噬菌体细菌的遗传与变异.ppt
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已知噬菌体
3. 细菌性疾病的治疗
有些创伤感染时，细菌对多种抗生素都产生了 耐药性的情况下，最有效地办法就是采用相应噬菌 体来治疗。但由于噬菌体过于专一，限制了其在临 床上的广泛应用。
我国著名医学微生物学家余贺曾在1958年利用 噬菌体成功治疗了绿脓杆菌对烧伤病人的感染。
4. 分子生物学与基因工程研究的重要工具：
温和噬菌体的溶原性周期
噬菌体核酸
前噬菌体
前噬菌体
传代 前噬菌体
溶原性细菌
三个概念
前噬菌体：整合在细菌染色体的噬菌体核酸，能 与细菌染色体一起复制，当细菌分裂时又能传至 子代细菌。——溶原性周期 溶原性细菌：染色体上带有前噬菌体的细菌。 溶原性：温和噬菌体具有产生成熟子代噬菌体颗 粒和裂解宿主菌的潜在能力。——溶菌性周期
β棒状杆菌噬菌体 （携带tox基因）
溶原性转换
无毒白喉杆菌
产毒白喉杆菌
五、噬菌体在医学中的应用
1. 用于细菌的鉴定和分型
由于噬菌体的吸附作用具有高度的种、型特 异性，即一种噬菌体只能进入并裂解与它相应的 该种细菌的某一型，因此可用于细菌鉴定。
2. 细菌性疾病诊断
可将已知噬菌体加入被检材料中共同孵育，如 果出现噬菌体效价增长或噬菌现象，就证实材料 中有相应的细菌存在。
（三）噬菌体 是侵袭细菌、真菌等微生物的病毒。 温和噬菌体感染细菌细胞后整合到细菌基因组中，成 为细菌基因组的一部分。当细菌处于溶原期，某些前 噬菌体携带的外源性基因会在细菌内表达，从而改变 细菌的某些生物学性状，称为溶原性转换。
β棒状杆菌噬菌体 （携带tox基因）
溶原性转换
无毒白喉杆菌
产毒白喉杆菌
功能：细菌的主要遗传物质。
（二）质粒（plasmid）
1. 定义：细菌染色体外的遗传物质，环状闭合 双股DNA，位于细菌细胞质内，能自我复制、 控制着细菌的某些生物学性状。
2. 质粒的特征
（1）可自我复制 （2）编码细菌某些特定的生物学性状 （3）与细菌繁殖代谢无关，非细菌生活所必需：
可自行或经人工处理而消失 （4）转移性：可通过接合/转化/转导方式转移 （5）相容性与不相容性
异的性状又可复原。性状变化的幅度小。
目前对非遗传性变异的发生机理不十分清楚。
变异的类型及特点
基因改变 遗传 可逆性 外界环境 变异范围
遗传性变异 + + ± ±
个别细胞
非遗传性变异 + +
群体
一、细源自文库遗传变异的物质基础
（一）细菌染色体：是一条环状双螺旋DNA长链， 按一定构型反复回旋成松散网状结构，附着在中介 体或细胞膜上。 特点：无组蛋白；无核膜包被；无内含子。
3.质粒的种类
⑴ F质粒（致育质粒）：编码性菌毛 有性菌毛：雄性菌（F+） 无性菌毛：雌性菌（F-）
⑵ R质粒（耐药性质粒 ）：编码耐药性 接合性R质粒： 通过性菌毛转移 非接合性R质粒：通过噬菌体转移
⑶Vi质粒（毒力质粒）：编码毒力因子 例如，K质粒：编码粘附结构 ST或LT质粒：编码肠毒素
