《細(xì)菌的遺傳和變異課件.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《細(xì)菌的遺傳和變異課件.ppt（48頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、細(xì)菌的遺傳和變異細(xì)菌的遺傳和變異遺傳：遺傳：使微生物的性狀保持其種屬的穩(wěn)定性；使微生物的性狀保持其種屬的穩(wěn)定性；變異：變異：是微生物進(jìn)化的基礎(chǔ)；是微生物進(jìn)化的基礎(chǔ)；基因（基因（gene）基因型（基因型（genotype）表現(xiàn)型（表現(xiàn)型（phenotype）第一節(jié)第一節(jié) 細(xì)菌的變異現(xiàn)象細(xì)菌的變異現(xiàn)象一、遺傳分類(lèi)：一、遺傳分類(lèi)：1 1、遺傳型變異、遺傳型變異 2 2、非遺傳型變異、非遺傳型變異二、變異現(xiàn)象二、變異現(xiàn)象（一）形態(tài)變異（一）形態(tài)變異對(duì)數(shù)期：典型形態(tài)；對(duì)數(shù)期：典型形態(tài)；(適宜的條件適宜的條件)遲緩期：菌體增大，穩(wěn)定期、衰退期遲緩期：菌體增大，穩(wěn)定期、衰退期 細(xì)菌呈多形性；細(xì)菌呈多形性；鼠

2、疫耶爾鼠疫耶爾森氏菌森氏菌細(xì)胞壁缺損細(xì)胞壁缺損L L型菌落型菌落（3-6%NaCl）球形、棒狀、絲球形、棒狀、絲狀、啞鈴形等狀、啞鈴形等；（二）結(jié)構(gòu)變異（二）結(jié)構(gòu)變異肺炎鏈球菌莢膜消失肺炎鏈球菌莢膜消失 恢復(fù)恢復(fù)變形桿菌鞭毛變形桿菌鞭毛 失去鞭毛失去鞭毛 恢復(fù)鞭毛恢復(fù)鞭毛（表型（表型)細(xì)菌從有鞭毛變?yōu)闊o(wú)鞭毛統(tǒng)稱(chēng)為細(xì)菌從有鞭毛變?yōu)闊o(wú)鞭毛統(tǒng)稱(chēng)為HO變異變異。（1g/L石碳酸）石碳酸）一般培養(yǎng)基上一般培養(yǎng)基上（三）菌落變異（三）菌落變異（S-RS-R變異變異）光滑型（光滑型（S.smoothS.smooth）粗糙型（粗糙型（.roughrough）（四）毒力變異（四）毒力變異減弱：減弱：BCG（卡介

3、苗）Calmette 和Guerin 230次歷時(shí)13年之久傳代培養(yǎng)，毒力減弱，抗原性不變的菌株。預(yù)防接種，不致病，但可獲得免疫力。增強(qiáng)：增強(qiáng)：無(wú)莢膜肺炎鏈球菌小白鼠腹腔接種，毒力增強(qiáng)產(chǎn)生莢膜；（五）耐藥性變異（五）耐藥性變異對(duì)對(duì)某某種種藥藥物物敏敏感感的的細(xì)細(xì)菌菌變變成成對(duì)對(duì)該該藥藥耐耐受受的的變異稱(chēng)為耐藥性變異；變異稱(chēng)為耐藥性變異；染色體耐藥基因的突變?nèi)旧w耐藥基因的突變耐藥性質(zhì)粒的轉(zhuǎn)移耐藥性質(zhì)粒的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)座子的插入轉(zhuǎn)座子的插入細(xì)菌產(chǎn)生特定的酶類(lèi)或多肽細(xì)菌產(chǎn)生特定的酶類(lèi)或多肽類(lèi)物質(zhì)類(lèi)物質(zhì)阻擋藥物向靶細(xì)胞穿阻擋藥物向靶細(xì)胞穿透、發(fā)生新的代謝途徑；透、發(fā)生新的代謝途徑；抗生素結(jié)合蛋白發(fā)生改變抗生

