第四章：细菌的遗传和变异 PPT
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细菌的遗传与变异ppt课件
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
第一节
细菌的遗传物质
1、细菌染色体
细菌作为原核型微生物，虽没有完整的核结构，但却有 核区（或核质）。在电镜下观察，核区有盘旋堆积的 DNA纤维。
细菌染色体DNA与其他生物相同，由互补的双链核苷酸 组成。
基因突变
细菌遗传物质的结构发生突然而稳定的改变，导致细 菌性状的遗传性变异。
遗传型变异中常见的一种为突变，即细菌的基因结构 发生偶然的改变。一般突变会导致所编码蛋白质的改 变，从而使细菌出现新的特性或失去原有的某些特性。 由于细菌每20～30分钟分裂一代，故突变株相对较多。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
在一定的培养条件下这些性状在亲代与子代间表现相 同，为遗传性。然而也可出现亲代与子代间的变异。 如果细菌的变异是由于细菌所处外界环境条件的作用， 引起细菌的基因表达调控变化而出现的差异，则称为 表型变异。表型变异因为并未发生细菌基因型的改变， 不能遗传，所以是非遗传变异。遗传使细菌保持种属 的相对稳定性，而基因型变异则使细菌产生变种与新 种，有利于细菌的生存及进化。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
如，以β棒状杆菌噬菌体感染无毒的白喉杆菌后，可发生 溶原性转换，形成产生外毒素的白喉杆菌。此外，溶血性 链球菌产生红疹毒素的能力，以及沙门氏杆菌有特异性O 抗原等，均通过溶原性转换获得。当各菌失去相应噬菌体 后，则失去产生毒素或表达特异抗原特性。
细菌的遗传和变异PPT课件
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
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)
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
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。
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
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
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)
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
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。
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
细菌的遗传与变异精品PPT课件
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。
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。
八年级生物上册第四单元物种的延续第四章生物的遗传与变异第四节生物的变异课件(新版)济南版
普通甜菜 （2n）
化学药剂
高糖甜菜 （4n）
通过化学药剂诱导染色体数目加倍，而培育出的新品种
观察一种变异现象 ——瓜子大小的变异
• 质量性状： • 同一性状的差异不存在连续性变化，
界限分明，容易区分。可以用文字描述。
豌豆的圆粒和皱粒 兔的白毛和黑毛 人的能卷舌和不能卷舌 水稻的粳、糯 血型
数量性状： 同一性状的差异呈连续状态，界限不清楚，
不易分类。要用数字表示。
人的身高； 棉花的纤维长度； 奶牛的泌乳量
长度 5-7 8-
（毫 米）
10
个数
11- 14- 17- 20- 23- 26- 29- 3213 16 19 22 25 28 31 33
• 4.绘制曲线 • （1）互相参考对方的数据。 • （2）将两种瓜子在一个图中表示出来。 • （3）以果实的长度为x轴，样品的个数为y
轴
（4）可以画成折线图、直方图等。
二、变异的特点
1、变异是普遍存在的
达尔文记载的安 康羊
不同品种的玉米果穗
红眼果蝇和白眼果蝇
2、变异是不定向的 绝大多数变异对生物来说是不利的；少数是
有利的，还有一些既无害也无利。 3、变异可分为两类
可遗传变异： 遗传物质
不可遗传变异： 环境条件
三、人类应用遗传变异原理培育新品种
实例1：良种选育
姐妹俩
一、变异是普遍存在的
各种相对性状都是通过变异产生的
番茄的红果和黄果
豌豆的圆粒和皱粒
观察一种变异现象
