细菌的遗传与变异(1)
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细菌的遗传和变异(1)
细菌的遗传和变异(1)细菌的遗传和变异细菌是生物世界中最小的生命体,它们具有很强的遗传变异能力。
在适应环境的过程中,细菌通过遗传变异来获得新的特性,从而更好地适应生存环境。
一、细菌的基本遗传方式1.1、DNA复制细菌的遗传物质是DNA,它通过DNA复制来遗传给下一代细菌。
在细胞分裂的过程中,细胞会将自身的DNA复制一份,然后将两份DNA分给两个细胞。
1.2、水平基因转移细菌还可以通过水平基因转移的方式进行遗传。
水平基因转移是指细菌可以通过多种途径从其他细菌中获取某些基因,这样就可以获得新的遗传物质。
二、细菌的变异现象2.1、突变细菌会因为各种原因产生突变,这个突变可能是某个基因的位置改变,也可能是某个基因发生了突变。
细菌的突变可能带来新特性的出现,也可能造成细菌自身的缺陷。
2.2、自然选择在环境中,细菌会因为自身不断产生的遗传变异而逐渐适应环境。
在适应环境的过程中,更适应环境条件的细菌更容易生存下来,而不适应条件的细菌则逐渐淘汰。
三、细菌的适应变异3.1、耐药变异细菌是很容易产生抗药性的生物。
在有害物质的存在下,如果一部分细菌产生了对有害物质的抗性,那么这些细菌就能够存活下来,并且遗传给下一代。
这样循环往复,就可以逐渐形成一批抗药性细菌。
3.2、代谢变异在一些极端的环境下,细菌会产生非常特殊的代谢变异。
例如,在高盐和高温的环境下,会产生耐盐耐热的细菌。
在这些极端条件下,这些细菌可以更好地适应环境,从而生存下来。
总之,细菌的遗传和变异是非常重要的现象。
通过遗传变异,细菌可以获得新的遗传物质和特性,更好地适应环境。
尤其是在环境不断变化的情况下,细菌的遗传变异能力可以使得它们在适应环境的过程中更容易生存。
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
第六章细菌的遗传与变异
第六章 细菌的遗传与变异
第二节 基因突变
二、细菌变异的类型
抗性变异
是对某种化学药物或致死物理因子抗性的变异。例 如培养枯草杆菌或蜡样芽孢杆菌于含少量青霉素G的 培养基中时,可诱导这些细菌产生青霉素酶以破坏 青霉素。
营养型变异
1. 主要引起营养缺陷变异,即细菌丧失合成一 种或几种生长因子的能力,无法在基本培养基上正 常生长繁殖的变异类型。如变异株丧失对某种糖类、 维生素、氨基酸或其他生长因子的合成能力,在补 充这些营养物质的培养基上才能生长。
第六章 细菌的遗传与变异
第四节 细菌遗传变异研究的意义
一、理论方面 二、实践方面
基因工程
基因工程是用人工方法将所需要的 某一供体生物的DNA大分子提取出来,在离 体的条件下用适当的工具酶切割,把它与 作为载体的DNA分子连接起来,然后与载体 一起导入某一易生长、繁殖的受体细胞中, 让外源遗传物质在其中“安家落户”,进 行正常的复制和表达,从而获得新的产物。
第六章 细菌的遗传与变异
第一节 细菌遗传变异的物质基础
二、质粒
转座因子
可移动的DNA片段称为转座因子。细菌的转座因子有 三种类型:插入序列、转座子以及某些特殊的噬菌体。
毒力岛
PAI是指病原菌的某个或某些毒力基因群,分子结构与功能有 别于细菌染色体,但位于细菌染色体之内,因此称之为“岛”。 PAI虽然是染色体的DNA片段,但两端往往具有重复序列与插入 元件,其G+Cmol%及密码使用与细菌染色体有明显差异,分子 量较大,多为30到40kb,也有达100kb者。
第六章 细菌的遗传与变异
第二节 基因突变
三、诱发细菌变异的方法
物理方法
包括温度及各种射线。温度诱发基因突变的机制 似乎是专一对GC碱基对的作用。辐射的诱变作用一般 认为有直接作用和间接作用两个方面。
细菌的遗传与变异
第三十页,共三十一页。
内容总结
第五章 细菌的遗传与变异。质粒基因可编码多种重要的生物学性状:1)致育质粒〔F质粒 〕与有性生殖功能关联。分两类,一是接合性耐药质粒〔R质粒〕,另一是非接合耐药性质粒 。3)毒力质粒〔Vi质粒〕 编码与该菌致病性有关的毒力因子。4)细菌素质粒 编码细菌产生细 菌素。回复突变 细菌由野生型变为突变型是正向突变,有时突变株经过又一次突变可恢复野 生型的性状
