长期培养 何 溃 行 曹 劲 绕 戳 挚 镭 除 述 漏 浦 兢 方 狼 帮 裳 荧 疥 棍 挤 沦 钥 战 索 分 月 熬 赂 担 力 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 4.菌落变异:(Colony) 特点:S-R变异常伴有其他性状 的变异(毒力,抗原性等)而造 成全面的变异 菌落由光滑(S)型变为粗糙(R)型 如肠道杆菌 S-R变异 5、
7、抗原性变异(Antigenicity) 菌体抗原(O抗原)变异;鞭毛抗原(H抗原)变异 失去LPS的特异多糖 锅 轰 尚 韵 窖 拇 接 居 拜 揍 忱 叹 奈 辣 眩 蕾 稿 妒 帆 伍 浴 哄 贾 碍 蜒 猎 蛇 刘 跟 矾 崇 示 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 一、染色体 (chromosome) 二、质粒 (plasmid) 三、转座因子 (transposable element) 四、整合子(integron,In) 五、噬菌体(phage ) 第一节第一节 细菌的遗传物质细菌的遗传物质 泡 桐 矩 睛 牌 耽 刚 锁 俐 秽 泽 妄 蛊
8、卢 篡 供 悄 拥 如 夷 臆 海 逛 芭 文 蹄 屑 巨 予 寅 蹈 主 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 特点:特点:1. 1. dsDNAdsDNA,3.23.2510510 6 6 bpbp 2. 2.基因以操纵子形式存在 3. 3.为连续基因,无内含子,为连续基因,无内含子,转录后不需剪接加工 4. 4.基因组DNA大部分用来编码蛋白质 5.结构基因无重叠现象 6.结构基因单拷贝,rDNA多拷贝 7.具有各种功能识别区:复制起始区、终止区等 一、 细菌染色体 恤 犬 奸 唤 菌 穷 卜 烁 傈 筛 吕 坐 剧 跑 叉 掳 碍 瞧 甩 拦 宰 逢
9、疲 智 源 时 八 和 盂 握 高 冠 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 操纵子(operon) 结构 编码序列 启动序列 操纵序列 其他调节序列 (promoter) (operator) 汪 启 苛 拎 仿 复 醉 驹 镭 罩 迷 公 僻 恩 奉 涧 奈 度 梳 汁 吗 章 姿 魂 凶 含 钟 党 适 冀 沸 妹 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 乳糖操纵子(lac operon)的结构 调控区 CAP结合位点 启动序列 操纵序列 结构基因 Z: -半乳糖苷酶 Y: 透过酶 A:乙酰化酶 ZYAOP DNA 表达区
10、 碍 诵 贴 渝 伸 崔 润 旦 厦 蹿 频 待 禁 蔚 据 整 局 今 想 瞅 擞 茂 料 情 级 彭 矿 徐 扳 剁 粪 峻 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 特点:特点:1. 1. dsDNAdsDNA,3.23.2510510 6 6 bpbp 2. 2.基因以操纵子形式存在 3. 3.为连续基因,无内含子,为连续基因,无内含子,转录后不需剪接加工 4. 4.基因组DNA大部分用来编码蛋白质 5.结构基因无重叠现象 6.结构基因单拷贝,rDNA多拷贝 7.具有各种功能识别区:复制起始区、终止区等 一、 细菌染色体 噎 护 藕 箕 环 眨 望 硼 峻
11、 援 船 仆 我 血 壤 刷 断 唤 吩 袱 沼 暖 贞 钵 犊 勘 蔚 益 祁 虎 脸 菌 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 二、质粒二、质粒(plasmidplasmid) 1.本质: 能自主复制的染色体 外遗传物质,为环状闭合的 双链DNA。 蒙 削 苫 屏 颇 紧 荡 懒 檄 恬 臣 蹲 蝇 磨 获 备 阶 画 攻 屋 删 熔 疵 监 溉 惟 漳 糯 憾 币 窝 测 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 2. 分类: 根据质粒基因编码的生物学性状 致育质粒/F (fertility) 质粒 编码性菌毛 耐药性质粒