观察实验材料，两个品种的瓜子有哪些差异？
瓜子底色有黑白之分，瓜子有大小之分 同一个品种瓜子的大小有没有差异？
瓜子颜色的区分和瓜子大小的区分哪个容易？为什么？
化学药剂
高糖甜菜 （4n）
通过化学药剂诱导染色体数目加倍，而培育出的新品种
观察一种变异现象 ——瓜子大小的变异
• 质量性状： • 同一性状的差异不存在连续性变化，
界限分明，容易区分。可以用文字描述。
豌豆的圆粒和皱粒 兔的白毛和黑毛 人的能卷舌和不能卷舌 水稻的粳、糯 血型
数量性状： 同一性状的差异呈连续状态，界限不清楚，
不易分类。要用数字表示。
人的身高； 棉花的纤维长度； 奶牛的泌乳量
长度 5-7 8-
（毫 米）
10
个数
11- 14- 17- 20- 23- 26- 29- 3213 16 19 22 25 28 31 33
• 4.绘制曲线 • （1）互相参考对方的数据。 • （2）将两种瓜子在一个图中表示出来。 • （3）以果实的长度为x轴，样品的个数为y
轴
（4）可以画成折线图、直方图等。
二、变异的特点
1、变异是普遍存在的
达尔文记载的安 康羊
不同品种的玉米果穗
红眼果蝇和白眼果蝇
2、变异是不定向的 绝大多数变异对生物来说是不利的；少数是
有利的，还有一些既无害也无利。 3、变异可分为两类
可遗传变异： 遗传物质
不可遗传变异： 环境条件
三、人类应用遗传变异原理培育新品种
实例1：良种选育
姐妹俩
一、变异是普遍存在的
各种相对性状都是通过变异产生的
番茄的红果和黄果
豌豆的圆粒和皱粒
观察一种变异现象
观察实验材料，两个品种的瓜子有哪些差异？
瓜子底色有黑白之分，瓜子有大小之分 同一个品种瓜子的大小有没有差异？
瓜子颜色的区分和瓜子大小的区分哪个容易？为什么？
医学微生物学PPT课件 细菌的遗传和变异
• 转座噬菌体或前噬菌体
• 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。
细菌的变异机制
• 基因的突变和损伤后修复 • 基因的转移和重组
转座子(1)
• 转座子(transposon，Tn)：是一类在细菌的染 色体、质粒或噬菌体之间自行移动的遗传成 分，是基因组中一段特异的具有转位特性的 独立的DNA序列。
• 被包装的DNA可以是供体菌染色体上的任何部分。
供体菌
噬菌体DNA
受体菌
细菌DNA
转导噬菌体
结果
• 完全转导
• 流产转导
整合 未整合
局限性转导restricted transduction
或称特异性转导， 所转导的 只限于供体菌染色体上特定 的基因。
溶原期时，噬菌体DNA整合 在细菌染色体特定部位，噬 菌体DNA发生偏差分离，将 自身的一段DNA留在细菌染 色体上，而带走了细菌DNA 上两侧的基因。当其转导并 整合到受体菌中，使受体菌 获得供体菌的某些遗传性状。 所转导的只限于供体菌上个 别的基因。
导突变率达10-6~10-4，10~1000倍。 2. 突变与选择 突变是随机的，不定向的。须将
突变的个别细菌至于利于突变菌而不利于其 他细菌生长的环境中，将突变菌筛选出来。 ➢ 影印试验（Lederberg，1952）证实了突变的 随机性。
Байду номын сангаас
影印试验 (replica plating)
THANK YOU
THANK YOU
噬菌体(2)
• 噬菌体感染细菌有两个结果： • 噬菌体在宿主菌内增殖后使宿主菌裂解，释放的噬菌
体再感染其他敏感细胞。建立了溶菌性周期。 • 噬菌体感染细菌后不增殖，其核酸整合到细菌染色体
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
细菌的遗传与变异 ppt课件
如： 淋球菌 （用第四代环丝氨酸）
结核
（耐异烟肼）
痢疾菌 （多重耐药菌株，药物依赖性菌株链霉素）
PPT课件 15
——金黄色葡萄球菌耐青霉素的菌株已从1946 年的14%上升至目前的80%。
A、金葡菌 —青霉素 B、耐药金葡菌 —甲氧西林 耐药金葡菌 —万古霉素
PPT课件 16
耐万古 霉素肠 球菌以 接合方 式传递
细菌的遗传与变异
PPT课件
1
1、遗传 VS 变异
(1)遗传：生命体通过核酸的复制和分配使亲代的性
状传递给子代，致使子代与亲代的生物学性状基本相 同，且代代相传，遗传使细菌的性状保持相对稳定。
(2)变异：在一定条件下，子代与亲代、子代相互之间，
生物学性状发生不同程度的稳定性差异。
PPT课件
2
A、遗传性变异（基因型变异）
a金葡菌青霉素耐万古霉素肠球菌以接合方耐万古霉素肠球菌以接合方b耐药金葡菌甲氧西林耐药金葡菌万古霉素式传递常见致病菌的耐药原因细菌药物耐药原因金葡菌青霉素产生b内酰胺酶甲氧西林合成pbp2膜结合蛋白降低药物对膜的亲和力膜结合蛋白降低药物对膜的亲和力四环素药物泵出肠球菌青霉素酶四环素核糖体改变绿脓杆菌青霉素酶或pbp改变氨基糖苷类酶或核糖体改变抗菌药物的作用靶位耐药性细菌在世界各地的分布二细菌遗传变异的物质基础细菌的遗传物质是dna大多为单倍体基因组细菌的基因组是指染色体和染色体以外遗传物质所携带基因的总称
