1细菌总论——细菌的遗传与变异张宏伟
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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。
-
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。
细菌的遗传与变异精品PPT课件
n 接合性质粒主要包括F质粒、R质粒、Col 质粒和毒力质粒。
25
接合（conjugation ）
►F质粒的接合
Donor
F+
F-
F+
F-
Recipient
F+
F+
F+
F+ 26
接合（conjugation ）
27
接合（conjugation ）
►F质粒的接合（高频重组株Hfr）
F+
F+
Hfr
8
细菌的基因组
质粒是细菌染色体外的遗 2、质 粒（plasmid）传物质，是环状闭合的双
链DNA。
有自我复制能力 编码产物赋予细菌某些性状特征 ►质粒的特征 可自行丢失与消除 具有转移性
9
细菌的基因组
►几种重要的质粒：
F质粒
带有F质粒的为雄性菌，能长出 性菌毛；无F质粒的为雌性菌， 无性菌毛。
R质粒
转座子 Tn1 Tn2 Tn3
Tn4 Tn5 Tn6 Tn7 Tn9 Tn10 tn551 Tn971 Tn681
转座子的特征
携带耐药或毒素基因 AP（氨苄青霉素） AP、SM（链霉素）、Su（磺胺） Km（卡那霉素） Km （卡那霉素） TMP（甲氧苄氨嘧啶）、SM
Cm（氯霉素） Tc（四环素） Em（红霉素） Em （红霉素） 大肠埃希菌（肠毒素基因） 15
细菌的遗传与变异
1
第四节 遗传和变异
一、遗传与变异的概念 二、常见的细菌变异现象 三、细菌的基因组 四、细菌变异的机制 五、细菌遗传变异研究的意义
2
遗传和变异概念
1、遗传
指亲代的特性可通过遗传物质传递 给子代，保证物种的稳定性。
25
接合（conjugation ）
►F质粒的接合
Donor
F+
F-
F+
F-
Recipient
F+
F+
F+
F+ 26
接合（conjugation ）
27
接合（conjugation ）
►F质粒的接合（高频重组株Hfr）
F+
F+
Hfr
8
细菌的基因组
质粒是细菌染色体外的遗 2、质 粒（plasmid）传物质，是环状闭合的双
链DNA。
有自我复制能力 编码产物赋予细菌某些性状特征 ►质粒的特征 可自行丢失与消除 具有转移性
9
细菌的基因组
►几种重要的质粒：
F质粒
带有F质粒的为雄性菌，能长出 性菌毛；无F质粒的为雌性菌， 无性菌毛。
R质粒
转座子 Tn1 Tn2 Tn3
Tn4 Tn5 Tn6 Tn7 Tn9 Tn10 tn551 Tn971 Tn681
转座子的特征
携带耐药或毒素基因 AP（氨苄青霉素） AP、SM（链霉素）、Su（磺胺） Km（卡那霉素） Km （卡那霉素） TMP（甲氧苄氨嘧啶）、SM
Cm（氯霉素） Tc（四环素） Em（红霉素） Em （红霉素） 大肠埃希菌（肠毒素基因） 15
细菌的遗传与变异
1
第四节 遗传和变异
一、遗传与变异的概念 二、常见的细菌变异现象 三、细菌的基因组 四、细菌变异的机制 五、细菌遗传变异研究的意义
2
遗传和变异概念
1、遗传
指亲代的特性可通过遗传物质传递 给子代，保证物种的稳定性。
26-细菌的遗传与变异1
各种噬菌体的形态
蝌蚪形噬菌体结构模式图
尾丝为吸附结构，能识别宿主菌表面的特殊受 体；尾板内有裂解宿主菌细胞壁的溶菌酶；尾 髓有收缩功能，使头部核酸注入宿主菌
噬菌体的生物学性状
噬菌体
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
•variation——变异
–子代和亲代之间生物学特性出现的差异称为变异
变异
•遗传性变异（基因型变异）
–细菌的基因结构发生了改变，如基因突变或重组， 不可逆，可遗传给后代，常发生于个别细菌
•非遗传性变异（表型变异）
–环境改变导致，基因结构未发生变化，可逆，不可 遗传。常发生于菌群中所有的细菌
第一节 细菌遗传变异的物质基础
溶原性细菌
带有前噬菌体的细菌称为溶原性细菌（lysogenic bacterium）
温和噬菌体
溶原性
