噬菌体细菌的遗传与变异.ppt
合集下载
细菌的遗传与变异ppt课件
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
第一节
细菌的遗传物质
1、细菌染色体
细菌作为原核型微生物，虽没有完整的核结构，但却有 核区（或核质）。在电镜下观察，核区有盘旋堆积的 DNA纤维。
细菌染色体DNA与其他生物相同，由互补的双链核苷酸 组成。
基因突变
细菌遗传物质的结构发生突然而稳定的改变，导致细 菌性状的遗传性变异。
遗传型变异中常见的一种为突变，即细菌的基因结构 发生偶然的改变。一般突变会导致所编码蛋白质的改 变，从而使细菌出现新的特性或失去原有的某些特性。 由于细菌每20～30分钟分裂一代，故突变株相对较多。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
在一定的培养条件下这些性状在亲代与子代间表现相 同，为遗传性。然而也可出现亲代与子代间的变异。 如果细菌的变异是由于细菌所处外界环境条件的作用， 引起细菌的基因表达调控变化而出现的差异，则称为 表型变异。表型变异因为并未发生细菌基因型的改变， 不能遗传，所以是非遗传变异。遗传使细菌保持种属 的相对稳定性，而基因型变异则使细菌产生变种与新 种，有利于细菌的生存及进化。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
如，以β棒状杆菌噬菌体感染无毒的白喉杆菌后，可发生 溶原性转换，形成产生外毒素的白喉杆菌。此外，溶血性 链球菌产生红疹毒素的能力，以及沙门氏杆菌有特异性O 抗原等，均通过溶原性转换获得。当各菌失去相应噬菌体 后，则失去产生毒素或表达特异抗原特性。
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。
细菌的遗传和变异PPT课件
细菌的遗传和变异
遗传使细菌的性 状保持相对稳定
细菌的形态、结构、 生理、抗原性、致病 性和耐药性等性状与 亲代之间存在不同程 度的差异，这种现象 称为变异
变异的种类
遗传性变异（基因型变异）
非遗传性变异（表型变异）
基因改变 遗传 可逆性 外界环境 变异幅度
遗传性变异 + + 个别细胞
非遗传性变异 + + 群体
细菌性状的变异现象
毒力变异
增强
β棒状噬菌体
白喉棒状杆菌 减弱 牛分枝杆菌
13年(230代)
获得白喉毒素
胆汁、甘油、马铃薯培养基
卡介苗
牛分支杆菌 Mycobacterium bovis 在胆汁中适应性 生长，充分减毒 成为预防肺结核 的疫苗。
卡介苗 Bacillus Calmette-Guerin (BCG)
S菌落 R菌落
活 R菌 +
转化的机制
转化 过程
发生转化的因素
细菌性状的变异现象
耐药性变异
对药物从敏感到耐受称耐药。
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。 含链霉素培基 痢疾杆菌 依链株 长期培养
细菌性状的变异现象
特点：
不仅形态改变，理化性状，毒力， 致病力，抗原性等性状也发生变化 一般性状变弱，例外：结核杆菌、 炭疽杆菌、鼠疫杆菌。
一、细菌性状的变异现象
形态的变异
变形杆菌 0.1%石炭酸 迁徙生长（H） 点状生长、单个菌 落（O）
可逆
细菌性状的变异现象
结构的变异
指细菌某些结构的丢失（包括基本 结构或特殊结构）。
青霉素、溶菌酶
遗传使细菌的性 状保持相对稳定
细菌的形态、结构、 生理、抗原性、致病 性和耐药性等性状与 亲代之间存在不同程 度的差异，这种现象 称为变异
变异的种类
遗传性变异（基因型变异）
非遗传性变异（表型变异）
基因改变 遗传 可逆性 外界环境 变异幅度
遗传性变异 + + 个别细胞
非遗传性变异 + + 群体
细菌性状的变异现象
毒力变异
增强
β棒状噬菌体
白喉棒状杆菌 减弱 牛分枝杆菌
13年(230代)
获得白喉毒素
胆汁、甘油、马铃薯培养基
卡介苗
牛分支杆菌 Mycobacterium bovis 在胆汁中适应性 生长，充分减毒 成为预防肺结核 的疫苗。
卡介苗 Bacillus Calmette-Guerin (BCG)
S菌落 R菌落
活 R菌 +
转化的机制
转化 过程
发生转化的因素
细菌性状的变异现象
耐药性变异
对药物从敏感到耐受称耐药。
