微生物學(xué)__遺傳與變異

1、會(huì)計(jì)學(xué)1微生物學(xué)微生物學(xué)_遺傳與變異遺傳與變異2 細(xì)菌的各種生物性細(xì)菌的各種生物性狀相對(duì)穩(wěn)定地傳給后狀相對(duì)穩(wěn)定地傳給后代，并保持其種屬原代，并保持其種屬原有性狀有性狀且代代相傳，且代代相傳，使其種屬得以保存。使其種屬得以保存。 在一定條件下，子在一定條件下，子代和親代之間以及子代和親代之間以及子代和子代之間的生物代和子代之間的生物學(xué)性狀差異。學(xué)性狀差異。345一、細(xì)菌的變異現(xiàn)象一、細(xì)菌的變異現(xiàn)象 L型細(xì)菌變異（形態(tài)變異）型細(xì)菌變異（形態(tài)變異） H-O變異（鞭毛變異、變形桿菌）變異（鞭毛變異、變形桿菌） 芽胞變異（炭疽芽胞變異（炭疽b） 莢膜變異（肺炎球菌）莢膜變異（肺炎球菌）抗原性變異抗原性變

2、異菌落變異：菌落變異：S-R變異變異毒力的變異：毒力的變異：增強(qiáng)、減弱增強(qiáng)、減弱（白喉、白喉、BCG ）耐藥性變異：耐藥性變異：金黃色葡萄球菌、結(jié)核桿菌等形態(tài)結(jié)構(gòu)的變異形態(tài)結(jié)構(gòu)的變異 3-6%食鹽食鹽鼠疫桿菌鼠疫桿菌 多形態(tài)性多形態(tài)性(衰殘型衰殘型) 瓊脂培基瓊脂培基 L型變異型變異藥物、抗體或補(bǔ)體等藥物、抗體或補(bǔ)體等正?；魜y弧菌正?；魜y弧菌霍亂弧菌霍亂弧菌L L型型 膽汁、甘油、馬鈴薯培養(yǎng)基膽汁、甘油、馬鈴薯培養(yǎng)基牛型結(jié)核桿菌牛型結(jié)核桿菌 卡介苗卡介苗 13年年(230代代) 棒狀桿菌噬菌體棒狀桿菌噬菌體 白喉棒狀桿菌白喉棒狀桿菌 獲得白喉毒素基因獲得白喉毒素基因細(xì)菌染色體細(xì)菌染色體染色體以

3、外的遺傳物質(zhì)染色體以外的遺傳物質(zhì)質(zhì)粒質(zhì)粒轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座子噬菌體噬菌體111213141516171819Ti質(zhì)粒Tumor inducing plasmid 誘癌質(zhì)粒誘癌質(zhì)粒，長(zhǎng)，長(zhǎng)200kb，是一大型質(zhì)粒，當(dāng)前已成為植物遺傳，是一大型質(zhì)粒，當(dāng)前已成為植物遺傳工程研究中的重要載體。工程研究中的重要載體。能否通過(guò)細(xì)菌的能否通過(guò)細(xì)菌的接合作用傳遞接合作用傳遞復(fù)制是否與細(xì)復(fù)制是否與細(xì)菌染色體同步菌染色體同步 按基因數(shù)按基因數(shù)接合性質(zhì)粒接合性質(zhì)粒非接合性質(zhì)粒非接合性質(zhì)粒緊密型緊密型 松弛型松弛型小質(zhì)粒（小質(zhì)粒（20-30個(gè)基因）個(gè)基因）大質(zhì)粒（含幾百個(gè)基因）大質(zhì)粒（含幾百個(gè)基因）21概念：概念：噬菌體是感