• 两端的保守末端 • 中间的可变区：基因盒（多为耐药基因）
5`保守末端含有功能元件
• 整合酶基因，产物催化基因盒的整合与切除 • 重组位点 • 启动子
PPT课件
35
三、细菌变异的机制
——基因的突变与损伤后修复 ——基因的转移与重组
结核
（耐异烟肼）
痢疾菌 （多重耐药菌株，药物依赖性菌株链霉素）
PPT课件 15
——金黄色葡萄球菌耐青霉素的菌株已从1946 年的14%上升至目前的80%。
A、金葡菌 —青霉素 B、耐药金葡菌 —甲氧西林 耐药金葡菌 —万古霉素
PPT课件 16
耐万古 霉素肠 球菌以 接合方 式传递
细菌的遗传与变异
PPT课件
1
1、遗传 VS 变异
(1)遗传：生命体通过核酸的复制和分配使亲代的性
状传递给子代，致使子代与亲代的生物学性状基本相 同，且代代相传，遗传使细菌的性状保持相对稳定。
(2)变异：在一定条件下，子代与亲代、子代相互之间，
生物学性状发生不同程度的稳定性差异。
PPT课件
2
A、遗传性变异（基因型变异）
a金葡菌青霉素耐万古霉素肠球菌以接合方耐万古霉素肠球菌以接合方b耐药金葡菌甲氧西林耐药金葡菌万古霉素式传递常见致病菌的耐药原因细菌药物耐药原因金葡菌青霉素产生b内酰胺酶甲氧西林合成pbp2膜结合蛋白降低药物对膜的亲和力膜结合蛋白降低药物对膜的亲和力四环素药物泵出肠球菌青霉素酶四环素核糖体改变绿脓杆菌青霉素酶或pbp改变氨基糖苷类酶或核糖体改变抗菌药物的作用靶位耐药性细菌在世界各地的分布二细菌遗传变异的物质基础细菌的遗传物质是dna大多为单倍体基因组细菌的基因组是指染色体和染色体以外遗传物质所携带基因的总称
• 两端的保守末端 • 中间的可变区：基因盒（多为耐药基因）
5`保守末端含有功能元件
• 整合酶基因，产物催化基因盒的整合与切除 • 重组位点 • 启动子
PPT课件
35
三、细菌变异的机制
——基因的突变与损伤后修复 ——基因的转移与重组
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
分布：广泛。
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
头部：内含DNA/RNA
头部
尾部：包括中空尾管、 尾鞘、尾丝、尾刺等。 尾丝是吸附宿主细胞 表面特殊受体部位。
尾丝与受体
特特异异性性！ 菌表面结合
尾部
尾鞘收缩
液体培养基 混浊 澄清 固体培养基中，出现噬斑（plaque） 一定体积内的噬斑形成单位数目（pfu）
抗体或补体
(部分或完全失去胞壁)
特殊结构的变异
42-43℃
炭疽杆菌
失去形成芽胞能力, 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、单个菌落（O）
鞭毛变异
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
牛分枝杆菌
卡介苗
13年(230代)
大家应该也有点累了，稍作休息
金属基因、毒素基因及其他结构基因。 – 可能与细菌的多重耐药性有关。
IS Resistance Gene(s) IS
Tn 转座噬菌体或前噬菌体 – 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。
转座子的特征
（一）. 突变
➢ 突变(mutation)：是细菌遗传物质的结构发生 突然而稳定的改变，导致细菌性状的遗传性变 异。
– 日本首先分离到抗多种药物的宋内志贺菌多重 耐药株，多重耐药性很难用基因突变解释。
– 健康人中大肠埃希菌30%~50%有R质粒，而致 病性大肠埃希菌90%有R质粒。
– 与多重耐药性有关。耐药质粒从一个细菌转移 到另一个细菌中。
R质粒
– 耐药传递因子（resistance transfer factor,RTF）
质粒 噬菌体 转位因子
（一 ）染色体（chromosome）
细菌染色体外的遗传物质，是环状闭合 的双链DNA。带有遗传性息，能自行复 制，随细菌分裂转移到子代细胞，并非 细菌生长所必需。
特征
– 自我复制能力 – 编码产物赋予细菌某些性状特征 – 可自行丢失与人工消除 – 转移性（接合、转化或转导） – 相容性和不相容性
发生
自发突变（spontaneous mutation)突变率低10-10——10-
6
诱发突变（induced mutation)提高10-6——10-4
表现型
野生株（wild strain)没有发生突变的菌细胞 突变株（mutant strain)突变后的菌细胞
基因突变规律
随机发生，不定向； 突变与选择 突变是随机的、不定向的，外界环境 不能决定突变，只能对突变进行选择。 以耐药突变体为例 实验：影印试验 说明：耐药突变株在接触药物之前出现，药物的作 用是选择耐药株，淘汰敏感株 结论：细菌基因突变产生耐药性，与抗生素的使用 无关 具有相对稳定性； 可发生回复突变