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。 含链霉素培基 痢疾杆菌 依链株 长期培养
细菌性状的变异现象
特点：
不仅形态改变，理化性状，毒力， 致病力，抗原性等性状也发生变化 一般性状变弱，例外：结核杆菌、 炭疽杆菌、鼠疫杆菌。
一、细菌性状的变异现象
形态的变异
变形杆菌 0.1%石炭酸 迁徙生长（H） 点状生长、单个菌 落（O）
可逆
细菌性状的变异现象
结构的变异
指细菌某些结构的丢失（包括基本 结构或特殊结构）。
青霉素、溶菌酶
6第六章细菌和噬菌体的遗传-PPT课件
（1）F－×F+
杂交时，F+的性纤毛在二者间形成接合管→F+中 的F质粒在O点处切开，以O为先导，F拖后，按 滚环复制的方式拷贝并转移到F－中→产生两个 F+→F+的染色体几乎没有进入F－→两种细菌的染 色体未发生重组。 O F F质粒
染 色 体
F质粒
接合
F＋ F－
（2）Hfr× F－
杂交时，Hfr细菌的性纤毛在二者间形成接合 管→结合态的F质粒在O点处切开，形成两端－ 一端为O点,一端为基因F→以O为先导，F拖后， 按滚环复制方式向F－转移→进入F－的Hfr菌染 色体上的基因与F－染色体间发生交换重组→重 组频率高于游离态1000倍，因此称高频重组菌 株。
·
这种通过不同时间分别阻断细菌的有性接合， 从而确定细菌染色体上的基因距离的方法，称 细菌阻断交配基因作图法。
3、重组方式
接合时，供体染色体片段（外基因子）进 入受体细胞→同受体染色体的同源区段 （内基因子）进行配对→形成部分二倍体 →发生交换重组： 单交换→产生不平衡的线性染色体 双交换→有活性的重组体和线性片段（在 细胞分裂中丢失。
第六章 细菌和病毒的遗传重组
第一节 第二节 细菌的遗传基础和遗传分析 噬菌体的遗传基础和和遗传分析
第一节 细菌的遗传基础和遗传分析
一、细菌的遗传基础
原核生物 真核生物
裸露的DNA分子 DNA呈环状 单倍体，基因单个存 在
DNA与蛋白质结合成染色体 DNA呈线状 二倍体，常染色体上基因成 对
（一）细菌细胞
整合过程 O F F质粒
主染色体
整合过程 O F F质粒 O F
a bHfr细菌 d
e
根据F因子，细菌分为： 雌性细菌(受体细菌，F－）－不含F因子，表面无性 纤毛。
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
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。
噬菌体细菌的遗传与变异
2. 质粒的特征
（1）可自我复制 （2）编码细菌某些特定的生物学性状 （3）与细菌繁殖代谢无关，非细菌生活所必需：
可自行或经人工处理而消失 （4）转移性：可通过接合/转化/转导方式转移 （5）相容性与不相容性
3.质粒的种类
⑴ F质粒（致育质粒）：编码性菌毛 有性菌毛：雄性菌（F+） 无性菌毛：雌性菌（F-）
（一）细菌染色体：是一条环状双螺旋DNA长链， 按一定构型反复回旋成松散网状结构，附着在中介 体或细胞膜上。 特点：无组蛋白；无核膜包被；无内含子。
功能：细菌的主要遗传物质。
（二）质粒（plasmid）
1. 定义：细菌染色体外的遗传物质，环状闭合 双股DNA，位于细菌细胞质内，能自我复制、 控制着细菌的某些生物学性状。
由于噬菌体的结构简单，基因数较少，可作为 基因的运载体。
细菌的遗传与变异
遗传：子代与亲代的生物学性状基本相同， 且代代相传。
变异：子代与亲代以及子代与子代之间的生 物学性状出现差异。
变异 遗传性变异 基因型变异 非遗传性变异 表型变异
细菌的变异
遗传性变异：是细菌的基因结构发生了改变 ，故又称基因型变异。其特点是在群体中以极低
（四） 转座元件
⒈概念：是一类可在细菌染色体、质粒或噬菌体之间 自行移动的一段特异的具有转位特性的核苷酸片段— — 可移动遗传元件，又称移动基因、跳跃基因。 2. 造成结果：改变原有核苷酸序列
影响插入点附近基因的表达 本身所携带的一定的基因序列表达
3.转座元件的种类：
（1）插入序列（insertion sequence，IS）
温和性噬菌体的溶原性周期 噬菌体感染细菌 核酸整合到细菌染色体
随细菌分裂而分配至子代细菌染色体中
6细菌和噬菌体的重组作图 PPT课件
4.5 细菌的遗传分析和基因定位
细菌作为遗传研究对象的特点