前噬菌体偶尔脱离宿主菌基因组而进入溶菌周期， 产生成熟噬菌体，导致细菌裂解。温和噬菌体的 这种产生成熟噬菌体颗粒和溶解宿主菌的潜在能 力称为溶原性（lysogeny）
三种存在状态
1. 游离的具有感染性的噬菌体颗粒
转座元件（转座因子或转位因子）
•是一类特异性的DNA片段，它能在细菌染色 体、质粒或噬菌体等DNA分子中移动，不断 改变它们在基因组中的位置，能从一个位置 转移到另一个位置，这种转座作用的结果将 产生插入突变、染色体畸变和广泛的基因重 排等。（是正常组成部分，不能独立复制， 必须依附在细菌染色体或质粒或噬菌体DNA 上与之同时复制）
致育质粒（F质粒）
fertility plasmid
带有F质粒的为雄性菌，能长出性菌毛 • 无F质粒的为雌性菌，无性菌毛
细菌的遗传与变异[高级课件]
![细菌的遗传与变异[高级课件]](https://img.taocdn.com/s3/m/a6eded65b4daa58da1114a1d.png)
包括吸附、穿入、生物合成、装配成熟 和释放几个阶段。
精制课件
27
吸附
精制课件
28
穿入
精制课件
29
生物合成
精制课件
30
装配、成熟、释放
精制课件
31
噬菌体侵噬细菌电镜图片
精制课件
32
2）溶菌现象
液体培养基中：混浊菌液 澄清； 固体培养基中：表现为噬斑。
精制课件
33
2、温 和 噬 菌 体
1）概 念：
❖ 毒力减弱—— 有毒菌株变异为弱毒或无毒菌株
卡介苗 Bacillus of Calmette- Güerin，BCG ： 卡介二氏用有毒的牛结核分枝杆菌在含胆汁、
甘油、马铃薯的培养基上，经13年连续230次传 代所获得的一株毒力减弱但保留免疫原性的变异 株；是用于预防结核病的减毒活疫苗。
精制课件
8
精制课件
4
第一节 细菌遗传变异 的物质基础
精制课件
5
一、 细菌的变异现象
1、形态结构变异
❖ 细菌L型——在青霉素、溶菌酶、补体等 作用下，使菌细胞壁发生缺陷；细菌呈多 态性，革兰染色阴性。
❖ H-O变异——细菌失去鞭毛
精制课件
6
陈旧培基物
鼠疫杆菌
多形态性
精制课件
7
2、毒 力 变 异
❖ 毒力增强—— 无毒的白喉棒状杆菌感染温和噬菌 体后成为有毒株。
大多数噬菌体呈蝌 蚪形，分成头部和尾部。
精制课件
噬菌体示意图
21
噬菌体电镜照片
精制课件
22
2. 化 学 组 成：
核 酸： 遗传物质（DNA/RNA） 蛋白质：能保护噬菌体核酸，
决定其外形和表面特征， 识别宿主菌表面的受体。
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27
吸附
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28
穿入
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29
生物合成
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30
装配、成熟、释放
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31
噬菌体侵噬细菌电镜图片
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32
2）溶菌现象
液体培养基中：混浊菌液 澄清； 固体培养基中：表现为噬斑。
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33
2、温 和 噬 菌 体
1）概 念：
❖ 毒力减弱—— 有毒菌株变异为弱毒或无毒菌株
卡介苗 Bacillus of Calmette- Güerin，BCG ： 卡介二氏用有毒的牛结核分枝杆菌在含胆汁、
甘油、马铃薯的培养基上，经13年连续230次传 代所获得的一株毒力减弱但保留免疫原性的变异 株；是用于预防结核病的减毒活疫苗。
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8
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4
第一节 细菌遗传变异 的物质基础
精制课件
5
一、 细菌的变异现象
1、形态结构变异
❖ 细菌L型——在青霉素、溶菌酶、补体等 作用下，使菌细胞壁发生缺陷；细菌呈多 态性，革兰染色阴性。
