噬菌体细菌的遗传和变异
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噬菌体遗传变异
基 因 突 变
转
概念
化 transformation
直接摄取供体菌游离的DNA片断并重组使其获得新 的性状的过程。
A
B
C
D
特点
1、只有少数菌属可发生转化。
2、受菌处于感受态 3、供菌DNA必须与受菌DNA同源性 4、供菌DNA只有单股与受菌染色 体发生整合,故只有一个子代细菌带 供菌的DNA。
噬菌体的生物学性状
噬菌体的大小与形态 噬菌体的结构 噬菌体的化学组成 噬菌体的抗原性 噬菌体的抵抗力 噬菌体的分类
葡萄球菌（1μ m） 支原体、立克次体、 衣原体（0.3 ～ 0.6 μ m） 口蹄疫病毒（20nm） 痘病毒（300nm） 卵蛋白分子（10nm） 噬菌体（65～95nm）
个体微小，以nm为测量单位，需用电子显微镜观察
在温和噬菌体的溶原期，因
前噬菌体与细菌染色体整合而
导致细菌基因型发生改变而获 1 得新的性状。
无毒的白喉杆菌感染了β棒状杆菌噬菌体后变成了产 毒的白喉杆菌。 2
思 考 题
名词解释：噬菌体、毒性噬菌体、温和噬菌体、前噬菌体、溶原性细菌、 质粒、转化、转导、接合、溶原性转换。 问答题： 1、细菌变异的物质基础是什么？
根据噬菌体的核酸组成
DNA噬菌体
RNA噬菌体
根据噬菌体与宿主的关系
毒性噬菌体（virulent phage)
温和噬菌体（temperate phage） 溶原性噬菌体（lysogenic phage）
毒 性 噬 菌 体 （virulent phage)
能在宿主菌细胞内，利用宿 主菌的酶、能量进行复制增殖， 产生子代噬菌体并使宿主菌破裂 的噬菌体为毒性噬菌体。
1、吸附
2、穿入 3、生物合成 4、成熟与释放
第4章 噬菌体 第5章 细菌的遗传与变异 第6章 细菌的耐药性
4.研发新抗菌药物
根据细菌耐药性的机制及其与抗菌药物结
构的关系，改造化学结构，使其具有耐酶特性或
易于透入菌体。
寻找和研制具有抗菌活性，尤其对耐药菌有 活性的新抗菌药物；同时针对耐药菌产生的钝化 酶，寻找有效的酶抑制剂。
5.破坏耐药基因
随着细菌基因组研究的进展，学者们发现 通过破坏耐药基因可使细菌恢复对抗菌药物的
一、形态与结构的变异
特殊结构的变异
42-43℃
炭疽杆菌
10-20天
失去形成芽胞能力, 毒性降低
变形杆菌（H） 1%石炭酸 迁徙生长
（O） 单个菌落
二、毒 力 的 变 异
细菌的毒力变异表现为毒力的减弱或增强 毒力减弱 毒力增强 卡介苗（BCG） 白喉棒状杆菌
三、耐 药 性 变 异
细菌对某种抗菌药物可由敏感变成耐药
主讲:
杨志伟 教授
第四章
噬 菌 体
噬菌体(bacteriophage)
是感染细菌、真菌、放线菌、支原体、
螺旋体等微生物的病毒。因其能使细菌裂 解，故称为噬菌体。
噬菌体的特点
个体微小，可以通过细菌滤器；需用电子显微镜观 察； 无细胞结构，主要由衣壳（蛋白质）和核酸组成； 分布广泛； 与细菌的变异密切相关； 噬菌体具有严格的宿主特异性，只寄居于易感宿主 菌体内，
感。固有耐药性细菌称为天然耐药性细菌，其耐药 基因来自亲代，由细菌染色体基因决定而代代相传 的耐药性，存在于其染色体上，具有种属特异性。 如肠道杆菌对青霉素的耐药，固有耐药性始终如一
并可预测。
（二）获得耐药（acquired resistance） 1.获得耐药性概念
获得耐药性指细菌DNA的改变导致其获得耐药性表型。 耐药性细菌的耐药基因来源于基因突变或获得新基因。 在原先对药物敏感的细菌群体中出现了对抗菌药物 的耐药性，这是获得耐药性与固有耐药性的重要区别。
噬菌体细菌的遗传与变异细菌的耐药性课件
噬菌体细菌的遗传 与变异细菌的耐药 性课件
目录
• 噬菌体细菌的遗传 • 细菌的变异 • 细菌的耐药性 • 噬菌体对细菌耐药性的影响 • 总结与展望
01
噬菌体细菌的遗传
噬菌体的基本结构
头部
由蛋白质外壳组成的空壳，内部包含遗传物质。
尾部
由蛋白质组成的细长尾巴，尾部末端通常带有几个突起，可以吸附到细菌上。
耐药性机制还包括产生修饰酶、过氧化物酶等物质来破坏药物或使其失去活性。