⑷Col质粒（细菌素质粒）：编码细菌素 例如，大肠杆菌Col质粒 ：编码大肠菌素 ⑸代谢质粒：编码代谢酶
由于噬菌体的结构简单，基因数较少，可作为 基因的运载体。
细菌的遗传与变异
遗传：子代与亲代的生物学性状基本相同， 且代代相传。
变异：子代与亲代以及子代与子代之间的生 物学性状出现差异。
变异 遗传性变异
基因型变异
非遗传性变异 表型变异
细菌的变异
遗传性变异：是细菌的基因结构发生了改变， 故又称基因型变异。其特点是在群体中以极低的
在易感菌内以复制方式进行增殖，增殖过程包 括吸附、穿入、生物合成、成熟和释放几个阶段。
从噬菌体吸附至细菌溶解放出子代噬菌体，称 为噬菌体的复制周期或溶菌周期。
吸附
穿入
生物合成
成熟、释放
毒性噬菌体的溶菌周期
毒性噬菌体：只有溶菌性周期
噬菌体感染宿主菌 增殖 产生大量子代噬菌体 宿主菌溶解 再感染其他敏感细胞
溶菌周期
噬菌体在液体培养基中的噬菌现象
噬菌体
菌液（混浊）
菌液（变澄清）
噬菌体在固体培养基上的噬菌现象
荧光假单胞菌 +
荧光假单胞菌噬菌体
噬斑 荧光假单胞菌
四、 温和性噬菌体（溶原性噬菌体） ——有溶原性周期及溶菌性周期
温和性噬菌体的溶原性周期 噬菌体感染细菌 核酸整合到细菌染色体
随细菌分裂而分配至子代细菌染色体中
几率（一般为10-9～10-6 /代）出现，常发生于个别
细菌；不易受环境因素影响，变异发生后一般是
不可逆的，产生的新性状可稳定地遗传给后代；
性状变化的幅度大。
细菌的变异
非遗传性变异：指不涉及遗传物质结构改变
而只发生在转录、翻译水平上的基因表达发生的改
变，称为表型变异。其特点是易受环境因素的影响，
凡在此环境因素作用下的整个群体中几乎所有细菌 都发生同样变化；当环境中的影响因素去除后，变
根据噬菌体与宿主菌的相互关系，可将噬菌体分 为两种类型 ——毒性噬菌体、温和噬菌体。
毒性噬菌体（溶菌性噬菌体）是感染宿主菌后只 会使宿主菌裂解死亡，即一种能“吃”细菌的病毒， 噬菌体因此而得名。
温和噬菌体（溶原性噬菌体）是可以不裂解宿主 菌，与宿主菌同步繁殖；又能裂解宿主菌的病毒。
三、毒性噬菌体（溶菌性噬菌体）
（四） 转座元件
⒈概念：是一类可在细菌染色体、质粒或噬菌体之间 自行移动的一段特异的具有转位特性的核苷酸片段— — 可移动遗传元件，又称移动基因、跳跃基因。 2. 造成结果：改变原有核苷酸序列
影响插入点附近基因的表达 本身所携带的一定的基因序列表达
3.转座元件的种类：
温和噬菌体有三种存在状态：①细胞外具有 感染性的噬菌体颗粒；②宿主菌细胞质内类似质 粒形式的噬菌体核酸；③前噬菌体。
① ②
③ 自发或诱导
溶原性周期
溶菌性周期
溶原性细菌的特性：
1. 有些前噬菌体可导致溶原性细菌获得新的特性。 2. 溶原性细菌对其同源噬菌体具有“免疫性”，即 同源噬菌体可再进入细胞，但不能增殖。
噬菌体
是感染细菌、真菌、放线菌和螺旋体等微 生物的病毒，特异性寄生于易感宿主菌体内以 复制的方式增殖。
一、生物学特性
1. 基本形态有蝌蚪形、微球形和细杆形。
2. 大多为蝌蚪状，由头部和尾部组成。
头部 核酸+蛋白质衣壳。
尾部 尾须、尾领、
