第三章噬菌体、第四章遗传与变异
噬菌体遗传变异
基 因 突 变
转
概念
化 transformation
直接摄取供体菌游离的DNA片断并重组使其获得新 的性状的过程。
A
B
C
D
特点
1、只有少数菌属可发生转化。
2、受菌处于感受态 3、供菌DNA必须与受菌DNA同源性 4、供菌DNA只有单股与受菌染色 体发生整合,故只有一个子代细菌带 供菌的DNA。
噬菌体的生物学性状
噬菌体的大小与形态 噬菌体的结构 噬菌体的化学组成 噬菌体的抗原性 噬菌体的抵抗力 噬菌体的分类
葡萄球菌（1μ m） 支原体、立克次体、 衣原体（0.3 ～ 0.6 μ m） 口蹄疫病毒（20nm） 痘病毒（300nm） 卵蛋白分子（10nm） 噬菌体（65～95nm）
个体微小，以nm为测量单位，需用电子显微镜观察
在温和噬菌体的溶原期，因
前噬菌体与细菌染色体整合而
导致细菌基因型发生改变而获 1 得新的性状。
无毒的白喉杆菌感染了β棒状杆菌噬菌体后变成了产 毒的白喉杆菌。 2
思 考 题
名词解释：噬菌体、毒性噬菌体、温和噬菌体、前噬菌体、溶原性细菌、 质粒、转化、转导、接合、溶原性转换。 问答题： 1、细菌变异的物质基础是什么？
根据噬菌体的核酸组成
DNA噬菌体
RNA噬菌体
根据噬菌体与宿主的关系
毒性噬菌体（virulent phage)
温和噬菌体（temperate phage） 溶原性噬菌体（lysogenic phage）
毒 性 噬 菌 体 （virulent phage)
能在宿主菌细胞内，利用宿 主菌的酶、能量进行复制增殖， 产生子代噬菌体并使宿主菌破裂 的噬菌体为毒性噬菌体。
1、吸附
2、穿入 3、生物合成 4、成熟与释放
第3-5章 噬菌体、遗传变异、耐药性
一、 细菌的变异现象
1、形态结构变异
❖ 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
陈旧培基物
鼠疫杆菌
多形态性
变形杆菌（Proteus） 鞭毛变异，H--O变异
葡萄球菌--- L 型菌落
葡萄球菌---回复后
2、毒 力 变 异
普遍性转导与局限性转导的区别
区别要点 转导发生的时期 转导的遗传物质
转导的后果
转导频率
普遍性转导
局限性转导
裂解期
溶原期
供体菌染色体DNA任何部位或质 噬菌体DNA及供体菌DNA
粒
的特定部位
完全转导或流产转导
受体菌获得供体菌DNA特 定部位的遗传特性
受体菌的10-7
转导频率较普遍转导增加 1000倍
三、干扰蛋白质合成的抗菌药物有：
1）影响氨酰-tRNA合成：莫匹罗星 2）影响核糖体功能：氨基糖苷类、四环素类
四、影响核酸合成和叶酸代谢：
1）博来霉素：断裂DNA 2）利福霉素：抑制转录延伸 3）多柔比星和柔红霉素：拓扑异构酶II抑制剂 4）新生霉素：DNA回旋酶抑制剂 5）甲氧苄啶（TMP）（抑制二氢叶酸合成酶）和磺胺（干扰叶酸代谢）
性菌毛有关 与耐药性有关 编码大肠菌素 与细菌毒力有关 与代谢相关的酶类
（三）转座因子（Transposable element）“Jump Gene”
是细菌基因组中能改变自身位置的一段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。转座现象的发现，证明基因是在不断 改变遗传组成的动态有机体。（McClintock，1983诺奖）
第四章噬菌体
第四章噬菌体复习要点：噬菌体是侵袭细菌的病毒，具有病毒的共同特性，其个体微小，结构简单，只含有一种核酸(DNA或RNA)，只能在活的细胞内以复制方式进行繁殖。
噬菌体种类繁多，分布极广。
凡有细菌的场所，就有可能存在相应的噬菌体。
多数噬菌体呈蝌蚪形，由头部和尾部组成。
头部中心为核酸，外为蛋白衣壳，尾部化学成分为蛋白质。
噬菌体通过吸附，穿入易感细菌，在细菌体内进行生物合成，最后成熟释放。
根据噬茵体感染细菌后产生的结果不同，可将噬菌体分为毒性噬菌体和温和噬菌体(溶原性噬菌体)。
毒性噬菌体在宿主菌体内复制增殖，最后裂解细菌，释放出大量子代噬菌体。
而温和噬菌体感染宿主菌后并不增殖，其基因整合于细菌染色体中。
结合在细菌染色体上的噬菌体基因称为前噬菌体，该细菌称为溶原性细菌。
发生整合的噬菌体基因可随细菌的分裂遗传给子代细菌。
在一定条件下，细菌的溶原状态可自发停止，噬菌体进入溶菌周期，在宿主菌体内复制增殖，最后细菌被裂解。
噬菌体有严格的宿主特异性，只寄居在易感宿主菌体内，故可用于细菌的鉴定和分型。
