第五章细菌与噬菌体的遗传
第五章病毒的遗传分析
第五章病毒的遗传分析（3h）教学目的：掌握噬菌体的突变类型以及λ噬菌体的基因组；明确噬菌体的噬菌体的重组；了解噬菌体的互补测验。
教学重点：噬菌体的重组。
教学难点：噬菌体的互补测验。
第一节噬菌体的繁殖和突变型一、噬菌体的繁殖二、噬菌体突变型第二节噬菌体突变型的互补测验一、φX174条件致死突变型的互补测验二、T4突变型的互补测验第三节噬菌体突变的重组实验一、T2突变型的两点测交二、T4突变型的三点测交第四节λ噬菌体基因组与λ原噬菌体一、λ噬菌体的基因组二、原噬菌体的插入与切除第五节环状排列与末端重复（自学）一、线状DNA具有环状遗传图二、环状排列与末端重复的形成第五章病毒的遗传分析（3h）第一节噬菌体的繁殖和突变型一、噬菌体的繁殖感染周期：是指噬菌体从吸附细菌到子代噬菌体从宿主细菌细胞中放出来的过程。
1、烈性噬菌体的感染周期：烈性噬菌体T4，其宿主是大肠杆菌，故称之为大肠杆菌T4－噬菌体。
T4－噬菌体对大肠杆菌的侵染过程，就是我们在前面讲过的噬菌体感染周期。
大肠杆菌T4－噬菌体：头、尾两部分组成，外为蛋白质外壳＋内部DNA分子。
侵染过程：侵染时T4噬菌体的尾部吸附在大肠杆菌的细胞壁上，放出溶菌酶将细胞壁溶成一小孔，借助于尾鞘的收缩，将自己的DNA（T4－DNA）通过小孔注入大肠杆菌细胞内，T4－噬菌体的基因e立即有顺序地进行表达。
T4－噬菌体DNA上约有160个基因，已定位的有70多个基因，装配成完整的噬菌体的全部信息也都在此DNA上。
T4－噬菌体的基因的表达：早前期基因表达—多为调节基因。
其作用是启动自身基因表达。
而抑制宿主大肠杆菌细胞的DNA合成。
晚前期基因表达—是与DNA复制有关的基因。
其产物是：核酸酶：降解大肠杆菌的DNA，为自己DNA 合成提供游离的核苷酸；DNA复制有关的酶：大量合成新T4－DNA。
晚期基因表达—是控制形态发生过程的基因；编码噬菌体结构蛋白的基因。
其产物是大部分直接参与外壳的建成和少数具有酶的作用。
第五章细菌基因重组及遗传分析
第一节 转化（Transformation）
转化：是指受体细胞在特定生理条件下吸收外源DNA分子或 片段，并能表达外源DNA性状的过程。转化现象的发现和转 化因子的证实对促进现代分子生物学的诞生和发展产生了巨 大的推动作用。 转化是导致细菌基因重组的主要途径之一，转化现象在自然 环境中普遍存在于许多细菌中，包括一些革兰氏阳性菌和阴 性菌，只是转化频率很低。
转化的两个例子： ①.用两个带有不同抗性的肺炎双球菌群体混合, 可以发现带有双抗性的细菌。 细菌裂解 DNA残留 其它细菌摄取转化
②.枯草杆菌活细胞表面分泌DNA，可被其它细 胞摄取。
通过化学和非常规培养等方法处理受体细胞，不仅可以提高 转化频率，也可使遗传转化发生在自然条件难以转化或不能 转化的微生物中。 在实验室条件下，通常用CaCl2 、cAMP、低温培养、PEG 介导及电脉冲等方法转化细菌或其它微生物。细菌转化的过 程大体可分为三个阶段： 感受态的出现 DNA的吸附和进入 DNA的整合
如果a和b是连锁的，当DNA浓度降低时，ab共转化频率 的下降和a或b的转化频率的下降相同。假如a和b不连锁， ab共转化频率的下降将远远超过a或b的转化频率。
因为在较低浓度范围内，转化频率和转化DNA的浓度成 正比关系，如果两个基因在同一DNA分子上，那么浓度降 低10倍时，两个基因同时转化的概率也将减少10倍。 如果两个基因不在同一DNA分子上，DNA浓度下降时， 两个基因同时转化的概率将减少100倍，而不是10倍。
例外---流感嗜血菌（G-）
转化小体
转化的双链DNA （30-50kb）结 合到膜受体上
双链DNA被转 化小体摄取
然而，不同的细菌摄取DNA 的方式也不尽相同。在流感 嗜血菌中，其感受态细胞形成 一种结合双链DNA的膜结构， 称为转化小体 （transformasome）。该 小体吸附DNA后，与细胞的 内外膜相融合而转入细胞内 侧。进入细胞质前，再将双 链变成单链DNA。
第3-5章 噬菌体、遗传变异、耐药性
一、 细菌的变异现象
1、形态结构变异
❖ 细菌L型——在青霉素、溶菌酶、补体等作用下，使菌细 胞壁发生缺陷；细菌呈多态性，革兰染色阴性。
❖ H-O变异——细菌失去鞭毛
陈旧培基物
鼠疫杆菌
多形态性
变形杆菌（Proteus） 鞭毛变异，H--O变异
葡萄球菌--- L 型菌落
葡萄球菌---回复后
2、毒 力 变 异
普遍性转导与局限性转导的区别
区别要点 转导发生的时期 转导的遗传物质
转导的后果
转导频率
普遍性转导
局限性转导
裂解期
溶原期
供体菌染色体DNA任何部位或质 噬菌体DNA及供体菌DNA
粒
的特定部位
完全转导或流产转导
受体菌获得供体菌DNA特 定部位的遗传特性
受体菌的10-7
转导频率较普遍转导增加 1000倍
三、干扰蛋白质合成的抗菌药物有：
1）影响氨酰-tRNA合成：莫匹罗星 2）影响核糖体功能：氨基糖苷类、四环素类
四、影响核酸合成和叶酸代谢：
1）博来霉素：断裂DNA 2）利福霉素：抑制转录延伸 3）多柔比星和柔红霉素：拓扑异构酶II抑制剂 4）新生霉素：DNA回旋酶抑制剂 5）甲氧苄啶（TMP）（抑制二氢叶酸合成酶）和磺胺（干扰叶酸代谢）