尾髓、尾鞘、 尾板、尾刺、
（或RNA）
尾丝等。
二、噬菌体的种类
3. 细菌性疾病的治疗
有些创伤感染时，细菌对多种抗生素都产生了 耐药性的情况下，最有效地办法就是采用相应噬菌 体来治疗。但由于噬菌体过于专一，限制了其在临 床上的广泛应用。
我国著名医学微生物学家余贺曾在1958年利用 噬菌体成功治疗了绿脓杆菌对烧伤病人的感染。
4. 分子生物学与基因工程研究的重要工具：
温和噬菌体的溶原性周期
噬菌体核酸
前噬菌体
前噬菌体
传代 前噬菌体
溶原性细菌
三个概念
前噬菌体：整合在细菌染色体的噬菌体核酸，能 与细菌染色体一起复制，当细菌分裂时又能传至 子代细菌。——溶原性周期 溶原性细菌：染色体上带有前噬菌体的细菌。 溶原性：温和噬菌体具有产生成熟子代噬菌体颗 粒和裂解宿主菌的潜在能力。——溶菌性周期
β棒状杆菌噬菌体 （携带tox基因）
溶原性转换
无毒白喉杆菌
产毒白喉杆菌
五、噬菌体在医学中的应用
1. 用于细菌的鉴定和分型
由于噬菌体的吸附作用具有高度的种、型特 异性，即一种噬菌体只能进入并裂解与它相应的 该种细菌的某一型，因此可用于细菌鉴定。
2. 细菌性疾病诊断
可将已知噬菌体加入被检材料中共同孵育，如 果出现噬菌体效价增长或噬菌现象，就证实材料 中有相应的细菌存在。
（三）噬菌体 是侵袭细菌、真菌等微生物的病毒。 温和噬菌体感染细菌细胞后整合到细菌基因组中，成 为细菌基因组的一部分。当细菌处于溶原期，某些前 噬菌体携带的外源性基因会在细菌内表达，从而改变 细菌的某些生物学性状，称为溶原性转换。
β棒状杆菌噬菌体 （携带tox基因）
溶原性转换
无毒白喉杆菌
产毒白喉杆菌
功能：细菌的主要遗传物质。
（二）质粒（plasmid）
1. 定义：细菌染色体外的遗传物质，环状闭合 双股DNA，位于细菌细胞质内，能自我复制、 控制着细菌的某些生物学性状。
2. 质粒的特征
（1）可自我复制 （2）编码细菌某些特定的生物学性状 （3）与细菌繁殖代谢无关，非细菌生活所必需：
可自行或经人工处理而消失 （4）转移性：可通过接合/转化/转导方式转移 （5）相容性与不相容性
异的性状又可复原。性状变化的幅度小。
目前对非遗传性变异的发生机理不十分清楚。
变异的类型及特点
基因改变 遗传 可逆性 外界环境 变异范围
遗传性变异 + + ± ±
个别细胞
非遗传性变异 + +
群体
一、细源自文库遗传变异的物质基础
（一）细菌染色体：是一条环状双螺旋DNA长链， 按一定构型反复回旋成松散网状结构，附着在中介 体或细胞膜上。 特点：无组蛋白；无核膜包被；无内含子。
3.质粒的种类
⑴ F质粒（致育质粒）：编码性菌毛 有性菌毛：雄性菌（F+） 无性菌毛：雌性菌（F-）
⑵ R质粒（耐药性质粒 ）：编码耐药性 接合性R质粒： 通过性菌毛转移 非接合性R质粒：通过噬菌体转移
⑶Vi质粒（毒力质粒）：编码毒力因子 例如，K质粒：编码粘附结构 ST或LT质粒：编码肠毒素
⑷Col质粒（细菌素质粒）：编码细菌素 例如，大肠杆菌Col质粒 ：编码大肠菌素 ⑸代谢质粒：编码代谢酶