噬菌体结构简单，基因数目少，其宿主细胞(细菌)易于培养，是基因工程和分子生物学研究的重要工具。
一、单项选择题1．下列哪项不符合噬菌体的特性：A. 只含有一种核酸B. 有溶原性周期与溶菌性周期C. 严格宿主特异性D. 通过细菌滤器E. 抵抗力比细菌繁殖体弱2．噬菌体在分类上属于：A. 支原体B. 原虫C. 真菌D. 病毒E. 细菌3．下列细胞中，不受噬菌体侵袭的是：A. 淋巴细胞B. 真菌细胞C. 细菌细胞D. 螺旋体细胞E. 衣原体细胞4．由噬菌体介导的细菌基因转移方式是：A. 接合B. 转导C. 交联D. 转化E. 溶原性转换*5. 由噬菌体控制产生的细菌毒素是：A. 大肠杆菌肠毒素B. 霍乱弧菌肠毒素C. 产气荚膜梭菌α毒素D. 破伤风梭菌痉挛毒素E. 臼喉毒素6．溶原性细菌是：A. 带有毒性噬菌体的细菌B. 能产生细菌素的细菌C. 带有F因子的细菌D. 带有R因子的细菌E. 带有前噬菌体基因组的细菌*7．溶原菌不被毒性噬菌体裂解，其主要原因是毒性噬菌体不能：A. 吸附 B. 复制 C. 穿入D. 释放E. 装配8．白喉杆菌产生外毒素是因为其基因发生了：A. 转化B. 转导C. 接合D. 突变E. 溶原性转换*9. 前噬菌体是：A. 已整合到宿主菌染色体上的噬菌体基因组B. 进入宿主菌体内的噬菌体C. 尚未感染细菌的游离噬菌体D. 尚未完成装配的噬菌体E. 成熟的子代噬菌体10．以噬菌体为载体，将供菌遗传物质转移到受菌中的过程称为：A. 接合 B. 质粒转移 C. 转化D. 溶原性转换E. 转导11．下列哪项不是噬茵体的特性：A. 体微小B. 具备细胞结构C. 由衣壳和核酸组成D. 专性细胞内寄生E. 以复制方式增殖*12.下列哪种细菌毒素是由于细菌基因发生了溶原性转换产生的：A. 金黄色葡萄球菌表皮剥脱毒素B. 破伤风痉孪毒素C. 大肠杆菌肠毒素D. 霍乱弧菌肠毒素E. 链球菌红疹毒素13．有关噬菌体的描述，下列哪一项是错误的？A. 可用噬菌体进行细菌鉴定B. 可用噬菌体作载体进行分子生物学研究C. 细菌带有噬菌体后发生的性状改变，均称为溶原性转换D. 噬菌体溶解细菌后，可形成噬斑E. 噬菌体基因可与细菌DNA发生整合二、多项选择题1．毒性噬菌体的复制周期包括：A. 吸附B. 穿入C. 生物合成D. 成熟与释放E. 溶原性转换三、填空题1．当噬菌体基因整合到宿主菌染色体上时，该噬菌体称为，该细菌称为。
噬菌体细菌的遗传与变异细菌的耐药性课件
目录
• 噬菌体细菌的遗传 • 细菌的变异 • 细菌的耐药性 • 噬菌体对细菌耐药性的影响 • 总结与展望
01
噬菌体细菌的遗传
噬菌体的基本结构
头部
由蛋白质外壳组成的空壳，内部包含遗传物质。
尾部
由蛋白质组成的细长尾巴，尾部末端通常带有几个突起，可以吸附到细菌上。
耐药性机制还包括产生修饰酶、过氧化物酶等物质来破坏药物或使其失去活性。
耐药性的传播方式
耐药性可以通过基因突变自然 产生，也可以通过质粒、转座 子等可移动遗传元件在不同菌 种间传播。
耐药性可以通过菌群内部的自 然选择和进化而积累和扩大。
耐药性也可以通过医院内感染、 社区感染等方式传播，导致耐 药菌株的流行和扩散。
05
总结与展望
对细菌耐药性的认识和思考
细菌耐药性的定义
细菌耐药性是指细菌对抗生素等抗菌药物的耐受能力，能够在药物作用下生存并繁殖。
细菌耐药性的分类
根据耐药性的来源，细菌耐药性可分为天然耐药性和获得耐药性。天然耐药性是指某些细 菌天生对某些抗生素具有抵抗力，而获得耐药性则是由于细菌在受到抗生素选择压力时发 生基因突变而获得的抵抗力。
性。
耐药性是指某些病菌具有抵抗药 物作用的能力，使得药物无法有
效杀灭它们。
耐药性是指病菌在遇到抗菌药物 时，能够通过改变自身结构或代
谢途径来抵抗药物的作用。
耐药性的机制
耐药性机制是指病菌通过改变自身的结构、代谢途径或基因表达来抵抗抗菌药物的 作用。 耐药性机制包括减少药物进入细胞、增加药物外排、改变药物作用靶点等途径。
04
噬菌体对细菌耐药性的影响
噬菌体对细菌耐药性的诱导作用
第3.4章噬菌体细菌遗传与变异
细菌遗传变异在医学上的实际意义
一、影响细菌学诊断 二、预防耐药菌株的扩散 三、制备疫苗 四、检测致癌物 五、基因工程方面的应用
复习要点
• 名词解释 转化、接合、转导、溶原性转换、毒性噬 菌体、温和噬菌体、前噬菌体、溶原性细 菌、普遍性转导、局限性转导
有荚膜肺炎链球菌 （活菌）IIIS
无荚膜肺炎链球菌 （活菌）IIR
分离出 ⅢS
有荚膜肺炎链球菌 （死菌）IIIS
