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n 接合性质粒主要包括F质粒、R质粒、Col 质粒和毒力质粒。
25
接合（conjugation ）
►F质粒的接合
Donor
F+
F-
F+
F-
Recipient
F+
F+
F+
F+ 26
接合（conjugation ）
27
接合（conjugation ）
►F质粒的接合（高频重组株Hfr）
F+
F+
Hfr
8
细菌的基因组
质粒是细菌染色体外的遗 2、质 粒（plasmid）传物质，是环状闭合的双
链DNA。
有自我复制能力 编码产物赋予细菌某些性状特征 ►质粒的特征 可自行丢失与消除 具有转移性
9
细菌的基因组
►几种重要的质粒：
F质粒
带有F质粒的为雄性菌，能长出 性菌毛；无F质粒的为雌性菌， 无性菌毛。
R质粒
转座子 Tn1 Tn2 Tn3
Tn4 Tn5 Tn6 Tn7 Tn9 Tn10 tn551 Tn971 Tn681
转座子的特征
携带耐药或毒素基因 AP（氨苄青霉素） AP、SM（链霉素）、Su（磺胺） Km（卡那霉素） Km （卡那霉素） TMP（甲氧苄氨嘧啶）、SM
Cm（氯霉素） Tc（四环素） Em（红霉素） Em （红霉素） 大肠埃希菌（肠毒素基因） 15
细菌的遗传与变异
1
第四节 遗传和变异
一、遗传与变异的概念 二、常见的细菌变异现象 三、细菌的基因组 四、细菌变异的机制 五、细菌遗传变异研究的意义
2
遗传和变异概念
1、遗传
指亲代的特性可通过遗传物质传递 给子代，保证物种的稳定性。
细菌的基因结构发生了改
遗传变异 变，如基因突变或重组， 在一定条件不下可，逆子，代可和遗亲传代给之后间代以。 2、变异 表及的型差子变异代异称和为子环 未代变境 发异之改 生。间变 变生导 异物致 ，学，可性基逆状因，出结不现构可
可自发产生（彷徨试验、影印试验），也 可人工诱导产生
可发生回复突变，多为是表型的回复
17
彷 随机的、非定向的突变，是在接触噬菌体之前
徨 就已发生，噬菌体对突变仅起筛选而不是诱导
试 验
作用。
18
影 印 培 养 试 验
19
细菌变异的机制
2、突变型细菌种类及其分离：
耐药性突变型
药敏试验
营养缺陷突变型
细菌的基因组
5、整合子（integron In) 是一种可移动的DNA分子，具有独特结构可 捕获和整合外源性基因，使之转变成为功能性 基因的表达单位。 ►含有整合酶基因、重组位点和启动子三个功
能元件。
16
细菌变异的机制
一、基因突变 突变是DNA碱基对的置换、插入或缺失所 致的基因结构的变化。
1、基因突变规律
►转化的DNA片段称为转化因子，分子量小 于107，最多不超过10~20个基因。
►供、受体菌的基因型相似，且受体菌只有 处于感受态时，才能摄取转化因子， Mg2 ＋、Ca2＋ 、cAMP等可促进转化。
23
转化（transformation）
转化过程
24
接合（conjugation ）
►接合是细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗 传物质从供体菌转移给受体菌的方式。
遗传。
3
常见的细菌变异现象
1、形态结构变异
鼠疫杆菌
3-6%食盐 琼脂培基
多形态性(衰残型)
青霉素、溶菌酶
正常形态细菌
L型变异
抗体或补体
4
常见的细菌变异现象
2、菌落的变异
陈旧培养基长期培养
S菌落
R菌落
或在有免疫力的人体内
3、抗原性变异 ►细菌结构变异可导致抗原性改变。
5
常见的细菌变异现象
4、毒力变异
12
细菌的基因组
4、转座元件（transposable element） 是细菌基因组中能改变自身位置的DNA序列
►包括：插入序列、转座子
插入序列（insertion sequence,IS）：是最小的 转座元件，不携带任何与插入功能无关的基 因区域，插入后与插入点附近的序列共同起 作用。
ABCDEFG
编码细菌对抗菌药物的耐药性。
可通过细菌间接合或通过噬菌体 进行传递。
10
细菌的基因组
Vi质粒 编码细菌的毒素 Col质粒 编码各类细菌素 代谢质粒 编码产生相关的代谢酶
11
细菌的基因组
3、噬菌体基因组（bacterial phage genome） ►是一些具有转座功能的溶原性噬菌体，当整合
