第二节 细菌的遗传物质
细菌的遗传与变异ppt课件
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遗传(heredity)：细菌子代与亲代在
生物学性状上的相似性。
变异(variation)：细菌子代与亲代
之间存在某些性状上出现的差异性。
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第一节 细菌变异现象
形态与结构变异
菌体形态的变异 特殊构造的变异
菌落变异 毒力变异 耐药性变异
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菌体形态的变异
青霉素、溶菌酶
卡介苗
13年(230代)
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耐药性变异
细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药。 多重耐药性，甚至产生药物依赖性。
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第二节 细菌遗传变异的物质基础
1.细菌的染色体(chromosome) 2.质粒(plasmids) 3.噬菌体(bacteriophages/phages) 4.转位因子（transposable element） 5.整合子（integron）
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一、细菌的染色体
主要特点 1.不形成染色体结构 2.基因的连续性 3.结构基因单拷贝，rRNA基因等多拷贝
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二、质粒(plasmids)
主要特点 1.能自我复制并传给子代，有些质粒可整合到细
菌核质DNA上。 2.可从一个菌转移到另一个菌。 3.质粒可自行丢失。 4.质粒赋予细菌某些重要的生物学性状。
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温和噬菌体
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整 合 在 细 菌 DNA 上 的 噬 菌 体 基 因 称 前 噬 菌 体 （prophage）。
带有前噬菌体的细菌称溶原性细菌（lysogenic bacteria ）。
前噬菌体存在于细菌内，导致细菌基因和性状发 生改变，这种现象称溶原性转换。
温和噬菌体有溶原性周期和裂解周期。 毒性噬菌体只有裂解周期。
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7-第2章细菌的遗传和变异.ppt
质粒分类：
1. 接合性质粒和非接合性质粒 2. 严紧型质粒和松弛型质粒 3. 相容性和不相容性质粒 4. 编码产物的生物性状分类
2021/3/24
(1) 致育因子（fertility factor，F因子） • 与有性生殖有关 • 带有F质粒的为雄性菌，能长出性菌毛(F+)； • 无F质粒的为雌性菌，无性菌毛(F-)
2. 毒力变异
β棒状噬菌体 白喉棒状杆菌────→ 获得白喉毒素
胆汁、甘油、马铃薯培养基 牛型结核杆菌─ ─ ── ── ─ ─→ 卡介苗
13年(230代)
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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
称为耐药性变异。
含链霉素培基
痢疾杆菌─────→依链株(耐药菌株)
(2) 耐药性质粒（resistance plasmid, R质粒）
编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。 非接合性传递的r质粒
2021/3/24
(3) 毒力质粒（virulence plasmid，Vi质粒）
编码与该菌致病性有关的毒力因子。 –如致病性的大肠埃希菌产生的耐热性肠毒素是由 ST质粒编码的。 –细菌粘附定植在肠粘膜表面是由K质粒决定的。
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病毒的复制
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2021/3/24
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• 在液体培养基中 变为澄清
在固体培养基中
噬菌现象可使浑浊菌液 噬斑（plaque）。
噬斑
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（2）溶原性周期
★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，称为温和噬菌体