结构简单：属于原核生物，无明显细胞核，染色 体裸露，不与组蛋白结合，不进行减数分裂。
世代周期短：20分钟一代 容易获得各种突变型
① 合成代谢缺陷型(营养缺陷型) ② 分解代谢缺陷型 ③ 抗性突变型 易培养，可长期保藏
细菌之间遗传物质的转移方式
的转化。
转化效率：约1％ 转化片段的长度：20kb
细 菌 转 化 过 程 示 意 图
转化在基因定位中的应用
判断两个基因的位置关系 ①观察DNA浓度降低时AB基因共转化频率的下降和A、B各自
转化频率下降的程度： 程度相同表明 连锁 ；共转化频率下降的程度远大于各自 转化频率下降的程度，表明 不连锁 。 ②观察转化频率： AB共转化频率与A、B各自转化的频率相近，表明 连锁 ； 相差很远，表明不连锁 。 基因作图：判断基因间的距离
计算重组值
遗传作图
4.5.2 细菌的接合与基因定位
一、接合现象的发现
1946年，莱德伯格(Lederberg) 和塔特姆 (Tatum) A菌株：met－ bio－ thi＋ leu＋ thr＋（thi：硫胺素B1） B菌株：met＋ bio＋ thi－ leu－ thr－
原养型：met＋ bio＋ thi＋ leu＋ thr＋
2.Hfr的特点 ：
(1)染色体重组频率高，比 F+×F- 高1000倍； (2)F因子转移频率低， F-→F+ 很少或没有。
3.Hfr和F+的联系和区别
联系： 都是雄性菌，含有F质粒 区别： （1）前者高频重组，后者低频重组； （2）前者F因子转移频率低，后者F因子转移频率高； （3）前者F因子整合，后者F因子游离。
细菌作为遗传研究对象的特点
结构简单：属于原核生物，无明显细胞核，染色 体裸露，不与组蛋白结合，不进行减数分裂。
世代周期短：20分钟一代 容易获得各种突变型
① 合成代谢缺陷型(营养缺陷型) ② 分解代谢缺陷型 ③ 抗性突变型 易培养，可长期保藏
细菌之间遗传物质的转移方式
的转化。
转化效率：约1％ 转化片段的长度：20kb
细 菌 转 化 过 程 示 意 图
转化在基因定位中的应用
判断两个基因的位置关系 ①观察DNA浓度降低时AB基因共转化频率的下降和A、B各自
转化频率下降的程度： 程度相同表明 连锁 ；共转化频率下降的程度远大于各自 转化频率下降的程度，表明 不连锁 。 ②观察转化频率： AB共转化频率与A、B各自转化的频率相近，表明 连锁 ； 相差很远，表明不连锁 。 基因作图：判断基因间的距离
计算重组值
遗传作图
4.5.2 细菌的接合与基因定位
一、接合现象的发现
1946年，莱德伯格(Lederberg) 和塔特姆 (Tatum) A菌株：met－ bio－ thi＋ leu＋ thr＋（thi：硫胺素B1） B菌株：met＋ bio＋ thi－ leu－ thr－
原养型：met＋ bio＋ thi＋ leu＋ thr＋
2.Hfr的特点 ：
(1)染色体重组频率高，比 F+×F- 高1000倍； (2)F因子转移频率低， F-→F+ 很少或没有。
3.Hfr和F+的联系和区别
联系： 都是雄性菌，含有F质粒 区别： （1）前者高频重组，后者低频重组； （2）前者F因子转移频率低，后者F因子转移频率高； （3）前者F因子整合，后者F因子游离。
第四章--噬菌体-PPT幻灯片
溶原状态
l 十分稳定，能经历许多代 l 在某些条件如紫外线、X线、致癌剂、突变剂等作
用下，可中断溶原状态进入溶菌性状态，这称为前 噬菌体的诱导与切离，发生率为10-2-10-5。 l 极少数溶原性细菌中的前噬菌体离开细菌基因组后， 不进入溶菌性周期，这个现象被形象地称之为“治 愈”。
溶原性转换（lysogenic conversion）
l 只要细菌有特异性受体，不论死活噬菌体都能吸附， 但噬菌体不能进入死亡的宿主菌。
穿入
l 有尾噬菌体吸附宿主后，借助尾部末端含有的 一种类似溶菌酶的物质，在细菌细胞壁上溶一 小孔，然后通过尾鞘的收缩，将头部DNA注入 细菌体内，而蛋白衣壳留在菌细胞外。
l 无尾噬菌体与丝形噬菌体可以脱壳的方式进入 细菌细胞内。
溶原周期
l 温和噬菌体（temperate phage）
l 噬菌体感染细菌后不增殖，不裂解细菌，其基因与 宿主菌染色体整合，不产生子代噬菌体，但噬菌体 DNA能随细菌DNA复制，并随细菌的分裂而传代
T4 bacteriophages infecting E.coli.