❖ H-O变异——细菌失去鞭毛
精制课件
6
陈旧培基物
鼠疫杆菌
多形态性
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7
2、毒 力 变 异
❖ 毒力增强—— 无毒的白喉棒状杆菌感染温和噬菌 体后成为有毒株。
大多数噬菌体呈蝌 蚪形，分成头部和尾部。
精制课件
噬菌体示意图
21
噬菌体电镜照片
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22
2. 化 学 组 成：
核 酸： 遗传物质（DNA/RNA） 蛋白质：能保护噬菌体核酸，
决定其外形和表面特征， 识别宿主菌表面的受体。
(完整)细菌的遗传与变异(1)精品PPT资料精品PPT资料
14%(1946) →80%
肺炎链球菌50% 青霉素、溶菌酶
正概常念形 ：态细细菌菌通过----性---菌---毛--→相互L连型接变沟异通，将
多重耐药性:有些细菌还同时耐受多种抗菌药物. 变第异四（ 节v细ar菌iat遗ion传）变是异子的代实与际亲应代用之间以及子代与子代之间的生物学性状出现的差异。
基本概念
遗传（heredity）是病原生物的性状 在子代与亲代中保持相对稳定，且 代代相传，而使其种属得以保存。
变异（variation）是子代与亲代之间 以及子代与子代之间的生物学性状 出现的差异。
１．形态结构变异
1.细胞壁消失: 青霉素、溶菌酶
正常形态细菌------------→
抗体或补体
L型变异
改变培养基成分
二. 菌落变异
在培养基中长期培养
光滑型菌落-----------------→ 粗糙型菌落
S
R
S-R变异:多见于肠道杆菌,理化形状、免疫原性、 耐药性、毒力也改变。
一、在疾病的诊断预防及治疗中的应用 概念：受体菌直接摄取供体菌游离DNA片 概念：细菌通过性菌毛相互连接沟通，将 接合性质粒：能通过结合方式转移的质粒 1、转化（transformation） 第二节 与细菌遗传变异相关的物质 改变培养基成分 变异（variation）是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。 遗传物质从供体菌转移给受体菌的过程。 培养基 自行移动的遗传成分，是基因组中一段具 可发生回复突变,即由突变株(mutant)恢复至野生型(wild type)。 改变培养基成分 复制过程中子代DNA碱基若发生变化，就会s使子代发生变异而出现新的性状。 基因突变：(点突变、小突变)基因中一个或几个碱基对发生的改变。 耐药性变异：细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药。 青霉素、溶菌酶 正常形态细菌------------→ L型变异 基因重组：转移的基因与受体菌DNA整合在一起。
细菌的遗传与变异ppt课件
11
12
举例： F质粒(fertility plasmid)——
编码细菌性菌毛 R质粒(resistance plasmid)——
编码细菌耐药性 Vi质粒(virulence plasmid)——
编码细菌毒力因子 Col质粒——编码大肠埃希菌的细菌素
13
质粒在细菌内拷贝数 1.严紧型质粒——少 2.松弛型质粒——多
相容性 1.相容性——几种质粒同时共存于同一菌体 内。 2.不相容性——不能同时共存，可借此对质 粒进行分组、分群。
14
三、噬菌体(bacteriophage/phage)
是侵袭细菌、真菌等微生物的病毒。
噬菌体特性： 1.个体微小，无细胞结构。 2.具严格的活组织寄生性。 3.这种寄生性具有高度的特异性。 4.噬菌体的遗传物质可赋予宿主菌某些生 物学形状。
32
33
2.转导（transduction） 以噬菌体为载体，把供体菌的部分基
因转移给受体菌，使受体菌获得新的 性状。 （１）普遍性转导
完全转导 流产转导 （２）局限性转导
34
普遍性转导
完全转导——进入 受体的外源DNA通 过与细胞染色体的 重组交换而形成稳 定的转导子。
流产转导 外源DNA被降解，转导失败。 35
29
基因突变的规律
1.随机性 2.独立性 3.稳定性 4.可逆性 5.稀有性
30
二、基因的转移和重组