➢ DNA的损伤修复:当细菌DNA受到损伤时,细胞会用有效的
DNA修复系统进行细致的修复,使损伤降为最小。
第十三页,共三十一页。
彷徨试验(fluctuation test)
第十四页,共三十一页。
影印试验(replica plating)
第十五页,共三十一页。
二. 基因的转移与重组
➢ 基因转移(gene transfer):外源性的遗传物质由供体菌进入
第五章 细菌的遗传与变异
1. 遗传(heredity):使细菌的性状保持相对稳定,且代代相传,使其菌种
得以保存。
2. 变异(variation):在一定条件下,子代与亲代之间以及子代与子代 之间的生物学性状出现的差异。
3. 细菌的变异分为遗传性变异和非遗传性变异。 4. 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。
片段转入某受体菌细胞内的过程。
第十七页,共三十一页。
第十八页,共三十一页。
2. 接合(conjugation)
接合:是细菌通过性菌 毛相互连接沟通,将遗 传物质〔主要是质粒 DNA〕从供体菌转移给 受体菌。能通过结合方 式转移的质粒称为接合 性质粒,不能通过性菌 毛在细菌间转移的质粒 为非接合性质粒。
第九页,共三十一页。
内容总结
第五章 细菌的遗传与变异。质粒基因可编码多种重要的生物学性状:1)致育质粒〔F质粒 〕与有性生殖功能关联。分两类,一是接合性耐药质粒〔R质粒〕,另一是非接合耐药性质粒 。3)毒力质粒〔Vi质粒〕 编码与该菌致病性有关的毒力因子。4)细菌素质粒 编码细菌产生细 菌素。回复突变 细菌由野生型变为突变型是正向突变,有时突变株经过又一次突变可恢复野 生型的性状
➢ DNA的损伤修复:当细菌DNA受到损伤时,细胞会用有效的
DNA修复系统进行细致的修复,使损伤降为最小。
第十三页,共三十一页。
彷徨试验(fluctuation test)
第十四页,共三十一页。
影印试验(replica plating)
第十五页,共三十一页。
二. 基因的转移与重组
➢ 基因转移(gene transfer):外源性的遗传物质由供体菌进入
第五章 细菌的遗传与变异
1. 遗传(heredity):使细菌的性状保持相对稳定,且代代相传,使其菌种
得以保存。
2. 变异(variation):在一定条件下,子代与亲代之间以及子代与子代 之间的生物学性状出现的差异。
3. 细菌的变异分为遗传性变异和非遗传性变异。 4. 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。
片段转入某受体菌细胞内的过程。
第十七页,共三十一页。
第十八页,共三十一页。
2. 接合(conjugation)
接合:是细菌通过性菌 毛相互连接沟通,将遗 传物质〔主要是质粒 DNA〕从供体菌转移给 受体菌。能通过结合方 式转移的质粒称为接合 性质粒,不能通过性菌 毛在细菌间转移的质粒 为非接合性质粒。
第九页,共三十一页。
微生物学遗传与变异ppt课件
β- 棒状噬菌体
含毒素基因
编码毒素蛋白
• 毒力减弱—— 有毒菌株变异为弱毒或无毒菌株
卡介苗 Bacillus of Calmette- Guerin,BCG : 卡介二氏用有毒的牛 结核分枝杆菌在含甘油、马铃薯的培养基上,经13年连续230次传 代所获得的一毒力减弱但保留有抗原性的变异株。是 用于人工免疫 以预防结核病的活疫苗。
• 染色体DNA chromosome • 质粒 plasmid • 转位因子 transposable element • 噬菌体 phage
• 染色体DNA
chromosome
• 无内含子 • 重复序列少 • 功能相关基因组
成操纵子
• 病原菌中存在
毒力島(pathogenecity Island)
1.形态结构: EM 下 有 三 种 基 本 形 态 :
蝌蚪型 微球形 丝形
2.化学组成:
• 噬菌体由核酸和蛋白质组成。 • 核酸是噬菌体的遗传物质,根据其组成可为DNA噬
菌体和RNA噬菌体。
• 蛋白质是噬菌体头部衣壳及尾部的主要组成成份,
能保护噬菌体核酸,决定其外形和表面特征。
噬菌体与细菌的关系
4、耐药性变异variation of virulence
细菌对某种抗生素或药物由敏感变为不敏感即为细菌
的耐药现象。