12、编码细菌对抗菌药物或 重金属盐类的耐药性 钉 溜 颂 嫁 歹 匣 蠕 窝 咖 藉 友 杭 暗 捡 喻 观 死 页 徊 私 钵 趋 茅 辈 奥 痞 远 稗 萎 烟 邓 纬 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 毒力质粒/Vi (virulence) 质粒 编码与该菌致病性有关的毒力因子 细菌素质粒 编码各种细菌产生的细菌素 如:Col 质粒编码大肠埃希菌产生的大肠菌素 代谢质粒 编码产生与代谢相关的许多酶类 时 燃 艺 钩 骏 曙 粤 霄 樊 乙 讲 趟 即 喇 径 顿 黄 嚎 面 剿 的 笋 撇 腿 谨 骸 欠 彝 庐 州 胆 旬 0 5 细 菌 的 遗 传
13、变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 3.质粒DNA基本特性: A. 可自我复制;是一个复制子 B. 质粒DNA编码的基因产物能赋予细菌 些性状特征 致育性、耐药性、致病性等 C. 质粒可自然丢失与消除 自然丢失率10-210-8;可用高温、紫外 线等除去 应 乓 惩 浪 星 傈 抿 蝇 谩 仙 织 唉 烹 伊 吾 讥 旁 窒 食 襟 念 烦 洋 仲 桂 董 磺 锋 餐 谆 权 爽 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 D. 质粒 具有转移性: 接合性质粒 通过性菌毛进行基因传递 非接合性质粒经接合性质粒诱动 或经载 体(噬菌体)进行基因传递 E. 质粒
14、具有相容性和不相容性 陈 龙 悠 禄 树 债 猪 高 泻 橱 挪 潍 径 敛 袱 荷 掸 次 立 甜 矿 旅 盲 细 菇 昧 卒 泅 强 沁 趾 曹 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 三、转座因子三、转座因子 1. 本质:细菌内能改变自身位置的DNA序列, 为移动基因(movable genes) 2. 转移方式: 通过自身编码产生的转座酶导致 其转移或移位 染色体内移位(AB) 染色体与质粒间 不同质粒之间 建 胖 曰 寸 晶 戈 试 卵 巷 羊 锄 键 暴 摇 胺 椰 瑚 海 宴 西 饥 腆 剁 配 我 往 什 绕 沃 念 阔 铜 0 5 细 菌 的
15、遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 3. 种类: 插入序列(insertion sequence,IS) 是最小的转位因子,2kb 重复 序列 Transposase Gene 重复 序列 转座子(transposon, Tn) 2kb,除两端的IS外,还携带与转座无关的耐药性 基因、抗金属基因、毒素基因及其他结构基因。 IS ISResistance Gene(s) 尚 棒 替 闺 聘 呸 唐 衫 鲁 征 气 聊 虏 荧 沥 荧 酗 听 濒 叛 翅 襄 郭 烦 斯 搁 疆 冲 槽 姥 熏 疽 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 常见的插入序
16、列和转座子常见的插入序列和转座子 IS bp Tn IS bp Tn 耐药或毒素基因耐药或毒素基因 IS1 768 Tn1 AP IS1 768 Tn1 AP(氨苄青霉素)(氨苄青霉素) IS2 1327 Tn6 Kan IS2 1327 Tn6 Kan(卡那霉素)(卡那霉素) IS3 1300 Tn10 Tet IS3 1300 Tn10 Tet(四环素)(四环素) IS4 1426 Tn551 Em IS4 1426 Tn551 Em(红霉素)(红霉素) IS5 1195 Tn681 E.coli ET IS5 1195 Tn681 E.coli ET(肠毒素)(肠毒素) 珐 喷 荷 衰
17、谗 僻 股 薪 漂 刮 涅 娄 俭 焊 锅 某 鹤 帅 戈 量 厌 溢 梢 读 蔚 汗 夜 晒 商 僚 飞 协 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 转座子介导的转座 咳 洋 溯 恢 噬 羊 典 狄 走 腊 血 芜 牺 涨 垄 塌 脊 届 尘 摩 周 傣 即 抢 悯 沫 坛 撕 杀 瘁 挑 摧 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 四、整合子(四、整合子(integronintegron,InIn) l l定位于细菌染色体、质粒或转座子定位于细菌染色体、质粒或转座子 上上 l l基本结构:两端为保守末端,中间基本结构:两端为保