细菌基因的转移与重组是指受体菌接受来自 供体菌（或病毒）的DNA片段，并把这种DNA 片段整合成为受体菌基因组的一部分。
31
１ . 转 化 （ transformation ）
受体菌直接摄取供体菌游离的 DNA 片 段 并 整 合 到 受 体 菌 的 基 因组上，使受体菌遗传性状发 生改变。
12
举例： F质粒(fertility plasmid)——
编码细菌性菌毛 R质粒(resistance plasmid)——
编码细菌耐药性 Vi质粒(virulence plasmid)——
编码细菌毒力因子 Col质粒——编码大肠埃希菌的细菌素
13
质粒在细菌内拷贝数 1.严紧型质粒——少 2.松弛型质粒——多
相容性 1.相容性——几种质粒同时共存于同一菌体 内。 2.不相容性——不能同时共存，可借此对质 粒进行分组、分群。
14
三、噬菌体(bacteriophage/phage)
是侵袭细菌、真菌等微生物的病毒。
噬菌体特性： 1.个体微小，无细胞结构。 2.具严格的活组织寄生性。 3.这种寄生性具有高度的特异性。 4.噬菌体的遗传物质可赋予宿主菌某些生 物学形状。
32
33
2.转导（transduction） 以噬菌体为载体，把供体菌的部分基
因转移给受体菌，使受体菌获得新的 性状。 （１）普遍性转导
完全转导 流产转导 （２）局限性转导
34
普遍性转导
完全转导——进入 受体的外源DNA通 过与细胞染色体的 重组交换而形成稳 定的转导子。
流产转导 外源DNA被降解，转导失败。 35
29
基因突变的规律
1.随机性 2.独立性 3.稳定性 4.可逆性 5.稀有性
30
二、基因的转移和重组
细菌基因的转移与重组是指受体菌接受来自 供体菌（或病毒）的DNA片段，并把这种DNA 片段整合成为受体菌基因组的一部分。
31
１ . 转 化 （ transformation ）
受体菌直接摄取供体菌游离的 DNA 片 段 并 整 合 到 受 体 菌 的 基 因组上，使受体菌遗传性状发 生改变。
微生物学遗传与变异ppt课件
β- 棒状噬菌体
含毒素基因
编码毒素蛋白
• 毒力减弱—— 有毒菌株变异为弱毒或无毒菌株
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。
• 染色体DNA chromosome • 质粒 plasmid • 转位因子 transposable element • 噬菌体 phage
• 染色体DNA
chromosome
• 无内含子 • 重复序列少 • 功能相关基因组
成操纵子
• 病原菌中存在
毒力島（pathogenecity Island)
1．形态结构： EM 下 有 三 种 基 本 形 态 ：
蝌蚪型 微球形 丝形
2．化学组成：
• 噬菌体由核酸和蛋白质组成。 • 核酸是噬菌体的遗传物质，根据其组成可为DNA噬
菌体和RNA噬菌体。
• 蛋白质是噬菌体头部衣壳及尾部的主要组成成份，
能保护噬菌体核酸，决定其外形和表面特征。
噬菌体与细菌的关系
4、耐药性变异variation of virulence
细菌对某种抗生素或药物由敏感变为不敏感即为细菌
的耐药现象。
多重耐药株:同时耐受多种抗生素的菌株。 抗生素依赖菌株：如痢疾志贺菌的赖链霉素菌株。
抗生素
抗生素
敏感
耐药
细菌遗传变异的物质基础
material basis of bacterial heredity and variation
转导频率
普遍性转导
局限性转导
裂解期
含毒素基因
编码毒素蛋白
• 毒力减弱—— 有毒菌株变异为弱毒或无毒菌株
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。
• 染色体DNA chromosome • 质粒 plasmid • 转位因子 transposable element • 噬菌体 phage
• 染色体DNA
chromosome
• 无内含子 • 重复序列少 • 功能相关基因组
成操纵子
• 病原菌中存在
毒力島（pathogenecity Island)
1．形态结构： EM 下 有 三 种 基 本 形 态 ：
蝌蚪型 微球形 丝形
2．化学组成：
• 噬菌体由核酸和蛋白质组成。 • 核酸是噬菌体的遗传物质，根据其组成可为DNA噬
菌体和RNA噬菌体。
• 蛋白质是噬菌体头部衣壳及尾部的主要组成成份，