多重耐药株:同时耐受多种抗生素的菌株。 抗生素依赖菌株:如痢疾志贺菌的赖链霉素菌株。
抗生素
抗生素
敏感
耐药
细菌遗传变异的物质基础
material basis of bacterial heredity and variation
转导频率
普遍性转导
局限性转导
裂解期
含毒素基因
编码毒素蛋白
• 毒力减弱—— 有毒菌株变异为弱毒或无毒菌株
卡介苗 Bacillus of Calmette- Guerin,BCG : 卡介二氏用有毒的牛 结核分枝杆菌在含甘油、马铃薯的培养基上,经13年连续230次传 代所获得的一毒力减弱但保留有抗原性的变异株。是 用于人工免疫 以预防结核病的活疫苗。
• 染色体DNA chromosome • 质粒 plasmid • 转位因子 transposable element • 噬菌体 phage
• 染色体DNA
chromosome
• 无内含子 • 重复序列少 • 功能相关基因组
成操纵子
• 病原菌中存在
毒力島(pathogenecity Island)
1.形态结构: EM 下 有 三 种 基 本 形 态 :
蝌蚪型 微球形 丝形
2.化学组成:
• 噬菌体由核酸和蛋白质组成。 • 核酸是噬菌体的遗传物质,根据其组成可为DNA噬
菌体和RNA噬菌体。
• 蛋白质是噬菌体头部衣壳及尾部的主要组成成份,
能保护噬菌体核酸,决定其外形和表面特征。
噬菌体与细菌的关系
4、耐药性变异variation of virulence
细菌对某种抗生素或药物由敏感变为不敏感即为细菌
的耐药现象。
多重耐药株:同时耐受多种抗生素的菌株。 抗生素依赖菌株:如痢疾志贺菌的赖链霉素菌株。
抗生素
抗生素
敏感
耐药
细菌遗传变异的物质基础
material basis of bacterial heredity and variation
转导频率
普遍性转导
局限性转导
裂解期
细菌的遗传与变异
菌可获得F质粒而成为F+菌。
F+菌
F-菌
F+菌 F-菌
F+菌
F+菌
F质粒的接合
F+
F-
F+
F+
高频重组菌(high frequency recombinant, Hfr菌):整合后的细菌能高效地转移染色体上 的基因
Hfr
F-
Hfr
F-
Hfr
F-
Hfr
F-
F+ 菌 (性菌毛)
F’菌 F+ 菌
F 质粒 雄性菌: Hfr菌
(5)大多编码顺序则不重叠 (6)结构基因是单拷贝,rRNA是多拷贝 (7)具有各种功能的识别区域 功能(function): – 细菌的主要遗传物质 – 决定细菌的基因型 – 为细菌生命活动所必需
毒力岛(pathogenicity island, PAI)
毒力岛:指病原菌的某个或菌体
前噬菌体
噬菌体的基本特性 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. 噬菌体
细菌细胞
噬菌体的特点:
1、个体微小、可以通过滤器;
2、没有完整的细胞结构,主要由蛋 白质构成的衣壳和包含于其中的核酸组 成; 3、只能在活的微生物细胞内复制增
有荚膜的肺炎球菌
无荚膜的肺炎球菌
2、毒力变异
细菌的毒力变异包括其毒力的增强与减弱,如
白喉毒素的产生及卡介苗的获得均为细菌毒力变异 的结果。 3、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耐 药性变异,这种变异给临床治疗带来很大的困难,并 成为当今医学上的重要问题。
4、菌落变异 细菌的菌落由S型变异为R型多见,且常伴随细菌理
细菌的遗传与变异
质粒
1、结构 2、特征 3、类型
质粒的结构
环状双链DNA 大质粒:含几百个基因 小质粒:含几十个基因
质粒的特征
自主性 表现性 非必须性 转移性 相容性与不相容性
质粒的类型
致育质粒(fertility plasmid,F质粒) 耐药质粒(resistance plasmid,R质粒) 毒力质粒(virulence plasmid,Vi质粒) 细菌素质粒 代谢相关质粒
吸附 成熟、释放
穿入 生物合成
毒性噬菌体的溶菌性周期
前噬菌体
温和噬菌体的溶源性周期
温和噬菌体的溶菌性周期
转位因子
1、插入序列 2、转座子 3、转座噬菌体
转座子的种类与特征
转座子 Tn1 Tn2 Tn3
Tn4 Tn5 Tn6 Tn7 Tn9 Tn10 Tn551 Tn971 Tn1681
