第四章 细菌的遗传与变异PPT课件
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Tn4 Tn5 Tn6 Tn7 Tn9 Tn10 tn551 Tn971 Tn1681
常见转座子 携带耐药或毒素基因 AP（氨苄青霉素） AP、SM（链霉素）、Su（磺胺） Km（卡那霉素） Km TMP（甲氧苄氨嘧啶）、SM Cm（氯霉素） Tc（四环素） Em（红霉素） Em 大肠精品埃ppt希菌（肠毒素基因） 23
青霉素、溶菌酶 L型变
抗体或补体 等
(部分或 失去
精品ppt
4
L型变异
L型细菌（L formed bacteria）的特征： 可通过细菌滤器
革兰染色多为阴性
常呈现高度多形态改变
可生长性——在含血清的高渗低琼脂培养基中 能缓慢生长，形成中央厚而四周薄的“油煎蛋” 样小菌落、颗粒型菌落或丝状型菌落等
可致病性——与某些慢性和反复感染有关 ，易耐 药、易误诊、漏诊或久治不愈
长度一般超过2kb，除携带与转位有关的 基因外，还携带耐药性基因、抗金属基因、毒素 基因及其他结构基因等。因此当Tn插入某一基 因时，一方面可引起插入基因失活产生基因突变， 另一方面可因带入耐药性基因而使细菌获得耐药 性。转座子可能与细菌的多重耐药性有关。
精品ppt
22
转座子 Tn1 Tn2 Tn3
精品ppt
1
遗传性变异与非遗传性变异的比较：
基因改变 遗传 可逆性 外界环境 变异幅度
遗传性变异 非遗传性变异
+
-
+
-
-
+
-
+
个别细胞
群体
精品ppt
2
细菌的变异现象
形态与结构的变异
L型变异 荚膜变异 芽胞变异 鞭毛变异
毒力变异 耐药性变异 菌落变异
精品ppt
3
L型变异
正常形态细菌 异
完全 细胞壁)
转化因子吸附在受体菌表面受体上，然后再被摄入
解链，一链进入wenku.baidu.com体菌，另一链为进入提供能量
细菌的遗传和变异
遗传——细菌在一定的环境条件下生长繁殖， 通过DNA复制，将其各种性状相对稳定地传给 子代，从而保持其种属原有特性的现象。
变异——细菌繁殖过程中，外界环境条件发生 变化或细菌遗传物质发生改变，细菌的某些性 状也随之发生改变的现象。
细菌的变异可分为遗传性变异（基因型变异） 和非遗传性变异（表型变异）。
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24
基因的转移和重组
基因转移：
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（gene transfer） 。
重组：
转移的基因与受体菌DNA整合在一起称为重组 （ recombination），使受体菌获得供体菌的某些性状。
细菌的基因转移和重组可通过转化、接合、转导、 溶原性转换和细胞融合等方式进行。
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5
毒力变异
增强
白喉棒状杆菌 杆菌
（不产白喉毒素）
β棒状噬菌体
溶原性白喉棒状
（产白喉毒素）
减弱
牛分枝杆菌 卡介苗
胆汁、甘油、马铃薯培养基 13年(230代)
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6
耐药性变异
概念：细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药的 变异
常见细菌：金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌等
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。
噬菌体
转座噬菌体或前噬菌体：
是一些具有转座功能的溶原性噬菌体， 当整合到细菌染色体上，能改变溶原性细菌的 某些生物学性状，如白喉棒状杆菌、肉毒梭菌 等的外毒素就是由转座噬菌体的有关基因所编 码的。另外，转座噬菌体从细菌染色体分离脱 落时，可能连带有细菌的DNA片段，故它还可 能在遗传物质转移过程中起载体作用。
沙门菌发酵乳糖的能力通常是由质粒决定的
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18
质粒的特征
自我复制能力，为复制子，单拷贝或多拷贝
紧密型质粒和松弛型质粒
编码产物赋予细菌某些性状特征 可自行丢失与消除 有转移性 可分为相容性和不相容性
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19
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 组的位置，能从一个基因组转移到另一 个基因组中。
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20
转位因子
插入序列（insertion sequence,IS）：
是最小的转位因子，长度不超过2kb， 不携带任何已知与插入功能无关的基因区域， 往往是插入后与插入点附近的序列共同起作用， 可能是原细胞正常代谢的调节开关之一。
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21
转位因子
转座子（transposon,Tn）：
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15
毒力质粒（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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16
细菌素质粒
编码各种细菌产生的细菌素。
Col质粒编码大肠埃希菌产生大肠菌素
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17
代谢质粒
编码产生相关的代谢酶。