4、染細(xì)菌、真菌、放線菌和螺噬菌體是感染細(xì)菌、真菌、放線菌和螺旋體等微生物的旋體等微生物的。特特 點(diǎn)點(diǎn)1.個(gè)體微小，可通過(guò)濾菌器。個(gè)體微小，可通過(guò)濾菌器。2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)完整結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)完整結(jié)構(gòu)。3.具有嚴(yán)格宿主特異性，只能寄具有嚴(yán)格宿主特異性，只能寄居在相應(yīng)的易感活菌體內(nèi)。居在相應(yīng)的易感活菌體內(nèi)。 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)：構(gòu)成頭部衣殼及尾部，：構(gòu)成頭部衣殼及尾部， 有保護(hù)作用并決定噬菌體的外形有保護(hù)作用并決定噬菌體的外形、表面特點(diǎn)。、表面特點(diǎn)。核酸核酸：是其遺傳物質(zhì)，為：是其遺傳物質(zhì)，為DNA或或RNA，常見的噬菌體的基因，常見的噬菌體的基因組為組為2-200kb。多數(shù)多數(shù)DNA的的DNA為線狀雙股

5、（有尾），少數(shù)的為環(huán)狀單股為線狀雙股（有尾），少數(shù)的為環(huán)狀單股多數(shù)多數(shù)RNA-的的RNA為線狀單股，少數(shù)線狀雙股且分節(jié)段為線狀單股，少數(shù)線狀雙股且分節(jié)段 復(fù)合對(duì)稱結(jié)構(gòu)復(fù)合對(duì)稱結(jié)構(gòu)蝌蚪形蝌蚪形復(fù)合對(duì)稱結(jié)構(gòu)復(fù)合對(duì)稱結(jié)構(gòu)微球形微球形廿面體對(duì)稱廿面體對(duì)稱細(xì)桿形細(xì)桿形螺旋對(duì)稱結(jié)構(gòu)螺旋對(duì)稱結(jié)構(gòu)大腸埃希菌大腸埃希菌T2噬菌體噬菌體蝌蚪形噬菌體蝌蚪形噬菌體結(jié)構(gòu)模式圖結(jié)構(gòu)模式圖2627增殖過(guò)程：增殖過(guò)程： 吸附吸附 穿入穿入 生物合成生物合成 成熟與釋放成熟與釋放282930313. 3. 生物合成生物合成1）：多以裂解：多以裂解細(xì)胞的方式釋放。細(xì)胞的方式釋放。2）：噬菌體：噬菌體穿出細(xì)胞，細(xì)胞并穿出細(xì)胞，細(xì)胞

6、并不裂解。不裂解。噬菌斑3637383940溶原性轉(zhuǎn)換 是指當(dāng)噬菌體感染細(xì)菌時(shí)，宿主菌染是指當(dāng)噬菌體感染細(xì)菌時(shí)，宿主菌染色體中獲得了噬菌體的色體中獲得了噬菌體的DNA片段，使其成片段，使其成為溶原狀態(tài)時(shí)而致細(xì)菌獲得新的性狀。為溶原狀態(tài)時(shí)而致細(xì)菌獲得新的性狀。41424445種種 類類 插入序列（插入序列（IS） 轉(zhuǎn)座子或復(fù)合轉(zhuǎn)座子（轉(zhuǎn)座子或復(fù)合轉(zhuǎn)座子（Tn）46（insertion sequence, IS）47（transposon, Tn）轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座子攜帶耐藥或毒素基因轉(zhuǎn)座子攜帶耐藥或毒素基因Tn1 Tn2 Tn3AP（氨芐青霉素）（氨芐青霉素）Tn4AP、SM（鏈霉素）、（鏈霉素）

7、、Su（磺胺）（磺胺）Tn5Km（卡那霉素）（卡那霉素）Tn6KmTn7TMP（甲氧芐氨嘧啶）、（甲氧芐氨嘧啶）、SMTn9Cm（氯霉素）（氯霉素）Tn10Tc（四環(huán)素）（四環(huán)素）Tn551Em（紅霉素）（紅霉素）Tn971EmTn1681大腸埃希菌（腸毒素基因）大腸埃希菌（腸毒素基因）495051DNA損傷與修復(fù)損傷與修復(fù)突變突變大突變大突變小突變小突變基因突變規(guī)律基因突變規(guī)律突變率突變率突變與選擇（影印培養(yǎng)試驗(yàn)）突變與選擇（影印培養(yǎng)試驗(yàn)）回復(fù)突變回復(fù)突變自然突變率自然突變率誘導(dǎo)突變率誘導(dǎo)突變率外源性的遺傳物質(zhì)由外源性的遺傳物質(zhì)由供體菌轉(zhuǎn)入某受體菌供體菌轉(zhuǎn)入某受體菌細(xì)胞的過(guò)程細(xì)胞的過(guò)程轉(zhuǎn)移的