性菌毛有关 与耐药性有关 编码大肠菌素 与细菌毒力有关 与代谢相关的酶类
（三）转座因子（Transposable element）“Jump Gene”
是细菌基因组中能改变自身位置的一段DNA序列，由其 移动可引起插入突变、染色体畸变及基因的重排等，从而导 致细菌遗传性状改变。转座现象的发现，证明基因是在不断 改变遗传组成的动态有机体。（McClintock，1983诺奖）
第4章 噬菌体 第5章 细菌的遗传与变异 第6章 细菌的耐药性
4.研发新抗菌药物
根据细菌耐药性的机制及其与抗菌药物结
构的关系，改造化学结构，使其具有耐酶特性或
易于透入菌体。
寻找和研制具有抗菌活性，尤其对耐药菌有 活性的新抗菌药物；同时针对耐药菌产生的钝化 酶，寻找有效的酶抑制剂。
5.破坏耐药基因
随着细菌基因组研究的进展，学者们发现 通过破坏耐药基因可使细菌恢复对抗菌药物的
一、形态与结构的变异
特殊结构的变异
42-43℃
炭疽杆菌
10-20天
失去形成芽胞能力, 毒性降低
变形杆菌（H） 1%石炭酸 迁徙生长
（O） 单个菌落
二、毒 力 的 变 异
细菌的毒力变异表现为毒力的减弱或增强 毒力减弱 毒力增强 卡介苗（BCG） 白喉棒状杆菌
三、耐 药 性 变 异
细菌对某种抗菌药物可由敏感变成耐药
主讲:
杨志伟 教授
第四章
噬 菌 体
噬菌体(bacteriophage)
是感染细菌、真菌、放线菌、支原体、
螺旋体等微生物的病毒。因其能使细菌裂 解，故称为噬菌体。
噬菌体的特点
个体微小，可以通过细菌滤器；需用电子显微镜观 察； 无细胞结构，主要由衣壳（蛋白质）和核酸组成； 分布广泛； 与细菌的变异密切相关； 噬菌体具有严格的宿主特异性，只寄居于易感宿主 菌体内，
感。固有耐药性细菌称为天然耐药性细菌，其耐药 基因来自亲代，由细菌染色体基因决定而代代相传 的耐药性，存在于其染色体上，具有种属特异性。 如肠道杆菌对青霉素的耐药，固有耐药性始终如一
并可预测。
（二）获得耐药（acquired resistance） 1.获得耐药性概念
获得耐药性指细菌DNA的改变导致其获得耐药性表型。 耐药性细菌的耐药基因来源于基因突变或获得新基因。 在原先对药物敏感的细菌群体中出现了对抗菌药物 的耐药性，这是获得耐药性与固有耐药性的重要区别。
第五章细菌的遗传与变异
第5章细菌的遗传与变异遗传与变异是所有生物的一起生命特点。
细菌亦是一种生物，其形态结构、生理代谢、致病性、耐药性、抗原性等性状都是由细菌的遗传物质所决定。
遗传（heredity）使细菌的性状维持相对稳固，且代代相传，使其种属得以保留。
另者在必然条件下，假设子代与亲代之间和子代与子代之间的生物学性状显现不同称变异（variation）。
变异可使细菌产生新变种,变种的新特性靠遗传得以巩固，并使物种得以进展与进化。
细菌的变异分为遗传性与非遗传性变异，前者是细菌的基因结构发生了改变，如基因突变或基因转移与重组等，故又称基因型变异；后者是细菌在必然的环境条件阻碍下产生的变异，其基因结构未改变，称为表型变异。
基因型变异样发生于个别的细菌，不受环境因素的阻碍，变异发生后是不可逆的，产生的新性状可稳固的遗传给后代。
相反，表型变异易受到环境因素的阻碍，凡在此环境因素作用下的所有细菌都显现变异，而且当环境中的阻碍因素去除后，变异的性状又可恢复，表型变异不能遗传。
第一节细菌的变异现象一、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，生长进程中受外界环境条件的阻碍也可发生变异。
如鼠疫耶尔森菌在陈腐的培育物或含30g/L NaCl的培育基上，形态可从典型的两极浓染的椭圆形小杆菌变成多形态性，如球形、酵母样形、亚铃形等。
又如许多细菌在青霉素、免疫血清、补体和溶菌酶等因素阻碍下，细胞壁合成受阻，成为细胞壁缺点型细菌（细菌L型变异），L型的革兰染色多为阴性，呈球形、长丝状或多形态性，在含血清的高渗低琼脂培育基（含20％血清、5％NaCl、%琼脂）上能缓慢生长，形成中央厚而周围薄的荷包蛋样小菌落。
细菌的一些特殊结构，如荚膜、芽胞、鞭毛等也可发生变异。
肺炎链球菌在机体内或在含有血清的培育基中初分离时可形成荚膜，致病性强，经传代培育后荚膜慢慢消失，致病性也随之减弱。
将有芽胞的炭疽芽胞杆菌在42℃培育10～20d后，可失去形成芽胞的能力，同时毒力也会相应减弱。
病原微生物第5章细菌的遗传与变异习题与答案
第5章细菌的遗传与变异一、选择题A型题1．以下微生物中，不受噬菌体侵袭的是:A．真菌B．细菌C．支原体D．螺旋体E．立克次体2．关于噬菌体的表达，以下哪项是正确的?A．具有严格的宿主特异性B．可用细菌滤器除去C．含DNA和正RNAD．对理化因素的抵抗力比一般细菌弱E．能在无生命的人工培养基上生长3．用来测量噬菌体大小的单位是:A B.mm C.μm D.nm E.dm4.噬菌体的生物学特性与以下哪种微生物相似?A.细菌B.病毒C.支原体D.衣原体E.立克次体5.噬菌体所含的核酸是:A.DNAB.RNAC.DNA和RNAD.DNA或RNAE.DNA或RNA6.溶原性细菌是指:A.带有前噬菌体基因组的细菌B.带有毒性噬菌体的细菌C.带有温和噬菌体的细菌D.带有R质粒的细菌E.带有F质粒的细菌7.