細菌的遺傳與變異 完整版

細菌的遺傳與變異HeredityandVariationofBacteria一、細菌的遺傳物質(zhì)

二、細菌的基因突變

三、細菌的基因轉(zhuǎn)移與重組?細菌的遺傳與變異一、細菌的遺傳物質(zhì)●細菌的基因組●質(zhì)?！袷删w基因組1、細菌的基因組結(jié)構(gòu)

多數(shù)細菌的基因組是一個共價閉合環(huán)狀的雙鏈DNA分子，缺乏組蛋白。一、細菌的遺傳物質(zhì)基因A基因BDNA轉(zhuǎn)錄基因A基因BmRNA翻譯蛋白質(zhì)A蛋白質(zhì)B蛋白質(zhì)

原核生物的染色體與細胞質(zhì)沒有核膜分開，因此轉(zhuǎn)錄翻譯偶聯(lián)。復(fù)制一、細菌的遺傳物質(zhì)一、細菌的遺傳物質(zhì)5

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DNA原核生物轉(zhuǎn)錄過程中的羽毛狀現(xiàn)象核糖體RNARNA聚合酶外顯子1外顯子2內(nèi)含子1內(nèi)含子2基因XDNA外顯子1外顯子2內(nèi)含子1內(nèi)含子2初始RNA轉(zhuǎn)錄物轉(zhuǎn)錄加工過程中內(nèi)含子被切除外顯子1外顯子2成熟的mRNA細胞核轉(zhuǎn)運到細胞質(zhì)外外顯子2外顯子1mRNA翻譯蛋白質(zhì)X蛋白質(zhì)細胞質(zhì)真核生物細菌基因組結(jié)構(gòu)的主要特征：（1）遺傳信息是連續(xù)的；（2）功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因組成操縱子

(operon)結(jié)構(gòu)；（3）基因之間無重疊現(xiàn)象；（4）結(jié)構(gòu)基因的單拷貝及rRNA和tRNA

基因的多拷貝；一、細菌的遺傳物質(zhì)乳糖操縱子一、細菌的遺傳物質(zhì)細菌基因組轉(zhuǎn)錄的主要特征：

（1）轉(zhuǎn)錄形成mRNA分子不需要加工；

（2）tRNA和rRNA轉(zhuǎn)錄后需加工；一、細菌的遺傳物質(zhì)細菌的rRNA加工過程一、細菌的遺傳物質(zhì)（二）質(zhì)粒(plasmid)

細菌中除主染色體之外，能進行自主復(fù)制的遺傳單位?？呻S細胞分裂分配到子細胞中。一、細菌的遺傳物質(zhì)質(zhì)粒通常有三種分子構(gòu)型，即共價閉合環(huán)狀DNA分子、半開環(huán)DNA分子和線性DNA分子。一、細菌的遺傳物質(zhì)1）質(zhì)粒具有自我復(fù)制的能力，一個質(zhì)粒是一個復(fù)制子。與染色體同步復(fù)制的質(zhì)粒稱嚴緊型質(zhì)粒，與染色體復(fù)制不相關(guān)的質(zhì)粒稱松弛型質(zhì)粒。2）質(zhì)粒能編碼某些特定性狀，如致育性、耐藥性、致病性等。3）質(zhì)?？勺孕衼G失與消失，故質(zhì)粒并非是細菌生命活動不可缺少的遺傳物質(zhì)。質(zhì)粒的主要特征：一、細菌的遺傳物質(zhì)4）質(zhì)?？赏ㄟ^接合、轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)導(dǎo)等方式在細菌間轉(zhuǎn)移。根據(jù)質(zhì)粒能否通過細菌的接合作用進行傳遞，將其分為接合性質(zhì)粒（如F質(zhì)粒和多數(shù)R質(zhì)粒）和非接合性質(zhì)粒。5）質(zhì)粒的相容性和不相容性。結(jié)構(gòu)相似并密切相關(guān)的質(zhì)粒能穩(wěn)定共存于一個宿主菌的現(xiàn)象稱為不相容性。一、細菌的遺傳物質(zhì)

質(zhì)粒作為一種獨立的復(fù)制子，容易從細胞中分離出來、在體外進行遺傳操作和轉(zhuǎn)入到合適的受體細胞中，已成為現(xiàn)代分子生物學(xué)研究和遺傳工程的重要工具。一、細菌的遺傳物質(zhì)根據(jù)質(zhì)粒的功能分（1）致育質(zhì)粒：F質(zhì)粒編碼性菌毛，具有接合功能（2）耐藥性質(zhì)粒：R質(zhì)粒，非結(jié)合耐藥質(zhì)粒決定細菌的抗藥性（3）毒力質(zhì)粒：ST質(zhì)粒-耐熱腸毒素。（4）細菌素質(zhì)粒：Col質(zhì)粒-大腸菌素。（5）代謝質(zhì)粒等：編碼與代謝相關(guān)的酶類。一、細菌的遺傳物質(zhì)

噬菌體(phage)是感染細菌、放線菌、真菌或螺旋體等微生物的病毒。（三）噬菌體（phage）一、細菌的遺傳物質(zhì)噬菌體感染細菌有兩種后果：

(1)

噬菌體復(fù)制增殖，產(chǎn)生許多子代噬菌體，并最終裂解細菌，建立溶菌周期。

該類噬菌體稱為烈性或毒性噬菌體(virulentphage)。

三、噬菌體的類型一、細菌的遺傳物質(zhì)吸附四、烈性噬菌體的繁殖過程穿入生物合成成熟與釋放烈性噬菌體的復(fù)制一、細菌的遺傳物質(zhì)噬菌現(xiàn)象：