IIR活菌+IIIS死菌 或
IIR活菌+提取的IIIS DNA
分离出 ⅢS型有 荚膜的活 菌
（二）接合 conjugation
• 供体菌通过性菌毛将遗传物质 （质粒）传递给受体菌
• 接合性质粒——能通过接合方式 转移的质粒（F质粒、R质粒等）
▪ 但由于噬菌体过于专一，限制了噬菌体 在临床上的广泛应用
第四章 细菌的遗传与变异
细菌变异的现象
• 形态结构变异 • 抗原性变异 • 菌落变异 • 毒力变异 • 耐药性变异
• 遗传性变异：
是微生物的基因结构发生了改变， 故又称基因型变异
常发生于个别的微生物，不受环 境因素的影响，变异发生后是不 可逆的，产生的新性状可稳定地 遗传给后代
• 毒性噬菌体的溶菌周期（复制周期）
吸附→释放子代噬菌体——噬菌体的复 制周期
• 增殖过程
吸附——穿入——生物合成——成熟与释放
毒性噬菌体溶菌现象
• 液体培养基：使浑浊菌液变为澄清
固体培养基：若用适量噬菌体和宿主菌 液混合后接种培养，培养基表面可有透 亮的溶菌空斑出现
一个空斑系由一个噬菌体复制增殖并 裂解细菌后形成的，称为噬斑
3细菌的遗传和变异
病原生物学Pathogen Biology第三章细菌的遗传和变异概述•遗传（heredity）是指生物子代与亲代之间的性状相同性；•变异（variation）则是指生物子代与亲代之间性状的差异性。
–遗传性变异(基因型变异),是不可逆的，产生的新性状可稳定的遗传给子代–非遗传性变异(表型变异),不能遗传。
•遗传使细菌的种属性状相对稳定,变异可使细菌产生变种和新种。
一、细菌的遗传物质(Genetic materials of bacteria)1.染色体(chromosome)2.质粒(plasmid)3.前噬菌体(prophage)4.转座子(transposon, Tn)真核和原核生物染色体的区别*霍乱弧菌有两条染色体，大的含2961146bp，小的含1072314bp*细菌rRNA编码基因是多拷贝以装备大量核糖体满足细菌生长需求真核和原核生物染色体的区别操纵子（operon）：指包含结构基因、操纵基因以及启动基因等相邻基因组成的DNA片段，其中结构基因的表达受到操纵基因的调控。
主要见于原核生物，其大多数基因表达调控是通过操纵子机制实现的。
第二节细菌遗传变异的物质基础基因组：染色体和染色体外遗传物质质粒转位因子一条环状双螺旋DNA长链,反复卷曲缠绕形成松散的网状结构,外无核膜包裹,仅附着在横隔中介体上或细胞膜上.1. 细菌的染色体(Bacterial chromosome)1.1 多种形式•一条环状双链DNA：大多数（>90%）细菌，大小范围在580kbp～5220kbp之间•两条环状dsDNA：少数细菌（如霍乱弧菌，问号钩端螺旋体，马耳他布鲁菌）•三条环状dsDNA：paracoccusdernitrificans•线性dsDNA：疏螺旋体属（Borrella）伯氏疏螺旋体、迦氏疏螺旋体、埃氏疏螺旋体和radyrhizobiunjaponicum 等1. 细菌的染色体(Bacterial chromosome)1.2 染色体上有耐药基因(drug resistance gene)和致病岛(pathogenicity island)的存在，细菌种内和种间可交换pathogenic island：指菌基因组中编码与细菌毒力相关因子的外源DNA（1～200kb），两侧有重复序列、插入序列或tRNA。
细菌总论
厌氧菌厌氧机制
◆缺乏氧化还原电势（Eh）高的呼吸酶：即缺乏细胞色 素和细胞色素氧化酶;
◆缺乏分解有毒氧基团的酶：即缺乏超氧化物歧化酶 （SOD）、过氧化氢酶、过氧化物酶。
2O2- + 2H+ SOD H2O2 + O2 （清除 O2- ） 2H2O2 过氧化氢酶 2H2O + O2 （清除H2O2） H2O2 + AH2 过氧化物酶 2H2O + A(有机物)
杆菌(bacillus)
不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致。
大
中
小
炭疽芽胞杆菌 3-10 μm
大肠埃希菌 2-3 μm
布鲁菌 0.6-1.5 μm
杆菌的形态多样
分枝杆菌
双歧杆菌
螺形菌(spiral bacterium)
弧菌
螺菌
二、细菌的结构
基本结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、核质 特殊结构：荚膜、鞭毛、菌毛、芽胞
+ 柯氏试剂（对二甲基氨基苯甲醛）