能与宿主菌染色体整合的噬菌体基因组称:A.毒性噬菌体B.溶原性噬菌体C.温和噬菌体D.前噬菌体E.以上都不是8.既有溶原期又有裂解期的噬菌体是:A.毒性噬菌体B.前噬菌体C.温和噬菌体D.β噬菌体E.λ噬菌体9.噬菌体感染的特异性取决于:A.噬菌体蛋白与宿主菌外表受体分子构造的互补性B．其核酸组成与宿主菌是否相符C．噬菌体的形态D．细菌的种类E．噬菌体的核酸类型10．毒性噬菌体感染细菌后导致细菌:A．快速繁殖B．停顿繁殖C．产生毒素D．基因突变E．裂解11．细菌的HO变异属于：A.形态变异B.毒力变异C.鞭毛变异D.菌落变异E.耐药性变异12．BCG是有毒牛型结核杆菌经以下哪种变异形成的？A.形态变异B.毒力变异C.抗原变异D.耐药性变异E.菌落变异13．SR变异是指细菌的：A.形态变异B.构造变异C.耐药性变异D.抗原变异E.菌落变异14．细菌的遗传物质包括：A.染色体、核糖体、前噬菌体B.染色体、质粒、异染颗粒C.核质、核糖体、质粒D核质、质粒、转位因子E.染色体、质粒、中介体15．编码细菌对抗菌药物耐药性的质粒是：A.F质粒B.R质粒C.Vi质粒D.Col质粒E.K质粒16．关于质粒的表达，以下哪项是错误的？A.是细菌染色体以外的遗传物质B.具有自我复制的才能C.可自行丧失或经理化因素处理后消除D.是细菌必备的构造E.带有遗传信息，赋予细菌某些形状特征17．关于细菌的耐药性突变，以下表达错误的选项是：A.可以自然发生B.可经理化因素诱导发生C.细菌接触药物之前就已发生D.细菌在药物环境中逐渐适应而变为耐药株E.药物仅起挑选耐药株的作用 , , , , , , , 18．最先发现肺炎链球菌转化现象的科学家是：A. GriffithB. AveryC. LuriaD. LederbergE. Delbruck19．染色体上整合有 F 质粒的细菌称为： A. F + 菌 B. F 菌C. F’菌D. Hfr 菌E. 溶原菌 20．细菌耐药性形成的主要方式是：A. 转化B. 接合C. 转导D. 溶原性转换E. 原生质体交融21．细菌多重耐药性的形成，主要是由于：A. 染色体突变B. R 质粒的转移C. 转座子的转位D. 溶原性转换E. 插入序列的插入22．关于耐药性质粒的表达，错误的一项为哪一项：A. 由耐药传递因子(RTF)和耐药决定子组成B. B.RTF 与 F 质粒的功能相似，编码性菌毛C. 质粒的转移是造成细菌间耐药性传播的主要原因D. 细菌多重耐药性的产生是由于 R 质粒基因突变所致E. 耐药决定子可编码细菌的多重耐药性23．质粒在细菌间的转移方式主要是：A. 转化B. 接合C.转导D.溶原性转换E. 原生质体交融24．转化过程中受体菌获得供体菌遗传物质的方式是：A. 通过鞭毛B. 通过性菌毛C. 通过噬菌体D. 直接摄取E. 细胞交融25．关于转位因子的表达，错误的选项是：A. 包括插入序列、转座子和前噬菌体B. 转座子与细菌的多重耐药性有关C. 前噬菌体与编码某些细菌的毒素有关D.转位因子仅存在于质粒 DNA 上E. 转位因子能在 DNA 分子中挪动26．能将供体菌与受体菌直接沟通而传递遗传物质的构造是：A. 鞭毛B.性菌毛C.中介体D. 核糖体E. 普通菌毛27．细菌的性菌毛：A. 化学成分为多糖B. 与细菌的运动有关C.是接合时的必要构造D. 是转导时的必要构造E.是细菌吸附于易感细胞的必要构造28．Hfr 菌是：A. 含有 R 质粒的细菌B. 含有 Col 质粒的细菌C. 染色体上整合有 F 质粒的细菌D. 染色体上整合有前噬菌体的细菌E. 不产生性菌毛的细菌29．以温和噬菌体为载体，将供体菌的 DNA 转移到受体菌的过程称为：A. 转导B. 接合C. 转化D. 溶原性转换E. 原生质体交融30．细菌的转导和溶原性转换的共同特点是：A. 需 R 质粒参与B. 由温和噬菌体介导 C . 由毒性噬菌体介导 D. 需 F 质粒参 E. 由性菌毛介导31．接合与原生质体交融的共同特点是：A. 需性菌毛介导B. 需温和噬菌体参与C. 需 R 质粒参与D. 需供菌与受菌直接接触E. 需处于感受态32．Hfr 菌与 F 菌进展接合时，转移的遗传物质主要是：A. R 质粒B. 游离的 F 质粒C. F 质粒D. 染色体上的 F 质粒E. 染色体基因 33．F + 菌与 F 菌的主要区别是：A. F + 菌含性菌毛，F 菌不含性菌毛B. F 菌含性菌毛，F + 菌不含性菌毛C. F 质粒可含染色体基因，F + 菌的 F 质粒不含染色体基因D. F + 菌可与 F 菌接合，F 菌不能与 F 菌接合E. F 菌能与 F 菌接合，F + 菌不能与 F 菌接合34．普遍性转导转移的基因包括：A. 染色体及质粒上的基因B. 质粒上的基因C. 染色体上特定部位的基因D. 染色体上任何部位的基因E. 噬菌体基因35．关于流产转导的表达，以下哪项是错误的？A. 是普遍性转导的形式之一B. 外源性 DNA 不能与受体菌染色体整合 , ’ ’ ’ C. 外源性 DNA 不能自身复制 D. 产生的菌落比正常菌落小得多E. 完全转导比流产转导更多见36．以下关于局限性转导，哪项表达是错误的？A. 又称特异性转导B. 仅转导供体菌染色体上特定的基因C. 受菌获得供菌染色体 DNA 特定部位的遗传性状D. 转导发生在温和噬菌体的裂解期E. 