能保护噬菌体核酸，决定其外形和表面特征。
噬菌体与细菌的关系
4、耐药性变异variation of virulence
细菌对某种抗生素或药物由敏感变为不敏感即为细菌
的耐药现象。
多重耐药株:同时耐受多种抗生素的菌株。 抗生素依赖菌株：如痢疾志贺菌的赖链霉素菌株。
抗生素
抗生素
敏感
耐药
细菌遗传变异的物质基础
material basis of bacterial heredity and variation
转导频率
普遍性转导
局限性转导
裂解期
《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。
细菌学总论课件_细菌的遗传和变异
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）一、细菌性状的变异现象细菌性状的变异现象细菌性状的变异现象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获得白喉毒素减弱胆汁、甘油、马铃薯培养基牛分枝杆菌卡介苗??????????????????? 13年(230代) 细菌性状的变异现象二、遗传变异的物质基础染色体和染色体外遗传物质质粒染色体和质粒转位因子转位因子的分类按结构与功能不同，可分为两类插入序列的作用转位因子的分类②转座子：结构复杂，有2000―8000个碱基对，除了携带与转位有关的序列外，还携带某些结构基因，如耐药性，毒力等，可随插入而转移结构：转座子的作用转移抗性基因三、细菌变异的机制基因突变的类型突变的规律（以细菌耐药性为例说明）突变的规律突变的自发性和不对应性证明即突变是随机的，不定向的，外界因素不能决定细菌的性状如何改变。
如抗青霉素的突变并非由于接触青霉素所引起，青霉素只是起到筛选的作用（除去敏感菌，留下耐药菌），突变不是诱导的结果。
（影印试验）（二）基因的转移与重组（两个细菌之间的）基因转移（gene transfer）外源性的遗传物质由供体菌转入某受体菌细胞的过程称为基因转移。
重组（recombination）转移的基因与受体菌DNA整合在一起称为重组，使受体菌获得供体菌的某些性状。
基因转移和重组的方式动物实验转化的机制发生转化的因素结果完全转导流产转导普遍性转导与局限性转导的区别①转化：受体菌直接摄取供体菌的游离DNA片段，并将其整合到自己的基因中去，获得供体菌部分遗传特性的过程。
摄取供体菌受体菌DNA 转化实验材料方法细菌培养实验S型菌无细胞抽提液试验光滑型（S）粗糙型（R）有荚膜菌落光滑分泌毒素致病无荚膜菌落粗糙无毒不致病SⅠSⅡSⅢ三个血清型RⅠRⅡRⅢ三个血清型实验材料：肺炎双球菌活的S菌加活R菌和热死S菌抽血分离死加活S菌死加活R菌或死S菌活转化实验（1）动物实验ＳⅢ〖杀死〗无菌落生长体外培养ＲⅡ〖活菌〗体外培养ＲⅡ菌落ＲⅡ菌落多ＳⅢ菌落少体外混合培养ＳⅢ〖杀死〗ＲⅡ〖活菌〗转化实验（2）细菌培养实验大量R 菌落活R菌S菌无细胞抽提液+ 活R菌+ S菌DNA S菌落转化实验（3）S型菌无细胞抽提液试验S菌Pr S菌多糖R菌落活R菌+ 转化过程（1）亲缘关系越近，转化率越高。
大学精品课件：第2章 细菌的遗传与变异@[七年制]
➢ 缺乏组蛋白，无核膜包裹； ➢ E.coli 约含有5000个基因。
二、质粒
➢ 质 粒 ( plasmid)： 是 细 菌 染色体以外的遗传物质， 是 闭 合 环 状 的 双 链 DNA。 决定细菌某些特定的生物 学性状。
根据所编码的生物学性状，常见质粒有:
➢ 致育质粒（F质粒）：编码性菌毛，介导细菌之间的 接合传递；
医学微生物学-细菌学
第2章 细菌的遗传与变异
Bacterial Heredity and Variation 大连医科大学微生物学教研室 主讲人：张伟
教学目标：
➢熟悉细菌遗传的物质基础，掌握细菌变异的机理、质粒 的概念。了解常见的几种细菌质粒：Col质粒、F质粒、R 质粒等。掌握噬菌体的概念和特点：温和噬菌体、毒性 噬菌体、前噬菌体、溶原菌的概念及意义 ➢掌握基因重组的方式：转化、转导、接合、溶原性转换。 ➢熟悉细菌变异现象。 ➢了解细菌耐药性变异的机制及细菌变异的实际意义。 ➢了解细菌基因和基因组学。
➢ 首先在玉米中发现，之后发现在细菌、高等动植物 中都有转座因子的存在；
➢ “存在即是合理”，What? Who? Why？How?