第二节细菌的遗传分析
2020/4/16
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二、接合（conjugation）
• 在原核生物中，两个细胞在相互接触过程中， 遗传物质从一个个体转移到另一个个体的现象 称为接合。 输出遗传物质的个体称为供体（donor）， 又称为“雄性”。接受外源遗传物质的个体称 为受体（receptor），又称为雌性。 E.coli（大肠杆菌）是遗传学研究中应用最 为广泛的细菌。野生型的E.coli可以在只含有盐 类和葡萄糖的简单培养基上生长。
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黎德伯格和塔特姆接合试验
2020/4/16
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黎德伯格和塔特姆接合试验
• A和B均不能在基本培养基上生长，但若将 A和B在完全液体培养基上培养几个小时以 后再涂布在基本培养基上，就能长出一些 原养型（met+bio+thr+leu+）的菌落。细菌 的野生型又称为原养型。
• 这种原养型菌落的出现是由于营养上的互 补，还是由于两种不同类型细胞直接接触 而交换了遗传物质的结果呢？
第二节 细菌的遗传分析
细菌与细菌之间的遗传物质的交流 （拟有性过程）有四种不同的方式：
一、转化 二、接合（杂交） 三、性导 四、转导
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一、转化（Transformation）
• 细菌通过细胞膜摄取周围环境中DNA片 段，并通过重组将其整合到自身染色体 中的过程，称为转化。
当外源DNA进入宿主后，使宿主产 生新的表现型时就能测知转化的发生。
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F 因子的存在状态
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（二）F因子
• F因子处于自主状态时，可以不依赖宿主细胞 的染色体而独立复制（每个F+细胞只有一个F 因子）。据研究，F因子至少包含有15个基因， 其中有的基因控制F（或性）伞毛（F pillus） 的形成，F伞毛是F+细胞表面伸出的一种长附 属物。F+与F+之间互不理睬，但F+和F－一旦 相互接触，F伞毛就变成了两个细胞之间原生 质的通道，叫做结合管（conjugation tube）。 F+细胞中的F因子由结合管向F－传递，使F－变 成F+。
微生物遗传知识点总结
微生物遗传知识点总结1. 细菌的遗传物质：细菌遗传物质主要为环状核糖体RNA（plasmid）和线状核糖体RNA（chromosome）。
环状核糖体RNA一般用来携带特定功能的基因，如抗药性基因等；线状核糖体RNA则包含了细菌的基本遗传信息。
2. 真菌的遗传物质：真菌的遗传物质为线状核糖体RNA （chromosome），真菌基因组（基因组大小较大）一般包含了细菌的基本遗传信息以及其他功能基因。
3.病毒的遗传物质：病毒遗传物质主要为DNA或RNA，可以是双链的或单链的。
病毒利用寄主细胞的复制机制进行自身的遗传，感染细胞后，病毒的基因会整合到宿主细胞的染色体上，成为细菌的一部分。
4.遗传修饰：微生物中常见的遗传修饰方式有化学修饰、DNA甲基化和结构修饰等。
这些修饰可以影响基因表达、DNA复制和修复等过程，从而影响微生物的遗传特征。
5.细菌的水平基因转移：细菌拥有多种水平基因转移机制，包括转染、共转移、转座子、转化等方式。
这些机制使得细菌能够快速适应环境变化，并具有快速产生新基因型的能力。
6.真菌的有性和无性生殖：真菌包括有性生殖和无性生殖两种方式。
有性生殖通过两个不同的配子的结合产生新的基因组，有助于增加基因的多样性；无性生殖则通过单个微生物细胞的分裂繁殖来维持和传递遗传信息。
7.病毒的突变：病毒突变是其遗传变异的主要方式。
突变可以是点突变（单个碱基的改变）、缺失突变（基因缺失）、插入突变（外源DNA插入）等方式，导致病毒的基因组结构和功能的改变。
8.抗药性的遗传机制：抗药性是微生物遗传的重要研究方向之一、细菌的抗药性主要通过基因的垂直传递和水平传递两种方式进行。
基因的垂直传递是指抗药性基因在细菌的染色体上遗传给后代细菌；水平传递则是指通过细菌间共享质粒等遗传物质，传递抗药性基因。
9.基因工程和生物技术：微生物遗传的研究对于基因工程和生物技术具有重要意义。
通过对微生物遗传物质进行改造和调控，可以实现基因的克隆、表达、突变和组合等操作，从而用于生物医学、农业、食品工业和环境保护等方面的应用。
细菌的遗传物质
细菌的遗传物质细菌是一类微生物，具有简单的细胞结构，但却拥有复杂的遗传物质。
细菌的遗传物质主要存在于一个环状的DNA分子中，这个分子称为染色体。
除了染色体外，细菌还可能携带其他形式的遗传物质，如质粒。