转导频率较普遍性转导高37．溶原性转换转移的遗传物质是：A. 细菌染色体基因B. 噬菌体基因C. 转座子D. 插入序列E. 质粒38．白喉棒状杆菌染色体上整合β棒状噬菌体基因后，获得产生白喉毒素的才能，这种基因转移方式属于：A. 转化B. 接合C. 转导D. 溶原性转换E. 原生质体交融39．溶原性转换：A. 由 R 质粒参与B. 由性菌毛介导C. 由温和噬菌体参与D. 由毒性噬菌体参与E. 受菌与供菌直接交融而发生基因转换40．溶原性转换与转导的区别是：A. 前者参与的是温和噬菌体，后者参与的是毒性噬菌体B. 前者转移的是噬菌体基因，后者转移的是供体菌基因C. 前者可引起受体菌耐药性改变，而后者不能D. 前者需供菌与受菌直接接触，后者以噬菌体为载体进展基因转移E. 前者进展基因转移需受菌处于感受态，后者那么否41．细菌的转导和溶原性转换的共同特点是：A. 需质粒参与B.需处于感受态C. 需温和噬菌体参与D. 需毒性噬菌体介导E. 需性菌毛介导42．关于 R 质粒的特点，不包括以下哪一项？A. 含编码细菌耐药性的基因B. 一种 R 质粒只含有针对一种抗菌药物的耐药基因C. 为接合性质粒D. 由耐药传递因子和耐药决定子组成E. 耐药决定子上的转座子可编码细菌的多重耐药性43．原生质体交融：A. 发生于亲缘关系很近的细菌之间B. 是两细菌的细胞壁发生交融C. 交融细胞的胞质混合，但无遗传物质交换D. 细菌通过该方式传递耐药性非常常见E. 是一种人工基因转移系统44． 临床上预防耐药菌株产生和扩散的主要措施是：A. 早期、足量使用抗生素B. 少量屡次使用抗生素C. 尽量使用广谱抗生素D. 长期、大量、结合使用多种抗生素E. 在细菌药敏试验指导下使用抗生素45．以下哪种方式不能转移质粒基因？A. 转化B. 溶原性转换C. 普遍性转导D. 原生质体交融E. 接合46．以下哪种实验可用来测定致癌物质？A. Aems testB. transformation testC. fluctuation testD. replica plating testE.Widal test47．关于接合的表达，以下哪项是错误的？ A. F + 菌与 F 菌接合,转移的是 F 质粒B. Hfr 菌与 F 菌接合,转移的主要是染色体基因C. F 菌与 F 菌接合，转移的是 F 质粒D. F + 菌与 F 菌接合后, F + 菌并不失去 F 质粒E. F 菌与 F 菌接合后，F 菌失去 F 质粒48．细菌 L 型变异的特点，不包括以下哪一项？A. 属于细菌的形态变异, B. 是由于细菌的细胞壁合成受阻C. L 型细菌多为革兰染色阴性D. L 型细菌呈多形性，可通过细菌滤器E. L 型细菌在低渗高琼脂含血清的培养基上能缓慢生长49．流产转导是指噬菌体携带的供体菌 DNA 片段：A. 不能进入受体菌B. 进入受体菌后被降解C. 进入受体菌后能自身复制，但不能与染色体整合D. 进入受体菌后既不能自身复制，也不能与染色体整合E. 与受体菌染色体整合后不能表达相应的性状50．决定细菌耐药性的遗传物质是：A. R 质粒B. F 质粒C. 细菌染色体D. 噬菌体E. 插入序列51．关于接合的表达，以下哪项是错误的？A. 细菌间通过性菌毛进展接合B. 接合转移的基因主要是质粒 DNAC. R 质粒为接合性质粒D. F 质粒丧失，细菌接合的才能随之消失E. 接合是革兰阴性菌中 F 质粒的特征，革兰阳性菌中尚未发现52．关于细菌遗传变异的实际意义，以下哪项表达不正确？A. 临床别离的非典型菌株，要从细菌变异的角度去分析、鉴别B. 临床别离的致病菌，须进展药敏试验以正确选择抗生素C. 可利用细菌遗传变异的原理制备疫苗D. 可利用细菌遗传变异的原理来测定致癌物质E. 细菌的耐药质粒与耐药性有关而与毒力及致病性无关53．转位因子不包括以下哪种成分？A. 转座子B. 插入序列C. 转化因子D. 前噬菌体E. 转座噬菌体X 型题1．噬菌体的特点是:A.非细胞型微生物B.严格活细胞内寄生C.分别以细菌、真菌、螺旋体及放线菌等为 宿主D.可通过滤菌器E.对人致病2.电子显微镜下，噬菌体的形态有:A.蝌蚪形 B ．微球形C ．棒形D ．砖形E ．丝形3．溶原性细菌的特点是:A ．能正常繁殖，不产生噬菌体，但能将产噬菌体的才能传递给后代B ．溶原状态有时 自发地终止C ．能抵抗相应噬菌体的侵袭作用D ．溶原性细菌某些性状可发生改变E ．能产生细菌素4．以下细菌中，产生毒素与噬菌体有关的是:A ．大肠杆菌B ．白喉棒状杆菌C ．金黄色葡萄球菌D ．破伤风梭菌E ．肉毒梭菌5．噬菌体用于细菌的鉴定和分型是由于噬菌体:A ．能诱导细菌变异B ．能寄生在细菌内C ．寄生作用具有种、型特异性D ．能裂解 细菌E ．能使细菌成为溶原状态6．噬菌体的应用包括:A ．分子生物学研究的重要工具B ．细菌的鉴定和分型C ．检测标本中的未知细菌D ．用 于治疗某些部分感染性疾病E ．用于追踪传染源7.可产生性菌毛的细菌有： A. F + 菌 B. F 菌 C. Hfr D. 含 R 质粒的细菌 E. 雄菌8．以下基因转移与重组的方式中，哪些与细菌的耐药性形成有关？A. 转化B. 转导C. 接合D. 溶原性转换E. 原生质体交融C. F 菌与 F 菌接合时，F 质粒及染色体基因一起被转移 , ’ ’ 9．