第四章 细菌的遗传与变异 PPT课件
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第四章 细菌的遗传与变异 PPT课件
形态结构变异
3-6%食盐
鼠疫耶尔森菌
多形态性
陈旧培基物
形态与结构变异
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)
葡萄球菌的L型变异
有荚膜的肺炎球菌
无荚膜的肺炎球菌
细菌形态结构变异
形态与结构变异
特殊结构的变异
炭疽杆菌
细菌的染色体是环状双螺旋DNA长链，上有许多编码细
菌生物学性状的基因，是细菌的主要遗传物质。
二 质粒(plasmid)
是细菌染色体之外的遗传物质，存在于细胞质中，为 环状闭合的双链DNA。
大质粒：含几百个基因 小质粒：含20-30个基因
（一）质粒的基本特征
1、有自我复制能力 2、编码细菌的一些特殊的性状 3、非生命活动所必需，可自行丢失与消除 4、可通过接合、转化或转导等方式在细菌间转移 5、分相容性与不相容性两种
42-43℃ 10-20天
来自百度文库
失去形成芽胞能力, 毒性降低
1%石碳酸
变形杆菌（H）
失去鞭毛（O）
毒力变异
胆汁、甘油、马铃薯培养基
牛型结核分枝杆菌
13年(230代)
卡介苗 （毒力减弱）
β棒状噬菌体
白喉棒状杆菌
获得白喉毒素 （毒力增强）
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。
（一）噬菌体的生物学性状
形态与结构：
噬菌体有三
种形态：蝌蚪
形、微球形和
丝形，但多数
为蝌蚪形。
噬菌体 细菌细胞
噬菌体的特点
噬菌体具有严格的宿主特异性，即某一种噬菌体只难 感染某一种微生物，甚至只能感染某一种微生物中的某一 型。因此可用来鉴定和分型。
噬菌体对理化因素及多数化学消毒剂的抵抗力比一 般细菌的繁殖体强,75℃30min灭活。噬菌体能耐受低温 和冰冻，但对紫外线和X射线敏感。
含链霉素培养基长期培养
痢疾杆菌
依链株(耐药菌株)
抗原性变异
O抗原和H抗原的变异
菌落变异
在陈旧培养基中长期培养
光滑型菌落（Ｓ）
粗糙型菌落（Ｒ）
光滑型菌落
粗糙型菌落
S型菌落
R型菌落
细菌菌落形态变异
结核杆菌的干燥型菌落
第二节 细菌遗传变异的物质基础
细菌染色体 质粒 转位因子 噬菌体
一 细菌的染色体(chromosome)
通过溶原性转换方式产生毒素的细菌常见的有：①白喉棒 状杆菌——白喉毒素；②链球菌——致热外毒素；③肉毒梭 菌——肉毒毒素；④产气荚膜梭菌——α毒素。
（二）噬菌体与宿主菌的相互关系
毒性噬菌体(virulent phage)：能在宿主细胞内复 制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌
温和噬菌体(temperate phage)：噬菌体基因与宿 主菌染色体整合，不产生子代噬菌体，但噬菌体DNA能 随细菌DNA复制，并随细菌的分裂而传代。
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
第三节 细菌变异的发生机制
一、基因突变
1. 种类
突变（mutation）是指生物体的遗传物质核酸的结构 发生了突然而稳定的变化。突变可导致微生物的某些性状 发生遗传性变异。
2. 基因突变的共同特性
（1）稀少性 ：自发突变率10-9～10-6 。 （2）突变的回复和抑制：未发生突变的原始菌株称为 野生株，经突变后性状改变了的菌株称为突变株。 （3）突变与选择
基因转移与重组
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的某些特性。
细菌的基因转移和重组方式：转化、接合、转导、溶源 性转换。
F+：即含F质粒，编码性菌毛，该菌称雄性菌。 F + × F -的接合：
F+
F-
F+
F-
F+
F+
F+
F+
细 菌
F+
F_
的
遗
传
与
变
异
Sex pili
细 F+
菌 的 遗 传 与 变 异
F_
F+
R质粒的接合
A-Antibiotics
溶原性转换（lysogenic conversion） ：溶原性
噬菌体的基因组与细菌染色体重组，使得宿主菌的遗传特性发 生改变，这种现象称为溶原性转换。
三 转位因子
是存在细菌的染色体或质粒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 的基因组位置，从一个基因组转移到另一个基因组中。
转位因子
四 噬菌体
噬菌体(bacteriophage)：是能感染细菌、 真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒。
噬菌体分布极广，凡是有细菌的场所，就可 能有相应的噬菌体的存在。
（二）医学上重要的质粒
质粒基因可编码很多重要的生物学性状： 1、致育质粒（fertility plasmid,F质粒） 2、耐药质粒（resistance plasmid,R质粒） 3、毒力质粒（virulence plasmid,Vi质粒） 4、细菌素质粒： 如Col质粒（Col plasmid）编码大肠菌 素的质粒