质粒是一种小型的DNA分子，通常携带一些特定的基因，如耐药基因或毒素基因，能够在细菌之间进行传递。
细菌染色体的特点细菌染色体通常呈现为一个环状的DNA分子，与真核生物的线性染色体有所不同。
这种结构使得细菌染色体更加紧凑，同时也更容易复制和传递。
细菌染色体上携带了细菌的基因组，在其中包含了细菌生存所必需的基因，如代谢相关基因、细胞分裂相关基因等。
细菌染色体的复制方式也与真核生物有所不同。
细菌的染色体复制是半保留复制，即在细胞分裂过程中，新合成的DNA分子与原有的DNA分子分开，形成两个完整的细菌染色体。
这种复制方式使得细菌繁殖速度极快，也有利于细菌在不利环境下的适应和生存。
质粒的功能和传递除了染色体外，细菌还可能携带一些质粒。
质粒是一种小型的DNA分子，通常携带一些特定的基因。
这些基因可能为细菌提供一些额外的功能，如耐药基因能够使细菌对抗抗生素的侵袭，毒素基因则可以表达毒素来攻击其他细菌或宿主。
质粒的传递方式包括共轭传递、转化和转导。
共轭传递是最常见的方式，两个细菌通过细胞间连接管道直接传递质粒。
转化则是通过吸收裸露在环境中的DNA片段，从而获取外源质粒。
转导是利用噬菌体等病毒介质来传递质粒。
在细菌世界中，质粒的存在和传递使得细菌能够通过水平基因转移快速适应环境的变化，从而增强生存能力。
结语细菌的遗传物质是细菌生存和适应的重要基础。
细菌染色体和质粒的存在和传递方式为细菌提供了丰富的遗传信息和适应策略，使得它们能够在多样的环境中生存繁衍。
通过对细菌遗传物质的研究，我们可以更好地了解细菌的生物学特性，也为探索更多的抗菌策略和抗菌药物提供了理论基础。
细菌的遗传物质
Heredity and variation of bacteria
xxx
病原生物学教研室
第一节 细菌的遗传物质
Genetical materia of bacteria
细菌染色体(Bacterial chromosome)：一条环状 双螺旋DNA长链，按一定构型反复回旋成松散 网状结构，附着在横隔中介体或细胞膜上
Col质粒(colciogenic plasmid) 编码大肠埃希菌的细菌素 代谢质粒(Metabolic plasmid)
Vi质粒(virulence plasmids)—— 编码细菌毒力因子
❖F质粒的接合
F＋
F-
F＋
F＋
R质粒(R plasmid)
接合型抗药质粒：由抗药转移因子（RTF） 和抗药决定子或称抗药基因(r-det)组成
非接合型抗药质粒：没有抗药转移因子， 只有抗药基因(r-det)
致育性和抗药性导致它们成为传染性抗药 因子
本节习题
1.细菌染色体特征与质粒的特征 2.细菌基因转移和重组的类型及其主要差异？ 3.何谓质粒、F 质粒、 R质粒？
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
（二）质粒（plasmid）
定义：细菌染色体外的遗传物质，环状闭合双 股DNA，位于细菌细胞质内，能自我复制、控 制着细菌的某些生物学性状
质粒为细菌所必须吗？？？
（一）质粒的主要特征
1、自主复制 质粒是一个复制子 2、质粒基因常赋予宿主细胞某些特性
其遗传物质特点：无组蛋白；无核膜包被 染色体特征(Chromosome characteristics)：
（1）相对较小，只有一个复制起点 （2）组成操纵子结构（3）无内含子 （4）大部分DNA是编码蛋白质
医学微生物学笔记 - 细菌的遗传与变异
细菌的遗传与变异●遗传（heredity）：使微生物的性状保持相对稳定，子代与亲代生物学的性状基本相同，且代代相传。
●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，有利于物种的进化。
●基因型（genotype）：细菌的遗传物质。
●表型（phenotype）：基因表现出的各种性状。
●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。
常发生于个别的细菌，不受环境因素的影响，变异发生后是不可逆的，产生的新性状可稳定地遗传给后代。
●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。
第一节细菌的遗传物质●DNA的结构与功能：结构——两条互相平行而方向相反的多核苷酸链功能——储存、复制和传递遗传信息复制——半保留复制特点——复制中易发生错误—基因突变蛋白合成——分子生物学中心法则（DNA-RNA-蛋白质）●基因与基因的转录结构基因——编码结构蛋白质基因结构非结构基因——编码功能蛋白质基因转录●遗传信息的翻译第二节细菌的遗传与变异一、染色体（chromosome）①一条环状双螺旋DNA长链，按一定构型反复回旋形成松散的网状结构；②缺乏组蛋白，无核膜包裹；③约含有5000个基因；二、质粒——是细菌染色体以外的遗传物质，是闭合环状的双链DNA。
1、质粒的特征：①质粒具有自我复制的能力。
②质粒DNA所编码的基因产物赋予细菌某些性状特征。
③质粒可自行丢失与消除。
④质粒的转移性。
⑤质粒可分为相容性与不相容性两种。