关于普遍性转导的特点，以下哪些表达是正确的？A. 由温和噬菌体介导B. 能转导供体菌染色体 DNA 的任何部位C. 能转导质粒D. 发生在温和噬菌体的裂解期E. 转导频率比局限性转导高10．以下哪些属于细菌的遗传物质：A. 染色体B. 质粒C. 插入序列D. 转座子E. 前噬菌体11．以下哪些遗传物质可通过接合的方式转移？A. 染色体基因B. F 质粒C. F 质粒D.Col 质粒E. R 质粒12．非接合性质粒可通过以下哪几种方式在细菌间转移？A. 转化B. 转导C. 接合D. 溶原性转换E. 原生质体交融13．耐药性突变的特点是：A. 产生耐药性突变的是菌群中的个别细菌B. 是由于细菌接触药物后引起的C. 突变是自发的、随机的D. 突变率可因理化因素诱导而增高E. 回复突变不一定会恢复原来的基因型14．为防止耐药菌株的出现及扩散，临床用药应采取哪些措施？A. 治疗前做药物敏感试验B. 足够剂量用药C. 几种抗生素结合使用D. 少量屡次用药E. 使用广谱抗生素15．关于转位因子，下述正确的选项是：A. 分为插入序列、转座子和前噬菌体三类B. 是细菌基因组中能改变自身位置的一段特异性 DNA 序列C. 可存在于细菌染色体或质粒 DNA 分子上D. 可在染色体与质粒、质粒与质粒之间进展转移E. 转位因子的转位可引起细菌基因突变或基因转移16．SR 变异可伴有以下哪些变异？A. 抗原变异B. 毒力变异C. 构造变异D. 耐药性变异E. 生化反响的变异17．与噬菌体有关的基因转移和重组的方式有：A. transformationB. transductionC. conjugationD. protoplast fusionE. lysogenic conversion18. 关于接合的表达，以下哪些是正确的？ A. F + 菌与 F 菌接合时，F 质粒被转移B. Hfr 菌与 F 菌接合时，染色体基因被转移 ’ D. F + 菌与 F 菌接合后，F + 菌失去 F 质粒而变为 F 菌E. F 菌与 F 菌接合后，F 菌不变为 F 菌19．以下关于转化的表达，哪些是正确的？A. 被转化的 DNA 片段称为转化因子B. 转化转移的 DNA 片段比转导要小C. 转化比转导的效率高D. 只有受体菌处于感受态才能进展转化E. Ca 2+ 与 Mg 2+ 处理，可增加感受态细菌摄取 DNA 的才能20．关于流产转导，下述正确的选项是：A. 外源性 DNA 片段不能进入受体菌B. 外源性 DNA 片段不能与受体菌染色体整合C. 外源性 DNA 片段不能自身复制D. 流产转导是普遍性转导的一种类型E. 流产转导的菌落大小与正常菌落一样21．关于局限性转导，以下表达正确的选项是：A. 由温和噬菌体介导B. 由毒性噬菌体介导C. 所转导的只限于供体菌染色体上特定的基因D. 受体菌获得供体菌 DNA 特定部位的遗传特性E. 转导频率较普遍性转导低22．关于原生质体交融的表达，正确的选项是： A. 两种细菌经溶菌酶或青霉素处理而形成B. 交融后的原生质体缺乏细胞膜C. 交融细胞的胞质可互相混合D. 交融细胞的遗传物质可互相交换E. 交融仅发生于亲缘关系很近的细菌之间23．关于质粒的表达，以下各项哪些是正确的？A. 是细菌核质外的遗传物质B. 能在胞浆中自行复制C. 一个细菌内只能含有一种质粒D. 可自行丧失或经人工处理后消除E. 是细菌生命活动必需的构造24．细菌间进展基因转移和重组的外源性遗传物质包括：A. 核质B. 核糖体C. 质粒 DNAD. 转座子E. 噬菌体基因二、填空题1．噬菌体有 、 和 三种形态，大多数噬菌体呈形。
第五章细菌和噬菌体的重组和连锁
混合作用 60min ，在含链霉素、 不加腺嘌呤的完全培养基上
涂板，只有重组子能够存活：
F-: ade+str r 1000
影印到 EMB培养基上
紫红色菌落： lac+ade+ 780 （亲本型） 白色或粉红色菌落： lac- ade+ 220 （重组型）
RF lac-ade =
lac -ade + lac +ade ++lac -ade +
*100%
= 220
1000
*100%=22%
用重组频率（ RF）所测得的基因距离与用中断杂交技术 以时间为单位的基因距离基本上是成正比的，大致是 1分钟 相当于 20%重组值，即： 1整合状态：整合到细菌环状染色体上，与细菌染色体一起遗传。
F因子的存在状态
71
3、F因子的特性
（ 1）决定大肠杆菌育性： F+菌株，含游离F因子 供体 雄性 F － 菌株，无游离 F因子 受体 雌性
（2）F因子高频率转移 当F+×F－ , F+的 F因子复制为二 ,通过接合管将 F因子传递给 F－ 菌株,
2. r 大噬菌斑 ,边缘清晰 : 快速溶菌 (rapid lysis),无
溶菌阻碍现象 (lysis inhibition)
四 噬菌体的基因重组
用T2 噬菌体 hr+和h+r 混合感染 E.coli B, 再用释放出来的子代噬菌体感染 E.coli B+E.coli B/2 , 出现四种噬菌斑 :
1950 年Davis （戴维斯），做了 U实验，在 U底部中间用滤片隔开，交
3基础微生物第四章噬菌体 第五章细菌遗传变异
余氵 贺 1933~1988