基因, 是具有一定生物学功能的核苷酸序列， 如编码结构蛋白、酶等功能。细菌基因的结构 是连续的, 无内含子。
细菌染色体DNA的复制：大肠埃希菌已证明是 双向复制
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12
质粒（plasmid）
质粒是细菌染色体外的遗传物质，是环状闭 合的双链DNA。
大质粒
小质粒
几种重要的质粒
致育质粒（F质粒）
耐药质粒
毒力质粒（Vi质粒）
细菌素质粒
代谢质粒
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13
致育质粒（F质粒）
与有性生殖有关 带有F质粒的为雄性菌，能长出性菌毛； 无F质粒的为雌性菌，无性菌毛
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14
耐药性质粒
编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐 药性。
可通过细菌间接合进行传递的称接合性耐药 质粒，又称R质粒 不能通过接合传递的非接合性耐药质粒，但 可通过噬菌体传递。
痢疾杆菌
含链霉素培基
依链株
长期培养
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7
细菌遗传变异的物质基础
细菌染色体 质粒 噬菌体 转座因子
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8
遗传物质DNA的结构
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9
遗传物质DNA的复制 （半保留复制）
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10
染色体的形态
真核生物的染色体
原核生物的染色体
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11
细菌染色体
细菌属于原核细胞型微生物, 细菌染色体是环 状双螺旋DNA，不含组蛋白, 无核膜包围。
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25
转化（transformation）
转化是供体菌裂解游离的DNA片段被受体 菌直接摄取，使受体菌获得新的性状。
转化现象在肺炎链球菌、葡萄球菌和流感 嗜血杆菌等中被证实。
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26
转化试验
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27
转
化
转化因子（transforming principle ）：转化的DNA 片段，分子量小于107，最多不超过10-20个基因
常见转座子 携带耐药或毒素基因 AP（氨苄青霉素） AP、SM（链霉素）、Su（磺胺） Km（卡那霉素） Km TMP（甲氧苄氨嘧啶）、SM Cm（氯霉素） Tc（四环素） Em（红霉素） Em 大肠精品埃ppt希菌（肠毒素基因） 23
青霉素、溶菌酶 L型变
抗体或补体 等
(部分或 失去
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4
L型变异
L型细菌（L formed bacteria）的特征： 可通过细菌滤器
革兰染色多为阴性
常呈现高度多形态改变
可生长性——在含血清的高渗低琼脂培养基中 能缓慢生长，形成中央厚而四周薄的“油煎蛋” 样小菌落、颗粒型菌落或丝状型菌落等
可致病性——与某些慢性和反复感染有关 ，易耐 药、易误诊、漏诊或久治不愈
长度一般超过2kb，除携带与转位有关的 基因外，还携带耐药性基因、抗金属基因、毒素 基因及其他结构基因等。因此当Tn插入某一基 因时，一方面可引起插入基因失活产生基因突变， 另一方面可因带入耐药性基因而使细菌获得耐药 性。转座子可能与细菌的多重耐药性有关。
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转座子 Tn1 Tn2 Tn3
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1
遗传性变异与非遗传性变异的比较：
基因改变 遗传 可逆性 外界环境 变异幅度
遗传性变异 非遗传性变异
+
-
+
-
-
+
-
+
个别细胞
群体
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2
细菌的变异现象
形态与结构的变异
L型变异 荚膜变异 芽胞变异 鞭毛变异
毒力变异 耐药性变异 菌落变异
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3
L型变异
正常形态细菌 异
完全 细胞壁)
转化因子吸附在受体菌表面受体上，然后再被摄入
解链，一链进入wenku.baidu.com体菌，另一链为进入提供能量
细菌的遗传和变异
遗传——细菌在一定的环境条件下生长繁殖， 通过DNA复制，将其各种性状相对稳定地传给 子代，从而保持其种属原有特性的现象。
变异——细菌繁殖过程中，外界环境条件发生 变化或细菌遗传物质发生改变，细菌的某些性 状也随之发生改变的现象。
细菌的变异可分为遗传性变异（基因型变异） 和非遗传性变异（表型变异）。
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24
基因的转移和重组
基因转移：
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（gene transfer） 。
重组：
转移的基因与受体菌DNA整合在一起称为重组 （ recombination），使受体菌获得供体菌的某些性状。
细菌的基因转移和重组可通过转化、接合、转导、 溶原性转换和细胞融合等方式进行。