到细菌染色体上，能改变溶原性细菌的某些生 物学性状。
营养物质筛选
条件致死性突变型 温度敏感试验
发酵阴性突变型
乳糖发酵试验
20
细菌变异的机制
二、基因的转移和重组(Gene transfer and recombination) n 基因转移：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（gene transfer）。
n 基因重组：转移的基因与受体菌DNA整合在一 起的过程称为基因重组（ gene recombination）。
F质粒从Hfr菌中的整合作用是可逆的， 脱离携带有相邻染色体的F质粒称为F’ 28
Hfr
F-
Hfr
F-
Hfr
F-
Hfr
Hfr转移细菌染色体过程
F-
29
F’
胆汁、甘油、马铃薯培养基
牛型结核杆菌
13年（230代）
卡介苗
6
常见的细菌变异现象
5、耐药性变异
►细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药的变异 称为耐药性变异。
含链霉素培基
痢疾杆菌
依链株(耐药菌株)
长期培养
7
细菌的基因组
1、细菌的染色体 细菌染色体是环状双螺旋DNA，不含组蛋 白， 无核膜包围。
相对较小； 基因是连续的，无内含子； 特征： 大部分DNA用于编码蛋白质； 仅少数基因存在基因重叠现象； 多为单拷贝的；
►细菌的基因转移和重组可通过转化、接合、转导、 溶原性转换和原生质融合等方式进行。
21
转化（transformation）
肺炎链球菌 ⅡR
注射
ⅢS
分离培养 ⅢS
ⅢS（死） ⅡR ⅢS（死） ⅡR ⅢS DNA
ⅢS ⅢS 22
转化（transformation）
►转化是受体菌直接摄取供体菌DNA片段而 获得新的遗传性状的过程。
Transposase
GFEDCBA
13
细菌的基因组
转座子（transposon,Tn）
长度一般超过2kbp，携带特殊功能基因， 不含自身所需要的基因
如耐药性基因、重金属抗性基因、糖发酵基 因、肠毒素基因等
IS
Resistance Gene(s)
IS
IS
Resistance Gene(s)
IS
分为复合型转座子、Tn3系转座子和接合性转座子 14
25
接合（conjugation ）
►F质粒的接合
Donor
F+
F-
F+
F-
Recipient
F+
F+
F+
F+ 26
接合（conjugation ）
27
接合（conjugation ）
►F质粒的接合（高频重组株Hfr）
F+
F+
Hfr
8
细菌的基因组
质粒是细菌染色体外的遗 2、质 粒（plasmid）传物质，是环状闭合的双
链DNA。
有自我复制能力 编码产物赋予细菌某些性状特征 ►质粒的特征 可自行丢失与消除 具有转移性
9
细菌的基因组
►几种重要的质粒：
F质粒
带有F质粒的为雄性菌，能长出 性菌毛；无F质粒的为雌性菌， 无性菌毛。
R质粒
转座子 Tn1 Tn2 Tn3
Tn4 Tn5 Tn6 Tn7 Tn9 Tn10 tn551 Tn971 Tn681
转座子的特征
携带耐药或毒素基因 AP（氨苄青霉素） AP、SM（链霉素）、Su（磺胺） Km（卡那霉素） Km （卡那霉素） TMP（甲氧苄氨嘧啶）、SM
Cm（氯霉素） Tc（四环素） Em（红霉素） Em （红霉素） 大肠埃希菌（肠毒素基因） 15
细菌的遗传与变异
1
第四节 遗传和变异
一、遗传与变异的概念 二、常见的细菌变异现象 三、细菌的基因组 四、细菌变异的机制 五、细菌遗传变异研究的意义
2
遗传和变异概念
1、遗传
指亲代的特性可通过遗传物质传递 给子代，保证物种的稳定性。
细菌的基因结构发生了改
遗传变异 变，如基因突变或重组， 在一定条件不下可，逆子，代可和遗亲传代给之后间代以。 2、变异 表及的型差子变异代异称和为子环 未代变境 发异之改 生。间变 变生导 异物致 ，学，可性基逆状因，出结不现构可
可自发产生（彷徨试验、影印试验），也 可人工诱导产生
可发生回复突变，多为是表型的回复
17
彷 随机的、非定向的突变，是在接触噬菌体之前
徨 就已发生，噬菌体对突变仅起筛选而不是诱导
试 验
作用。
18
影 印 培 养 试 验
19
细菌变异的机制
2、突变型细菌种类及其分离：
耐药性突变型
药敏试验