1958年，广慈医院在抢救大 面积烧伤工人邱财康期间， 为快速抑制绿脓杆菌的繁殖 ，余氵 贺 教授亲自带领师生到 郊外便池采集了几十种噬菌 体，选择其中噬菌力特别强 的应用于临床，攻克了绿脓 杆菌的感染，保全了邱财康 的肢体，使抢救工作顺利进 行，创造了我国烧伤史上的 奇迹。
39
4、整合子（integron，In）
是一种运动性的DNA分子， 能捕获和整合外源性基因， 使之成为功能性基因表达的基因元件。 可存在于染色体、质粒或转座子上。
Stokes HW，Hall RM．A Novel family of potentially mobile DNA elements encoding site-specific gene integration functions： integrons．Microbial，1989．
前噬菌体prophage: 整合在细菌基因组中 的噬菌体基因组
溶原性细菌
44
前噬菌体引起宿主菌的溶原性转化； 前噬菌体能整合到细菌染色体的任一位置， 改变细菌的某些生物学性状。 如大肠埃希菌温和性噬菌体Mu （mutator phage，诱变噬菌体）。
可作为生物诱变剂，研究细菌变异的工具。
45
二、细菌变异的机制
第三章 噬菌体 bacteriophage
1
2
噬菌体
感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的
病毒的总称。
个体微小，可以通过细菌滤器；
无细胞结构，主要有蛋白质构成的衣壳和包含
于其中的核酸组成；
为专性细胞内寄生的微生物。 不能独立生存， 噬菌体与宿主细胞之间的特异性
3
主要内容
噬菌体的生物学性状 噬菌体与宿主菌的关系 毒性噬菌体，温和噬菌体 噬菌体的应用
第五章 细菌的遗传分析
中断杂交实验与重组作图
致育基因 配对区
原点
致育基因
F因子在细菌染色体上有很多插入位点，并且插入的取向不同 一个F＋品系可以产生很多Hfr品系
几个Hfr菌株的线性连锁群的产生
Hfr H菌株的基因转移顺序 thr pro lac pur gal his gly thi Hfr 1菌株的基因转移顺序 thr thi gly his gal pur lac pro
三、重组作图
Hfr lac+ade+ ×F- lac-ade- ；转移顺序: 先 lac, 后ade．
Hfr lac+ ade+ 无交
F- lac- ade-
换
Hfr lac+ ade+
外部
F- lac- ade-
交换
Hfr lac+ ade+ 之间
F- lac- ade-
交换
F- lac- ade-
3、抗性突变型：细菌由于某基因的突变而对某些噬 菌体或抗菌素产生抗性。
如：抗药突变型： 抗链霉素突变型：Strr，（野生型Strs） 抗青霉素突变型：Penr，（野生型Pens ）
❖ 抗phage突变型： 抗T1-phage突变型：Tonr，（野生型Tons ）
❖ 细菌接合现象的发现 ❖ F因子及其转移 ❖ 细菌重组的特点
❖ 外源DNA的进入，除受体部位外，还必须有 酶或蛋白质分子，以及能量等的协同作用。 外源DNA只有在酶促旺盛的受体部位进入。
转化与转导作图
感受态细胞与感受态因子
❖ 感受态细胞：这种能接受外源DNA分子并被 转化的细菌细胞。
❖ 感受态因子：促进转化作用的酶或蛋白质的 分子。
感受态细胞
徐蕾《微生物学》第4、5章噬菌体、遗传变异qians
(3) 医学上重要的质粒
◆ F质粒（fertility plasmid)或致育性质粒 ——控制细菌性菌毛的产生，与细菌变异有关；
♂. 带有F质粒的为雄性菌，能编码产生性菌毛； ♀. 无F质粒的为雌性菌，无性菌毛。 ◆ 耐药性质粒（resistance plasmid）
——编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。
◆ 毒力质粒（Vi质粒，virulence plasmid ） ——编码与该菌致病性有关的毒力因子。
ST质粒：编码耐热肠毒素 K质粒：决定细菌的粘附定植
3. 噬菌体
棒
状
白喉杆菌
杆
菌
噬
菌
体
4、转座元件
1）概念： 一类能够在细菌的染色体、质粒、噬菌体之间自行移
动的遗传成分，是基因中一段特异的具有转位特性的独立 的DNA 序列。
思考题
1.解释噬菌体，毒性噬菌体，温和噬菌体（溶 原性噬菌体），前噬菌体
2.溶原性细菌经历哪两个生活周期？ 3.毒性噬菌体的复制周期有哪几个阶段？
另：Phage的形态和结构 溶菌过程
第五 章 细 菌 的 遗 传 和 变异
一. 细菌的变异现象
遗传性变异
(基因型变异)
非遗传性变异
(表型变异)
R质粒接合作用产生耐药性的特点
有RTF，耐药性传播迅速 对多种抗生素耐药 种间传播，使耐药性广泛传播
3. 转导(transduction)
转导——是以温和噬菌体为载体，将供体菌的
一段DNA转移到受体菌内，使受体菌获得新的性 状。
◆普遍性转导（generalized transduction） ◆局限性转导（restricted transduction）
5细菌和噬菌体的遗传分析
细菌和噬菌体的遗传分析[习题]1一、填空题1、F’因子是从_________细胞中不准确地切除_________时产生的。
