噬菌体、细菌的遗传与变异
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移与重组来实现。
一、基因突变
突变：一个核酸分子内一个或者几个 核苷酸发生可遗传的稳定改变。
（一）突变的类型和机制：
1、点突变（Point Mutation）“小”变化
2、染色体畸变（Chromosome Aberration）“大”变
化
转换：嘌呤→嘌呤，嘧啶→嘧啶
置换
颠换：嘌呤→嘧啶，嘧啶→嘌呤
型。菌落发生变异后，细菌的理化特性、抗原
性、生化能力、毒力等也可发生改变。
肺炎链球菌的S-R菌落变异
5、抗 原 性 变 异
宋内志贺菌的I相
II相
抗原变异的同时，细菌的致病性，免 疫性也会发生相应改变。
第三节 细菌变异的机制※
非遗传性变异是在其他客观条件下发生的 适应环境的改变
遗传性变异涉及基因结构的改变 基因结构的改变通过基因突变、基因的转
插入序列（Insertion sequence） 转座子 （Transposon）
3、前噬菌体
整合到细菌染色体上的噬菌体的基因组，携 带有某些基因，有时可改变宿主的某些生物 学性状，如β棒状杆菌噬菌体
也可在不同细菌个体之间充当遗传物质转移 的载体
4、整合子（integron 、In）
是一种运动性的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。
（一）细 菌 染 色 体 bacterial chromosome
是一个闭环双链DNA；基因结构连 续，排列紧密，不含内含子。
（二）染色体以外的遗传物质
1、质粒（plasmid） 位于细菌细胞质中染色体外 的遗传物质，是闭合环状双链 DNA，能自主复制，所携带的遗 传信息能赋予细菌某些非生命必 需的生物学性状如性菌毛、耐药 性和毒力等。
3、可逆性： 野生型菌株→（突变）→突变型菌株→（回复
突变）→与野生型菌株表型相同（基因型不一 定相同） Ames实验：通过突变的可逆性筛选致癌物
Ames实验：
二、基因的转移与重组
基因转移(gene transfer)：外源性遗传物质由 供体菌转入某受体菌内的过程。
基因重组(gene recombination)：转移的基因 与受体菌DNA整合在一起的过程。
整合子定位于细菌的染色体和质粒或转 座子上，与细菌的耐药性密切相关。
第二节、 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
植物病毒重建实验
1956年，H.Fraenkel-Conrat用含RNA的烟 草花叶病毒(TMV)进行了著名的植物病毒重建实 验，证明了RNA也是遗传物质的基础
一、微生物的主要遗传物质
（一）病毒的核酸 病毒的核酸类型多，按照其核酸类
型，将病毒分为：dsDNA病毒、ssDNA 病毒、+ssRNA病毒、-ssRNA病毒、 dsRNA病毒、逆转录病毒。
照片提供：島田俊雄博士
葡萄球菌--- L 型菌落
葡萄球菌---回复后
2、毒 力 变 异
❖ 毒力增强—— 无毒的白喉棒状杆菌感染β棒 状杆菌噬菌体后成为有毒株。
❖ 毒力减弱—— 有毒菌株变异为弱毒或无毒
如：卡介苗 Bacillus of Calmette- Güerin， BCG ：是用于预防结核病的减毒活疫苗。
Colicin plasmid
Virulence plasmid metabolic plasmid
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
2、转座因子（Transposable element）
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。
第四章 噬菌体
概念：是一类能感染细菌、真菌、放线 菌和螺旋体等微生物的病毒。
一. 形态与结构
使用电镜观察 蝌蚪型，微球型和细杆型 头部和尾部2部分组成
化学组成：
核酸 头部
蛋白质
尾部--蛋白质