耐药性的传播方式
耐药性可以通过基因突变自然 产生，也可以通过质粒、转座 子等可移动遗传元件在不同菌 种间传播。
耐药性可以通过菌群内部的自 然选择和进化而积累和扩大。
耐药性也可以通过医院内感染、 社区感染等方式传播，导致耐 药菌株的流行和扩散。
05
总结与展望
对细菌耐药性的认识和思考
细菌耐药性的定义
细菌耐药性是指细菌对抗生素等抗菌药物的耐受能力，能够在药物作用下生存并繁殖。
细菌耐药性的分类
根据耐药性的来源，细菌耐药性可分为天然耐药性和获得耐药性。天然耐药性是指某些细 菌天生对某些抗生素具有抵抗力，而获得耐药性则是由于细菌在受到抗生素选择压力时发 生基因突变而获得的抵抗力。
性。
耐药性是指某些病菌具有抵抗药 物作用的能力，使得药物无法有
效杀灭它们。
耐药性是指病菌在遇到抗菌药物 时，能够通过改变自身结构或代
谢途径来抵抗药物的作用。
耐药性的机制
耐药性机制是指病菌通过改变自身的结构、代谢途径或基因表达来抵抗抗菌药物的 作用。 耐药性机制包括减少药物进入细胞、增加药物外排、改变药物作用靶点等途径。
04
噬菌体对细菌耐药性的影响
噬菌体对细菌耐药性的诱导作用
目录
• 噬菌体细菌的遗传 • 细菌的变异 • 细菌的耐药性 • 噬菌体对细菌耐药性的影响 • 总结与展望
01
噬菌体细菌的遗传
噬菌体的基本结构
头部
由蛋白质外壳组成的空壳，内部包含遗传物质。
尾部
由蛋白质组成的细长尾巴，尾部末端通常带有几个突起，可以吸附到细菌上。
耐药性机制还包括产生修饰酶、过氧化物酶等物质来破坏药物或使其失去活性。
耐药性的传播方式
耐药性可以通过基因突变自然 产生，也可以通过质粒、转座 子等可移动遗传元件在不同菌 种间传播。
耐药性可以通过菌群内部的自 然选择和进化而积累和扩大。
耐药性也可以通过医院内感染、 社区感染等方式传播，导致耐 药菌株的流行和扩散。
05
总结与展望
对细菌耐药性的认识和思考
细菌耐药性的定义
细菌耐药性是指细菌对抗生素等抗菌药物的耐受能力，能够在药物作用下生存并繁殖。
细菌耐药性的分类
根据耐药性的来源，细菌耐药性可分为天然耐药性和获得耐药性。天然耐药性是指某些细 菌天生对某些抗生素具有抵抗力，而获得耐药性则是由于细菌在受到抗生素选择压力时发 生基因突变而获得的抵抗力。
性。
耐药性是指某些病菌具有抵抗药 物作用的能力，使得药物无法有
效杀灭它们。
耐药性是指病菌在遇到抗菌药物 时，能够通过改变自身结构或代
谢途径来抵抗药物的作用。
耐药性的机制
耐药性机制是指病菌通过改变自身的结构、代谢途径或基因表达来抵抗抗菌药物的 作用。 耐药性机制包括减少药物进入细胞、增加药物外排、改变药物作用靶点等途径。
04
噬菌体对细菌耐药性的影响
噬菌体对细菌耐药性的诱导作用
第3.4章噬菌体细菌遗传与变异
将二种经处理后失去细胞壁的 细菌（称为原生质体）进行 融合，获得的新的细菌个体
细菌遗传变异在医学上的实际意义
一、影响细菌学诊断 二、预防耐药菌株的扩散 三、制备疫苗 四、检测致癌物 五、基因工程方面的应用
复习要点
• 名词解释 转化、接合、转导、溶原性转换、毒性噬 菌体、温和噬菌体、前噬菌体、溶原性细 菌、普遍性转导、局限性转导
有荚膜肺炎链球菌 （活菌）IIIS
无荚膜肺炎链球菌 （活菌）IIR
分离出 ⅢS
有荚膜肺炎链球菌 （死菌）IIIS
IIR活菌+IIIS死菌 或
IIR活菌+提取的IIIS DNA
分离出 ⅢS型有 荚膜的活 菌
（二）接合 conjugation
• 供体菌通过性菌毛将遗传物质 （质粒）传递给受体菌
• 接合性质粒——能通过接合方式 转移的质粒（F质粒、R质粒等）
▪ 但由于噬菌体过于专一，限制了噬菌体 在临床上的广泛应用
第四章 细菌的遗传与变异
细菌变异的现象
• 形态结构变异 • 抗原性变异 • 菌落变异 • 毒力变异 • 耐药性变异
• 遗传性变异：
是微生物的基因结构发生了改变， 故又称基因型变异
常发生于个别的微生物，不受环 境因素的影响，变异发生后是不 可逆的，产生的新性状可稳定地 遗传给后代
• 毒性噬菌体的溶菌周期（复制周期）
吸附→释放子代噬菌体——噬菌体的复 制周期
• 增殖过程
吸附——穿入——生物合成——成熟与释放
毒性噬菌体溶菌现象
