噬菌体遗传变异.pptx

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1、目目 的的 要要 求求掌握：噬菌体的概念噬菌体的概念;毒性与温和噬菌体的作用；毒性与温和噬菌体的作用；细菌遗传变异的机理。细菌遗传变异的机理。熟悉：噬菌体的生物学性状及与宿主的相互关系；噬菌体的生物学性状及与宿主的相互关系；细菌遗传的物质基础。细菌遗传的物质基础。了解：噬菌体的应用噬菌体的应用;遗传变异的基本概念，细遗传变异的基本概念，细菌变异的类型，菌变异的类型，细菌变异的实际意义。细菌变异的实际意义。第1页/共53页bacteriophagebacteriophagebacteriophagebacteriophagebacteriophagebacteriophagebacterioph

2、agebacteriophagebacteriophagebacteriophagebacteriophagebacteriophage第2页/共53页是一类具有是一类具有严格寄生性严格寄生性和和高度特高度特异性异性的寄生于细菌、真菌、放线菌的寄生于细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物中的或螺旋体等微生物中的病毒。病毒。噬菌体（bacteriophage,phage）第3页/共53页噬菌体的生物学性状噬菌体的生物学性状噬菌体的大小与形态大小与形态噬菌体的结构结构噬菌体的化学组成化学组成噬菌体的抗原性抗原性噬菌体的抵抗力抵抗力噬菌体的分类分类第4页/共53页葡萄球菌（1 m）支原体、立克次体、衣原

3、体（0.3 0.6 m）口蹄疫病毒（20nm）痘病毒（300nm）卵蛋白分子（10nm）噬菌体（6595nm）个体微小，以nm为测量单位，需用电子显微镜观察第5页/共53页噬噬 菌菌 体体 的的 形形 态态微球形微球形蝌蚪形蝌蚪形丝形丝形第6页/共53页尾鞘尾鞘尾丝尾丝核酸核酸（线状双股（线状双股DNA)DNA)有有尾尾型型噬噬菌菌体体结结构构尾刺尾刺头头部部尾尾部部尾领尾领尾髓尾髓尾板尾板第7页/共53页噬噬菌菌体体的的化化学学组组成成核酸蛋白质DNADNA或或 RNARNA核酸中可有某些特殊的碱基核酸中可有某些特殊的碱基羟甲基胞嘧啶代替胞嘧啶羟甲基胞嘧啶代替胞嘧啶 羟甲基尿嘧啶或尿嘧啶代替

4、胸腺嘧啶羟甲基尿嘧啶或尿嘧啶代替胸腺嘧啶 头部衣壳头部衣壳尾部结构尾部结构天天然然标标记记第8页/共53页噬噬菌菌体体的的分分类类根据噬菌体的核酸组成DNADNA噬菌体噬菌体RNARNA噬菌体噬菌体根据噬菌体与宿主的关系毒性噬菌体（毒性噬菌体（virulentphage)virulentphage)温和噬菌体（温和噬菌体（temperatephagetemperatephage）溶原性噬菌体（溶原性噬菌体（lysogeniclysogenicphagephage）第9页/共53页毒毒性性噬噬菌菌体体（virulent phage)virulent phage)能在宿主菌细胞内，利用宿能在宿主菌

5、细胞内，利用宿主菌的酶、能量进行主菌的酶、能量进行复制复制增殖，增殖，产生子代噬菌体并使宿主菌破裂产生子代噬菌体并使宿主菌破裂的噬菌体为的噬菌体为毒性噬菌体。毒性噬菌体。第10页/共53页毒毒 性性 噬噬 菌菌 体体 的的 复复 制制 增增 殖殖1、吸附是噬菌体与细菌表面相应受体是噬菌体与细菌表面相应受体特异性特异性结合的过程结合的过程第11页/共53页2、穿入有尾噬菌体将头部的有尾噬菌体将头部的DNADNA注入宿主菌内注入宿主菌内无尾噬菌体经脱壳进入宿主菌内，类似于动物病毒的穿入过程无尾噬菌体经脱壳进入宿主菌内，类似于动物病毒的穿入过程第12页/共53页3、生物合成利用宿主菌的酶、能量复制利