形态结构变异
3-6%食盐
鼠疫耶尔森菌
多形态性
陈旧培基物
形态与结构变异
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)
葡萄球菌的L型变异
有荚膜的肺炎球菌
无荚膜的肺炎球菌
细菌形态结构变异
形态与结构变异
特殊结构的变异
炭疽杆菌
细菌的染色体是环状双螺旋DNA长链，上有许多编码细
菌生物学性状的基因，是细菌的主要遗传物质。
二 质粒(plasmid)
是细菌染色体之外的遗传物质，存在于细胞质中，为 环状闭合的双链DNA。
大质粒：含几百个基因 小质粒：含20-30个基因
（一）质粒的基本特征
1、有自我复制能力 2、编码细菌的一些特殊的性状 3、非生命活动所必需，可自行丢失与消除 4、可通过接合、转化或转导等方式在细菌间转移 5、分相容性与不相容性两种
42-43℃ 10-20天
来自百度文库
失去形成芽胞能力, 毒性降低
1%石碳酸
变形杆菌（H）
失去鞭毛（O）
毒力变异
胆汁、甘油、马铃薯培养基
牛型结核分枝杆菌
13年(230代)
卡介苗 （毒力减弱）
β棒状噬菌体
白喉棒状杆菌
获得白喉毒素 （毒力增强）
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。
（一）噬菌体的生物学性状
形态与结构：
噬菌体有三
种形态：蝌蚪
形、微球形和
丝形，但多数
为蝌蚪形。
噬菌体 细菌细胞
噬菌体的特点
噬菌体具有严格的宿主特异性，即某一种噬菌体只难 感染某一种微生物，甚至只能感染某一种微生物中的某一 型。因此可用来鉴定和分型。
噬菌体对理化因素及多数化学消毒剂的抵抗力比一 般细菌的繁殖体强,75℃30min灭活。噬菌体能耐受低温 和冰冻，但对紫外线和X射线敏感。
含链霉素培养基长期培养
痢疾杆菌
依链株(耐药菌株)
抗原性变异
O抗原和H抗原的变异
菌落变异
在陈旧培养基中长期培养
光滑型菌落（Ｓ）
粗糙型菌落（Ｒ）
光滑型菌落
粗糙型菌落
S型菌落
R型菌落
细菌菌落形态变异
结核杆菌的干燥型菌落
第二节 细菌遗传变异的物质基础
细菌染色体 质粒 转位因子 噬菌体
一 细菌的染色体(chromosome)
通过溶原性转换方式产生毒素的细菌常见的有：①白喉棒 状杆菌——白喉毒素；②链球菌——致热外毒素；③肉毒梭 菌——肉毒毒素；④产气荚膜梭菌——α毒素。
（二）噬菌体与宿主菌的相互关系
毒性噬菌体(virulent phage)：能在宿主细胞内复 制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌
温和噬菌体(temperate phage)：噬菌体基因与宿 主菌染色体整合，不产生子代噬菌体，但噬菌体DNA能 随细菌DNA复制，并随细菌的分裂而传代。
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
第三节 细菌变异的发生机制
一、基因突变
1. 种类
突变（mutation）是指生物体的遗传物质核酸的结构 发生了突然而稳定的变化。突变可导致微生物的某些性状 发生遗传性变异。
2. 基因突变的共同特性
（1）稀少性 ：自发突变率10-9～10-6 。 （2）突变的回复和抑制：未发生突变的原始菌株称为 野生株，经突变后性状改变了的菌株称为突变株。 （3）突变与选择
基因转移与重组
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的某些特性。
细菌的基因转移和重组方式：转化、接合、转导、溶源 性转换。
F+：即含F质粒，编码性菌毛，该菌称雄性菌。 F + × F -的接合：
F+
F-
F+
F-
F+
F+
F+
F+
细 菌
F+
F_
的
遗
传
与
变
异
Sex pili
细 F+
菌 的 遗 传 与 变 异
F_
F+
R质粒的接合
A-Antibiotics
溶原性转换（lysogenic conversion） ：溶原性
噬菌体的基因组与细菌染色体重组，使得宿主菌的遗传特性发 生改变，这种现象称为溶原性转换。
三 转位因子
是存在细菌的染色体或质粒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 的基因组位置，从一个基因组转移到另一个基因组中。
转位因子
四 噬菌体
噬菌体(bacteriophage)：是能感染细菌、 真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒。
噬菌体分布极广，凡是有细菌的场所，就可 能有相应的噬菌体的存在。
（二）医学上重要的质粒
质粒基因可编码很多重要的生物学性状： 1、致育质粒（fertility plasmid,F质粒） 2、耐药质粒（resistance plasmid,R质粒） 3、毒力质粒（virulence plasmid,Vi质粒） 4、细菌素质粒： 如Col质粒（Col plasmid）编码大肠菌 素的质粒