细菌的遗传和变异PPT课件

细菌性状的变异现象
毒力变异

增强
β棒状噬菌体
白喉棒状杆菌 减弱 牛分枝杆菌
13年(230代)
获得白喉毒素
胆汁、甘油、马铃薯培养基
卡介苗
牛分支杆菌 Mycobacterium bovis 在胆汁中适应性 生长，充分减毒 成为预防肺结核 的疫苗。
卡介苗 Bacillus Calmette-Guerin (BCG)
一、细菌性状的变异现象
形态的变异
变形杆菌 0.1%石炭酸 迁徙生长（H） 点状生长、单个菌 落（O）
可逆
细菌性状的变异现象
结构的变异
指细菌某些结构的丢失（包括基本 结构或特殊结构）。
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)
细菌性状的变异现象
菌落变异
S—R型变异 光滑型菌落经 过多次人工培养变异为粗糙型菌 落。
细菌的遗传和变异

遗传使细菌的性 状保持相对稳定

细菌的形态、结构、 生理、抗原性、致病 性和耐药性等性状与 亲代之间存在不同程 度的差异，这种现象 称为变异
变异的种类
遗传性变异（基因型变异）
非遗传性变异（表型变异）
基因改变 遗传 可逆性 外界环境 变异幅度
遗传性变异 + + 个别细胞
非遗传性变异 + + 群体
S菌落 R菌落
活 R菌 +
转化的机制
转化 过程
发生转化的因素
二、遗传变异的物质基础
染色体和染色体外遗传物质
质粒
百度文库转位因子
染色体和质粒
染色体
细丝状双股，闭 合，环状DNA链 ，如在DNA复制 中碱基发生变化 ，就使子代发生 变异而出现新的 性状。
质粒
是染色体外的遗 传物质，存在于 细胞质中，起到 传递遗传基因的 作用。
基因是一段DNA
基因Ⅰ
基因Ⅱ
染色体
转位因子的分类
①插入序列：结构简单，仅750— 2000个碱基对，只有插入功能，不 带有其他遗传信息。 结构：
ABCDEFG
Transposase
GFEDCBA
插入序列的作用
1.引起突变 2. 插入质粒 3.引起相变异
H1 gene
IS
H2 gene
H1 flagella
H2 flagella
沙门氏菌 H 抗原的相变异
突变的规律 （以细菌耐药性为例说明）
①产生突变的几率极低（突变率 一般为10-6-10-9） ②某些外界的理化因素可显著提 高突变率，这种作用称为诱变。 ③在群体上，各种性状都可发生 突变，且彼此是独立的。
突变的规律
④由于突变的根源是遗传物质 结构的改变，因此突变后的新 性状是稳定的，可遗传的。 ⑤突变的结果与突变的原因间 不相对应。 ⑥突变后的某一性状可以同样 的频率回复到原有的 性状。 即回复突变
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。 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。
重组（ recombination）
–
基因转移和重组的方式
①转化：受体菌直接摄取供体菌的游 离DNA片段，并将其整合到自己的基 因中去，获得供体菌部分遗传特性的 过程。
摄取
供体菌
DNA
受体菌
转化实验
材料 方法
动物实验
细菌培养实验 S型菌无细胞抽提液试验
实验材料： 肺炎双球菌
光滑型（S）
有 荚 膜 菌落光滑 分泌毒素 致 病
粗糙型（R）
无 荚 膜 菌落粗糙 无 毒 不 致 病
SⅠSⅡSⅢ三个血清型
RⅠRⅡRⅢ三个血清型
转化实验（1）动物实验 活
加活R菌或死S菌
突变的自发性和不对应性证明
即突变是随机的，不定向的，外界 因素不能决定细菌的性状如何改变。如 抗青霉素的突变并非由于接触青霉素所 引起，青霉素只是起到筛选的作用（除 去敏感菌，留下耐药菌），突变不是诱 导的结果。（影印试验）
影印培养试验
原始敏 感菌种
影 印 培 养
无药 培养基
含药 培养基
（二）基因的转移与重组 （两个细菌之间的）
（一）基因突变（单个细菌的）
概念：细菌的遗传基因发生突 然而稳定的结构改变，导致细 菌性状的遗传性变异。 本质：DNA核苷酸序列的改变
基因突变的类型
根据改变片段的大小分为： ①小突变（点突变）是由于个别 碱基的置换、插入或缺失引起的 较少的性状变异。 ②大突变（染色体突变）是由于 大段DNA发生易位、缺失、重复 引起的较大的性状变异。
加活S菌
死
加活R菌和热死S菌
死
活的S菌
抽血分离
转化实验（2）细菌培养实验
ＳⅢ〖杀死〗 ＲⅡ〖活菌〗 体外培养 体外培养
无菌落生长 ＲⅡ菌落 ＳⅢ菌落少
ＳⅢ〖杀死〗
ＲⅡ〖活菌〗
体外混合培养 Ｒ 菌落多 Ⅱ
转化实验（3）S型菌无细胞抽提液试验
活R菌 + S菌无细胞抽提液 活 R菌 +
大量R菌落
S菌DNA S菌Pr S菌多糖
DNA
DNA就是脱氧核糖核酸（长链）
腺嘌呤（A） 鸟嘌呤（G） 胸腺嘧啶（T） 胞嘧啶（C）
A C T G A A
AA C T T G
C A
C
A G T G
基因控制Pr因而控制性状
DNA G A C T
T mRNA G A U A
天冬 氨酸
质粒
质粒
F因子
原核生物遗传物质 存在的另一种方式
核外环状小型DNA独立复制稳定遗传
细菌性状的变异现象
耐药性变异
对药物从敏感到耐受称耐药。

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。 含链霉素培基 痢疾杆菌 依链株 长期培养
细菌性状的变异现象
特点：
不仅形态改变，理化性状，毒力， 致病力，抗原性等性状也发生变化 一般性状变弱，例外：结核杆菌、 炭疽杆菌、鼠疫杆菌。
与有性接合有关
R因子
种类
与抗药性有关
CO L 编码免疫蛋白 Ti质粒 诱癌质粒 降解散质粒：编码降解有害物质的酶
用途
基因工程中作为目的基因载体
转位因子
1.转位因子是细菌内DNA序列的
一个片段。 2.可以在染色体和质粒中随机转 移。 3.不能独立复制，必须依附在染 色体或质粒上与之同时复制。
按结构与功能不同，可分为两类
转位因子的分类
②转座子：结构复杂，有2000—8000 个碱基对，除了携带与转位有关的 序列外，还携带某些结构基因，如 耐药性，毒力等，可随插入而转移 结构：
IS IS Resistance Gene(s) Resistance Gene(s) IS IS
转座子的作用
转移抗性基因
三、细菌变异的机制