4、素結(jié)合蛋白發(fā)生改變不能和抗生素結(jié)合或細(xì)不能和抗生素結(jié)合或細(xì)菌外膜通透性改變菌外膜通透性改變抗生素不能到達(dá)結(jié)合位點(diǎn)抗生素不能到達(dá)結(jié)合位點(diǎn)耐耐藥發(fā)生藥發(fā)生MRSA：Methicillin Resistant Stapylococus Aureus 耐甲氧西林青霉素的金黃色葡萄球菌耐甲氧西林青霉素的金黃色葡萄球菌 產(chǎn)產(chǎn)生生低低親親合合力力的的青青霉霉素素結(jié)結(jié)合合蛋蛋白白青青霉霉素素不能干擾細(xì)胞壁的合成；不能干擾細(xì)胞壁的合成；第二節(jié)第二節(jié) 遺傳和變異的物質(zhì)基礎(chǔ)遺傳和變異的物質(zhì)基礎(chǔ)一、細(xì)菌成為遺傳學(xué)研究重要手段的原因：一、細(xì)菌成為遺傳學(xué)研究重要手段的原因：1 1、細(xì)細(xì)菌菌是是原原核核細(xì)細(xì)胞胞，只只有有一

5、一套套單單倍倍數(shù)數(shù)目目的的染染色色體體，只只要要有有一一個(gè)個(gè)基基因因發(fā)發(fā)生生突突變變，就就會(huì)會(huì)有有表表現(xiàn)現(xiàn)型型的的改改變變，易易于于研研究究其其遺傳和變異性；遺傳和變異性；2 2、細(xì)細(xì)菌菌能能在在一一定定成成分分的的培培養(yǎng)養(yǎng)基基上上生生長(zhǎng)長(zhǎng)，可可人人為為控控制制環(huán)環(huán)境境條件，利于研究；條件，利于研究；3 3、繁繁殖殖周周期期短短，可可在在短短時(shí)時(shí)間間內(nèi)內(nèi)獲獲得得大大量量具具有有親親代代基基因因型型的個(gè)體；的個(gè)體；二、細(xì)菌的遺傳物質(zhì)二、細(xì)菌的遺傳物質(zhì)：染色體（核質(zhì)）染色體（核質(zhì)）質(zhì)粒質(zhì)粒（一）細(xì)菌的染色體（一）細(xì)菌的染色體1 1 1 1、特點(diǎn)：、特點(diǎn)：、特點(diǎn)：、特點(diǎn)：（1 1）一一條條環(huán)環(huán)狀狀雙

6、雙螺螺旋旋長(zhǎng)長(zhǎng)鏈鏈，反反復(fù)復(fù)扭扭曲曲折折疊疊，呈負(fù)超螺旋結(jié)構(gòu)；呈負(fù)超螺旋結(jié)構(gòu)；（2 2）長(zhǎng)度約菌體）長(zhǎng)度約菌體10001000倍，分子量倍，分子量10109 9daldal左右左右2 2、細(xì)菌染色體的復(fù)制；、細(xì)菌染色體的復(fù)制；E.E.colicoli約需要約需要2020分鐘，平均每分鐘分鐘，平均每分鐘10105 5bpbp復(fù)制叉復(fù)制叉復(fù)制叉復(fù)制叉（replicating fork）3 3、基因的表達(dá)、基因的表達(dá)：DNARNA多肽鏈的過(guò)程表達(dá)調(diào)控：表達(dá)調(diào)控：（1 1）調(diào)控部位：起動(dòng)子、終止子）調(diào)控部位：起動(dòng)子、終止子（2 2）調(diào)節(jié)蛋白：阻遏蛋白）調(diào)節(jié)蛋白：阻遏蛋白（3 3）效應(yīng)物分子）效應(yīng)物分子

7、乳糖操縱子模型乳糖操縱子模型乳糖操縱子模型乳糖操縱子模型FrancoisFrancois Jacob Jacob和和Jacques Jacques MonodMonod提出，提出，E.E.coli coli 利用乳糖需兩種酶：利用乳糖需兩種酶：LacZLacZ基因編碼的基因編碼的半乳糖苷酶半乳糖苷酶半乳糖苷酶半乳糖苷酶乳糖水解為葡萄糖、半乳糖乳糖水解為葡萄糖、半乳糖LacYLacY基因編碼的基因編碼的半乳糖穿透酶半乳糖穿透酶半乳糖穿透酶半乳糖穿透酶將乳糖運(yùn)輸入細(xì)胞內(nèi)將乳糖運(yùn)輸入細(xì)胞內(nèi)LacALacA基因編碼轉(zhuǎn)?；富蚓幋a轉(zhuǎn)?；概c前兩酶一起受調(diào)控與前兩酶一起受調(diào)控（二）細(xì)菌的質(zhì)粒（二）細(xì)菌的