• 液体培养基：使浑浊菌液变为澄清
固体培养基：若用适量噬菌体和宿主菌 液混合后接种培养，培养基表面可有透 亮的溶菌空斑出现
一个空斑系由一个噬菌体复制增殖并 裂解细菌后形成的，称为噬斑
细菌遗传变异在医学上的实际意义
一、影响细菌学诊断 二、预防耐药菌株的扩散 三、制备疫苗 四、检测致癌物 五、基因工程方面的应用
复习要点
• 名词解释 转化、接合、转导、溶原性转换、毒性噬 菌体、温和噬菌体、前噬菌体、溶原性细 菌、普遍性转导、局限性转导
有荚膜肺炎链球菌 （活菌）IIIS
无荚膜肺炎链球菌 （活菌）IIR
分离出 ⅢS
有荚膜肺炎链球菌 （死菌）IIIS
IIR活菌+IIIS死菌 或
IIR活菌+提取的IIIS DNA
分离出 ⅢS型有 荚膜的活 菌
（二）接合 conjugation
• 供体菌通过性菌毛将遗传物质 （质粒）传递给受体菌
• 接合性质粒——能通过接合方式 转移的质粒（F质粒、R质粒等）
▪ 但由于噬菌体过于专一，限制了噬菌体 在临床上的广泛应用
第四章 细菌的遗传与变异
细菌变异的现象
• 形态结构变异 • 抗原性变异 • 菌落变异 • 毒力变异 • 耐药性变异
• 遗传性变异：
是微生物的基因结构发生了改变， 故又称基因型变异
常发生于个别的微生物，不受环 境因素的影响，变异发生后是不 可逆的，产生的新性状可稳定地 遗传给后代
• 毒性噬菌体的溶菌周期（复制周期）
吸附→释放子代噬菌体——噬菌体的复 制周期
• 增殖过程
吸附——穿入——生物合成——成熟与释放
毒性噬菌体溶菌现象
• 液体培养基：使浑浊菌液变为澄清
固体培养基：若用适量噬菌体和宿主菌 液混合后接种培养，培养基表面可有透 亮的溶菌空斑出现
一个空斑系由一个噬菌体复制增殖并 裂解细菌后形成的，称为噬斑
细菌的遗传与变异
第4章细菌的遗传与变异遗传与变异是所有生物的共同生命特征，细菌也不例外。
细菌在一定的环境中生长繁殖，通过DNA的复制，将亲代的各种性状稳定地传给子代，使种属保持原有的性状，这就是细菌的遗传（heredity）。
而变异（variation）是指在细菌繁殖过程中，由于外界环境条件发生变化或细菌的遗传物质本身发生改变，导致细菌的生物学性状发生相应的变化。
变异可使细菌产生新变种，变种的新特性靠遗传得以巩固，并使物种得以发展与进化。
细菌细胞在某一特定时间表现出来的生物学性状称为表型（phenotype），这些性状不仅取决于细菌的基因组（基因型，genotype），还与环境密切相关。
针对环境的变化，细菌某些基因的表达在转录、翻译水平会发生明显的改变，从而使细菌的生物学形状发生了变化，这称为表型变异（phenotypic variation）。
例如鼠疫耶氏菌有毒株含有一个大质粒pYV，是该细菌产生毒力的重要因素，但其表达在环境温度为25℃时被抑制，而37℃低钙条件则诱导其表达。
又如，将有鞭毛的普通变形杆菌点种在普通营养琼脂平板上，细菌呈迁徙生长，若将此菌点种在含0.1％石碳酸的培养基上，细菌产生鞭毛的能力被抑制，只能在点种处形成不向外扩展的单个菌落，此变异是可逆的。
这种变异与基因型突变（genotypic mutation）不同：基因型突变是可以遗传的，不受环境条件改变的影响，而表型变异是可逆的，并随着环境的改变而发生变化。
表型变异不属于突变的范畴。
第一节细菌遗传变异的物质基础－细菌基因组细菌的遗传物质是DNA，遗传信息由DNA构成的特定基因来传递。
细菌的基因组是指由细菌染色体和染色体以外的遗传物质所携带基因的总称。
染色体外的遗传物质包括质粒、转座子和前噬菌体。
（一）细菌染色体细菌的染色体大都为双链DNA分子组成的封闭的环，缺乏组蛋白，外无核膜包围，长度从250µm到35000µm不等，包含580kb至超过4600kb的DNA。
3基础微生物第四章噬菌体 第五章细菌遗传变异
20
余氵 贺 1933~1988
1958年，广慈医院在抢救大 面积烧伤工人邱财康期间， 为快速抑制绿脓杆菌的繁殖 ，余氵 贺 教授亲自带领师生到 郊外便池采集了几十种噬菌 体，选择其中噬菌力特别强 的应用于临床，攻克了绿脓 杆菌的感染，保全了邱财康 的肢体，使抢救工作顺利进 行，创造了我国烧伤史上的 奇迹。
39