噬菌体噬菌体的复制来自2.化学组成l 蛋白质
© 构成噬菌体的头部的衣壳及尾部，包括尾髓、尾鞘、尾板、 尾刺和尾丝，起着保护核酸的作用，并决定噬菌体外形和 表面特征。
l 核酸-遗传物质
© 基因组大小2-200Kb © 核酸为DNA或RNA，大多数噬菌体的DNA为双链DNA，但一些
微小DNA噬菌体的DNA为环状单链。多数RNA噬菌体的RNA为 线状单链，少数为线状双链，且分成几个节段。 © 某些噬菌体的基因组含有异常碱基，如大肠埃希菌T2噬菌 体无胞嘧啶，而代以5-羟甲基胞嘧啶与糖基化的5-羟甲基 胞嘧啶；某些枯草芽胞杆菌噬菌体无胸腺嘧啶，而代以尿 嘧啶、 5-羟甲基尿嘧啶。因宿主细胞内没有这些碱基，可 成为噬菌体DNA的天然标记。
- 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)。
由于噬菌体的结构简单，基因数较少，可作为 基因的运载体。
细菌的遗传与变异
遗传：子代与亲代的生物学性状基本相同， 且代代相传。
变异：子代与亲代以及子代与子代之间的生 物学性状出现差异。
变异 遗传性变异
基因型变异
非遗传性变异 表型变异
细菌的变异
遗传性变异：是细菌的基因结构发生了改变， 故又称基因型变异。其特点是在群体中以极低的
3.质粒的种类
⑴ F质粒（致育质粒）：编码性菌毛 有性菌毛：雄性菌（F+） 无性菌毛：雌性菌（F-）
⑵ R质粒（耐药性质粒 ）：编码耐药性 接合性R质粒： 通过性菌毛转移 非接合性R质粒：通过噬菌体转移
⑶Vi质粒（毒力质粒）：编码毒力因子 例如，K质粒：编码粘附结构 ST或LT质粒：编码肠毒素
⑷Col质粒（细菌素质粒）：编码细菌素 例如，大肠杆菌Col质粒 ：编码大肠菌素 ⑸代谢质粒：编码代谢酶
已知噬菌体
3. 细菌性疾病的治疗
有些创伤感染时，细菌对多种抗生素都产生了 耐药性的情况下，最有效地办法就是采用相应噬菌 体来治疗。但由于噬菌体过于专一，限制了其在临 床上的广泛应用。
我国著名医学微生物学家余贺曾在1958年利用 噬菌体成功治疗了绿脓杆菌对烧伤病人的感染。
4. 分子生物学与基因工程研究的重要工具：
噬菌体
是感染细菌、真菌、放线菌和螺旋体等微 生物的病毒，特异性寄生于易感宿主菌体内以 复制的方式增殖。
一、生物学特性
1. 基本形态有蝌蚪形、微球形和细杆形。
2. 大多为蝌蚪状，由头部和尾部组成。
头部 核酸+蛋白质衣壳。
尾部 尾须、尾领、
尾髓、尾鞘、 尾板、尾刺、
（或RNA）
尾丝等。
二、噬菌体的种类
β棒状杆菌噬菌体 （携带tox基因）
溶原性转换
无毒白喉杆菌
产毒白喉杆菌
五、噬菌体在医学中的应用
1. 用于细菌的鉴定和分型
由于噬菌体的吸附作用具有高度的种、型特 异性，即一种噬菌体只能进入并裂解与它相应的 该种细菌的某一型，因此可用于细菌鉴定。
2. 细菌性疾病诊断
可将已知噬菌体加入被检材料中共同孵育，如 果出现噬菌体效价增长或噬菌现象，就证实材料 中有相应的细菌存在。
根据噬菌体与宿主菌的相互关系，可将噬菌体分 为两种类型 ——毒性噬菌体、温和噬菌体。
毒性噬菌体（溶菌性噬菌体）是感染宿主菌后只 会使宿主菌裂解死亡，即一种能“吃”细菌的病毒， 噬菌体因此而得名。