8、質(zhì)粒(plasmid)1 1 1 1、定定義義：是是是是細(xì)細(xì)細(xì)細(xì)菌菌菌菌菌菌菌菌體體體體內(nèi)內(nèi)內(nèi)內(nèi)染染染染色色色色體體體體外外外外的的的的環(huán)環(huán)環(huán)環(huán)狀狀狀狀雙雙雙雙螺螺螺螺旋旋旋旋DNADNADNADNA，有時(shí)也可呈線狀或超螺旋狀有時(shí)也可呈線狀或超螺旋狀有時(shí)也可呈線狀或超螺旋狀有時(shí)也可呈線狀或超螺旋狀大小為大小為1-4001-400kbkb可完整的在細(xì)菌間傳遞，也能伴細(xì)菌的可完整的在細(xì)菌間傳遞，也能伴細(xì)菌的 分裂而分配到子代細(xì)菌中去分裂而分配到子代細(xì)菌中去并不是細(xì)菌生命活動(dòng)中不可缺少的物質(zhì)。并不是細(xì)菌生命活動(dòng)中不可缺少的物質(zhì)。2、質(zhì)?？勺灾鲝?fù)制、質(zhì)粒可自主復(fù)制方式方式方式方式：一般與染色體相同，但

9、也可不依賴(lài)染色體而獨(dú)立復(fù)制，或整合到染色體上與染色體同步復(fù)制。大質(zhì)粒大質(zhì)粒大質(zhì)粒大質(zhì)粒 小質(zhì)粒小質(zhì)粒小質(zhì)粒小質(zhì)粒3、質(zhì)粒的消失（或消除）、質(zhì)粒的消失（或消除）質(zhì)?？勺孕衼G失，頻率10-8-10-2之間，復(fù)制過(guò)程中對(duì)丫啶噔染料和紫外線照射敏感，可人工處理而消失。4、質(zhì)粒的分類(lèi)、質(zhì)粒的分類(lèi)F F質(zhì)粒質(zhì)粒 致育性質(zhì)粒致育性質(zhì)粒 colcol質(zhì)粒質(zhì)粒 細(xì)菌素質(zhì)粒細(xì)菌素質(zhì)粒E.E.colicoli K88 K88 抗原性質(zhì)?？乖再|(zhì)粒 R R質(zhì)粒質(zhì)粒 耐藥性質(zhì)粒耐藥性質(zhì)粒E.E.coli Ent coli Ent 產(chǎn)毒素質(zhì)粒產(chǎn)毒素質(zhì)粒 ViVi質(zhì)粒質(zhì)粒 毒素、粘附因子等質(zhì)粒毒素、粘附因子等質(zhì)粒 （致病蛋

10、白（致病蛋白）5、質(zhì)粒的轉(zhuǎn)移、質(zhì)粒的轉(zhuǎn)移細(xì)菌質(zhì)?？稍谕N、同屬或不同屬細(xì)菌間轉(zhuǎn)移細(xì)菌質(zhì)?？稍谕N、同屬或不同屬細(xì)菌間轉(zhuǎn)移細(xì)菌質(zhì)粒可在同種、同屬或不同屬細(xì)菌間轉(zhuǎn)移細(xì)菌質(zhì)?？稍谕N、同屬或不同屬細(xì)菌間轉(zhuǎn)移方式：方式：方式：方式：接合性耐藥性質(zhì)粒，通過(guò)性菌毛接合轉(zhuǎn)移接合性耐藥性質(zhì)粒，通過(guò)性菌毛接合轉(zhuǎn)移 非接合性耐藥性質(zhì)粒，通過(guò)噬菌體為媒介非接合性耐藥性質(zhì)粒，通過(guò)噬菌體為媒介 將將DNADNA中信息轉(zhuǎn)移；中信息轉(zhuǎn)移；結(jié)果：結(jié)果：結(jié)果：結(jié)果：耐藥菌可以將耐藥基因轉(zhuǎn)移至敏感菌，耐藥菌可以將耐藥基因轉(zhuǎn)移至敏感菌，使敏感菌也攜帶了耐藥性，成為耐藥菌；使敏感菌也攜帶了耐藥性，成為耐藥菌；（三）細(xì)菌轉(zhuǎn)位子（三）細(xì)