携带耐药或毒素基因 AP(氨苄青霉素)
基因的重组
转移后基因在新位置上与原有 DNA整合的过程
本章小结
1、细菌变异的概念与类型 2、细菌变异的遗传学基础 3、噬菌体的结构与类型 4、细菌基因变异的机制 5、细菌间基因转移与重组的方式
R-决定子
R质粒的构成
噬菌体
1、形态与结构 2、增殖过程 3、类型
噬菌体 (电镜图)
噬菌体 (模式图)
头部
尾领 尾鞘 尾板
尾部
尾刺 尾丝 尾髓
噬菌体结构示意图
成熟 释放
吸附
生物 合成
穿入
噬菌体的增殖过程
噬菌体的类型
毒性噬菌体(virulent phage) ——溶菌性噬菌体
温和噬菌体(temperate phage) ——溶原性噬菌体
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
3-1噬菌体 细菌的遗传变异(1)
2010本
目的要求
掌握:噬菌体、毒性噬菌体、温和噬菌体、前噬菌体、溶 原性细菌和溶原性转换的概念;噬菌体的溶菌周期;细菌 的变异现象和机制。
熟悉:噬菌体的形态与结构、细菌遗传的物质基础 。
了解:噬菌体的化学组成、抗原性、复制周期;
细菌遗传与变异的基本概念和原理; 微生物遗传变异在医学上的应用。
大纲要求
分类
三、转位因子
——细菌染色体或质粒DNA分子上能改变自身位置
的一段特异性核苷酸序列片断。
转 位: 质粒 质粒 染色体 质粒
插入序列 转座子 ——耐药基因、毒素基因 转座噬菌体(前噬菌体)
细菌变异的机制
基因的转移与重组: 转化 接合 转导 溶原性转换 原生质融合
转化(transformation) :
溶原性细菌:
前噬菌体
带有前噬菌体的细菌
细菌的遗传与变异
遗传——子代与亲代之间以及子代与子代之间的
生物学性状保持相对稳定(相似性)。
变异——在一定条件下,子代与亲代以及子代与
子代之间的生物学性状出现差异。
基因型变异(遗传型变异) 表型变异(非遗传型变异)
细菌变异现象
• 形态与结构变异
——细菌L型
• 菌落变异 ——光滑(S)型/粗糙(R)型 • 毒力变异 ——卡介苗
噬菌体
是能感染细菌、真菌、放线 菌、螺旋体等微生物的病毒。因 能裂解细菌故名。与细菌的变异 密切相关。
噬 菌 体 的 形 态
蝌蚪形
微球形
纤线形
蝌 蚪 型 噬 菌 体 结 构
核酸 (线状双股DNA)
头 部
尾领
尾丝 尾鞘 尾髓 尾板
尾 部
尾刺
噬菌体的化学组成
核 酸
目的要求
掌握:噬菌体、毒性噬菌体、温和噬菌体、前噬菌体、溶 原性细菌和溶原性转换的概念;噬菌体的溶菌周期;细菌 的变异现象和机制。
熟悉:噬菌体的形态与结构、细菌遗传的物质基础 。
了解:噬菌体的化学组成、抗原性、复制周期;
细菌遗传与变异的基本概念和原理; 微生物遗传变异在医学上的应用。
大纲要求
分类
三、转位因子
——细菌染色体或质粒DNA分子上能改变自身位置
的一段特异性核苷酸序列片断。
转 位: 质粒 质粒 染色体 质粒
插入序列 转座子 ——耐药基因、毒素基因 转座噬菌体(前噬菌体)
细菌变异的机制
基因的转移与重组: 转化 接合 转导 溶原性转换 原生质融合
转化(transformation) :
溶原性细菌:
前噬菌体
带有前噬菌体的细菌
细菌的遗传与变异
遗传——子代与亲代之间以及子代与子代之间的
生物学性状保持相对稳定(相似性)。
变异——在一定条件下,子代与亲代以及子代与
子代之间的生物学性状出现差异。
基因型变异(遗传型变异) 表型变异(非遗传型变异)
细菌变异现象
• 形态与结构变异
——细菌L型
• 菌落变异 ——光滑(S)型/粗糙(R)型 • 毒力变异 ——卡介苗
噬菌体
是能感染细菌、真菌、放线 菌、螺旋体等微生物的病毒。因 能裂解细菌故名。与细菌的变异 密切相关。
噬 菌 体 的 形 态
蝌蚪形
微球形
纤线形
蝌 蚪 型 噬 菌 体 结 构
核酸 (线状双股DNA)
头 部
尾领
尾丝 尾鞘 尾髓 尾板
尾 部
尾刺
噬菌体的化学组成
核 酸
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3
3-6%食盐 鼠疫耶氏菌 —————→ 多形态性
陈旧培基物
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4