玫瑰吲哚复合物（红色 ）
糖 发 酵 试 验
H2S试验
吲
哚
试
阳
验
性
（二）合成性代谢产物
1、热原质（pyrogen）
细菌合成的一种注入人体或动物体内能引起发热反 应的物质，又叫致热原。产生细菌：多为G-菌，热原 质=脂多糖
2、毒素和侵袭性酶 3、色素 4、抗生素 5、细菌素 6、维生素
革兰阳性菌与阴性菌细胞壁结构比较
细胞壁 构型、强度
肽聚糖 糖脂含量 磷壁酸
外膜
革兰阳性菌 三维立体结构、较坚韧
厚、多层，50层 糖多脂少 + -
革兰阴性菌 二维平面结构、较疏松
薄、层少，1-2层 糖少脂多 +
分子生物学基础第三章遗传与变异 第一节原核生物的遗传规律
第一节 原核生物的遗传规律
（3）Fˊ因子与性导 F+与Hfr两种菌株可以相互转换，也就是说F因子既可 以插入到染色体中去，形成Hfr菌株，有时又可通过有规 则的交换和剪切，从染色体上完整地游离下来形成F+菌株， 但是偶尔也会出现不规则的环出，形成的F因子携带了相 邻细菌染色体的基因（图3-6）。这种带有插入细菌基因 的环状F因子称为Fˊ因子（Fˊ-facter）。
高频重组 后来Cavalli和Hayes先后在菌株A中发现 了一种高频重组菌株Hfr。它们能跟F―的菌株杂交，并能 得到频率很高的重组细菌，频率要比一般的F+×F―高出上 千倍。经研究证明，Hfr和F+不同之处是Hfr中的F因子整 合在细菌的染色体上（图3-4B），但一般的F+中的F因子 是存在于细胞质中的质粒。
第一节 原核生物的遗传规律
图3-7 P22噬菌体的普遍性转导示意图
第一节 原核生物的遗传规律
特异性转导 我们现在介绍另一类噬菌体，它们所进 行的转导是特异性转导（specialized transduction）， 或局限性转导（restricted transduction），这类噬菌 体只转移细菌染色体的特定部分。λ噬菌体是特异转导者 （transducer）的一个很好例子。大肠杆菌的一个溶源菌 株K12（λ）可由紫外光诱导，用来进行转导。唯一成功的 转导为gal+基因座位。根据实验知道，λ总是附着在供体 的gal+基因座位的邻近位置，特异性转导供体的gal+基因 给受体（图3-8）。
第一节 原核生物的遗传规律
图3-9 细菌转化的机制 A：转化菌形成的过程； B：转化中遗传重组的机制
第一节 原核生物的遗传规律
转化时供体细菌DNA断裂成小片段，这些片段平均长 度约为20,000个核苷酸对，外源DNA片段进入受体后可以 和受体染色体形成部分二倍体，有可能发生重组，从而使 受体细胞发生稳定性的遗传转化。转化过程包括几个连续 的阶段：①供体双链DNA 分子和受体细胞表面受体部位进 行可逆性结合；②供体DNA片段被吸入受体细胞，并要防 止被受体DNA酶破坏；③供体DNA进入受体后，立即从双链 DNA转变成单链DNA，其中一条单链被降解；④未被降解的 单链DNA部分地或整个地插入受体细胞的DNA链中与同源区 段形成杂合的DNA分子；⑤杂合DNA经复制、分离以后，形 成一个受体亲代类型的DNA和一个供体与受体DNA结合的杂 种双链DNA，从而导致基因重组形成各种类型的转化子 （transformant）。
3基础微生物第四章噬菌体 第五章细菌遗传变异
余氵 贺 1933~1988
1958年，广慈医院在抢救大 面积烧伤工人邱财康期间， 为快速抑制绿脓杆菌的繁殖 ，余氵 贺 教授亲自带领师生到 郊外便池采集了几十种噬菌 体，选择其中噬菌力特别强 的应用于临床，攻克了绿脓 杆菌的感染，保全了邱财康 的肢体，使抢救工作顺利进 行，创造了我国烧伤史上的 奇迹。
39
4、整合子（integron，In）
是一种运动性的DNA分子， 能捕获和整合外源性基因， 使之成为功能性基因表达的基因元件。 可存在于染色体、质粒或转座子上。
Stokes HW，Hall RM．A Novel family of potentially mobile DNA elements encoding site-specific gene integration functions： integrons．Microbial，1989．
前噬菌体prophage: 整合在细菌基因组中 的噬菌体基因组
溶原性细菌
44
前噬菌体引起宿主菌的溶原性转化； 前噬菌体能整合到细菌染色体的任一位置， 改变细菌的某些生物学性状。 如大肠埃希菌温和性噬菌体Mu （mutator phage，诱变噬菌体）。
可作为生物诱变剂，研究细菌变异的工具。