抗原性：可产生抗体 抵抗力：“强于冻 不耐辐射
二、噬菌体和宿主的关系
子代与亲代之间生物学特征的相似性
任何生物都具有遗传和变异的特性 遗传：“遗留，传承”
子代与亲代之间生物学特征的相似性 变异：“变化，差异”
子代与子代，子代与亲代之间生物学特征的 差异
第一节 细菌遗传物质
三大经典实验
肺炎链球菌转化实验 噬菌体感染实验
Alfed Hershey和Martha Chase(1952)用放 射性同位素35S标记蛋白质，32P标记DNA。
机制
缺失： 插入：
移码突变
（二）基因突变的特点
1、自发性：几率极低，约为10-6~10-9 可诱发性：利用理化因素诱导
2、随机性和不对应性：
彷徨实验
上述2个实验证明：突变是自发的和随机的，在 接触抗菌药物或者噬菌体之前，突变就已经发 生，噬菌体和抗菌药物只是充当了筛选的条件， 而并非作为诱导的条件。
质粒的特征：
（1）通常为共价闭合环状(CCC型) （2）有自我复制能力：严谨型、松弛型 （3）可自行丢失与消除 （4）质粒携带有多种遗传信息 （5）转移性 （6）质粒的相容性与不相容性
几种常见质粒：
F质粒 R质粒 Col质粒 Vi质粒 代谢质粒
Fertility plasmid
Resistance plasmid
毒性噬菌体：在宿主细菌内增殖，产 生子代噬菌体，并裂解宿主。
温和噬菌体：不在宿主细菌内增殖，噬菌 体基因与宿主细菌染色体整合，DNA随宿 主分裂而复制。
溶菌周期
溶原周期
温和噬菌体的溶原周期和溶菌周期
第五章 细菌的遗传与变异
姚佳 病原生物学教研室
任何生物都具有遗传和变异的特性 遗传：“遗留，传承”
3、耐 药 性 变 异
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。 耐药菌：金葡菌95%耐青霉素 多重耐药菌：同时耐受多种抗生素 抗生素依赖：志贺菌链霉素依赖株—预防
4、菌 落 变 异
光滑型（smooth，S）
粗糙型 （rough，R）
S-R 变异
S型菌株致病性强，一般新分离的菌株为S
一、基因突变
突变：一个核酸分子内一个或者几个 核苷酸发生可遗传的稳定改变。
（一）突变的类型和机制：
1、点突变（Point Mutation）“小”变化
2、染色体畸变（Chromosome Aberration）“大”变
化
转换：嘌呤→嘌呤，嘧啶→嘧啶
置换
颠换：嘌呤→嘧啶，嘧啶→嘌呤
型。菌落发生变异后，细菌的理化特性、抗原
性、生化能力、毒力等也可发生改变。
肺炎链球菌的S-R菌落变异
5、抗 原 性 变 异
宋内志贺菌的I相
II相
抗原变异的同时，细菌的致病性，免 疫性也会发生相应改变。
第三节 细菌变异的机制※
非遗传性变异是在其他客观条件下发生的 适应环境的改变
遗传性变异涉及基因结构的改变 基因结构的改变通过基因突变、基因的转
插入序列（Insertion sequence） 转座子 （Transposon）
3、前噬菌体
整合到细菌染色体上的噬菌体的基因组，携 带有某些基因，有时可改变宿主的某些生物 学性状，如β棒状杆菌噬菌体
也可在不同细菌个体之间充当遗传物质转移 的载体
4、整合子（integron 、In）
是一种运动性的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。
（一）细 菌 染 色 体 bacterial chromosome
是一个闭环双链DNA；基因结构连 续，排列紧密，不含内含子。
（二）染色体以外的遗传物质
1、质粒（plasmid） 位于细菌细胞质中染色体外 的遗传物质，是闭合环状双链 DNA，能自主复制，所携带的遗 传信息能赋予细菌某些非生命必 需的生物学性状如性菌毛、耐药 性和毒力等。
3、可逆性： 野生型菌株→（突变）→突变型菌株→（回复
突变）→与野生型菌株表型相同（基因型不一 定相同） Ames实验：通过突变的可逆性筛选致癌物
Ames实验：
二、基因的转移与重组
