細菌的遺傳與變異

1、細菌的遺傳與變異,細菌的變異現(xiàn)象,一、細菌變異的概念二、主要的變異類型,細菌變異的概念,細菌在繁衍過程中出現(xiàn)的子代與親代間的性狀差異?？煞譃榛蛐妥儺惻c表型變異。,細菌基因型變異與表型變異的區(qū)別,特點 基因型變異 表型變異基因結構改變 有 無可逆

2、性 極少 常見穩(wěn)定性 強 弱出現(xiàn)頻率 低 高,,,,主要的變異類型,形態(tài)結構變

3、異抗原性變異菌落形態(tài)變異毒力變異耐藥性變異,,有莢膜的肺炎球菌,無莢膜的肺炎球菌,細菌形態(tài)結構變異,,S型菌落,R型菌落,細菌菌落形態(tài)變異,參與細菌變異的遺傳物質,一、染色體二、質粒三、噬菌體四、轉位因子,染色體,1、結構：環(huán)狀雙鏈DNA2、長度：1300—2000?m3、核苷酸數量： 3000—4000Kb4、基因數量：4000—50005、編碼蛋白：約2000個結構蛋白,質粒,1、結構2、特征3、類型,

4、質粒的結構,環(huán)狀雙鏈DNA 大質粒：含幾百個基因小質粒：含幾十個基因,質粒的特征,自主性表現(xiàn)性非必須性轉移性相容性與不相容性,質粒的類型,致育質粒（fertility plasmid，F(xiàn)質粒）耐藥質粒（resistance plasmid，R質粒）毒力質粒（virulence plasmid，Vi質粒）細菌素質粒代謝相關質粒,,R-決定子,R質粒的構成,噬菌體,1、形態(tài)與結構2、增殖過程3、類型,噬菌體 (

5、電鏡圖）,噬菌體 (模式圖）,噬菌體結構示意圖,頭部,尾領,尾鞘,尾板,尾刺,尾絲,尾髓,穿入,,吸附,成熟釋放,,,,生物合成,,噬菌體的增殖過程,噬菌體的類型,毒性噬菌體（virulent phage） ——溶菌性噬菌體溫和噬菌體（temperate phage） ——溶原性噬菌體,,,,吸附,穿入,生物合成,成熟、釋放,毒性噬菌體的溶菌性周期,,,,

6、,,,,,溫和噬菌體的溶源性周期,,,,,,,前噬菌體,,,,,,溫和噬菌體的溶菌性周期,轉位因子,1、插入序列2、轉座子3、轉座噬菌體,轉座子的種類與特征,轉座子 攜帶耐藥或毒素基因Tn1 Tn2 Tn3 AP（氨芐青霉素） Tn4

7、 AP、SM（鏈霉素）、Su（磺胺） Tn5 Km（卡那霉素） Tn6 Km（卡那霉素） Tn7

8、 TMP（甲氧芐氨嘧啶）、SM Tn9 Cm（氯霉素） Tn10 Tc（四環(huán)素） Tn551

9、 Em（紅霉素） Tn971 Em（紅霉素） Tn1681 大腸埃希菌（腸毒素基因）,,,,細菌變異的機制,一、基因的突變（mutation）二、基因的轉移（transfer）三、基因的重組（recombination）,基因突變,1、

10、形式2、規(guī)律3、DNA的損傷修復,基因突變的形式,堿基置換移碼突變插入序列與轉座子的插入,基因突變的規(guī)律,突變率：自發(fā)突變率很低 誘導突變率提高突變與選擇：突變是隨機的 選擇是定向的回復突變：野生型——突變型（正向突變） 突變型——野生型（回復突變）,DNA的損傷修復,當細菌的DNA損傷后，其自身會對其進行細致的修復以使損傷降為最小，修復本身會出現(xiàn)錯誤可

11、造成細菌的變異。,基因的轉移,1、概念 2、方式,基因轉移的概念,基因由原始位置進入新位置的過程,基因轉移的方式,轉化（transformation）接合（conjugation）轉導（transduction）溶原性轉換 （lysogenic convertion）,轉化,概念：受體菌直接攝取供體菌的游離 DNA形式的遺傳物質轉移要點：轉化獲取的DNA片斷較小

12、 受體菌須處于感受態(tài)（competence） DNA片斷以單鏈形式進入受體菌,,,供體菌游離DNA,,供體菌DNA（轉化因子）,,,,轉化示意圖,,1928年 Griffith的實驗,1944年 Avery的實驗,肺炎鏈球菌III S,肺炎鏈球菌II R,肺炎鏈球菌III S（死）,,,,+,,,,+,肺炎鏈球菌III S DNA,,,接合,概念： 通過性菌毛在供、受體菌間進行

13、 的遺傳物質轉移要點：性菌毛的形成 接合性質粒 半保留的轉移形式 高頻重組菌（Hfr） F’質粒,細菌的“接合”狀態(tài),染色體,染色體,質粒,F+菌,F- 菌,F質粒的半保留轉移,F+菌,染色體,Hfr,質粒,F+菌,F質粒轉移的不同結果,,F ’質粒,,,,轉導,概念：通過溶原性噬菌體在供、受體菌間或 噬菌體與宿

14、主間進行的遺傳物質轉移要點：轉導的本質是源于噬菌體的裝配錯誤 普遍性轉導與局限性轉導 溶原性轉換,,,第一寄主菌,轉導示意圖,,,,,,,,,,第二寄主菌,,,,,,,,,普遍性轉導示意圖,,,,,,,完全轉導（整合）,流產轉導（未整合）,細菌DNA,,,局限性轉導示意圖,前噬菌體,,正常脫離,斷裂和再接,,偏差脫離,,,gal,bio,,,,,,,bio,,,,,gal,,,bi

15、o,斷裂和再接,,,局限性轉導,,,,,第一寄主菌,溶原性轉換示意圖,,,,,,,,,第二寄主菌,,,,,,,,,,,,細菌基因轉移方式的比較,類型 方式 介導物 主要 DNA來源 細胞類別接合 雄性菌—雌性菌 性菌毛 染色體、 質粒 原核