45
二、细菌变异的机制
第三章 噬菌体 bacteriophage
1
2
噬菌体
感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的
病毒的总称。
个体微小，可以通过细菌滤器；
无细胞结构，主要有蛋白质构成的衣壳和包含
于其中的核酸组成；
为专性细胞内寄生的微生物。 不能独立生存， 噬菌体与宿主细胞之间的特异性
3
主要内容
噬菌体的生物学性状 噬菌体与宿主菌的关系 毒性噬菌体，温和噬菌体 噬菌体的应用
高二生物必修三知识点(第三四章)
高二生物必修三知识点(第三四章)第三章：遗传与变异1. 遗传的基本术语•基因：遗传信息的载体，决定个体的遗传性状。
•纯合体：同一基因型的个体。
•杂合体：两个基因型不同的个体。
•显性基因：表达出来的遗传性状。
•隐性基因：只有在纯合状态下才能表现出来的遗传性状。
•遗传密码：DNA和RNA分子上的碱基对应的密码。
2. 遗传规律•孟德尔遗传定律：–第一定律：掌握显性和隐性基因，同一特征两个基因分离传递。
–第二定律：独立性原理，两对非同源染色体上的分离规律是相互独立的。
–第三定律：等位基因决定一个遗传特征。
•确定显性和隐性关系：–自交法：通过自交后代的观察，确定基因的显性和隐性关系。
–测交法：通过杂交实验确定基因的显性和隐性关系。
3. 基因的结构和功能•基因的结构：由脱氧核糖核酸（DNA）分子组成，包括编码区域和非编码区域。
•基因的功能：指导蛋白质的合成和调控遗传信息的传递。
4. DNA的复制•半保留复制：DNA分子的复制方式，新合成的DNA分子一个链为旧链，一个链为新链。
5. 变异与遗传性状•染色体的变异：–数目变异：例外染色体数目的变化。
–结构变异：染色体部分的缺失、重复、倒位或易位等。
•基因突变：–点突变：氮碱基的替代、插入或缺失。
–染色体突变：基因家族的扩张或缩减。
6. 选择性育种•选择育种：利用人工干预，选择出符合人们要求的优良个体进行繁殖。
•杂交育种：通过杂交利用遗传多样性，提高品种的产量和品质。
•突变育种：通过诱变剂诱导植物突变，筛选出具有良好性状的变异个体。
第四章：生物工程与遗传工程1. 生物技术与遗传工程•生物技术：应用生物学原理开发新产品和新技术。
•遗传工程：通过改造和利用生物体的遗传物质进行人为干预。
2. 基因工程技术•限制性内切酶：能切割特定的DNA序列。
•DNA连接酶：能连接DNA的酶。
•电泳：根据DNA的大小和电荷分离DNA分子的方法。
3. 基因克隆•基因克隆技术：将外源基因从一个生物体中分离出来并放入另一个生物体中。
细菌的遗传与变异
菌可获得F质粒而成为F+菌。
F+菌
F-菌
F+菌 F-菌
F+菌
F+菌
F质粒的接合
F＋
F-
F＋
F＋
高频重组菌（high frequency recombinant， Hfr菌）：整合后的细菌能高效地转移染色体上 的基因
Hfr
F-
Hfr
F-
Hfr
F-
Hfr
F-
F+ 菌 （性菌毛）
F’菌 F+ 菌
F 质粒 雄性菌： Hfr菌
（5）大多编码顺序则不重叠 （6）结构基因是单拷贝，rRNA是多拷贝 （7）具有各种功能的识别区域 功能（function)： – 细菌的主要遗传物质 – 决定细菌的基因型 – 为细菌生命活动所必需
毒力岛（pathogenicity island, PAI）
毒力岛：指病原菌的某个或菌体
前噬菌体
噬菌体的基本特性 噬菌体(bacteriophage, phage): 是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒. 噬菌体
细菌细胞
噬菌体的特点：
1、个体微小、可以通过滤器；
2、没有完整的细胞结构，主要由蛋 白质构成的衣壳和包含于其中的核酸组 成； 3、只能在活的微生物细胞内复制增
有荚膜的肺炎球菌
无荚膜的肺炎球菌
2、毒力变异
细菌的毒力变异包括其毒力的增强与减弱，如
白喉毒素的产生及卡介苗的获得均为细菌毒力变异 的结果。 3、耐药性变异 细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药的变异称耐 药性变异，这种变异给临床治疗带来很大的困难，并 成为当今医学上的重要问题。
4、菌落变异 细菌的菌落由S型变异为R型多见，且常伴随细菌理
03.细菌的遗传与变异
有的有多重耐药药性，如结核分枝杆菌。
有的甚 至变成对抗生依赖株，如痢疾志贺菌链霉素 依赖株，离开链霉素不能生长。