Hfr：少数F质粒可整合至受体菌染色体上，与 染色体一起复制，这种与F质粒重组的细菌称 为Hfr。
Hfr
F-
Hfr
F-
Hfr
F-
Hfr
F-
高频重组菌中的F质粒有时从染色体上 脱离下来，带有染色体上邻近的基因，称为F’ 质粒。
F+菌，Hfr，F’菌都是雄性菌。
F’
F-
F’
F-
F’
F’
F’
F’
R质粒的接合
几种重要的质粒（编码的生物学性状）
– 致育质粒（F质粒） – 耐药质粒（R质粒） – 毒力质粒（Vi质粒） – 细菌素质粒（COL质粒） – 代谢质粒
（三）噬菌体
概念：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。
特征：1. 个体微小，可通过滤菌器； 2. 没有完整的细胞结构； 3. 专性细胞内寄生，复制增殖。
转化因子 （transforming principle ）
–在转化过程中，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。
感受态 （competence）
F质粒的接合
Donor F+
F+
F-
F+
F-
Recipient
F+
F+
F+
F+
F+
F+
Hfr
高频重组菌（high frequency recombination）
突变与选择证明实验
影印培养 replica plating (Lederberg 1952)
影印用无 菌丝绒布
无抗生素平板
含抗生素平板
3 3
耐药菌株
1
2
标记点
含抗生素培养管 （细菌生长 混浊）
含抗生素培养管 （细菌不生长 澄清）
影印后丝绒布上 对应菌落
（二）基因的转移和重组
基因转移（gene transfer）
prophage: 整合在细菌基 因组中的噬菌体基因组
溶原性细菌
插入序列（insertion sequence,IS） – 是最小的转位因子，＜2kb，不携带任何已知与插入功能无关
的基因区域
转座子（transposon,Tn） – ＞2kb，除携带与转位有关的基因外，还携带耐药性基因、抗
– 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（ recombination）
– 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。
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体融合等方式进 行。
供体菌裂解游离的DNA片段被受体菌直接 摄取，使受体菌获得新的性状。
大家有疑问的，可以询问和交流
细菌对某种抗菌药物有敏感变成耐药的变异 称为耐药性变异。
金黄色葡萄球菌 1946年对青霉素的耐药率 14%，目前超过80%
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
细菌遗传变异的物质基础
细菌的遗传物质是DNA 基因组：染色体和染色体外遗传物质
与F质粒相似，编码性菌毛的产生和通过接合转移
– 耐药（r）决定子
普遍性转导
generalized transduction
第四章：细菌的遗传和变异
遗传性变异（基因型变异）：是基因结构发生了改 变，特点是不可逆的，产生的新的性状可稳定的遗传 给后代。
非遗传性变异（表型变异）：是影响因素去除后， 变异的性状又可复原，不可遗传。
形态改变 3-6%食盐
鼠疫耶氏菌
多形态性
陈旧培基物ห้องสมุดไป่ตู้
L型变异
正常形态细菌
青霉素、溶菌酶
L型变异
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
头部：内含DNA/RNA
头部
尾部：包括中空尾管、 尾鞘、尾丝、尾刺等。 尾丝是吸附宿主细胞 表面特殊受体部位。
尾丝与受体
特特异异性性！ 菌表面结合
尾部
尾鞘收缩
液体培养基 混浊 澄清 固体培养基中，出现噬斑（plaque） 一定体积内的噬斑形成单位数目（pfu）
抗体或补体
(部分或完全失去胞壁)
特殊结构的变异
42-43℃
炭疽杆菌
失去形成芽胞能力, 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、单个菌落（O）
鞭毛变异
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
牛分枝杆菌
卡介苗
13年(230代)
大家应该也有点累了，稍作休息
金属基因、毒素基因及其他结构基因。 – 可能与细菌的多重耐药性有关。
IS Resistance Gene(s) IS
Tn 转座噬菌体或前噬菌体 – 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。
转座子的特征
（一）. 突变
➢ 突变(mutation)：是细菌遗传物质的结构发生 突然而稳定的改变，导致细菌性状的遗传性变 异。