8、基因在胞質(zhì)中轉(zhuǎn)移的基因在胞質(zhì)中能自行復(fù)制與表達(dá)，能自行復(fù)制與表達(dá)，或與受體菌或與受體菌DNA整整合在一起合在一起 轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化 接合接合 轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo) 溶原性轉(zhuǎn)換溶原性轉(zhuǎn)換 原生質(zhì)體融合原生質(zhì)體融合5354是指供體菌裂解游離的是指供體菌裂解游離的DNA片段被受體菌片段被受體菌 直接攝取，使受體菌獲得新的性狀。直接攝取，使受體菌獲得新的性狀。轉(zhuǎn)化因子：分子量小于轉(zhuǎn)化因子：分子量小于1107， 最多不最多不 超過(guò)超過(guò)10-20個(gè)基因個(gè)基因受體菌必需處于受體菌必需處于感受態(tài)感受態(tài)56一般出現(xiàn)在細(xì)菌對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的后期，細(xì)一般出現(xiàn)在細(xì)菌對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的后期，細(xì)胞膜不穩(wěn)定，表面具有吸附胞膜不穩(wěn)定，表面具有吸附DNA的受

9、的受體的狀態(tài)，僅維持?jǐn)?shù)分鐘至體的狀態(tài)，僅維持?jǐn)?shù)分鐘至3-4h。轉(zhuǎn)化因子吸附在受轉(zhuǎn)化因子吸附在受體菌表面受體上體菌表面受體上供體菌雙鏈供體菌雙鏈DNA受體菌表面的核酸受體菌表面的核酸內(nèi)切酶內(nèi)切酶解鏈解鏈與受體菌與受體菌DNA重組重組原型菌原型菌突變株突變株一條鏈降解一條鏈降解一條鏈進(jìn)入受體菌一條鏈進(jìn)入受體菌繁殖繁殖受體菌受體菌轉(zhuǎn)位因子轉(zhuǎn)位因子吸附吸附攝入攝入重組重組分裂分裂突變株突變株60細(xì)菌通過(guò)細(xì)菌通過(guò)性菌毛性菌毛相互連接溝通，將相互連接溝通，將遺傳物質(zhì)（主要是質(zhì)粒遺傳物質(zhì)（主要是質(zhì)粒DNA）從供）從供體菌轉(zhuǎn)移給受體菌。體菌轉(zhuǎn)移給受體菌。2. 接合（conjugation）接合性質(zhì)粒接合性質(zhì)粒

10、非接合性質(zhì)粒非接合性質(zhì)粒F質(zhì)粒質(zhì)粒R質(zhì)粒質(zhì)粒F+FDonorRecipientF+F-F+F-F+F+F+F+供體菌供體菌受體菌受體菌62F+F+Hfr 有小部分進(jìn)入受體細(xì)菌的有小部分進(jìn)入受體細(xì)菌的F質(zhì)?？烧系劫|(zhì)?？烧系绞荏w菌染色體上，與染色體一起復(fù)制，由于受體菌染色體上，與染色體一起復(fù)制，由于整合后的細(xì)菌能以高效率轉(zhuǎn)移染色體上的基整合后的細(xì)菌能以高效率轉(zhuǎn)移染色體上的基因，故稱高頻重組菌因，故稱高頻重組菌 Hfr。 HfrF-HfrF-HfrF-HfrF-HfrF65主要轉(zhuǎn)移供體菌的主要轉(zhuǎn)移供體菌的DNA轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移F質(zhì)粒的頻率幾乎為質(zhì)粒的頻率幾乎為0大多數(shù)雜交后仍只有一個(gè)大多數(shù)雜交后仍只有一