温和噬菌体（溶原性噬菌体）是可以不裂解宿主 菌，与宿主菌同步繁殖；又能裂解宿主菌的病毒。
三、毒性噬菌体（溶菌性噬菌体）
几率（一般为10-9～10-6 /代）出现，常发生于个别
细菌；不易受环境因素影响，变异发生后一般是
不可逆的，产生的新性状可稳定地遗传给后代；
性状变化的幅度大。
细菌的变异
非遗传性变异：指不涉及遗传物质结构改变
而只发生在转录、翻译水平上的基因表达发生的改
变，称为表型变异。其特点是易受环境因素的影响，
凡在此环境因素作用下的整个群体中几乎所有细菌 都发生同样变化；当环境中的影响因素去除后，变
（四） 转座元件
⒈概念：是一类可在细菌染色体、质粒或噬菌体之间 自行移动的一段特异的具有转位特性的核苷酸片段— — 可移动遗传元件，又称移动基因、跳跃基因。 2. 造成结果：改变原有核苷酸序列
影响插入点附近基因的表达 本身所携带的一定的基因序列表达
3.转座元件的种类：
温和噬菌体的溶原性周期
噬菌体核酸
前噬菌体
前噬菌体
传代 前噬菌体
溶原性细菌
三个概念
前噬菌体：整合在细菌染色体的噬菌体核酸，能 与细菌染色体一起复制，当细菌分裂时又能传至 子代细菌。——溶原性周期 溶原性细菌：染色体上带有前噬菌体的细菌。 溶原性：温和噬菌体具有产生成熟子代噬菌体颗 粒和裂解宿主菌的潜在能力。——溶菌性周期
功能：细菌的主要遗传物质。
（二）质粒（plasmid）
1. 定义：细菌染色体外的遗传物质，环状闭合 双股DNA，位于细菌细胞质内，能自我复制、 控制着细菌的某些生物学性状。
2. 质粒的特征
（1）可自我复制 （2）编码细菌某些特定的生物学性状 （3）与细菌繁殖代谢无关，非细菌生活所必需：
可自行或经人工处理而消失 （4）转移性：可通过接合/转化/转导方式转移 （5）相容性与不相容性
溶菌周期
噬菌体在液体培养基中的噬菌现象
噬菌体
菌液（混浊）
菌液（变澄清）
噬菌体在固体培养基上的噬菌现象
荧光假单胞菌 +
荧光假单胞菌噬菌体
噬斑 荧光假单胞菌
四、 温和性噬菌体（溶原性噬菌体） ——有溶原性周期及溶菌性周期
温和性噬菌体的溶原性周期 噬菌体感染细菌 核酸整合到细菌染色体
随细菌分裂而分配至子代细菌染色体中
（三）噬菌体 是侵袭细菌、真菌等微生物的病毒。 温和噬菌体感染细菌细胞后整合到细菌基因组中，成 为细菌基因组的一部分。当细菌处于溶原期，某些前 噬菌体携带的外源性基因会在细菌内表达，从而改变 细菌的某些生物学性状，称为溶原性转换。
β棒状杆菌
产毒白喉杆菌
温和噬菌体有三种存在状态：①细胞外具有 感染性的噬菌体颗粒；②宿主菌细胞质内类似质 粒形式的噬菌体核酸；③前噬菌体。
① ②
③ 自发或诱导
溶原性周期
溶菌性周期
溶原性细菌的特性：
1. 有些前噬菌体可导致溶原性细菌获得新的特性。 2. 溶原性细菌对其同源噬菌体具有“免疫性”，即 同源噬菌体可再进入细胞，但不能增殖。
异的性状又可复原。性状变化的幅度小。
目前对非遗传性变异的发生机理不十分清楚。
变异的类型及特点
基因改变 遗传 可逆性 外界环境 变异范围
遗传性变异 + + ± ±
个别细胞
非遗传性变异 + +
群体
一、细菌遗传变异的物质基础