转座因子的分类
1.插入序列(insertion sequence,IS)：除了与转座功能 有关的基因外不带任何其他基因。
E.Coli的IS1示意图
转座因子的分类
2.转座子(transposon,Tn)：除了携带与转座功能有关的 基因外，还携带编码其他功能的基因（如耐药性基因 等）
功能：导致耐药基因的播散、生物性状改变和促进进化
第三节 细菌基因的转移和重组
➢ 突变（mutation）：10-10~10-6 ➢ 基因转移(gene transfer)：外源性的遗传物
二、质粒
➢ 质 粒 ( plasmid)： 是 细 菌 染色体以外的遗传物质， 是 闭 合 环 状 的 双 链 DNA。 决定细菌某些特定的生物 学性状。
根据所编码的生物学性状，常见质粒有:
➢ 致育质粒（F质粒）：编码性菌毛，介导细菌之间的 接合传递；
医学微生物学-细菌学
第2章 细菌的遗传与变异
Bacterial Heredity and Variation 大连医科大学微生物学教研室 主讲人：张伟
教学目标：
➢熟悉细菌遗传的物质基础，掌握细菌变异的机理、质粒 的概念。了解常见的几种细菌质粒：Col质粒、F质粒、R 质粒等。掌握噬菌体的概念和特点：温和噬菌体、毒性 噬菌体、前噬菌体、溶原菌的概念及意义 ➢掌握基因重组的方式：转化、转导、接合、溶原性转换。 ➢熟悉细菌变异现象。 ➢了解细菌耐药性变异的机制及细菌变异的实际意义。 ➢了解细菌基因和基因组学。
➢ 首先在玉米中发现，之后发现在细菌、高等动植物 中都有转座因子的存在；
➢ “存在即是合理”，What? Who? Why？How?
转座因子的分类
1.插入序列(insertion sequence,IS)：除了与转座功能 有关的基因外不带任何其他基因。
E.Coli的IS1示意图
转座因子的分类
2.转座子(transposon,Tn)：除了携带与转座功能有关的 基因外，还携带编码其他功能的基因（如耐药性基因 等）
功能：导致耐药基因的播散、生物性状改变和促进进化
第三节 细菌基因的转移和重组
➢ 突变（mutation）：10-10~10-6 ➢ 基因转移(gene transfer)：外源性的遗传物
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三、噬菌体
是侵袭细菌、真菌等微生物的病毒。
1.生物学性状
大小：以nm衡量，必须用电镜观察。 形态：蝌蚪形（多数）、球形、细杆形/丝形。 特性：
1.个体微小，无细胞结构。 2.具严格的活组织寄生性。 3.这种寄生性具有严格的宿主特异性。 4.抗原性。 化学成分 （1）核酸：DNA/RNA。 （2）蛋白质：构成噬菌体头部外壳和尾部。 结构：
流产转导
未整合
（２）局限性转导（以温和噬菌体为载体）
3.溶原性转换（温和噬菌体感染并整合）
温和噬菌体的DNA整合到 宿主菌染色体DNA后，成为 溶原状态导致细菌遗传性 变异（致细菌获得新的性 状）。
溶原性转换临床应用：
白喉棒状杆菌(白喉毒素)、A群链球菌(红疹毒 素毒素) 、肉毒梭菌(C、D毒素)
多重耐药性，甚至产生药物依赖性。
含链霉素培基
如：痢疾杆菌
依赖株
长期培养
第2节 遗传变异的物质基础（DNA）
基因组：染色体和染色体外遗传物质
质粒
噬菌体
一、细菌的染色体
主要特点： 1.不形成染色体结构（1条环状双螺旋DNA ） 2.细菌DNA的改变导致遗传性状发生改变。
二、质粒
主要特点 1.染色体以外的遗传物质（环状闭合的双股
有鞭毛
去鞭毛（H—O）
2、菌落变异
在培养基中多次传代
光滑型菌落
粗糙型菌落
S
R
3、毒力变异
增强
β棒状噬菌体
白喉棒状杆菌
获得白喉外毒素
减弱
胆汁、甘油、马铃薯培养基
牛分枝杆菌
卡介苗
13年(230代)
4、耐药性变异
细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药。
如：金黄色葡萄球菌对青霉素耐药性高达98℅
ⅢS型
2.转导（以噬菌体为载体）
概念：
以噬菌体为载体，把供体菌的DNA转移给受体
菌，使受体菌获得新的性状（即供体菌的部分性