(四)
抗原变异
肠道杆菌细胞壁多糖重复单位，为O抗原，具有属的特异性 鞭毛的主要抗原为蛋白质，为H抗原，具有种的特异性 由于O或H抗原的改变，其种属的特异性也就相应发生改变
(五)
菌落变异
小鼠体内肺炎链球菌的转化试验
（ 2 ）接合：是供体菌通过性菌毛相互沟通，将供体菌
的遗传物质（质粒）转移给受体菌
质粒有接合性质粒和非接合性质粒两种，接合性质粒 有F质粒、R质粒、Col质粒、毒力质粒等
* F质粒的接合：
有F质粒的细菌为雄性菌（F+ 菌），无F质粒为雌性菌 （F-菌）。接合时F+菌的性菌毛末端与F-菌表面受体结合， F+菌的F质粒中的一条DNA进入F-菌体内，两菌内的单股DNA 链进行复制合成互补股，各自形成完整的F质粒，于是原来
如大肠埃希菌质粒编码的耐热性肠毒素(ST)和不耐热
性肠毒素(LT) 细菌素质粒 编码各种细菌素,如大肠埃希菌Col质粒
编码的大肠菌素 代谢质粒 编码产生各种相关的代谢酶,如沙门菌发酵
乳糖的能力是质粒编码
（三）转位因子
转位因子是存在于细菌染色体或质粒DNA分子上的一 段特异性核苷酸序列片段，它能在DNA分子中移动，是细
菌体内可移动的遗传物质
转位因子主要有插入序列、转座子和转座噬菌体
⑴ 插入序列 (IS) 是最小的转位因子，<2000kb,不带有使细菌表现任 何性状的基因，只编码转移位置时所需要的转座酶，往 往与插入点基因共同起作用，可能是原细胞代谢的调节 开关之一
⑵ 转座子 (Tn) 2000-25000kb,不仅携带转位基因还携带耐药基因、 毒素基因、抗金属基因等其他结构基因，当其插入到某 一基因时，可引起两种结果，一方面可引起插入基因灭 活产生基因突变，另一方面因带入耐药基因而使细菌获 得耐药性。转座子可与细菌多重耐药有关
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遗传与变异是⽣物界的共同特征，它们之间是辩证统⼀的。
⽣物如果没有遗传，就是产⽣了变异也不能传递下去，变异不能积累，那么变异就失去了意义；没有变异，⽣物界就失去进化的素材，遗传只能简单地重复。
所以说，遗传与变异是⽣物进化的内因，但遗传是相对的、保守的，⽽变异则是绝对的、发展的。
遗传学（Genetics）就是研究⽣物的遗传与变异的科学。
第⼀章遗传的细胞基础孟德尔定律是经典遗传学的开端。
在1990年被重新发现后，Sutton和Boveri 就注意到杂交试验中基因的⾏为跟配⼦形成和受精过程中染⾊体的⾏为完全平⾏，因⽽提出遗传因⼦在染⾊体上的假设。
⼀、真核细胞的染⾊体1、单倍体与⼆倍体每种⽣物的染⾊体数是恒定的。
多数⾼等动植物是⼆倍体，也就是说，每⼀个体细胞中有两组同样的染⾊体（有与性别直接相关的染⾊体，称为性染⾊体，可以不成对）。
亲本的每⼀个配⼦携带有⼀组染⾊体，叫做单倍体，⽤N来表⽰，这⼀组⾮同源染⾊体称为染⾊体组。
两个配⼦结合后，具有两组染⾊体，就是⼆倍体，⽤2N表⽰。
多数微⽣物的营养体是单倍体，如链孢霉的单倍体染⾊体数是7。
2、染⾊体的化学组成染⾊体主要由DNA和蛋⽩质这两类化学物质组成。
每个染⾊单体的⾻架是⼀个连续的DNA⼤分⼦。
许多蛋⽩质结合在这个DNA⾻架上，成为DNA-蛋⽩质纤丝。
⼀般认为细胞分裂中期时看到的染⾊单体就是由⼀条DNA-蛋⽩质纤丝重复折叠⽽成。
（1）染⾊体蛋⽩质染⾊体上的蛋⽩质可分为两类：⼀类成为碱性蛋⽩质即组蛋⽩。
组蛋⽩的种类和含量很恒定，在DNA-蛋⽩质纤丝的形成上其重要作⽤，即组成核⼩体结构（染⾊质的⼀级结构）。
课件噬菌体遗传与变异.ppt
形态与结构
– 蝌蚪形、微球形和丝形
化学组成
– 蛋白质与核酸
抗原性 抵抗力：比细菌强
噬菌体
噬菌体的种类
毒性噬菌体（virulent phage）
温和噬菌体（temperate phage）/ 溶原性噬菌体（lysogenic phage）
第二节 毒性噬菌体
毒性噬菌体（virulent phage） –能在宿主菌细胞内复制增殖，产生许多
–致育质粒（F质粒）：编码细菌性菌毛 –耐药质粒（R质粒）：编码细菌耐药性
毒力质粒（Vi质粒）：编码细菌毒力因子 –细菌素质粒（Col质粒）：编码大肠埃希菌的大
肠菌素 –代谢质粒
质粒是基因工程中最常用的基因载体
转座因子 （transposable element）
是指基因组中能够改变自身位置的一段DNA片段。 转位（transposition）：转位因子能从染色体 或质粒的一个位置转移到在另一个位置。 转位因子的转位行为，能使DNA发生插入突变和 广泛的基因重排。 包括：插入序列、转座子、转座噬菌体