4、整合子（integron，In）
是一种运动性的DNA分子， 能捕获和整合外源性基因， 使之成为功能性基因表达的基因元件。 可存在于染色体、质粒或转座子上。
Stokes HW，Hall RM．A Novel family of potentially mobile DNA elements encoding site-specific gene integration functions： integrons．Microbial，1989．
前噬菌体prophage: 整合在细菌基因组中 的噬菌体基因组
溶原性细菌
44
前噬菌体引起宿主菌的溶原性转化； 前噬菌体能整合到细菌染色体的任一位置， 改变细菌的某些生物学性状。 如大肠埃希菌温和性噬菌体Mu （mutator phage，诱变噬菌体）。
可作为生物诱变剂，研究细菌变异的工具。
45
二、细菌变异的机制
第三章 噬菌体 bacteriophage
1
2
噬菌体
感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的
病毒的总称。
个体微小，可以通过细菌滤器；
无细胞结构，主要有蛋白质构成的衣壳和包含
于其中的核酸组成；
为专性细胞内寄生的微生物。 不能独立生存， 噬菌体与宿主细胞之间的特异性
3
主要内容
噬菌体的生物学性状 噬菌体与宿主菌的关系 毒性噬菌体，温和噬菌体 噬菌体的应用
余氵 贺 1933~1988
1958年，广慈医院在抢救大 面积烧伤工人邱财康期间， 为快速抑制绿脓杆菌的繁殖 ，余氵 贺 教授亲自带领师生到 郊外便池采集了几十种噬菌 体，选择其中噬菌力特别强 的应用于临床，攻克了绿脓 杆菌的感染，保全了邱财康 的肢体，使抢救工作顺利进 行，创造了我国烧伤史上的 奇迹。
39
4、整合子（integron，In）
是一种运动性的DNA分子， 能捕获和整合外源性基因， 使之成为功能性基因表达的基因元件。 可存在于染色体、质粒或转座子上。
Stokes HW，Hall RM．A Novel family of potentially mobile DNA elements encoding site-specific gene integration functions： integrons．Microbial，1989．
前噬菌体prophage: 整合在细菌基因组中 的噬菌体基因组
溶原性细菌
44
前噬菌体引起宿主菌的溶原性转化； 前噬菌体能整合到细菌染色体的任一位置， 改变细菌的某些生物学性状。 如大肠埃希菌温和性噬菌体Mu （mutator phage，诱变噬菌体）。
可作为生物诱变剂，研究细菌变异的工具。
45
二、细菌变异的机制
第三章 噬菌体 bacteriophage
1
2
噬菌体
感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的
病毒的总称。
个体微小，可以通过细菌滤器；
无细胞结构，主要有蛋白质构成的衣壳和包含
于其中的核酸组成；
为专性细胞内寄生的微生物。 不能独立生存， 噬菌体与宿主细胞之间的特异性
3
主要内容
噬菌体的生物学性状 噬菌体与宿主菌的关系 毒性噬菌体，温和噬菌体 噬菌体的应用
噬菌体和细菌的遗传与变异
bacteria and killhe end of the life cycle. 复制周期：吸附、穿入、生物合成、成熟与释放
plaque PFU
2. temperate phage 定义：Temperate phages are those that can enter a quiescent state in
教研室审阅意见：
教研室主任签名： 年月 日
1
基本内容
第 3 章 噬菌体
一、bacteriophage 的定义
Bacteriophage
Bacteriophage (phages) are viruses which infect bacteria, fungi, actinomycetes,
and spirochetes. They replicate as obligate intracellular parasites in host.