（一）细菌染色体：是一条环状双螺旋DNA长链， 按一定构型反复回旋成松散网状结构，附着在中介 体或细胞膜上。 特点：无组蛋白；无核膜包被；无内含子。
在易感菌内以复制方式进行增殖，增殖过程包 括吸附、穿入、生物合成、成熟和释放几个阶段。
从噬菌体吸附至细菌溶解放出子代噬菌体，称 为噬菌体的复制周期或溶菌周期。
吸附
穿入
生物合成
成熟、释放
毒性噬菌体的溶菌周期
毒性噬菌体：只有溶菌性周期
噬菌体感染宿主菌 增殖 产生大量子代噬菌体 宿主菌溶解 再感染其他敏感细胞
细菌的遗传与变异
遗传：子代与亲代的生物学性状基本相同， 且代代相传。
变异：子代与亲代以及子代与子代之间的生 物学性状出现差异。
变异 遗传性变异
基因型变异
非遗传性变异 表型变异
细菌的变异
遗传性变异：是细菌的基因结构发生了改变， 故又称基因型变异。其特点是在群体中以极低的
3.质粒的种类
⑴ F质粒（致育质粒）：编码性菌毛 有性菌毛：雄性菌（F+） 无性菌毛：雌性菌（F-）
⑵ R质粒（耐药性质粒 ）：编码耐药性 接合性R质粒： 通过性菌毛转移 非接合性R质粒：通过噬菌体转移
⑶Vi质粒（毒力质粒）：编码毒力因子 例如，K质粒：编码粘附结构 ST或LT质粒：编码肠毒素
⑷Col质粒（细菌素质粒）：编码细菌素 例如，大肠杆菌Col质粒 ：编码大肠菌素 ⑸代谢质粒：编码代谢酶
已知噬菌体
3. 细菌性疾病的治疗
有些创伤感染时，细菌对多种抗生素都产生了 耐药性的情况下，最有效地办法就是采用相应噬菌 体来治疗。但由于噬菌体过于专一，限制了其在临 床上的广泛应用。
我国著名医学微生物学家余贺曾在1958年利用 噬菌体成功治疗了绿脓杆菌对烧伤病人的感染。
4. 分子生物学与基因工程研究的重要工具：
噬菌体
是感染细菌、真菌、放线菌和螺旋体等微 生物的病毒，特异性寄生于易感宿主菌体内以 复制的方式增殖。
一、生物学特性
1. 基本形态有蝌蚪形、微球形和细杆形。
2. 大多为蝌蚪状，由头部和尾部组成。
头部 核酸+蛋白质衣壳。
尾部 尾须、尾领、
尾髓、尾鞘、 尾板、尾刺、
（或RNA）
尾丝等。
二、噬菌体的种类
β棒状杆菌噬菌体 （携带tox基因）
溶原性转换
无毒白喉杆菌
产毒白喉杆菌
五、噬菌体在医学中的应用
1. 用于细菌的鉴定和分型
由于噬菌体的吸附作用具有高度的种、型特 异性，即一种噬菌体只能进入并裂解与它相应的 该种细菌的某一型，因此可用于细菌鉴定。
2. 细菌性疾病诊断
可将已知噬菌体加入被检材料中共同孵育，如 果出现噬菌体效价增长或噬菌现象，就证实材料 中有相应的细菌存在。
根据噬菌体与宿主菌的相互关系，可将噬菌体分 为两种类型 ——毒性噬菌体、温和噬菌体。
毒性噬菌体（溶菌性噬菌体）是感染宿主菌后只 会使宿主菌裂解死亡，即一种能“吃”细菌的病毒， 噬菌体因此而得名。
温和噬菌体（溶原性噬菌体）是可以不裂解宿主 菌，与宿主菌同步繁殖；又能裂解宿主菌的病毒。
三、毒性噬菌体（溶菌性噬菌体）
几率（一般为10-9～10-6 /代）出现，常发生于个别
细菌；不易受环境因素影响，变异发生后一般是
不可逆的，产生的新性状可稳定地遗传给后代；
性状变化的幅度大。
细菌的变异
非遗传性变异：指不涉及遗传物质结构改变
而只发生在转录、翻译水平上的基因表达发生的改
变，称为表型变异。其特点是易受环境因素的影响，