抑制基因转录 ✓ 阻遏蛋白 ✓ 辅阻遏物
促进基因转录
细菌的变异机制
基因的转移和重组 基因的突变
第三节 基因的转移和重组
基因转移（gene transfer）
–外源性的遗传物质由供体菌转入某受体菌细胞的过 程称为基因转移。
重组（rebination）
–转移的基因与受体菌DNA整合在一起称为重组，使 受体菌获得供体菌的某些性状。
IS Resistance Gene(s) IS
Tn
转座子的特征
转座子 Tn1 Tn2 Tn3
Tn4 Tn5 Tn6 Tn7 Tn9 Tn10 Tn551 Tn971 Tn1681
原核生物的遗传规律
被感染一样，细菌继续繁殖。
几个概念
①溶源性:细菌带有某种噬菌体，但并不立即
导致溶菌的现象。
②溶源菌:这样的细菌称为溶源性细菌。 ③原噬菌体:细菌细胞内含有无感染能力的噬 菌体，处于这种状态的噬菌体称 为原噬菌体。
原噬菌体的存在方式: 在染色体以外游离形式存在
整合到细菌染色体上
2、噬菌体的基因重组
以烈性噬菌体T2的两对性状及其重组为
例说明。
第一对性状：宿主范围 第二对性状：噬菌斑的形态
二、细菌的繁殖与遗传
1、细菌的繁殖： 裂殖 同形裂殖：子细胞大小相等。 异形裂殖：子细胞大小不等。 细菌通常20min繁殖一代。
2、细菌的杂交和基因重组
（1）细菌的杂交
1946年，经研究发现，大肠杆菌K12中的两个菌株A
和B可以进行杂交。
菌株A：不能合成甲硫氨酸和生物素
菌株B：不能合成苏氨酸亮氨酸和硫胺的突变型，
菌株A：met-、bio菌株B：met
+
、 bio 、 thr
+ -
、 leu
+ -
、 thi
+ -
+
、 thr
、 leu
、 thi
将菌株A和菌株B混合培养在含有以上 五种物质的液体培养基中，几个小时后， 离心洗涤细胞并涂布在基本培养基上，发 现长出了菌落。
第三章 遗传与变异
第一节 第二节 第三节 第四节 原核生物的遗传规律 真核生物的遗传规律 基因、基因组与基因突变 染色体变异和DNA重组
遗传与变异是生物界的普遍现象。
遗传：保持上下代的相似性。稳定性。 变异：亲代与子代之间或同一亲本后代个体 之间的差异。物种的多样性。
遗传的变异：指这种变异一旦发生以后，就 能通过繁殖而传递给后代。 凡是由于基因或基因型的改变而引起的 变异都是遗传的变异。 遗传学上把一个个体某一性状的遗传基 础称为基因型，表现出来的性状称为表现性。源自第一节 原核生物的遗传规律
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依链株
二、细菌遗传变异的物质基础 第一节 细菌基因组
1、主要组成 2、特殊结构
一、细菌基因组的主要组成
1、染色体
❖ 单一的环状双螺旋DNA链（dsDNA） ❖ 580kb～5220kb ❖ 无组蛋白，无内含子，为连续基因 ❖ 复制快：105 bp/min ❖ 单倍体：突变后更易表现
2、质粒（plasmid）
❖又叫溶原性噬菌体(lysogenic phage) ❖ 包括溶菌性周期和溶原性周期
第四节 噬菌体应用
1、细菌的鉴定和分型 2、检测标本中的未知细菌 3、基因工程的工具 4、用于治疗细菌性感染
第四章 细菌的遗传与变异
教学目的与要求
❖掌握： 细菌的变异现象，细菌遗传变异的物质基础 和机制（转化、接合、转导、溶原性转换的 概念）；
第三章 噬菌体
教学目的与要求
❖ 掌握毒性噬菌体、温和噬菌体的概念及其与 细菌遗传物质转移的关系；
❖ 熟悉噬菌体的形态、结构，化学组成和繁殖 方式及其应用；
❖ 了解噬菌体数量的测定方法。
❖ 噬菌体（bacteriophage）：是感染细菌 、真菌、放线菌、螺旋体等微生物的病毒。
特点：个体微小，能通过细菌滤器 无细胞结构，由核酸和蛋白质构成 专性寄生，在活细胞内复制增殖 具有宿主特异性
❖ 可在细菌或其他生物的基因组（染色体、质粒 、噬菌体基因组）中改变自身位置的独特DNA 序列。
❖ 转座元件的转移可发生在同一染色体上，不同 染色体之间，质粒之间或染色体和质粒之间， 通过位置移动改变遗传物质的核苷酸序列而引 起某些性状的改变。
1、插入序列（insertion sequence IS）
❖熟悉： 细菌遗传变异的医学意义。
❖遗传(heredity)： 微生物亲代的特性可通过遗 传物质传递给子代。（物种延续） ❖基因（gene）是遗传的基本单位。 ❖细菌的基因组包含菌细胞的全部遗传信息。