基本教材或主要参考书 《医学微生物学》主编：李凡 徐志凯（人卫版，第 8 版）
《医学微生物学》英文版，主编：贾文祥（人卫版，第 1 版）
教学目的与要求：
1．熟悉 bacteriophage 的生物学特性。
2．掌握 virulent phage 的复制周期。
3．掌握 temperate phage 的特性及与宿主的关系。
bacterial chromosome plasmid：定义、特征、重要质粒（F 质粒、R 质粒等）
plasmids are extrachromosomal genetic elements in bacteria. Most
plasmids are closed, circular, double-stranded DNA molecules.
plaque PFU
2. temperate phage 定义：Temperate phages are those that can enter a quiescent state in
教研室审阅意见：
教研室主任签名： 年月 日
1
基本内容
第 3 章 噬菌体
一、bacteriophage 的定义
Bacteriophage
Bacteriophage (phages) are viruses which infect bacteria, fungi, actinomycetes,
and spirochetes. They replicate as obligate intracellular parasites in host.
基本教材或主要参考书 《医学微生物学》主编：李凡 徐志凯（人卫版，第 8 版）
《医学微生物学》英文版，主编：贾文祥（人卫版，第 1 版）
教学目的与要求：
1．熟悉 bacteriophage 的生物学特性。
2．掌握 virulent phage 的复制周期。
3．掌握 temperate phage 的特性及与宿主的关系。
bacterial chromosome plasmid：定义、特征、重要质粒（F 质粒、R 质粒等）
plasmids are extrachromosomal genetic elements in bacteria. Most
plasmids are closed, circular, double-stranded DNA molecules.
噬菌体、细菌的遗传与变异
移与重组来实现。
一、基因突变
突变：一个核酸分子内一个或者几个 核苷酸发生可遗传的稳定改变。
（一）突变的类型和机制：
1、点突变（Point Mutation）“小”变化
2、染色体畸变（Chromosome Aberration）“大”变
化
转换：嘌呤→嘌呤，嘧啶→嘧啶
置换
颠换：嘌呤→嘧啶，嘧啶→嘌呤
型。菌落发生变异后，细菌的理化特性、抗原
性、生化能力、毒力等也可发生改变。
肺炎链球菌的S-R菌落变异
5、抗 原 性 变 异
宋内志贺菌的I相
II相
抗原变异的同时，细菌的致病性，免 疫性也会发生相应改变。
第三节 细菌变异的机制※
非遗传性变异是在其他客观条件下发生的 适应环境的改变
遗传性变异涉及基因结构的改变 基因结构的改变通过基因突变、基因的转
插入序列（Insertion sequence） 转座子 （Transposon）
3、前噬菌体
整合到细菌染色体上的噬菌体的基因组，携 带有某些基因，有时可改变宿主的某些生物 学性状，如β棒状杆菌噬菌体
也可在不同细菌个体之间充当遗传物质转移 的载体
4、整合子（integron 、In）
是一种运动性的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。
（一）细 菌 染 色 体 bacterial chromosome
是一个闭环双链DNA；基因结构连 续，排列紧密，不含内含子。
（二）染色体以外的遗传物质
1、质粒（plasmid） 位于细菌细胞质中染色体外 的遗传物质，是闭合环状双链 DNA，能自主复制，所携带的遗 传信息能赋予细菌某些非生命必 需的生物学性状如性菌毛、耐药 性和毒力等。
一、基因突变
突变：一个核酸分子内一个或者几个 核苷酸发生可遗传的稳定改变。
（一）突变的类型和机制：
1、点突变（Point Mutation）“小”变化
2、染色体畸变（Chromosome Aberration）“大”变
化
转换：嘌呤→嘌呤，嘧啶→嘧啶
置换
颠换：嘌呤→嘧啶，嘧啶→嘌呤
型。菌落发生变异后，细菌的理化特性、抗原
性、生化能力、毒力等也可发生改变。
肺炎链球菌的S-R菌落变异
