细菌的遗传与变异讲义

格式：ppt
大小：1.00 MB
文档页数：35

下载文档原格式

细菌的遗传与变异ppt课件

第二章细菌的遗传与变异
1
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。
2
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
3
菌体形态的变异
青霉素、溶菌酶
卡介苗
13年(230代)
7
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。
8
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）
9
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
10
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。
23
温和噬菌体
24
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。
11

第四章：细菌的遗传和变异ppt课件

• 抗原性 • 抵抗力
-
15
• 头部：内含DNA/RNA
头部
•
尾部：包括中空尾管、
尾鞘、尾丝、尾刺等。
尾丝是吸附宿主细胞
表面特殊受体部位。
尾丝与受体
特特异异性性！菌表面结合
-
尾部
尾鞘收缩
16
噬菌体的种类及与细菌的关系
• 毒性噬菌体（virulent phage）
– 能在宿主菌细胞内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌，称为毒性噬菌体
细菌的遗传和变异
遗传(heredity)：使细菌的性状保持相对稳
定，且代代相传，使其种属得以保存。
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。
-
1
•遗传性变异（基因型变异）：是基因结构发生了改
变，特点是不可逆的，产生的新的性状可稳定的遗传给后代。
多形态性
陈旧培基物
-
4
• L型变异
正常形态细菌
壁)
青霉素、溶菌酶
L型变异
抗体或补体
(部分或完全失去胞
-
5
• 特殊结构的变异
42-43℃
炭疽杆菌
失去形成芽胞能力, 毒性降低
10-20天
变形杆菌 0.1%石炭酸
迁徙生长（H）
点状生长、单个菌落（O）
鞭毛变异
-
6
毒力变异
• 增强
β棒状噬菌体
白喉棒状杆菌
– 耐药（r）决定子
-
50
转导（transduction）
• 以温和噬菌体为载体，将供体菌的一段DNA
转移到受体菌内，使受体菌获得新的性状。

《细菌遗传与变异》课件

突变与基因重组
细菌基因突变产生新的遗传变异，基因重组则促进不同细菌间的基因交流，增加细菌的适应能力。
表型可塑性
细菌可以根据环境变化快速调整自身表型，以适应不同的生存条件。
细菌对抗生素的抗性进化
抗生素使用
抗生素的广泛使用对细菌构成选择压力，促使细菌进化出抗药性。
抗药性基因
某些细菌天生携带抗药性基因，在抗生素压力下得以保留和传播。
细菌遗传学的发展历程
01
02
03
04
19世纪末，巴斯德提出细菌学说，认为疾病是由特定的微生物引起，开启了细菌学的研
究。
20世纪初，弗莱明发现青霉素，开创了抗生素治疗的新纪
元。
1950年代，DNA双螺旋结构的发现为遗传学奠定了基础，细菌遗传学的研究也取得了突
破性进展。
21世纪初，随着基因组学和合成生物学的快速发展，细菌遗传学的研究进入了一个全新
05
细菌遗传学在生物技术和医学中的应用
基因工程菌的构建与应用
基因工程菌的构建
通过基因工程技术将外源基因导入细菌中，构建具有特定功能的基因工程菌。
基因工程菌的应用
基因工程菌可用于生产高价值的生物药物、工业酶制剂等，提高生产效率和产品质量。
细菌在药物发现和开发中的应用
抗菌药物的筛选
利用细菌作为靶标筛选具有抗菌活性的药物，用于治疗细菌感染。
的时代。
02
细菌的基因和基因组
细菌基因的组成和功能
细菌基因的组成
细菌基因由DNA或RNA构成，其中DNA是主要的遗传物质，编码蛋白质和调控序列。
细菌基因的功能
细菌基因负责编码各种蛋白质，包括酶、代谢途径的调控蛋白、结构蛋白等，以支持细菌的生长、繁殖和生存。

细菌的遗传与变异讲课文档

受体菌直接摄取供体菌
游离 DNA 片段，整合后改变了受体菌的遗传性状。
第二十页，共36页。
如小鼠体内肺炎链球菌的转化试验
第二十一页，共36页。
2.接合（Conjugation）
遗传物质通过性菌毛由供体菌传递给受体菌，使受体菌遗传性状发生改变的过程。
①F质粒的接合
②R质粒的接合
第十八页，共36页。
第三节基因的转移和重组
细菌间基因的转移与重组是发生遗传性变异的重要原因之一。
➢基因转移(gene transfer)
遗传物质由供体菌进入受体菌体内的过程。
➢基因重组(recombination)
转移的基因与受体菌DNA整合在一起。
第十九页，共36页。
基因转移重组的方式： 1.转化（Transformation）
2.表型变异：又称非遗传性变异
特点：① 基因结构未改变。
② 发生于同一环境中所有细菌
③ 影响因素去除后，变异的性状又可复原。
例：细菌L型
第六页，共36页。
第一节细菌基因组
细菌染色体包括
染色体以外遗传物质
质粒噬菌体基因组
第七页，共36页。
1、细菌染色体
特征： ① 多数为一条环状dsDNA。
运动性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。
第十五页，共36页。
第二节细菌基因突变
细菌遗传物质的结构发生稳定的改变，导致细菌性状的遗传性变异
范围：点突变或小突变大突变（染色体畸变）
诱因：自发突变、诱发突变
方式：碱基置换、移码突变特点：随机性和可回复性
第九页，共36页。