2、质粒的分类（1）根据质粒能否通过细菌的接合作用进行传递①接合性质粒②非接合性质粒（2）根据质粒在细菌内拷贝数多少①严紧型质粒②松弛型质粒（3）根据相容性①相容性——几种质粒同时共存于同一菌体内②不相容性——不能同时共存*可借此对质粒进行分组、分群。
细菌的遗传物质
------细菌的遗传物质
IS参与沙门菌鞭毛抗原（H）的变异
H1 gene IS H2 gene
H1 鞭毛抗原
H2 鞭毛抗原
------细菌的遗传物质
转座子 (transposon, Tn): 2000~25000 bp
长期培养
------细菌的变异现象
细菌菌落形态变异
S型菌落
R型菌落
------细菌的遗传物质
染色体 质粒
噬菌体 转位因子
整合子
------细菌的遗传物质
染色体（chromosome）
环状双螺旋DNA，长约1mm, 决定细菌基因型 (genotype)和表型(phenotype） dsDNA，580kb～5220kb
两端为IS 中心序列有与转位无关基因 如：毒素基因、耐药基因等
------细菌的遗传物质
整合子（integron，In）：
定位于细菌染色体、质粒或转座子上 基本结构：两端为保守末端，中间为可变 区，含一个或多个基因盒
整合子含有3个功能元件：重组位点；整合
酶基因；启动子
通过转座子或接合性质粒，使多种耐药基
因在细菌中进行水平传播
------细菌的遗传物质
特点
运动性DNA
独特结构
可捕获和整合外源性基因
定位染色体、质粒或转座子上
三个功能元件：整合酶、重组位点、启动子
------细菌的变异机制
一、基因突变(mutation)
基因突变即遗传物质结构发生突然改变
基因突变的类型
点突变：范围小 染色体畸变：范围大
细菌的遗传分析
（六）大肠杆菌的染色体呈环状
从上表中可以看出，转移顺序的差异是由于各Hfr之间转移的原点（O）和转移的方向不同所致。
该实验说明F因子和细菌DNA都是环状的，F因子插入环状染色体的不同位置形成不同的转移原点和转移方向。
*
（六）大肠杆菌的染色体呈环状
*
三、性导（sexduction） （一）F’因子 整合到细菌中的F因子也可以重新离开染色体，成为独立的环。这个过程是整合的逆过程，称为环出（looping out）。 F因子在环出过程中并不是完全准确无误的，往往连同部分染色体片段一同离开。 部分染色体DNA与F DNA的杂合环称为F’因子。
*
（四）细菌的交换过程
这样，重组后的F－细菌不再是部分二倍体，而是单倍体，得到的重组体的类型只有一个，而不是两个，相反的重组体是不能存活的（例如有＋＋，没有――）。
*
（五）用中断杂交技术作连锁图
Wollman和Jacob用中断杂交实验了解接合过程中基因转移的顺序和时间，从而绘制出连锁图。
根据供体基因进入受体细胞的顺序和时间绘制连锁图的技术，称为中断杂交技术。
*
（一）杂交实验
1946年，Leaderberg和Tatum发现E.coli可以通过接合交换遗传物质。选用两个不同营养缺陷型的E.coli菌株，A和B。A菌株需要在基本培养基中补充甲硫氨酸（met）和生物素（bio） ，B菌株需要在基本营养培养基上补充苏氨酸（thr）和亮氨酸（leu）才能生长。采用多营养缺陷型是为了防止回复突变干扰试验结果。
*
黎德伯格和塔特姆接合试验
*
黎德伯格和塔特姆接合试验
A和B均不能在基本培养基上生长，但若将A和B在完全液体培养基上培养几个小时以后再涂布在基本培养基上，就能长出一些原养型（met+bio+thr+leu+）的菌落。细菌的野生型又称为原养型。
细菌的遗传与变异
•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
质
Start site
Promoter
ORF1
ORF2 ORF3
ORF4 Terminator
The primary RNA transcript
mRNA, tRNA, rRNA
❖ A terminator is a sequence of DNA that causes RNA polymerase to terminate transcription.
细菌的遗传与变异
教学目的：
掌握细菌变异的物质基础及机理，熟悉细 菌的各种变异现象，熟悉细菌基因转移和重组 的过程，了解遗传变异的实际意义。
▪ 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。
➢ 转录是不连续的、分区段进行的（不对称转录）。每一 转录区段可视为一个转录单位，称为操纵子。操纵子包 括若干个结构基因及其上游的调控序列。
❖ The coding strand (Sense strand) of DNA has the same sequence as the mRNA and is related by the genetic code to the protein sequence that it represents.
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。