6、用宿主菌的酶、能量复制 核酸及合成蛋白质核酸及合成蛋白质第13页/共53页4、成熟与释放程序组装程序组装菌细胞裂解，菌细胞裂解，噬菌体释放噬菌体释放第14页/共53页毒毒 性性 噬噬 菌菌 体体 的的 复复 制制 增增 殖殖1 1、吸附、吸附2 2、穿入、穿入3 3、生物合成、生物合成4 4、成熟与释放、成熟与释放第15页/共53页噬菌体在固体培养基噬菌体在固体培养基噬菌体在固体培养基噬菌体在固体培养基中与细菌共同培养后中与细菌共同培养后中与细菌共同培养后中与细菌共同培养后形成的形成的形成的形成的噬斑噬斑噬斑噬斑 噬菌现象均匀浑浊澄清第16页/共53页温和噬菌体（温和噬菌体（temperate

7、 phagetemperate phage）概念复制繁殖周期溶原性噬菌体（溶原性噬菌体（lysogenic phagelysogenic phage）第17页/共53页温温 和和 噬噬 菌菌 体体 那些那些既可既可既可既可感染宿主菌后，将其基因整合到宿主菌基感染宿主菌后，将其基因整合到宿主菌基因组并随宿主基因的复制而复制，当宿主菌分裂时，噬因组并随宿主基因的复制而复制，当宿主菌分裂时，噬菌体的基因亦随之分配到两个子代宿主菌基因组中；菌体的基因亦随之分配到两个子代宿主菌基因组中；又又又又可可可可裂解其感染的宿主菌的噬菌体称之。裂解其感染的宿主菌的噬菌体称之。溶菌性周期和溶原性周期溶菌性周期和溶原

8、性周期第18页/共53页前噬菌体-整合在细菌染色体上的噬菌体基因组溶原性细菌-带有前噬菌体基因组的细菌第19页/共53页温温 和和 噬噬 菌菌 体体 的的 复复 制制 繁繁 殖殖1 1、吸附、吸附2 2、穿入、穿入3 3、前噬菌体形成、前噬菌体形成4 4、溶原性周期、溶原性周期5 5、一定条件下，前噬菌体脱离、一定条件下，前噬菌体脱离细菌染色体细菌染色体6 6、溶菌性周期、溶菌性周期第20页/共53页溶原性细菌溶原性细菌诱导诱导前噬菌体前噬菌体溶菌性周期溶菌性周期溶原性周期溶原性周期第21页/共53页噬菌体的应用细菌的鉴定分子生物学研究的重要工具细菌感染的诊断与治疗第22页/共53页第23页/

9、共53页变异（变异（variationvariation）在一定条件下，子代和亲代之间以及子代和子代之间的差异称为变异遗传（遗传（heredityheredity）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。基本概念基本概念非遗传性变异（表型变异）非遗传性变异（表型变异）环境改变导致，基因结构未发生变异，可逆，不可遗传遗传性变异（基因型变异）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。第24页/共53页细细菌菌的的变变异异现现象象 形态变异形态变异 结构变异结构变异 菌落变异菌落变异 毒力变异毒力变异 耐药性变异耐药性变异第25页/

10、共53页青霉素、溶菌酶正常形态细菌L型变异抗体或补体(部分或完全失去胞壁)正常霍乱弧菌霍乱弧菌L型形态结构变异第26页/共53页毒力变异棒状噬菌体白喉棒状杆菌获得白喉毒素胆汁、甘油、马铃薯培养基牛型结核杆菌卡介苗13年(230代)第27页/共53页耐药性变异 细菌对某种抗菌药物有敏感变成耐药的变异称为细菌对某种抗菌药物有敏感变成耐药的变异称为耐药性变异。耐药性变异。有些细菌还表现为同时耐受多种抗菌药物，即多有些细菌还表现为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。重耐药性，甚至产生药物依赖性。含链霉素培基含链霉素培基痢疾杆菌痢疾杆菌 依链株依链株(耐药菌株耐药菌株)长期培养长期培