11、菌轉(zhuǎn)位子1 1、定定定定義義義義：為為存存在在于于細(xì)細(xì)菌菌的的染染色色體體或或質(zhì)質(zhì)粒粒上上一一段段特特異異性性的的核核苷苷酸酸片片斷斷，可可在在DNADNA分分子子中中移移動(dòng)動(dòng)，不不斷斷改改變變他他們們?cè)谠诨蛞蚪M組內(nèi)內(nèi)的的位位置置，從從一一個(gè)個(gè)基基因因組組移移動(dòng)動(dòng)到到另另一一個(gè)個(gè)基基因因組組中中，通通過(guò)過(guò)改改變變或或影影響響基基因因插插入入位位點(diǎn)點(diǎn)附附近近的的基基因因表表達(dá)達(dá)，引引起起細(xì)細(xì)胞胞的的基基因因發(fā)發(fā)生生重重組組，在微生物的變異中起重要作用。在微生物的變異中起重要作用。AGU AUU CGA UACAAG UAU UCG AUA CA 2、分類(lèi)、分類(lèi)插入順序插入順序 （insert

12、ion sequence.IS）轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座子 （transposon.Tn）轉(zhuǎn)座噬菌體轉(zhuǎn)座噬菌體（1 1）插入順序插入順序IS 750-2000bp的DNA序列，由兩未端反向重復(fù)順序和轉(zhuǎn)座有關(guān)的基因組成，不攜帶其它與插入功能無(wú)關(guān)的基因區(qū)域，是最小的轉(zhuǎn)位因子，插入染色體或質(zhì)粒后的效應(yīng)，取決于插入的位置和插入的方向，IS是原核生物正常代謝的調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)。已知IS有10余種，見(jiàn)表（2）轉(zhuǎn)座子）轉(zhuǎn)座子 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)座座子子與IS相似，但攜帶部分與插入功能無(wú)關(guān)的基因，長(zhǎng)度超過(guò)2000bp。功能見(jiàn)表（3）轉(zhuǎn)座噬菌體）轉(zhuǎn)座噬菌體某些具有轉(zhuǎn)座功能的溶原性噬菌體；某些具有轉(zhuǎn)座功能的溶原性噬菌體；E.E.coli coli

13、MuMu，D D108108，霍霍亂亂弧弧菌菌噬噬菌菌體體，假單胞菌噬菌體等假單胞菌噬菌體等第三節(jié)第三節(jié) 微生物的變異機(jī)制微生物的變異機(jī)制變異：變異：可遺傳型變異可遺傳型變異 不可遺傳型變異不可遺傳型變異一、突變一、突變MutationMutation：是是一一個(gè)個(gè)核核酸酸分分子子內(nèi)內(nèi)一一個(gè)個(gè)或或幾幾個(gè)個(gè)核核苷苷酸酸發(fā)發(fā)生生可可遺遺傳傳的的穩(wěn)穩(wěn)定定的的改改變變。細(xì)細(xì)菌菌的的突變自然發(fā)生率很低，約突變自然發(fā)生率很低，約1010-9-9-10-10-6-6；（一）基因突變的規(guī)律（一）基因突變的規(guī)律1 1、自發(fā)突變與誘導(dǎo)、自發(fā)突變與誘導(dǎo)：自發(fā)突變率低，加入誘變劑可使突變率提高10-1000倍；2 2