状）。
方式： （１）普遍性转导
完全转导 流产转导 （２）局限性转导
（１）普遍性转导（以毒性噬菌体为载体）
供体菌
噬菌体DNA
受体菌
细菌DNA
转导噬菌体
结果：
完全转导 整合
4.接合（以质粒为载体）
细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物质（主要是质粒 DNA）从供体菌转移给受体菌。
接合性质粒：能通过接合方式转移的质粒称为接合性质粒， F质粒、R质粒、Col质粒和毒力质粒等。
F＋菌（雄性菌）
F－菌（雌性菌）
性菌毛
（1）F质粒的接合
Donor F+
F+
F-
F+
F-
第四章 细菌的遗传与变异
遗传：细菌子代与亲代在生物学性状上
的相似性。
变异：细菌子代与亲代之间存在某些性
状上出现的差异性。
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
第一节 细菌变异现象
F-
Recipient
F+
F+
F+
F+
（2）R质粒的接合
• R100质粒可使宿主对下列药物 及重金属具有抗性： •汞 • 四环素 • 链霉素 • 磺胺 • 氯霉素
质粒R100 基因图谱
基因转移和重组的方式比较
类型
基因来源
转化 供体菌游离DNA
转导
供体菌
溶原性转换 噬菌体
接合
供体菌
转移方式 直接摄入 噬菌体介导 感染并整合 性菌毛连接
DNA ）
2.能自我复制并传给子代 3.质粒控制细菌某些重要的生物学性状：
致育性 、耐药性、致病性
几种重要的质粒：
F质粒(致育质粒)： 编码细菌性菌毛
R质粒(耐药质粒) ： 编码细菌耐药性
Vi质粒(毒力质粒) ： 编码细菌毒力因子
Col质粒（细菌素质粒）： 编码大肠埃希菌的细菌素
代谢质粒： 编码与代谢相关的酶类
噬菌体结构
噬菌体电镜照片
2.毒性噬菌体
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
增值过程：
吸附、穿入、生物合成、成熟与释放
毒性噬菌体增殖过程：①吸附
毒性噬菌体增殖过程：②穿入
毒性噬菌体增殖过程： ③生物合成
毒性噬菌体增殖过程： ④成熟与释放
形态与结构变异 菌落变异 毒力变异 耐药性变异
1、形态与结构变异
形态的变异
正常形态细菌
壁)
青霉素、溶菌酶 抗体或补体
L型细菌
(部分或完全失去胞
1、形态与结构变异
结构的变异
荚膜变异（肺炎链球菌）
普通培养基
荚膜、致病性强
荚膜消失、致病性减弱
鞭毛变异（沙门菌）
1g/L苯酚琼脂培养基
这种现象称溶原性转换。
毒性噬菌体和温和噬菌体的区别
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。
第三节 细菌变异的机制
基因突变 基因转移与重组
一、基因突变（以染色体为载体）
染色体突变 小范围结构改变 染色体畸变 较大范围结构改变
二、基因的转移与重组
概念： 受体菌接受来自供体菌（或病毒）的DNA片
段，并把这种DNA片段整合成为受体菌基因 组的一部分。
方式： 转化、转导、溶原性转换、结合
1.转化（直接摄入DNA）
受体菌直接摄取供体 菌游离的DNA片段并整 合到受体菌的基因组 上，使受体菌遗传性 状发生改变。
ⅢS型：有荚膜、有毒力
ⅡR型：无荚膜、无毒力
死ⅢS型：无荚膜、无毒力
ⅡR型+死ⅢS
第四节 细菌遗传变异在医学上的应用
★耐药菌株日益增多，预防耐药性
不要滥用，药敏实验，早期足量、
要有一定疗程、联合用药。
★细菌强毒株变异为减毒株，制备成减毒活疫苗。
卡介苗预防结核病。
★利用基因工程制备生物制品
干扰素、白介素、胰岛素、乙肝疫苗等。
★在测定致癌物质中的应用
凡能诱导细菌发生突变的物质都有可能是致癌物质。
Ames实验：伤寒沙门菌（his-）
（his+）
3、温和噬菌体/溶原性噬菌体
噬菌体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
整合在细菌基因组中的噬 菌体基因组
溶原性细菌
有关概念： 整合在细菌DNA上的噬菌体基因称前噬菌体。
发生改变，