由于噬菌体的结构简单，基因数较少，可作为 基因的运载体。
细菌的遗传与变异
遗传：子代与亲代的生物学性状基本相同， 且代代相传。
变异：子代与亲代以及子代与子代之间的生 物学性状出现差异。
变异 遗传性变异
基因型变异
非遗传性变异 表型变异
细菌的变异
遗传性变异：是细菌的基因结构发生了改变， 故又称基因型变异。其特点是在群体中以极低的
在易感菌内以复制方式进行增殖，增殖过程包 括吸附、穿入、生物合成、成熟和释放几个阶段。
从噬菌体吸附至细菌溶解放出子代噬菌体，称 为噬菌体的复制周期或溶菌周期。
吸附
穿入
生物合成
成熟、释放
毒性噬菌体的溶菌周期
毒性噬菌体：只有溶菌性周期
噬菌体感染宿主菌 增殖 产生大量子代噬菌体 宿主菌溶解 再感染其他敏感细胞
溶菌周期
噬菌体在液体培养基中的噬菌现象
噬菌体
菌液（混浊）
菌液（变澄清）
噬菌体在固体培养基上的噬菌现象
荧光假单胞菌 +
荧光假单胞菌噬菌体
噬斑 荧光假单胞菌
四、 温和性噬菌体（溶原性噬菌体） ——有溶原性周期及溶菌性周期
温和性噬菌体的溶原性周期 噬菌体感染细菌 核酸整合到细菌染色体
随细菌分裂而分配至子代细菌染色体中
几率（一般为10-9～10-6 /代）出现，常发生于个别
细菌；不易受环境因素影响，变异发生后一般是
不可逆的，产生的新性状可稳定地遗传给后代；
性状变化的幅度大。
细菌的变异
非遗传性变异：指不涉及遗传物质结构改变
而只发生在转录、翻译水平上的基因表达发生的改
变，称为表型变异。其特点是易受环境因素的影响，
凡在此环境因素作用下的整个群体中几乎所有细菌 都发生同样变化；当环境中的影响因素去除后，变
根据噬菌体与宿主菌的相互关系，可将噬菌体分 为两种类型 ——毒性噬菌体、温和噬菌体。
毒性噬菌体（溶菌性噬菌体）是感染宿主菌后只 会使宿主菌裂解死亡，即一种能“吃”细菌的病毒， 噬菌体因此而得名。
温和噬菌体（溶原性噬菌体）是可以不裂解宿主 菌，与宿主菌同步繁殖；又能裂解宿主菌的病毒。
三、毒性噬菌体（溶菌性噬菌体）
（四） 转座元件
⒈概念：是一类可在细菌染色体、质粒或噬菌体之间 自行移动的一段特异的具有转位特性的核苷酸片段— — 可移动遗传元件，又称移动基因、跳跃基因。 2. 造成结果：改变原有核苷酸序列
影响插入点附近基因的表达 本身所携带的一定的基因序列表达
3.转座元件的种类：
温和噬菌体有三种存在状态：①细胞外具有 感染性的噬菌体颗粒；②宿主菌细胞质内类似质 粒形式的噬菌体核酸；③前噬菌体。
① ②
③ 自发或诱导
溶原性周期
溶菌性周期
溶原性细菌的特性：
1. 有些前噬菌体可导致溶原性细菌获得新的特性。 2. 溶原性细菌对其同源噬菌体具有“免疫性”，即 同源噬菌体可再进入细胞，但不能增殖。
噬菌体
是感染细菌、真菌、放线菌和螺旋体等微 生物的病毒，特异性寄生于易感宿主菌体内以 复制的方式增殖。
一、生物学特性
1. 基本形态有蝌蚪形、微球形和细杆形。
2. 大多为蝌蚪状，由头部和尾部组成。
头部 核酸+蛋白质衣壳。
尾部 尾须、尾领、
尾髓、尾鞘、 尾板、尾刺、
（或RNA）
尾丝等。
二、噬菌体的种类