14、、隨機(jī)突變、隨機(jī)突變：突變是隨機(jī)的不定向的，不是外界因素決定的；突變是隨機(jī)的不定向的，不是外界因素決定的；說(shuō)明該菌落在接觸藥物之前早已形成，與抗生素的使用無(wú)關(guān)3、突變與回復(fù)突變：、突變與回復(fù)突變：自然環(huán)境下所具有的表現(xiàn)型稱(chēng)為自然環(huán)境下所具有的表現(xiàn)型稱(chēng)為野生型野生型野生型野生型突變后的菌株稱(chēng)為突變后的菌株稱(chēng)為突變株突變株突變株突變株突變株再次回到野生型的表型相同的過(guò)程為突變株再次回到野生型的表型相同的過(guò)程為回復(fù)突變回復(fù)突變回復(fù)突變回復(fù)突變，但基因型不一定完全恢復(fù)，但基因型不一定完全恢復(fù)（二）突變的類(lèi)型：（二）突變的類(lèi)型：1 1、堿堿基基對(duì)對(duì)的的置置換換、插插入入、缺缺失失及及轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位位因子插入等因

15、子插入等（1）置換：轉(zhuǎn)換：嘌呤對(duì)嘌呤，嘧啶對(duì)嘧啶轉(zhuǎn)換：嘌呤對(duì)嘌呤，嘧啶對(duì)嘧啶 顛換：嘌呤對(duì)嘧啶顛換：嘌呤對(duì)嘧啶 影影響響的的密密碼碼的的組組成成氨氨基基酸酸組組成成發(fā)發(fā)生生改改變變表表型改變型改變（2）插入和缺失）插入和缺失 密密碼碼子子由由三三個(gè)個(gè)堿堿基基依依次次排排列列而而成成，核核苷苷酸酸序序列列插插入入和和缺缺失失一一個(gè)個(gè)堿堿基基插插入入或或缺缺失失位位點(diǎn)點(diǎn)之之后后的的序序列列發(fā)發(fā)生生移移碼碼突突變變，導(dǎo)導(dǎo)致致密密碼碼子子錯(cuò)錯(cuò)誤誤蛋蛋白白質(zhì)質(zhì)改改變變影影響響酶酶催催化化的的反反應(yīng)應(yīng)的的性性質(zhì)質(zhì)遺傳性狀的改變；遺傳性狀的改變；AGU AUU CGA UACAAG UAU UCG AUA

16、CA 單單一一核核苷苷酸酸發(fā)發(fā)生生的的突突變變?yōu)闉辄c(diǎn)點(diǎn)突突變變，大大片片斷斷的的核核苷苷酸酸也也可可發(fā)發(fā)生生插插入入、缺缺失失細(xì)菌遺傳性狀更大的改變；細(xì)菌遺傳性狀更大的改變；如如轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位位子子引引起起的的突突變變同同時(shí)時(shí)涉涉及及到到許許多多基基因因的改變，不能返祖；的改變，不能返祖；2、基因的轉(zhuǎn)移與重組、基因的轉(zhuǎn)移與重組（基因突變：一個(gè)細(xì)菌內(nèi)部發(fā)生遺傳物（基因突變：一個(gè)細(xì)菌內(nèi)部發(fā)生遺傳物質(zhì)的改變）質(zhì)的改變）（1）轉(zhuǎn)移與重組：）轉(zhuǎn)移與重組：兩個(gè)性狀不同的細(xì)菌間發(fā)生轉(zhuǎn)移與重組兩個(gè)性狀不同的細(xì)菌間發(fā)生轉(zhuǎn)移與重組 供體供體 受體受體（2）基因的轉(zhuǎn)移方式：）基因的轉(zhuǎn)移方式：接接合合轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化圖片見(jiàn)書(shū) Page631928年由Griffith用肺炎鏈球菌發(fā)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移現(xiàn)象1944年Avery證實(shí)死菌體提供了決定莢膜型別的DNA3 3、發(fā)生轉(zhuǎn)化的兩個(gè)條件、發(fā)生轉(zhuǎn)化的兩個(gè)條件（1 1）受體菌處于感受態(tài)：）受體菌處于感受態(tài)：鈣處理法，電轉(zhuǎn)染法鈣處理法，電轉(zhuǎn)染法（2 2）并非所有菌都能攝入外源并非所有菌都能攝入外源DNADNA（三）轉(zhuǎn)導(dǎo)（三）轉(zhuǎn)導(dǎo) transduction 以以以以噬噬噬噬菌菌菌菌體體體體為為為