凡在此环境因素作用下的整个群体中几乎所有细菌 都发生同样变化；当环境中的影响因素去除后，变
（四） 转座元件
⒈概念：是一类可在细菌染色体、质粒或噬菌体之间 自行移动的一段特异的具有转位特性的核苷酸片段— — 可移动遗传元件，又称移动基因、跳跃基因。 2. 造成结果：改变原有核苷酸序列
影响插入点附近基因的表达 本身所携带的一定的基因序列表达
3.转座元件的种类：
温和噬菌体的溶原性周期
噬菌体核酸
前噬菌体
前噬菌体
传代 前噬菌体
溶原性细菌
三个概念
前噬菌体：整合在细菌染色体的噬菌体核酸，能 与细菌染色体一起复制，当细菌分裂时又能传至 子代细菌。——溶原性周期 溶原性细菌：染色体上带有前噬菌体的细菌。 溶原性：温和噬菌体具有产生成熟子代噬菌体颗 粒和裂解宿主菌的潜在能力。——溶菌性周期
功能：细菌的主要遗传物质。
（二）质粒（plasmid）
1. 定义：细菌染色体外的遗传物质，环状闭合 双股DNA，位于细菌细胞质内，能自我复制、 控制着细菌的某些生物学性状。
2. 质粒的特征
（1）可自我复制 （2）编码细菌某些特定的生物学性状 （3）与细菌繁殖代谢无关，非细菌生活所必需：
可自行或经人工处理而消失 （4）转移性：可通过接合/转化/转导方式转移 （5）相容性与不相容性
溶菌周期
噬菌体在液体培养基中的噬菌现象
噬菌体
菌液（混浊）
菌液（变澄清）
噬菌体在固体培养基上的噬菌现象
荧光假单胞菌 +
荧光假单胞菌噬菌体
噬斑 荧光假单胞菌
四、 温和性噬菌体（溶原性噬菌体） ——有溶原性周期及溶菌性周期
温和性噬菌体的溶原性周期 噬菌体感染细菌 核酸整合到细菌染色体
随细菌分裂而分配至子代细菌染色体中
（三）噬菌体 是侵袭细菌、真菌等微生物的病毒。 温和噬菌体感染细菌细胞后整合到细菌基因组中，成 为细菌基因组的一部分。当细菌处于溶原期，某些前 噬菌体携带的外源性基因会在细菌内表达，从而改变 细菌的某些生物学性状，称为溶原性转换。
β棒状杆菌
产毒白喉杆菌
温和噬菌体有三种存在状态：①细胞外具有 感染性的噬菌体颗粒；②宿主菌细胞质内类似质 粒形式的噬菌体核酸；③前噬菌体。
① ②
③ 自发或诱导
溶原性周期
溶菌性周期
溶原性细菌的特性：
1. 有些前噬菌体可导致溶原性细菌获得新的特性。 2. 溶原性细菌对其同源噬菌体具有“免疫性”，即 同源噬菌体可再进入细胞，但不能增殖。
异的性状又可复原。性状变化的幅度小。
目前对非遗传性变异的发生机理不十分清楚。
变异的类型及特点
基因改变 遗传 可逆性 外界环境 变异范围
遗传性变异 + + ± ±
个别细胞
非遗传性变异 + +
群体
一、细菌遗传变异的物质基础
（一）细菌染色体：是一条环状双螺旋DNA长链， 按一定构型反复回旋成松散网状结构，附着在中介 体或细胞膜上。 特点：无组蛋白；无核膜包被；无内含子。
在易感菌内以复制方式进行增殖，增殖过程包 括吸附、穿入、生物合成、成熟和释放几个阶段。
从噬菌体吸附至细菌溶解放出子代噬菌体，称 为噬菌体的复制周期或溶菌周期。
吸附
穿入
生物合成
成熟、释放
毒性噬菌体的溶菌周期
毒性噬菌体：只有溶菌性周期
噬菌体感染宿主菌 增殖 产生大量子代噬菌体 宿主菌溶解 再感染其他敏感细胞