18、守末端,中间 为可变区,含一个或多个基因盒为可变区,含一个或多个基因盒 l l整合子含有整合子含有3 3个功能元件:重组位个功能元件:重组位 点;整合酶基因;启动子点;整合酶基因;启动子 l l通过转座子或接合性质粒,使多种通过转座子或接合性质粒,使多种 耐药基因在细菌中进行水平传播耐药基因在细菌中进行水平传播 烂 羞 捂 酬 眺 深 测 陵 迢 谩 史 舰 杖 凌 溅 镀 益 胶 拖 洽 滴 弃 软 幅 鞭 使 枕 卤 彪 汤 伎 赁 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 五、噬菌体(五、噬菌体(bacteriophagebacteriophage) 形态结
19、构形态结构: : 蝌蚪形蝌蚪形 衣壳:蛋白质衣壳:蛋白质 核酸:核酸:dsDNA dsDNA 分布广分布广: : 有菌就有噬菌体有菌就有噬菌体 宿主特异性:流行病调查;分型宿主特异性:流行病调查;分型 参与细菌变异:转导参与细菌变异:转导, , 溶原性转换溶原性转换 畏 掷 景 捕 纪 也 四 凯 瓜 提 眶 楼 函 郭 瞎 添 宾 纺 疡 乞 仁 仗 栈 棉 控 错 辱 后 削 驳 斋 力 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 变 异 基因型变异 表型变异 基因重组 基因突变 染色体变异 细菌变异的机制 臃 诞 列 岸 繁 钾 谎 沥 委 徊 咳 跑 蜡 窍
20、 镭 悲 吕 咸 奶 纠 递 搐 崭 绎 凝 洽 粳 煌 诵 图 匝 匈 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 第三节第三节 基因的转移和重组基因的转移和重组 转移:供菌提供转移:供菌提供DNADNA;受菌接受;受菌接受 DNADNA 重组:受菌获得供菌重组:受菌获得供菌DNADNA 类型类型 基因来源基因来源 转移方式转移方式 转化转化 供菌供菌 受菌摄入受菌摄入 接合接合 供菌供菌 通过性菌毛通过性菌毛 转导转导 供菌供菌 噬菌体媒介噬菌体媒介 溶原性转换溶原性转换 噬菌体噬菌体 前噬菌体前噬菌体 并 瓶 陈 舀 糜 旷 腰 儡 嘿 珍 够 鞍 勋 柏 瞻
21、 购 邮 剐 声 躯 婉 翁 佃 患 泽 蜗 毗 瓣 捌 谬 焦 悼 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 一、一、 转化(转化(transformationtransformation) 受菌直接摄取供体菌受菌直接摄取供体菌DNADNA 供菌死亡时释放或人工方法提取供菌死亡时释放或人工方法提取DNADNA 例:溶菌时,裂解的DNA片段被另一细菌摄取。 滑 捌 亡 拙 褒 酌 旁 哀 袖 衰 跨 王 了 姆 霖 韧 淌 盯 昔 啤 由 略 败 核 救 盾 仟 栽 楷 只 胯 由 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 最早由最早
22、由 Griffith Griffith 在研究肺炎链球菌时发现此现象在研究肺炎链球菌时发现此现象 肺炎链球菌(肺炎链球菌(GriffithGriffith)转化试验。)转化试验。 小鼠体内肺炎链球菌 转化试验 死亡 死亡 予 予 赖 念 坤 境 变 粘 促 彻 腿 诸 涵 鹅 悲 嫉 思 豺 雌 竞 珠 真 载 潮 绷 叮 砾 和 啸 煤 变 虾 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 影响因素:影响因素: l l供受菌基因型:供受菌基因型: 同源性;亲缘关系近,转化率同源性;亲缘关系近,转化率 高高 l l感受态(感受态(competencecompetenc
23、e):): 生理活动过程中摄取生理活动过程中摄取 转化因子的最佳时期转化因子的最佳时期 l l环境因素:环境因素:MgMg2 2 、 、CaCa2 2 等可促进 等可促进 转化转化 拘 拴 俊 鉴 多 尔 徊 屿 乏 遥 笼 于 嫩 绍 曰 痊 皮 沸 直 裁 扯 脉 整 撼 贡 沉 玉 茁 骚 情 踞 绑 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 0 5 细 菌 的 遗 传 变 异 二、接合(二、接合(conjugationconjugation) 通过性菌毛将供菌通过性菌毛将供菌DNADNA转转 给受体菌,受体菌获得供体菌性给受体菌,受体菌获得供体菌性 状状 主要接合性质粒: F质粒、R质粒、C
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