液體培養(yǎng)基：混濁澄清固體培養(yǎng)基：出現(xiàn)噬斑（plaque）一定體積內(nèi)的噬斑形成單位數(shù)目（pfu）一、細菌的遺傳物質(zhì)

(2)

噬菌體感染細菌后，其基因組整合到細菌染色體中，與細菌DNA一起復(fù)制，隨細菌的分裂而傳至子代細菌，細菌并不裂解。

該類噬菌體稱為溫和噬菌體(temperatephage)。三、噬菌體的類型一、細菌的遺傳物質(zhì)

整合在細菌基因組中的噬菌體基因組，稱為前噬菌體(prophage)。

帶有前噬菌體基因組的細菌稱為溶原性細菌(lysogenicbacterium)。溫和噬菌體一、細菌的遺傳物質(zhì)五、溫和噬菌體prophage:整合在細菌基因組中的噬菌體基因組溶原性細菌一、細菌的遺傳物質(zhì)五、溫和噬菌體一、細菌的遺傳物質(zhì)細菌的遺傳與變異一、細菌的遺傳物質(zhì)

二、細菌的基因突變

三、細菌的基因轉(zhuǎn)移與重組

細菌遺傳基因發(fā)生突然而穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)改變，包括一對或少數(shù)幾對堿基的缺失、插入或置換，導(dǎo)致細菌性狀的遺傳性變異。1.基因突變(genemutation)的概念二、細菌的基因突變1、隨機發(fā)生

2、穩(wěn)定

3、突變頻率為10-10～10-6

4、可發(fā)生回復(fù)突變

2.基因突變的規(guī)律二、細菌的基因突變●

耐藥性突變

●毒力突變

●營養(yǎng)缺陷體突變

●

形態(tài)結(jié)構(gòu)突變

●

抗原性突變

●菌落突變二、細菌的基因突變二、細菌的基因突變3.細菌常見的突變S型菌落(smoothcolony)R菌落(roughcolony)二、細菌的基因突變一、細菌的遺傳物質(zhì)

二、細菌的基因突變

三、細菌的基因轉(zhuǎn)移與重組?細菌的遺傳與變異

供體菌將遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移至受體菌，使后者獲得新的生物學(xué)性狀。1、基因轉(zhuǎn)移的概念

(genetransfer)三、細菌的基因轉(zhuǎn)移與重組●

質(zhì)粒(plasmid)●

轉(zhuǎn)座子(transposon)●整合子(integron)●

溫和噬菌體(temperatephage)三、細菌的基因轉(zhuǎn)移與重組2、基因轉(zhuǎn)移的元件三、細菌的基因轉(zhuǎn)移與重組三、細菌的基因轉(zhuǎn)移與重組3、基因轉(zhuǎn)移的方式三、細菌的基因轉(zhuǎn)移與重組

●轉(zhuǎn)化(transformation)

●接合(conjugation)

●轉(zhuǎn)導(dǎo)(transduction)

●溶原性轉(zhuǎn)換和原生質(zhì)融合

(lysogenicconversion)(protoplastfusion)

以溫和噬菌體為媒介，將供體菌DNA片段轉(zhuǎn)移到受體菌內(nèi)。轉(zhuǎn)導(dǎo)三、細菌的基因轉(zhuǎn)移與重組三、細菌的基因轉(zhuǎn)移與重組完全轉(zhuǎn)導(dǎo)流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)類型五、溫和噬菌體三、細菌的基因轉(zhuǎn)移與重組受體菌轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體細菌DNA噬菌體DNA供體菌五、溫和噬菌體普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)三、細菌的基因轉(zhuǎn)移與重組結(jié)果:

完全轉(zhuǎn)導(dǎo)

流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)未整合整合五、溫和噬菌體三、細菌的基因轉(zhuǎn)移與重組新性狀穩(wěn)定遺傳可在最初的幾代中表達，后消失五、溫和噬菌體局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)三、細菌的基因轉(zhuǎn)移與重組五、溫和噬菌體普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)與局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)的區(qū)別區(qū)別要點普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)發(fā)生的時期裂解期溶原期轉(zhuǎn)導(dǎo)的遺傳物質(zhì)供體菌染色體DNA任何部位或質(zhì)粒噬菌體DNA及供體菌DNA的特定部位轉(zhuǎn)導(dǎo)的后果完全轉(zhuǎn)導(dǎo)或流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)受體菌獲得供體菌DNA特定部位的遺傳特性轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率受體菌的10-7轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率較普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)增加1000倍(10-4)三、細菌的基因轉(zhuǎn)移與重組溶原性轉(zhuǎn)換和原生質(zhì)體融合三、細菌的基因轉(zhuǎn)移與重組

溶原性轉(zhuǎn)換：當(dāng)溫和噬菌體感染宿主而使其發(fā)生溶源化時，因噬菌體的基因整合到宿主的基因組上，而使后者獲得了新性狀的現(xiàn)象，稱為溶源轉(zhuǎn)變。如：

白喉棒狀桿菌、A群鏈球菌、肉毒梭菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌、霍亂弧菌；五、溫和噬菌體三、細菌的基因轉(zhuǎn)移與重組三、細菌的基因轉(zhuǎn)移與重組

原生質(zhì)融合：除去細菌細胞壁后，兩個原生質(zhì)體進行彼此融合的過程。各種生物細胞都可進