青霉素、溶菌酶 正常形态细菌 —— ————→
抗体或补体
L型变异
(部分或完全失去胞壁)
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5
二. 毒力变异
➢ 毒力增强:无毒力的白喉棒状杆菌常寄居在咽 喉部,不致病;当感染了β-棒状噬菌体后变成 溶原性细菌,则获得产生白喉毒素的能力,引 起白喉。
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1
第一节 细菌的变异现象
➢ 形态结构的变异 ➢ 毒力变异 ➢ 耐药性变异 ➢ 菌落变异
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2
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, 生长过程中受外界环境的影响也可发生变异。 如:鼠疫耶氏菌在陈旧培养物上细菌的多形态 性、细菌L型。
❖ 细菌的特殊结构如:荚膜(肺炎链球菌)、芽 胞(炭疽芽孢杆菌)、鞭毛(变形杆菌H-O变 异)也可发生变异。
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11
质粒DNA的特征
➢ 质粒具有自我复制的能力。 ➢ 质粒DNA所编码的基因产物赋予细菌某
些性状特征。 ➢ 质粒可自行丢失与消除。 ➢ 质粒的转移性。 ➢ 质粒可分为相容性与不相容性两种。
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12
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,不断改变它们在基因组中的位置,能从一个基因 组转移到另一基因组中。
接合:是细菌通过性菌
毛相互连接沟通,将遗 传物质(主要是质粒 DNA)从供体菌转移给 受体菌。能通过结合方 式转移的质粒称为接合 性质粒,不能通过性菌 毛在细菌间转移的质粒 为非接合性质粒。
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21
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22
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23
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24
R质粒的接合
➢ 细菌的耐药性与耐药性的基因突变及R质粒的 接合转移等有关。
➢ DNA的损伤修复:当细菌DNA受到损伤时,细胞会用 有效的DNA修复系统进行细致的修复,使损伤降为最 小。
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15
彷徨试验(fluctuation test)
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16
影印试验(replica plating)
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17
二. 基因的转移与重组
➢ 基因转移(gene transfer):外源性的遗传物质由供体 菌进入某受体菌细胞内的过程。基因重组 (recombination):转移的基因与受体菌DNA整合在 一起,使受体菌获得供体菌某些特性。
型变异。常发生于个别的细菌,不受地遗传给后代。
非遗传性变异:细菌在一定的环境条件影响下产生的变异,
其基因结构未改变,称为表型变异。易受到环境因素的影响, 凡在此环境因素作用下的所有细菌都出现变异,而且当环境中 的影响因素去除后,变异的性状又可复原,表型变异不能遗传。
➢ 外源性遗传物质:供体菌染色体DNA,质粒DNA及噬 菌体基因等。
➢ 细菌的基因转移和重组方式:转化、接合、转导、溶 原性转换、细胞融合。
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18
1. 转化(transformation):供体菌裂解游离的