11、個(gè)F據(jù)此原理可畫出細(xì)菌基因圖據(jù)此原理可畫出細(xì)菌基因圖66 Hfr 中的中的F質(zhì)?？蓮娜旧|(zhì)粒可從染色體上脫離下來(lái)，終止體上脫離下來(lái)，終止Hfr狀狀態(tài)，從染色體上脫離的態(tài)，從染色體上脫離的F質(zhì)質(zhì)粒有時(shí)可帶有染色體上幾個(gè)粒有時(shí)可帶有染色體上幾個(gè)鄰近的基因，這種質(zhì)粒稱鄰近的基因，這種質(zhì)粒稱F質(zhì)粒，帶有質(zhì)粒，帶有F質(zhì)粒的細(xì)菌為質(zhì)粒的細(xì)菌為F菌。菌。67FFFFFF-FF-FFR質(zhì)粒與耐藥性質(zhì)粒與耐藥性有關(guān)，尤其與多有關(guān)，尤其與多重耐藥性有關(guān)。重耐藥性有關(guān)。 分離到抗多種藥分離到抗多種藥物的宋內(nèi)志賀菌多重物的宋內(nèi)志賀菌多重耐藥株，很難用基因耐藥株，很難用基因突變解釋突變解釋健康人中大腸埃希菌健康人中大腸

12、埃希菌3050%有有R質(zhì)粒，質(zhì)粒，而致病性大腸埃希菌而致病性大腸埃希菌90%有有R質(zhì)粒質(zhì)粒Tn 9Tn 21Tn 10Tn 8RTFR determinant 與與F質(zhì)粒相似，編碼性菌質(zhì)粒相似，編碼性菌毛的產(chǎn)生和通過(guò)接合轉(zhuǎn)移。毛的產(chǎn)生和通過(guò)接合轉(zhuǎn)移。 能編碼對(duì)抗菌藥物的能編碼對(duì)抗菌藥物的耐藥性，可由幾個(gè)轉(zhuǎn)座子耐藥性，可由幾個(gè)轉(zhuǎn)座子連接相鄰排列。連接相鄰排列。71非接合性質(zhì)粒非接合性質(zhì)粒分子量較小，無(wú)編碼轉(zhuǎn)移體系所需要的基分子量較小，無(wú)編碼轉(zhuǎn)移體系所需要的基因，因而不能單獨(dú)接合傳遞。但如果在同一宿主細(xì)胞因因，因而不能單獨(dú)接合傳遞。但如果在同一宿主細(xì)胞因存在接合性質(zhì)粒（如或質(zhì)粒），非接合性質(zhì)粒就會(huì)

13、存在接合性質(zhì)粒（如或質(zhì)粒），非接合性質(zhì)粒就會(huì)被被誘動(dòng)傳遞誘動(dòng)傳遞。以以溫和噬菌體為載體，溫和噬菌體為載體，將供體菌的一段將供體菌的一段DNA轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移到受體菌內(nèi)，使受體移到受體菌內(nèi)，使受體菌獲得新的性狀。菌獲得新的性狀。普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)完全轉(zhuǎn)導(dǎo)完全轉(zhuǎn)導(dǎo)流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)3. 轉(zhuǎn)導(dǎo)(transduction)完全轉(zhuǎn)導(dǎo)完全轉(zhuǎn)導(dǎo)流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo) 被轉(zhuǎn)導(dǎo)的被轉(zhuǎn)導(dǎo)的DNA可以是供體菌染色體的任何部分?？梢允枪w菌染色體的任何部分。 被轉(zhuǎn)導(dǎo)的被轉(zhuǎn)導(dǎo)的DNA片片段與受體菌的染色體段與受體菌的染色體整合整合，并隨染色體而，并隨染色體而傳代。傳代。 被轉(zhuǎn)導(dǎo)的被轉(zhuǎn)導(dǎo)的DNA片段游片段游離在細(xì)胞質(zhì)