5、抗 原 性 变 异
宋内志贺菌的I相
II相
抗原变异的同时，细菌的致病性，免 疫性也会发生相应改变。
第三节 细菌变异的机制※
非遗传性变异是在其他客观条件下发生的 适应环境的改变
遗传性变异涉及基因结构的改变 基因结构的改变通过基因突变、基因的转
插入序列（Insertion sequence） 转座子 （Transposon）
3、前噬菌体
整合到细菌染色体上的噬菌体的基因组，携 带有某些基因，有时可改变宿主的某些生物 学性状，如β棒状杆菌噬菌体
也可在不同细菌个体之间充当遗传物质转移 的载体
4、整合子（integron 、In）
是一种运动性的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。
（一）细 菌 染 色 体 bacterial chromosome
是一个闭环双链DNA；基因结构连 续，排列紧密，不含内含子。
（二）染色体以外的遗传物质
1、质粒（plasmid） 位于细菌细胞质中染色体外 的遗传物质，是闭合环状双链 DNA，能自主复制，所携带的遗 传信息能赋予细菌某些非生命必 需的生物学性状如性菌毛、耐药 性和毒力等。
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噬菌体bacteriophage
• 概念：是感染细菌、真菌、螺旋体、放 线菌等微生物的病毒。
噬菌体的特性
• 个体微小，可以通过滤菌器 • 没有完整的细胞结构 • 只能在活细胞中复制增殖 • 有严格的宿主特异性
• 分布广
(一)噬菌体的生物学性状
• 形态与结构
蝌蚪形 微球形丝形 Nhomakorabea 电镜下的噬菌体
(一)噬菌体的生物学性状（续）
3.耐药性变异
• 细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药的 变异称为耐药性变异。 • 金黄色葡萄球菌 • 有些细菌还同时耐受多种抗菌药物，即
多重耐药性，甚至产生药物依赖性。
耐药性变异产生的机制
• 耐药性突变：自发突变或对抗生素 的生理适应 • 重组：通过转化、转导、接合传递 耐药基因
• 耐药质粒的转移
• 溶原性周期和溶菌性周期
• 溶原性转换
Lysogeni c bact er i um
溶原性周期和溶菌性周期
(三)噬菌体的应用
• 细菌鉴定和分型
原理：高度特异性，一种噬菌体只能裂解与其
相对应的一种细菌
方法：可疑细菌+已知噬菌体——查噬菌体效价
• 分子生物学研究工具（目的基因的载体）
应用于核酸的复制、转录、重组、基因表达调
吸附 穿入 生物合成
成熟与释放
• 吸附
• 穿入
• 生物合成
• 成熟与释放
噬菌现象
• 液体培养基
• 固体培养基
混浊
澄清
噬斑（plaque）
• 一定体积内的噬斑形成单位数目（pfu）
2.溶原性噬菌体
• 又叫前噬菌体或温和噬菌体 • 溶原性细菌（lysogenic bacterium） • 溶原状态
第三节 细菌变异的机制
基因突变
基因转移与重组
（一）基因的突变m utation
• 是微生物某些遗传物质发生突然而稳定 的改变，是由于DNA上碱基对的变化而使 基因发生变化。
• 经常发生：每分裂106—109，突变一次
2个概念
• 点突变：核苷酸序列的改变仅为一个或 几个碱基的置换、插入或丢失，出现的 突变只影响到一个或几个基因，引起较 少的性状变异 • 染色体畸变：涉及大段的DNA核苷酸序列 发生改变
• 普遍性转导（generalized transduction）
• 局限性转导（restricted transduction）
3.溶原性转换lysogenicconversion
• 当噬菌体感染细菌时，宿主菌染色体中 获得了噬菌体的DNA片段，使其成为溶原 状态时而致细菌获得新的性状。 • 举例：白喉棒状杆菌、A群链球菌、肉毒 梭菌、产气荚膜梭菌、霍乱弧菌
• 化学组成 蛋白质和核酸
• 抵抗力
强于细菌，对紫外线和X线敏感
(二)噬菌体的增殖过程
• 溶菌性噬菌体
可引起细菌裂解的噬菌体（高度特异 性）。 • 溶原性噬菌体
噬菌体基因组整合于细菌的基因组中， 随细菌的基因组复制而复制，当细菌细 胞分裂时，噬菌体基因组也随着分配到 两个子代细菌的基因组中。
1.溶菌性噬菌体的复制周期
举例
4.接合conjugation
细菌变异的分类
细菌的变异
遗传性变异 （基因型变异）
非遗传性变异 （表型变异）
遗传性变异与非遗传性变异的区别
遗传性变异 基因改变 遗传 可逆性 外界环境 变异幅度 非遗传性变异
+ + 个别细胞