DNA片段转入某受体菌细胞内的过程。
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19
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20
2. 接合(conjugation)
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一. 基因的突变与损伤后修复
➢ 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。
➢ 基因突变规律:突变率 突变常自然发生,但突变率极 低。突变与选择 突变是随机的,不定向的。回复突变 细菌由野生型变为突变型是正向突变,有时突变株经 过又一次突变可恢复野生型的性状。
第五章 细菌的遗传与变异
▪ 遗传(heredity):使细菌的性状保持相对稳定,且代代相传,
使其菌种得以保存。
▪ 变异(variation):在一定条件下,子代与亲代之间以及子代
与子代之间的生物学性状出现的差异。
▪ 细菌的变异分为遗传性变异和非遗传性变异。
遗传性变异:是细菌的基因结构发生了改变,故又称 基因
✓ 转位因子有三类:插入序列(IS);转座子(Tn);转座 噬菌体或前噬菌体。
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第三节 细菌变异的机制
▪ 遗传性变异:是由基因结构发生改变所致,
主要通过基因突变、基因损伤后的修复、基因 的转移与重组来实现。
▪ 非遗传性变异:是细菌在环境因素等影响下
出现的变化,这种变化不是因基因结构的变化 而产生的。
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质粒
❖ 质粒(plasmid):是细菌染色体以外的遗传物质,
是环状闭合的双链DNA。
❖ 质粒基因可编码多种重要的生物学性状:1)致育质粒 (F质粒)与有性生殖功能关联;2)耐药性质粒 编码 细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。分两类,一 是接合性耐药质粒(R质粒),另一是非接合耐药性质 粒; 3)毒力质粒(Vi质粒) 编码与该菌致病性有关 的毒力因子;4)细菌素质粒 编码细菌产生细菌素;5) 代谢质粒 编码产生相关的代谢酶。
➢ S—R变异常见于肠道杆菌,是由于失去LPS的特异性 寡糖重复单位而引起的。
➢ 变异时不仅菌落的特征发生改变,且细菌的其它性状 也发生了变化。
➢ S型菌的致病性强,但有少数R型菌的致病性强,如结 核分枝杆菌。
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S型菌落
R型菌落
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第二节 细菌遗传变异的物质基础
➢ 染色体 ➢ 质粒 ➢ 转位因子
➢ 毒力减弱:有毒菌株长期在人工培养基上传代 培养,可是细菌的毒力减弱或消失。卡介苗 (BCG)是有毒的牛分枝杆菌在含有胆汁的甘油、 马铃薯培养基上,经过13年,连续穿230代, 获得的一株毒力减弱但仍保持免疫原性的变异 株。
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三. 耐药性变异
❖ 耐药性变异:细菌对某种抗菌药物由敏感变为 耐药的变异。有些细菌还表现为同时耐受多种 抗菌药物,即多重耐药性。
❖ 从抗生素广泛应用以来,细菌对抗生素耐药的 不断增长是世界范围内的普遍趋势,给临床治 疗带来很大的困难,并成为当今医学上的重要 问题。
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四. 菌落变异
➢ 细菌的菌落主要有光滑(smooth,S)型和粗糙 (rough,R)型两种。S型菌落表面光滑、湿润、边缘整 齐。经人工培养多次传代后菌落表面边为粗糙、干燥、 边缘不整齐,称S—R变异。
➢ R质粒有耐药传递因子(RTF)和耐药决定子(r) 两部分组成。RTF的功能与F质粒相似,可编 码性菌毛的产生和通过接合转移;R决定子能 编码对抗菌药物的耐药性。