基因转移(gene transfer)：外源性遗传物质由 供体菌转入某受体菌内的过程。
基因重组(gene recombination)：转移的基因 与受体菌DNA整合在一起的过程。
整合子定位于细菌的染色体和质粒或转 座子上，与细菌的耐药性密切相关。
第二节、 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
植物病毒重建实验
1956年，H.Fraenkel-Conrat用含RNA的烟 草花叶病毒(TMV)进行了著名的植物病毒重建实 验，证明了RNA也是遗传物质的基础
一、微生物的主要遗传物质
（一）病毒的核酸 病毒的核酸类型多，按照其核酸类
型，将病毒分为：dsDNA病毒、ssDNA 病毒、+ssRNA病毒、-ssRNA病毒、 dsRNA病毒、逆转录病毒。
照片提供：島田俊雄博士
葡萄球菌--- L 型菌落
葡萄球菌---回复后
2、毒 力 变 异
❖ 毒力增强—— 无毒的白喉棒状杆菌感染β棒 状杆菌噬菌体后成为有毒株。
❖ 毒力减弱—— 有毒菌株变异为弱毒或无毒
如：卡介苗 Bacillus of Calmette- Güerin， BCG ：是用于预防结核病的减毒活疫苗。
Colicin plasmid
Virulence plasmid metabolic plasmid
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
2、转座因子（Transposable element）
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。
第四章 噬菌体
概念：是一类能感染细菌、真菌、放线 菌和螺旋体等微生物的病毒。
一. 形态与结构
使用电镜观察 蝌蚪型，微球型和细杆型 头部和尾部2部分组成
化学组成：
核酸 头部
蛋白质
尾部--蛋白质
抗原性：可产生抗体 抵抗力：“强于冻 不耐辐射
二、噬菌体和宿主的关系
子代与亲代之间生物学特征的相似性
任何生物都具有遗传和变异的特性 遗传：“遗留，传承”
子代与亲代之间生物学特征的相似性 变异：“变化，差异”
子代与子代，子代与亲代之间生物学特征的 差异
第一节 细菌遗传物质
三大经典实验
肺炎链球菌转化实验 噬菌体感染实验
Alfed Hershey和Martha Chase(1952)用放 射性同位素35S标记蛋白质，32P标记DNA。
机制
缺失： 插入：
移码突变
（二）基因突变的特点
1、自发性：几率极低，约为10-6~10-9 可诱发性：利用理化因素诱导
2、随机性和不对应性：
彷徨实验
上述2个实验证明：突变是自发的和随机的，在 接触抗菌药物或者噬菌体之前，突变就已经发 生，噬菌体和抗菌药物只是充当了筛选的条件， 而并非作为诱导的条件。
质粒的特征：
（1）通常为共价闭合环状(CCC型) （2）有自我复制能力：严谨型、松弛型 （3）可自行丢失与消除 （4）质粒携带有多种遗传信息 （5）转移性 （6）质粒的相容性与不相容性
几种常见质粒：
F质粒 R质粒 Col质粒 Vi质粒 代谢质粒
Fertility plasmid
Resistance plasmid
毒性噬菌体：在宿主细菌内增殖，产 生子代噬菌体，并裂解宿主。
温和噬菌体：不在宿主细菌内增殖，噬菌 体基因与宿主细菌染色体整合，DNA随宿 主分裂而复制。
溶菌周期
溶原周期
温和噬菌体的溶原周期和溶菌周期
第五章 细菌的遗传与变异
姚佳 病原生物学教研室
任何生物都具有遗传和变异的特性 遗传：“遗留，传承”
3、耐 药 性 变 异
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。 耐药菌：金葡菌95%耐青霉素 多重耐药菌：同时耐受多种抗生素 抗生素依赖：志贺菌链霉素依赖株—预防
4、菌 落 变 异
光滑型（smooth，S）
粗糙型 （rough，R）
S-R 变异
S型菌株致病性强，一般新分离的菌株为S