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5
毒力变异
增强
白喉棒状杆菌 杆菌
（不产白喉毒素）
β棒状噬菌体
溶原性白喉棒状
（产白喉毒素）
减弱
牛分枝杆菌 卡介苗
胆汁、甘油、马铃薯培养基 13年(230代)
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6
耐药性变异
概念：细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药的 变异
常见细菌：金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌等
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。
噬菌体
转座噬菌体或前噬菌体：
是一些具有转座功能的溶原性噬菌体， 当整合到细菌染色体上，能改变溶原性细菌的 某些生物学性状，如白喉棒状杆菌、肉毒梭菌 等的外毒素就是由转座噬菌体的有关基因所编 码的。另外，转座噬菌体从细菌染色体分离脱 落时，可能连带有细菌的DNA片段，故它还可 能在遗传物质转移过程中起载体作用。
沙门菌发酵乳糖的能力通常是由质粒决定的
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18
质粒的特征
自我复制能力，为复制子，单拷贝或多拷贝
紧密型质粒和松弛型质粒
编码产物赋予细菌某些性状特征 可自行丢失与消除 有转移性 可分为相容性和不相容性
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19
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 组的位置，能从一个基因组转移到另一 个基因组中。
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20
转位因子
插入序列（insertion sequence,IS）：
是最小的转位因子，长度不超过2kb， 不携带任何已知与插入功能无关的基因区域， 往往是插入后与插入点附近的序列共同起作用， 可能是原细胞正常代谢的调节开关之一。
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21
转位因子
转座子（transposon,Tn）：
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15
毒力质粒（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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16
细菌素质粒
编码各种细菌产生的细菌素。
Col质粒编码大肠埃希菌产生大肠菌素
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17
代谢质粒
编码产生相关的代谢酶。
基因, 是具有一定生物学功能的核苷酸序列， 如编码结构蛋白、酶等功能。细菌基因的结构 是连续的, 无内含子。
细菌染色体DNA的复制：大肠埃希菌已证明是 双向复制
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12
质粒（plasmid）
质粒是细菌染色体外的遗传物质，是环状闭 合的双链DNA。
大质粒
小质粒
几种重要的质粒
致育质粒（F质粒）
耐药质粒
毒力质粒（Vi质粒）
细菌素质粒
代谢质粒
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13
致育质粒（F质粒）
与有性生殖有关 带有F质粒的为雄性菌，能长出性菌毛； 无F质粒的为雌性菌，无性菌毛
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14
耐药性质粒
编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐 药性。
可通过细菌间接合进行传递的称接合性耐药 质粒，又称R质粒 不能通过接合传递的非接合性耐药质粒，但 可通过噬菌体传递。
痢疾杆菌
含链霉素培基
依链株
长期培养
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7
细菌遗传变异的物质基础
细菌染色体 质粒 噬菌体 转座因子
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8
遗传物质DNA的结构
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9
遗传物质DNA的复制 （半保留复制）
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10
染色体的形态
真核生物的染色体
原核生物的染色体
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11
细菌染色体
细菌属于原核细胞型微生物, 细菌染色体是环 状双螺旋DNA，不含组蛋白, 无核膜包围。
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25
转化（transformation）
转化是供体菌裂解游离的DNA片段被受体 菌直接摄取，使受体菌获得新的性状。
转化现象在肺炎链球菌、葡萄球菌和流感 嗜血杆菌等中被证实。
精品ppt
26
转化试验
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27
转
化
转化因子（transforming principle ）：转化的DNA 片段，分子量小于107，最多不超过10-20个基因