13细菌的遗传和变异PPT课件

-
27
结果
完全转导
整合
流产转导
未整合
-
28
局限性转导restricted transduction
或称特异性转导，所转导的只限于供体菌染色体上特定的基因。
-
29
4. 溶原性转换 lysogenic conversion
定义：溶原性细菌因染色体上整合有前噬菌体而获得新的遗传性状。
-
30
常见的细菌及其所产生的毒素有：
形态结构变异
Variation of morphology and structure
菌落变异 variation of colony 毒力变异virulent variation
卡介苗 Bacillus of Calmette- Guerin,BCG : 卡介二氏用有毒的牛结核分枝杆菌在含甘油、马铃薯的培养基上，经13年连续230次传代所获得的一毒力减弱但保留有抗原性的变异株。是用于人工免疫以预防结核病的活疫苗。
接合性耐药质粒：
conjugative plasmid of drug resistance
耐药性质粒
非接合性质粒：不能通过
接合方式传递, 可通过转导方式传递.
-
9
毒力质粒 virulent plasmid ，Vi plasmid
如致病性大肠埃希菌的ST质粒、 LT质粒等。
细菌素质粒、代谢质粒等。
-
20
一、基因突变 gene mutation
突变：突变是细菌遗传物质结构发生突然而稳定的改变，引起细菌遗传性变异。可分为点突变和大突变
-
21
二、基因的转移与重组 gene tranfer and recombination

第十三章细菌的遗传与变异课件

05
总结与展望
CHAPTER
对细菌遗传与变异研究的总结
细菌遗传学研究进展
随着分子生物学技术的发展，细菌遗传学的研究取得了重大突破。研究者们已经成功分离并鉴定了许多细菌基因，并对其功能进行了深入探讨。这些研究为理解细菌的生命活动和致病机制提供了重要基础。
细菌变异研究的意义
细菌变异研究对于抗药性和疾病防治具有重要意义。随着抗生素的广泛使用，细菌逐渐产生了抗药性，这给疾病治疗带来了巨大挑战。通过研究细菌的变异机制，有助于发现新的治疗策略和药物靶点，提高疾病的治疗效果。
基因重组
基因重组是细菌通过交换遗传物质来获得新的基因组合的一种方
式。
基因重组可以通过转化、转导和接合等方式实现，其中接合是最
主要的方式。
基因重组有助于细菌适应不断变化的环境，提高其生存和繁衍能
力。
表型变异
表型变异是指由于基因突变或基因表达的改变而导致的细菌表型的变化。
表型变异包括形态、生理、生化等方面的变化，如菌落形态、色素产生、酶活性等。
第十三章细菌的遗传与变异课件
• 细菌的遗传物质 • 细菌的变异 • 细菌的进化 • 细菌的遗传与变异在医学中的应用 • 总结与展望
01
细菌的遗传物质
CHAPTER
细菌DNA的结构与功能
细菌DNA的结构细菌DNA的功能
细菌基因的表达与调控
基因表达
基因调控
基因调控是指通过调节基因的表达，控制细胞活动的变化，以适应环境变化的过程。
细菌进化的机制与速率
01
02
03
04
05
04
细菌的遗传与变异在医学中的应用
CHAPTER