2、F因子和温和噬菌体因为都可以__________________________________________，称为_________。
3． Hfr×F—时，为使Hfr不被选择，要使它带有__________基因，而且这个基因应位于染色体的______。
4． Hfr（λ）×F—，可使F—发生______，而Hfr×F—（λ）能产生_____，这种现象叫________。
5、原噬菌体是由温和噬菌体经______________________整合到细菌染色体形成的，这与Hfr 菌株形成过程相同。
6、F’因子是从_________细胞中不准确地切除_________时产生的。
所以F’因子除了含F因子的基因外，还有部分_______的基因。
7、在Benzer的顺反测验中，当T4rIIA×T4rIIB侵染E．coli K12时，可产生______反应，再涂布到E．coli B上时，出现_________。
8、单向的同源重组常在原核生物中发生。
如____________和___________。
9、大肠杆菌F+菌株与F-菌株结合，最后F+菌株变成了________,F-菌株变成了________。
二、解释下列名词：F-菌株、F+菌株、Hfr菌株、F因子、F'因子、烈性噬菌体、温和性噬菌体、溶原性细菌、部分二倍体。
三、选择题1、某些细菌能通过其细胞膜摄取周围供体的染色体片段，并将此外源DNA片段通过重组参入到自己染色体组的过程，称为( )。
a.接合b.性导c.转导d.转化2、让Hfr arg-leu+azi s str r与F-arg+leu-azi r str s混合培养，使其发生接合。
想增多F-重组型arg+leu+azi r的出现，下面哪—种培养基将完成这个选择( )。
第五章 细菌的遗传分析
转导（transduction）就是以病毒作为载体
将遗传信息从一个细菌细胞传递到另一 个细菌细胞。
转导颗粒：把细菌染色体片段包装在噬
菌体蛋白质外壳内而产生的假噬菌体， 其中并不包含噬菌体的遗传物质。
转导
普遍性转导 局限性转导
2.普遍性转导与作图 普遍性转导（general transduclion）： 能够转导细菌染色体上的任何基因。 如：P 和P 这类噬菌体所进行的转导。
2.分解代谢功能的突变型 ■ 野生型的分解代谢功能正常 ■ 突变型由于基因的改变影响了分解代 谢功能 如：Lac-突变型不能分解乳糖，因此就 不能生长在以乳糖为唯一碳源的基本培养 基中，而野生型细菌Lac+都能利用乳糖。
3.抗性突变型 细菌由于某基因的突变而对某些噬菌体或 抗菌素产生抗性。 如：抗链霉素突变型Str-，相应的野生型 为Str+。
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
F+ F+ FHfr Hfr FFF+
第五节 F′因子与 性导
一、F′因子
F＋
Hfr
1959年，Adelberg和Burns发现： 整合到细菌染色体上的F因子，在环出时不够准 确，携带出细菌染色体上的一些基因，这种带 有染色体基因的附加体称为F′因子（ F′factor） F′因子携带染色体的节段大小：从一个标准基 因到半个细菌染色体。
3.转化的过程
4.转化作图 在转化过程中，DNA小片段 → 受体。 ■相距很远的二个基因很难同时存在于一个DNA 片段中，一般不能同时进行转化。 ■两个基因紧密连锁时，它们就有较多的机会包 括在同一个DNA片段中，并同时整合到受体染 色体里——共转化（cotransformation），共 转化的基因一般是连锁的。
课件噬菌体遗传与变异.ppt
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：比细菌强
噬菌体
噬菌体的种类
毒性噬菌体（virulent phage）
温和噬菌体（temperate phage）/ 溶原性噬菌体（lysogenic phage）
第二节 毒性噬菌体
毒性噬菌体（virulent phage） –能在宿主菌细胞内复制增殖，产生许多
–致育质粒（F质粒）：编码细菌性菌毛 –耐药质粒（R质粒）：编码细菌耐药性
毒力质粒（Vi质粒）：编码细菌毒力因子 –细菌素质粒（Col质粒）：编码大肠埃希菌的大
肠菌素 –代谢质粒
质粒是基因工程中最常用的基因载体
转座因子 （transposable element）
是指基因组中能够改变自身位置的一段DNA片段。 转位（transposition）：转位因子能从染色体 或质粒的一个位置转移到在另一个位置。 转位因子的转位行为，能使DNA发生插入突变和 广泛的基因重排。 包括：插入序列、转座子、转座噬菌体
抑制基因转录 ✓ 阻遏蛋白 ✓ 辅阻遏物
促进基因转录
细菌的变异机制
基因的转移和重组 基因的突变
第三节 基因的转移和重组
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。
重组（rebination）
–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。
IS Resistance Gene(s) IS
Tn
转座子的特征
转座子 Tn1 Tn2 Tn3