❖包括：染色体 外源DNA（质粒、噬菌体） 可移动元件
细菌的全部遗传信息构成了细菌的基因型。 基因型（genotype）：是指子代细菌从亲 代获得的全部基因组合的总和，又称遗传型 。 细菌的基因型决定了细菌的形态结构、生理 代谢、致病性、免疫性及对药物的敏感性等 形状。
表型（phenotype）:是指在特定外界 环境中，细菌在生长中所表现的形态和 生理特征等性状的总和。
变异(variation)：在某种情况下，子代与亲代 之间的生物学性状出现差异。（物种进化）
分为遗传变异 genetic variation 表型变异 phenotypic variation
基因改变 遗传性
含义：存在于菌细胞内，独立于染色体外 的一种遗传物质，为环状闭合或线性双链 DNA，不受染色体控制，可自我复制，也 可随意丢失。
❖ 分类：根据质粒基因编码的生物学性状分类 ⑴F质粒（致育质粒）：编码F因子，有F因子 的为雄性菌，可长出性菌毛 ⑵耐药性质粒：编码对多种抗菌药物和重金属 的抗性
接合性耐药质粒（R质粒）:可通过接合方式进 行基因传递 （革兰阴性菌多见）
外界环境 可逆性
变异幅度
遗传变异 + + -
个别细胞
表型变异 + +
群体
细菌的变异现象
（一）形态变异 （二）特殊结构变异 （三）毒力变异 （四）耐药性变异 （五）菌落变异
（一）形态变异
❖ 鼠疫耶氏菌
3-6%NaCl 多形态性
陈旧培基物
❖ 正常形态细菌
青霉素、溶菌酶 抗体或补体
L型变异
Байду номын сангаас
（二）特殊结构的变异
一、 噬菌体的生物学性状
❖形态：
蝌蚪形 tadpole 微球形 spherical 细杆形 filamentous
❖ 结构与化学组成：
化学组成：核酸和蛋白质
噬菌体与宿主菌的相互关系
❖毒性噬菌体(virulent phage)：在宿主菌细胞内 复制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解 宿主菌。
❖温和噬菌体(temperate phage)：噬菌体基因组 整合于宿主菌染色体中，不产生子代噬菌体， 也不引起宿主菌裂解，但噬菌体DNA 随细菌 基因组的复制而复制，并随细菌的分裂而分配 至子代细菌的基因组中。
第二节 毒性噬菌体
❖ 以复制方式进行增殖 ❖ 增殖过程包括四个阶段：
吸附（Adsorption） 穿入（Penetration） 生物合成（Biosynthesis） 成熟与释放（Maturation and Release）
Life cycle of virulent phage: lytic 溶菌性周期
是最简单的转座元件，750-1550bp，不携带任 何已知与转位功能无关的基因区域
2、转座子（transposon, Tn）
❖ 噬斑（plaque）：在固体培养基上，将适量噬菌体和宿 主菌液混合接种培养后，培养基表面可出现透亮的溶菌 空斑，每个空斑系由一个噬菌体复制增殖并裂解宿主菌 后形成的。
❖ 噬斑形成单位（plaque forming unit, PFU） ：通过噬斑 计数，可测知一定体积内的噬菌体数量。
第三节 温和噬菌体
普通培养基生长或传代
肺炎链球菌
无荚膜
（Ⅲ）致病
（Ⅱ）不致病
42-43℃
炭疽杆菌
失去形成芽孢能力, 毒性降低
10-20天
变形杆菌
0.1%石炭酸
迁徙生长（H）
点状生长（O）
（三）菌落变异
在陈旧培养基中长期培养
光滑型菌落
粗糙型菌落
S
R
表面光滑、湿润，
表面粗糙，干皱
边缘整齐
边缘不整齐
（四）毒力变异
❖ 增强
β棒状噬菌体
白喉棒状杆菌
获得白喉毒素
❖ 减弱
胆汁、甘油、马铃薯培养基
牛结核分枝杆菌
卡介苗
13年(230代)
（五）耐药性变异
❖ 细菌对某种抗菌药物增强了耐受性或失去了敏 感性的变异称为耐药性变异。
❖ 金黄色葡萄球菌
❖ 有些细菌还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。
痢疾杆菌
含链霉素培基 长期培养
非接合性耐药质粒（r质粒）：不能通过细菌接 合传递的质粒 （革兰阳性菌多见，可通过噬 菌体转导进行传递）
⑶毒力质粒（Vi质粒）：编码与细菌致病性有
关的毒力因子
ST质粒
⑷细菌素质粒：编码产生细菌素
码大肠菌素
Col质粒编
⑸代谢质粒：编码与代谢相关的酶类 沙门
菌发酵乳糖
二、细菌基因组的特殊结构
转座元件（跳跃基因或移动基因）