营养缺陷突变型
细菌的基因组
5、整合子（integron In) 是一种可移动的DNA分子，具有独特结构可 捕获和整合外源性基因，使之转变成为功能性 基因的表达单位。 ►含有整合酶基因、重组位点和启动子三个功
能元件。
16
细菌变异的机制
一、基因突变 突变是DNA碱基对的置换、插入或缺失所 致的基因结构的变化。
1、基因突变规律
►转化的DNA片段称为转化因子，分子量小 于107，最多不超过10~20个基因。
►供、受体菌的基因型相似，且受体菌只有 处于感受态时，才能摄取转化因子， Mg2 ＋、Ca2＋ 、cAMP等可促进转化。
23
转化（transformation）
转化过程
24
接合（conjugation ）
►接合是细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗 传物质从供体菌转移给受体菌的方式。
遗传。
3
常见的细菌变异现象
1、形态结构变异
鼠疫杆菌
3-6%食盐 琼脂培基
多形态性(衰残型)
青霉素、溶菌酶
正常形态细菌
L型变异
抗体或补体
4
常见的细菌变异现象
2、菌落的变异
陈旧培养基长期培养
S菌落
R菌落
或在有免疫力的人体内
3、抗原性变异 ►细菌结构变异可导致抗原性改变。
5
常见的细菌变异现象
4、毒力变异
12
细菌的基因组
4、转座元件（transposable element） 是细菌基因组中能改变自身位置的DNA序列
►包括：插入序列、转座子
插入序列（insertion sequence,IS）：是最小的 转座元件，不携带任何与插入功能无关的基 因区域，插入后与插入点附近的序列共同起 作用。
ABCDEFG
编码细菌对抗菌药物的耐药性。
可通过细菌间接合或通过噬菌体 进行传递。
10
细菌的基因组
Vi质粒 编码细菌的毒素 Col质粒 编码各类细菌素 代谢质粒 编码产生相关的代谢酶
11
细菌的基因组
3、噬菌体基因组（bacterial phage genome） ►是一些具有转座功能的溶原性噬菌体，当整合
到细菌染色体上，能改变溶原性细菌的某些生 物学性状。
营养物质筛选
条件致死性突变型 温度敏感试验
发酵阴性突变型
乳糖发酵试验
20
细菌变异的机制
二、基因的转移和重组(Gene transfer and recombination) n 基因转移：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（gene transfer）。
n 基因重组：转移的基因与受体菌DNA整合在一 起的过程称为基因重组（ gene recombination）。
F质粒从Hfr菌中的整合作用是可逆的， 脱离携带有相邻染色体的F质粒称为F’ 28
Hfr
F-
Hfr
F-
Hfr
F-
Hfr
Hfr转移细菌染色体过程
F-
29
F’
胆汁、甘油、马铃薯培养基
牛型结核杆菌
13年（230代）
卡介苗
6
常见的细菌变异现象
5、耐药性变异
►细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药的变异 称为耐药性变异。
含链霉素培基
痢疾杆菌
依链株(耐药菌株)
长期培养
7
细菌的基因组
1、细菌的染色体 细菌染色体是环状双螺旋DNA，不含组蛋 白， 无核膜包围。
相对较小； 基因是连续的，无内含子； 特征： 大部分DNA用于编码蛋白质； 仅少数基因存在基因重叠现象； 多为单拷贝的；
►细菌的基因转移和重组可通过转化、接合、转导、 溶原性转换和原生质融合等方式进行。
21
转化（transformation）
肺炎链球菌 ⅡR
注射
ⅢS
分离培养 ⅢS
ⅢS（死） ⅡR ⅢS（死） ⅡR ⅢS DNA
ⅢS ⅢS 22
转化（transformation）
►转化是受体菌直接摄取供体菌DNA片段而 获得新的遗传性状的过程。
Transposase
GFEDCBA
13
细菌的基因组
转座子（transposon,Tn）
长度一般超过2kbp，携带特殊功能基因， 不含自身所需要的基因
如耐药性基因、重金属抗性基因、糖发酵基 因、肠毒素基因等
IS
Resistance Gene(s)
IS
IS
Resistance Gene(s)
IS
分为复合型转座子、Tn3系转座子和接合性转座子 14