14、中，既不能與受離在細(xì)胞質(zhì)中，既不能與受體菌染色體整合，也不能自體菌染色體整合，也不能自身復(fù)制，子代中只有一個(gè)子身復(fù)制，子代中只有一個(gè)子代細(xì)胞具有該代細(xì)胞具有該DNA片段。片段。76 轉(zhuǎn)移供體菌染色體的任何部分，也可轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移供體菌染色體的任何部分，也可轉(zhuǎn)移質(zhì)粒移質(zhì)粒 可轉(zhuǎn)移較大的可轉(zhuǎn)移較大的DNA片段片段 轉(zhuǎn)移效率高轉(zhuǎn)移效率高 所轉(zhuǎn)導(dǎo)的只限于供體菌染色體上特定所轉(zhuǎn)導(dǎo)的只限于供體菌染色體上特定 的基因的基因（前噬菌體兩側(cè)）（前噬菌體兩側(cè)）的轉(zhuǎn)導(dǎo)。的轉(zhuǎn)導(dǎo)。galbiogalbiogalbiogalbiobiogal受體菌獲得供體菌受體菌獲得供體菌DNA特定部位的遺傳特性特定部位的遺傳特性完全轉(zhuǎn)導(dǎo)或流產(chǎn)

15、轉(zhuǎn)導(dǎo)完全轉(zhuǎn)導(dǎo)或流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)的后果轉(zhuǎn)導(dǎo)的后果噬菌體噬菌體DNA及供體及供體菌菌DNA的的特定特定部位部位 供體菌染色體供體菌染色體DNA任何任何部位或質(zhì)粒部位或質(zhì)粒轉(zhuǎn)導(dǎo)的遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)導(dǎo)的遺傳物質(zhì)溶原期溶原期裂解期裂解期基因轉(zhuǎn)導(dǎo)發(fā)生的時(shí)期基因轉(zhuǎn)導(dǎo)發(fā)生的時(shí)期局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)區(qū)別要點(diǎn)區(qū)別要點(diǎn)轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)的區(qū)別805. 原生質(zhì)體融合 將兩種不同的細(xì)菌經(jīng)將兩種不同的細(xì)菌經(jīng)溶菌酶或青霉素等處理，失溶菌酶或青霉素等處理，失去細(xì)胞壁成為原生質(zhì)體后進(jìn)去細(xì)胞壁成為原生質(zhì)體后進(jìn)行彼此融合的過(guò)程。行彼此融合的過(guò)程。類型類型基因來(lái)源基因來(lái)源轉(zhuǎn)移方式轉(zhuǎn)移方式轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化供菌供菌攝入攝入接合接合供菌（質(zhì)

16、粒供菌（質(zhì)粒DNA）通過(guò)性菌毛通過(guò)性菌毛轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)供菌供菌噬菌體為載體噬菌體為載體溶原性轉(zhuǎn)換溶原性轉(zhuǎn)換噬菌體噬菌體整合整合原生質(zhì)體融合原生質(zhì)體融合兩菌原生質(zhì)體的兩菌原生質(zhì)體的DNA融合融合基因的轉(zhuǎn)移與重組基因的轉(zhuǎn)移與重組蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)：構(gòu)成頭部衣殼及尾部，：構(gòu)成頭部衣殼及尾部， 有保護(hù)作用并決定噬菌體的外形有保護(hù)作用并決定噬菌體的外形、表面特點(diǎn)。、表面特點(diǎn)。核酸核酸：是其遺傳物質(zhì)，為：是其遺傳物質(zhì)，為DNA或或RNA，常見的噬菌體的基因，常見的噬菌體的基因組為組為2-200kb。多數(shù)多數(shù)DNA的的DNA為線狀雙股（有尾），少數(shù)的為環(huán)狀單股為線狀雙股（有尾），少數(shù)的為環(huán)狀單股多數(shù)多數(shù)RNA-的的RNA為線狀單股，少數(shù)線狀雙股且分節(jié)段為線狀單股，少數(shù)線狀雙股且分節(jié)段 1）：多以裂解：多以裂解細(xì)胞的方式釋放。細(xì)胞的方式釋放。2）：