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

转座子 Tn1 Tn2 Tn3 Tn4 Tn5 Tn6 Tn7
Tn9 Tn10 Tn551 Tn1681 Tn903
常见转座子及插入序列
插入的识别序列
IS1 IS2 IS50L, ISR IS4 Tn7R, Tn7L 为位点识别序列
IS1 IS10-R IS2 IS1 ISR1
耐药基因或毒素基因
AP（氨苄青霉素）抗性基因(b-内酰胺酶) AP、Sm（链霉素）、Su（磺胺）等抗性基因 Km（卡那霉素）、BLM（博莱霉素）、Sm等抗性基因 Km等抗性基因 TMP（甲氧苄氨嘧啶）、Sm、壮观霉素等抗性基因（含有整合子）
1. 基因型回复突变（genotypic reversion），机率很低 2. 表型回复突变（phenotypic reversion）
抑制突变（suppressor mutation）：包括基因内抑制（intragenic suppression）和基因间抑制（extragenic suppression）
• 医学微生物学（第9版）
三、基因的诱发突变
（一）人工诱导可提高细菌的突变率，称为诱发突变（二）诱发突变发生率可达到每一世代10-6~10-4 （三）诱变剂：
物理诱变剂：X线、紫外线、电离辐射等化学诱变剂：亚硝酸盐、烷化剂及吖啶橙染料
丝裂Байду номын сангаас素、黄曲霉素B1 等
• 医学微生物学（第9版）
细菌的遗传与变异
第一节细菌基因组第二节细菌基因突变第三节基因的转移与重组第四节细菌遗传变异在医学上的实际意义
重点难点
掌握 1. 细菌基因组 2. 基因的转移与重组方式种类与定义 3. 噬菌体及其相关概念
熟悉 1. 噬菌体与宿主菌相互关系，溶菌周期及溶原状态 2. 细菌基因突变的规律与机制
四、突变与选择
（一）突变的发生是随机，不定向的在细菌群体中仅少数细菌发生突变
（二）彷徨试验证明随机的、非定向的突变是在接触噬菌体之
前就已发生，噬菌体对突变仅起筛选而不是诱导作用
细菌自然突变的检出试验（彷徨试验）备注：图片源自人卫社《医学微生物学》第8版，主编李凡、徐志凯。（P51，图4-2）
2. 插入或缺失突变：移码突变
（二）染色体畸变(多点突变)
1. 染色体重排 2. 倒位（inversion） 3. 重复（duplication） 4. 染色体缺失
• 医学微生物学（第9版）
二、基因的自发突变
（一）突变自发产生（二）自发突变率约为每一世代10-10~10-6 （三）突变是自发的，随机的
（1）双股闭合环状DNA分子
（2）自主复制
（3）编码某些生物学表型
（4）可丢失和转移，与细菌生命无关
（5）分类 A. 是否可通过细菌的接合作用传递接合性质粒（conjugative plasmid）；非接合性质粒（non-conjugative plasmid） B. 宿主菌中的拷贝数严紧型质粒（stringent plasmid）；松弛型质粒（relaxed plasmid） C. 质粒的相容性相容性质粒；不相容性质粒 D. 质粒基因编码的生物学性状 F质粒；R质粒；Vi质粒；Col质粒等
2. 噬菌体（phage）
（1）侵袭细菌或真菌的病毒（2）蝌蚪型：头部由核心（DNA 或 RNA）与蛋白质衣壳组成；尾部为蛋白质，与吸附宿主有关（3）感染细菌的结果
溶菌性周期：毒性噬菌体、温和噬菌体溶原性周期：温和噬菌体、前噬菌体（prophage）、溶原性细菌
• 医学微生物学（第9版）
3. 质粒（plasmid）
• 医学微生物学（第9版）
（二）细菌基因组中的主要特殊结构
1. 转位因子或转座元件（transposable element）
（1）插入序列 (insertion sequence， IS ) 750~2000 bp 两端重复序列，与插入有关中心序列有转位酶基因
（2）转座子 (transposon, Tn) 2000~25000 bp 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
AATTCGT
反向重复序列
转座酶基因
ACGAATT
反向重复序列 IS 的命名： IS1，IS2…ISn
插入序列, insertion sequence, IS
gene 1
gene 2
gene 3
gene n
IS
Tn 的命名： Tn1，Tn2…Tnn
IS
转座子, Transposon, Tn
• 医学微生物学（第9版）
组位点、整合酶基因、启动子（4）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
attl attC
基因盒1
整合子可存在于质粒、转座子和基因组中
基因盒2
整合子, integron
• 医学微生物学（第9版）
一、细菌变异机制
（一）突变
1. 点突变
转换（transition）颠换（transversion）
• 医学微生物学（第9版）
五、回复突变与抑制突变
（一）野生型（wild type）: 从自然界分离的未发生突变的菌株（二）突变型（mutant type）: 相对于野生型菌株发生某一性状的改变（三）正向突变（forward mutation）: 细菌由野生型变为突变型（四）回复突变（reverse mutation）: 突变株经过第二次突变可恢复野生型的性状
了解 1. 细菌的变异现象 2. 细菌遗传变异研究的实际意义
第一节
细菌基因组 bacterial genome
• 医学微生物学（第9版）
二、细菌基因组
（一）细菌基因组的主要组成
1. 细菌染色体（bacterial chromosome）
（1）dsDNA，单倍体，无组蛋白，无内含子（2）大多数基因为单拷贝，而rRNA基因则为多拷贝（3）代谢岛、毒力岛的G+C百分比和密码子使用偏向性与细菌染色体有明显差异
Cm（氯霉素）抗性基因 Tc（四环素）抗性、重金属抗性、氧化应激等基因 Em（红霉素）抗性基因大肠埃希菌耐热肠毒素（ST） Km抗性基因
• 医学微生物学（第9版）
2. 整合子（integron）
（1）定位于细菌染色体、质粒或转座子上（2）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（3）整合子含有3个功能元件：特异性重