Tn4 Tn5 Tn6 Tn7 Tn9 Tn10 Tn551 Tn971 Tn1681
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第五章 细菌与噬菌体的遗传
1、利用何种实验方法可以测定细菌基因组中基因的连锁关系？
解答：
利用中断杂交法可以测定细菌基因组中基因的连锁关系。
具体方法如下：
供体与受体选用具有不同遗传标记的缺陷型品系，其中受体菌株选用抗链霉素品系，而供体菌株为相应的链霉素敏感型。
这样就可以通过在鉴别培养基中添加链霉素而筛除掉供体菌株从而只考察受体菌株的基因型组成情况。
我们可以每隔一定时间取样，稀释到一定浓度，涂布于不同的鉴别培养基中，判断基因的整合顺序。
基因离转移原点越近，则越先进入受体细胞，若基因离原点越远，则越晚进入受体细胞，致育基因最后进入受体细胞。
同样原理，可以利用非中断杂交方法进行测验，在培养一定时间以后取样，鉴定，先进入受体细胞的基因首先发生整合，形成重组类型的重组子，这样，重组子数量多的基因最先进入受体细胞，重组子数量少的基因后进入到受体细胞中。
由此可以进行判断基因的连锁关系及先后顺序。
2．现有5个Hfr品系其DNA转移到F一细菌中去的基因顺序如下：
Hfr品系 转移顺序
1、BKARM
2、DLQEOC
3、OEQLDN
4、MCOEQLDN
5、RAKBN
试画出这些基因在染色体图上的顺序。
解答：
这些基因在染色体图上成环形排列，依据细菌遗传物质转移与重组的特点，可以判断各基因的顺序为：
3．由一个野生型菌株抽提DNA，用来转化一个基因型为trp 2- his 2- tyr 1-的突变型菌株。
不同类转化
子的菌落数目如下：
trp 2- his 2- tyr 1+ 685
trp 2- his 2+ tyr 1- 418
trp 2- his 2+ tyr 1+ 3660
trp 2+ his 2- tyr 1+ 107
trp 2+ his 2- tyr 1- 2600
trp 2+ his 2+ tyr 1- 1180
trp 2+ his 2+ tyr 1+ 11940
试计算
a) 3个基因间的遗传距离是多少？
b) 它们的连锁次序如何?
解答：
a)供体DNA + + +
受体DNA trp 2- his 2- tyr 1-
转化子数目最多的是3个座位同时被转化的类型，这说明所研究的座位在染色体上是紧密连锁的。
则：
trp 2－his 2间重组值为：
重组值=%100×+−+−+++++−+−+=）
（）（）（）（）（总数重组体数目 =%100418
3660107260011801194041836601072600×++++++++＝34% trp 2－tyr 1 间重组值为：
%100685
36601180260010711940685366011802600×++++++++ ＝40%
his 2－tyr 1间重组值为：
%100107
68511804183660119401076851180418×++++++++ ＝13%
b) 根据上述重组值计算结果，这三个基因的排列次序为：画成圆形
trp 2 his 2
tyr 1
4．两个T 4噬菌体品系感染大肠杆菌细胞，品系1是abc，品系2是a +b +c + 。
重组后获得如下数据：
abc0.34 a +b +c +0.36 ab +c +0.05 a +bc0.05
abc +0.08 a +b +c0.08 ab +c0.02 a +bc +0.02
问：基因abc 是否连锁？如连锁确定其顺序和图距。
并发系数是多少？它意味着什么？ 解答：
将结果整理如下
abc 0.34 +++ 0.36
亲本型
a++ 0.05 +bc 0.05
单交换型
ab+ 0.08 ++c 0.08
单交换型
a+c 0.02 +b+ 0.02
双交换型
根据整理的结果，判定这三个基因是连锁的，最少的类型是双交换类型，基因b 处在中间。
重组值分别为： a-b 间重组值
()()()%
14%10000
.102.002.005.005.0%
10000.1=×+++=×+++=b a b-c 间重组值 ()()()%20%10000
.102.002.008.008.0%
10000.1=×+++=×+++=b c
a-c 间重组值
()()%26%10000
.108.008.005.005.0%
10000
.1=×+++=×+++=c a
a b c
画成圆形
26
并发系数=理论双交换
实际双交换 =
%20%1400.1/04.0× =1.4>1
说明发生了负干涉。
这种现象在原核类生物的遗传重组中常有发生。
5.假设a.b.c 是隐性突变，而且是紧密连锁的位点，从实验得到下列结果： ++ab 野生型 ++a b 突变型 ++b c 野生型 bc
++ 野生型 问哪些突变型之间可以互补?哪些是等位基因?
解答：
两个隐性突变如果表现出互补效应，则证明这两个突变分属于不同的基因；如果不能出现互补，则证明这两个突变位点位于同一个基因内部。
据此分析，上图表明：
因为+
+a b 不能互补，所以a、b 为一个顺反子中的不同位点，而b.c 可以互补，所以c 位点属于另一基因。
因此（++）与（ab）为一对等位基因，+与c 为另一对等位基因。