+ + 群体
第一节 细菌的变异现象
• 形态和结构的变异 • 毒力变异 • 耐药性变异
• 菌落变异
1.形态和结构的变异
对
举例
• 大肠杆菌 • DNA长1000-1400um（为菌体1000倍） • 含3.2x106碱基对 • 600个碱基对/基因
• 5000多个基因
（二）质粒（plasm id)
• 细菌染色体外能 自由复制的遗传 物质。 • 是环状闭合的双
链DNA。
几种重要的质粒
• 致育质粒（F质粒） • 耐药质粒 • 毒力质粒（Vi质粒） • 细菌素质粒
节
第五章 细菌的遗传与变异
授课人：李 岩 办公室：基础楼226室
E-mail:ly506@
学习目的
1. 掌握参与细菌遗传与变异的物质基础、 噬菌体和质粒概念。 2. 掌握基因重组的几种方式：转化、接合、 转导、溶原性转换。
遗传和变异
• 遗传heredity——子代与亲代生物学性状基本 相同 遗传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——子代与亲代生物学性状差异 可使细菌产生新变种，变种的新特性靠遗传得 以巩固，并使物种得以发展与进化。
3-6% NaCL
鼠疫耶氏菌
陈旧培基物
多形态性
• 特殊结构的变异
42-43℃ 炭疽杆菌 10-20天 失去形成芽胞能力, 毒性降低
变形杆菌
0.1%苯酚
迁徙生长（H）
点状生长、单个菌落（O）
H-O变异
2.毒力变异
• 增强
β 棒状噬菌体 白喉棒状杆菌 获得白喉毒素基因
• 减弱
胆汁、甘油、马铃薯培养基 牛分枝杆菌 13年(230代) 卡介苗
（二）基因的转移与重组
• 基因转移（gene transfer）
• 外源性的遗传物质由供菌转入某受菌细 胞的过程称为基因转移。
• 重组（recombination）
• 转移的基因与受菌DNA整合在一起称为 重组，使受菌获得供菌的某些性状。
基因转移和重组的方式
• 转化transformation • 转导transduction • 溶原性转换lysogenic conversion • 接合conjugation
4.菌落变异
在陈旧培养基中长期培养 光滑型菌落 S R 粗糙型菌落
• S-R变异
第二节 细菌遗传变异的物质基础
• 染色体 • 质粒
染色体
质粒
（一）染色体chrom osom e
• 结构：裸露环状双螺旋DNA • 功能：控制细菌所有性状
• 基因：DNA片段，决定细菌遗传性状
的功能单位，每个基因含若干碱基
• 原生质融合protoplast fusion
1.转化transform ation
• 转化：是指受菌直接摄取供菌游离的DNA 片段，而获得新的遗传性状的过程。
• 转化现象在肺炎链球菌、葡萄球菌和流
感嗜血杆菌等中被证实。
小鼠体内肺炎链球菌转化实验
???
2.转导transduction
• 转导：以温和噬菌体为载体，将供菌的一段DN A转移到受菌内，使受菌获得新的性状。 • 分类：
• 概念：是感染细菌、真菌、螺旋体、放 线菌等微生物的病毒。
噬菌体的特性
• 个体微小，可以通过滤菌器 • 没有完整的细胞结构 • 只能在活细胞中复制增殖 • 有严格的宿主特异性
• 分布广
(一)噬菌体的生物学性状
• 形态与结构
蝌蚪形 微球形丝形 Nhomakorabea 电镜下的噬菌体
(一)噬菌体的生物学性状（续）
3.耐药性变异
• 细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药的 变异称为耐药性变异。 • 金黄色葡萄球菌 • 有些细菌还同时耐受多种抗菌药物，即
多重耐药性，甚至产生药物依赖性。
耐药性变异产生的机制
• 耐药性突变：自发突变或对抗生素 的生理适应 • 重组：通过转化、转导、接合传递 耐药基因
• 耐药质粒的转移
• 溶原性周期和溶菌性周期
• 溶原性转换
Lysogeni c bact er i um
溶原性周期和溶菌性周期
(三)噬菌体的应用
• 细菌鉴定和分型
原理：高度特异性，一种噬菌体只能裂解与其
相对应的一种细菌
方法：可疑细菌+已知噬菌体——查噬菌体效价
• 分子生物学研究工具（目的基因的载体）
应用于核酸的复制、转录、重组、基因表达调
吸附 穿入 生物合成
成熟与释放
• 吸附
• 穿入
• 生物合成
• 成熟与释放
噬菌现象
• 液体培养基
• 固体培养基
混浊
澄清
噬斑（plaque）
• 一定体积内的噬斑形成单位数目（pfu）
2.溶原性噬菌体
• 又叫前噬菌体或温和噬菌体 • 溶原性细菌（lysogenic bacterium） • 溶原状态