– 日本首先分离到抗多种药物的宋内志贺菌多重 耐药株，多重耐药性很难用基因突变解释。
– 健康人中大肠埃希菌30%~50%有R质粒，而致 病性大肠埃希菌90%有R质粒。
– 与多重耐药性有关。耐药质粒从一个细菌转移 到另一个细菌中。
R质粒
– 耐药传递因子（resistance transfer factor,RTF）
质粒 噬菌体 转位因子
（一 ）染色体（chromosome）
细菌染色体外的遗传物质，是环状闭合 的双链DNA。带有遗传性息，能自行复 制，随细菌分裂转移到子代细胞，并非 细菌生长所必需。
特征
– 自我复制能力 – 编码产物赋予细菌某些性状特征 – 可自行丢失与人工消除 – 转移性（接合、转化或转导） – 相容性和不相容性
发生
自发突变（spontaneous mutation)突变率低10-10——10-
6
诱发突变（induced mutation)提高10-6——10-4
表现型
野生株（wild strain)没有发生突变的菌细胞 突变株（mutant strain)突变后的菌细胞
基因突变规律
随机发生，不定向； 突变与选择 突变是随机的、不定向的，外界环境 不能决定突变，只能对突变进行选择。 以耐药突变体为例 实验：影印试验 说明：耐药突变株在接触药物之前出现，药物的作 用是选择耐药株，淘汰敏感株 结论：细菌基因突变产生耐药性，与抗生素的使用 无关 具有相对稳定性； 可发生回复突变
Hfr：少数F质粒可整合至受体菌染色体上，与 染色体一起复制，这种与F质粒重组的细菌称 为Hfr。
Hfr
F-
Hfr
F-
Hfr
F-
Hfr
F-
高频重组菌中的F质粒有时从染色体上 脱离下来，带有染色体上邻近的基因，称为F’ 质粒。
F+菌，Hfr，F’菌都是雄性菌。
F’
F-
F’
F-
F’
F’
F’
F’
R质粒的接合
几种重要的质粒（编码的生物学性状）
– 致育质粒（F质粒） – 耐药质粒（R质粒） – 毒力质粒（Vi质粒） – 细菌素质粒（COL质粒） – 代谢质粒
（三）噬菌体
概念：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。
特征：1. 个体微小，可通过滤菌器； 2. 没有完整的细胞结构； 3. 专性细胞内寄生，复制增殖。
转化因子 （transforming principle ）
–在转化过程中，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。
感受态 （competence）
F质粒的接合
Donor F+
F+
F-
F+
F-
Recipient
F+
F+
F+
F+
F+
F+
Hfr
高频重组菌（high frequency recombination）
突变与选择证明实验
影印培养 replica plating (Lederberg 1952)
影印用无 菌丝绒布
无抗生素平板
含抗生素平板
3 3
耐药菌株
1
2
标记点
含抗生素培养管 （细菌生长 混浊）
含抗生素培养管 （细菌不生长 澄清）
影印后丝绒布上 对应菌落
（二）基因的转移和重组
基因转移（gene transfer）
prophage: 整合在细菌基 因组中的噬菌体基因组
溶原性细菌
插入序列（insertion sequence,IS） – 是最小的转位因子，＜2kb，不携带任何已知与插入功能无关
的基因区域
转座子（transposon,Tn） – ＞2kb，除携带与转位有关的基因外，还携带耐药性基因、抗
– 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（ recombination）
– 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。
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体融合等方式进 行。
供体菌裂解游离的DNA片段被受体菌直接 摄取，使受体菌获得新的性状。
大家有疑问的，可以询问和交流
细菌对某种抗菌药物有敏感变成耐药的变异 称为耐药性变异。
金黄色葡萄球菌 1946年对青霉素的耐药率 14%，目前超过80%
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
细菌遗传变异的物质基础
细菌的遗传物质是DNA 基因组：染色体和染色体外遗传物质
与F质粒相似，编码性菌毛的产生和通过接合转移
– 耐药（r）决定子
普遍性转导
generalized transduction
第四章：细菌的遗传和变异
遗传性变异（基因型变异）：是基因结构发生了改 变，特点是不可逆的，产生的新的性状可稳定的遗传 给后代。
非遗传性变异（表型变异）：是影响因素去除后， 变异的性状又可复原，不可遗传。
形态改变 3-6%食盐
鼠疫耶氏菌
多形态性
陈旧培基物ห้องสมุดไป่ตู้
L型变异
正常形态细菌
青霉素、溶菌酶
L型变异