4.噬菌体遗传与变异

噬菌体
噬菌体是寄生在细菌、放线菌、真菌、 支原体、螺旋体等微生物细胞的病毒。
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噬菌体的概念及特点
★噬菌体是感染细菌、真菌、放线 菌或螺旋体等微生物的病毒；
★个体微小，可以通过细菌滤器； ★无细胞结构，主要由衣壳（蛋白
质）和核酸组成； ★只能在活的微生物细胞内复制增殖，
是一种专性胞内寄生的微生物。 ★噬菌体分布极广。
✓ 溶原性细菌可自发中止其溶原状态，从而导致噬 菌体增殖引起细菌裂解。
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某些前噬菌 体可导致细 菌之基因型 和性状发生 改变。如A群 溶血性链球 菌受相关温 和噬菌体感 染后能产生 致热外毒素
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溶菌周期
溶 原 周 期
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三、 噬菌体的应用
➢ S型菌的致病性强，但有少数R型菌的致病性 强，如结核分枝杆菌。
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光滑型菌落
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粗糙型菌落
粘液型菌落
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细菌遗传变异的物质基础
染色体：环状双螺旋DNA，通常形成超螺旋 质粒：染色体外遗产单位，cccDNA，超螺旋，
具有自主复制的能力。 –F质粒 –R 质粒
❖根据噬菌体与宿主菌的相互关系，噬 菌体可分为两类：
毒性噬菌体(virulent phage)
温和噬菌体(temperate phage)
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毒性噬菌体
毒性噬菌体(virulent phage)：能在宿 主细胞内复制增殖，产生许多子代 噬菌体，并最终裂解细菌。增殖过 程包括：吸附、穿入、生物合成、 成熟和释放—称为噬菌体的溶菌周 期或复制周期。
噬菌体：噬菌体感染导致细菌基因变异。
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一、染色体
细菌：染色体DNA呈双股闭环超螺旋分子。 包含了细菌生存不可缺少的全部遗传基因。
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温和噬菌体
✓ 噬菌体基因与宿主染色体整合，不产生子代噬菌 体，不引起细菌裂解，但噬菌体DNA能随细菌 DNA复制，并随细菌的分裂而传代。称为温和 噬菌体、溶原噬菌体，
✓ 整合在细菌基因组中的噬菌体基因组称为前噬菌 体(prophage)。
✓ 带有前噬菌体基因组的细菌称为溶原性细菌 (lysogenic bacterium).这种状态称为溶原状态。
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耐药性变异
❖ 耐药性变异：细菌对某种抗菌药物由敏感变为耐药 的变异。有些细菌还表现为同时耐受多种抗菌药物， 即多重耐药性。
1.染色体基因组发生耐药性突变； 2.基因重组； 3.耐药性或抗性质粒（R质粒）的转移；
❖ 从抗生素广泛应用以来，细菌对抗生素耐药的不断 增长是世界范围内的普遍趋势，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。
–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。
变异（variation）：子代与亲代性状的差异性
–在一定条件下，子代和亲代之间以及子代和子 代之间的差异称为变异。可使细菌产生新变种， 变种的新特性靠遗传得以巩固，并使物种得以 发展与进化。
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常见的细菌变异现象
▪ 细菌的鉴定与分型 噬菌体与宿主菌的关系具 有高度特异性，即一种噬菌体只能裂解一种和 它相应的细菌，故可用于未知细菌的鉴定和分 型。
▪ 分子生物学研究的重要工具 噬菌体基因数量 少，结构比细菌和高等细胞简单得多，且易获 得大量的突变体。
▪ 细菌感染的诊断与治疗 利用噬菌体效价增长 试验，可用于检查某种细菌是否存在。
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毒力变异
➢ 毒力增强：无毒力的白喉棒状杆菌常寄居在 咽喉部，不致病；当感染了β-棒状噬菌体 后变成溶原性细菌，则获得产生白喉毒素的 能力，引起白喉。
➢ 毒力减弱：有毒菌株长期在人工培养基上传 代培养，可是细菌的毒力减弱或消失。卡介 苗(BCG)是有毒的牛分枝杆菌在含有胆汁的 甘油、马铃薯培养基上，经过13年，连续穿 230（or270 ）代，获得的一株毒力减弱但 仍保持免疫原性的变异株。
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形态与结构
噬菌体有三种基本形态，即蝌蚪形、微球形 和细杆形。大多数噬菌体呈蝌蚪形。
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噬菌体的生物学性状
体积微小，无细胞结 构，具有严格寄生性
多为蝌蚪状
–头部：核酸＋蛋白质
–尾部：蛋白质具有吸 附作用
抗原性
抵抗力：
–抵抗乙醚、氯仿和乙 醇， 75℃30min灭活
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细菌的遗传与变异
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Key words
1、掌握参与细菌遗传与变异的物质基 础、噬菌体和质粒概念
2、掌握基因重组的四种方式：转化 接合 转导 溶原性转换
3、熟悉细菌遗传与变异的实际应用
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概述
遗传（heredity）：子代与亲代性状的相似性
–耐低温和冰冻 –紫外线和X射线敏感
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尾鞘 尾丝
头部
尾部 尾板
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结构：由头部和尾部组成； 化学组成：蛋白质与核酸； 核酸类型：为DNA或RNA，大多数DNA噬菌体的
DNA为线状双链；
噬菌体具有抗原性； 抵抗力：比一般细菌繁殖体强。
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Baidu Nhomakorabea
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二 噬菌体的类型
➢ 形态结构的变异 ➢ 抗原性及菌落变异 ➢ 毒力变异 ➢ 耐药性变异
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形态结构的变异
❖ 细菌的大小和形态在不同的生长时期可不同，生 长过程中受外界环境的影响也可发生变异。如： 鼠疫耶氏菌在陈旧培养物上细菌的多形态性、细 菌L型。
❖ 细菌的特殊结构如：荚膜（肺炎链球菌）、芽胞 （炭疽芽孢杆菌）、鞭毛（变形杆菌H-O变异）也 可发生变异。如：致病动物分离的肺炎链球菌具 较厚荚膜，致病力强；人工培养失去荚膜，致病 力弱； 若再感染动物，荚膜恢复。变形杆菌在1% 苯酚培养基中失去鞭毛，H-O变异。
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菌落变异
➢ 细菌的菌落主要有光滑(smooth,S)型和粗糙 (rough,R)型两种。S型菌落表面光滑、湿润、 边缘整齐。经人工培养多次传代后菌落表面 变为粗糙、干燥、边缘不整，称S—R变异。
➢ S—R变异常见于肠道杆菌，是由于失去LPS 的特异性寡糖重复单位而引起的。
➢ 变异时不仅菌落的特征发生改变，且细菌的 其它性状也发生了变化。