第三节 细菌变异的机制
基因突变
基因转移与重组
（一）基因的突变m utation
• 是微生物某些遗传物质发生突然而稳定 的改变，是由于DNA上碱基对的变化而使 基因发生变化。
• 经常发生：每分裂106—109，突变一次
2个概念
• 点突变：核苷酸序列的改变仅为一个或 几个碱基的置换、插入或丢失，出现的 突变只影响到一个或几个基因，引起较 少的性状变异 • 染色体畸变：涉及大段的DNA核苷酸序列 发生改变
• 普遍性转导（generalized transduction）
• 局限性转导（restricted transduction）
3.溶原性转换lysogenicconversion
• 当噬菌体感染细菌时，宿主菌染色体中 获得了噬菌体的DNA片段，使其成为溶原 状态时而致细菌获得新的性状。 • 举例：白喉棒状杆菌、A群链球菌、肉毒 梭菌、产气荚膜梭菌、霍乱弧菌
• 化学组成 蛋白质和核酸
• 抵抗力
强于细菌，对紫外线和X线敏感
(二)噬菌体的增殖过程
• 溶菌性噬菌体
可引起细菌裂解的噬菌体（高度特异 性）。 • 溶原性噬菌体
噬菌体基因组整合于细菌的基因组中， 随细菌的基因组复制而复制，当细菌细 胞分裂时，噬菌体基因组也随着分配到 两个子代细菌的基因组中。
1.溶菌性噬菌体的复制周期
举例
4.接合conjugation
细菌变异的分类
细菌的变异
遗传性变异 （基因型变异）
非遗传性变异 （表型变异）
遗传性变异与非遗传性变异的区别
遗传性变异 基因改变 遗传 可逆性 外界环境 变异幅度 非遗传性变异
+ + 个别细胞
+ + 群体
第一节 细菌的变异现象
• 形态和结构的变异 • 毒力变异 • 耐药性变异
• 菌落变异
1.形态和结构的变异
对
举例
• 大肠杆菌 • DNA长1000-1400um（为菌体1000倍） • 含3.2x106碱基对 • 600个碱基对/基因
• 5000多个基因
（二）质粒（plasm id)
• 细菌染色体外能 自由复制的遗传 物质。 • 是环状闭合的双
链DNA。
几种重要的质粒
• 致育质粒（F质粒） • 耐药质粒 • 毒力质粒（Vi质粒） • 细菌素质粒
节
第五章 细菌的遗传与变异
授课人：李 岩 办公室：基础楼226室
E-mail:ly506@
学习目的
1. 掌握参与细菌遗传与变异的物质基础、 噬菌体和质粒概念。 2. 掌握基因重组的几种方式：转化、接合、 转导、溶原性转换。
遗传和变异
• 遗传heredity——子代与亲代生物学性状基本 相同 遗传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——子代与亲代生物学性状差异 可使细菌产生新变种，变种的新特性靠遗传得 以巩固，并使物种得以发展与进化。
3-6% NaCL
鼠疫耶氏菌
陈旧培基物
多形态性
• 特殊结构的变异
42-43℃ 炭疽杆菌 10-20天 失去形成芽胞能力, 毒性降低
变形杆菌
0.1%苯酚
迁徙生长（H）
点状生长、单个菌落（O）
H-O变异
2.毒力变异
• 增强
β 棒状噬菌体 白喉棒状杆菌 获得白喉毒素基因
• 减弱
胆汁、甘油、马铃薯培养基 牛分枝杆菌 13年(230代) 卡介苗
（二）基因的转移与重组
• 基因转移（gene transfer）
• 外源性的遗传物质由供菌转入某受菌细 胞的过程称为基因转移。
• 重组（recombination）
• 转移的基因与受菌DNA整合在一起称为 重组，使受菌获得供菌的某些性状。
基因转移和重组的方式
• 转化transformation • 转导transduction • 溶原性转换lysogenic conversion • 接合conjugation
4.菌落变异
在陈旧培养基中长期培养 光滑型菌落 S R 粗糙型菌落
• S-R变异
第二节 细菌遗传变异的物质基础
• 染色体 • 质粒
染色体
质粒
（一）染色体chrom osom e
• 结构：裸露环状双螺旋DNA • 功能：控制细菌所有性状
• 基因：DNA片段，决定细菌遗传性状
的功能单位，每个基因含若干碱基
• 原生质融合protoplast fusion
1.转化transform ation
• 转化：是指受菌直接摄取供菌游离的DNA 片段，而获得新的遗传性状的过程。
• 转化现象在肺炎链球菌、葡萄球菌和流
感嗜血杆菌等中被证实。
小鼠体内肺炎链球菌转化实验
???
2.转导transduction
• 转导：以温和噬菌体为载体，将供菌的一段DN A转移到受菌内，使受菌获得新的性状。 • 分类：