11、养第28页/共53页菌落变异在陈旧培养基中长期培养光滑型菌落粗糙型菌落S或在有免疫力的人体内R菌落（S型）菌落（R型）第29页/共53页细菌遗传的物质基础细菌遗传的物质基础细菌染色体细菌染色体染色体外的遗传物质染色体外的遗传物质质粒质粒质粒质粒 转位因子转位因子转位因子转位因子第30页/共53页单一的环状双螺旋单一的环状双螺旋的的DNADNA长链反复卷曲的超螺旋长链反复卷曲的超螺旋结构。没有组蛋白，但有核蛋白。结构。没有组蛋白，但有核蛋白。DNADNA双向复制双向复制不同细菌染色体的不同细菌染色体的G+Cmol%G+Cmol%不同，可作为不同，可作为细菌细菌分类的依据分类的依据。细细 菌菌 染

12、染 色色 体体第31页/共53页质质 粒粒 可自主复制可自主复制 可自行或经人工处理而消失可自行或经人工处理而消失特特 性性 具有相容性和不相容性具有相容性和不相容性 转移性转移性 与细菌繁殖代谢无关，但赋予与细菌繁殖代谢无关，但赋予宿主菌特定的生物学特性宿主菌特定的生物学特性 分分 类类FF质粒：编码性菌毛质粒：编码性菌毛ViVi质粒：编码细菌毒力质粒：编码细菌毒力colcol质粒：编码大肠菌素质粒：编码大肠菌素RR质粒：编码抗药性质粒：编码抗药性 大质粒（为染色体的大质粒（为染色体的1 11010）小质粒小质粒（约为染色体的（约为染色体的0.50.5）代谢质粒：编码相关的代谢酶代谢质粒：编

13、码相关的代谢酶第32页/共53页转转 位位 因因 子子能从宿主基因组的一个位置转移到另一个位置的独立的能从宿主基因组的一个位置转移到另一个位置的独立的DNADNA片段片段。又称。又称为转座子或转座因子为转座子或转座因子特特点点插入序列（插入序列（insertionsequences,IS)insertionsequences,IS)转座子（转座子（transposon,Tn)transposon,Tn)转座噬菌体或前噬菌体（转座噬菌体或前噬菌体（prophageprophage）可在质粒与质粒之间、质粒和染色体之间、染色体不同可在质粒与质粒之间、质粒和染色体之间、染色体不同 部位之间部位之间自

14、行转自行转移移。转位基因转位基因必须依附染色体和质粒复制必须依附染色体和质粒复制分分类类概概念念第33页/共53页 是最小的的转座因子，与插入点附近的序列是最小的的转座因子，与插入点附近的序列共同起作用，可能是原细胞正常代谢的调节开关共同起作用，可能是原细胞正常代谢的调节开关之一。之一。插入序列插入序列 ISIS两端为重复序列两端为重复序列第34页/共53页带有编码转位的基因又带有其它遗传基因（如耐药性基因、抗金属基因、带有编码转位的基因又带有其它遗传基因（如耐药性基因、抗金属基因、毒素基因、其他结构基因等）。可能与细菌的多重耐药有关。毒素基因、其他结构基因等）。可能与细菌的多重耐药有关。转座

15、子转座子 TnTn复合转座子复合转座子简单转座子简单转座子第35页/共53页一些具有转座功能的溶原性噬菌体。一些具有转座功能的溶原性噬菌体。转座噬菌体或前噬菌体转座噬菌体或前噬菌体第36页/共53页细细 菌菌 变变 异异 的的 机机 制制表型变异（非遗传性变异）表型变异（非遗传性变异）基因型变异（遗传性变异）基因型变异（遗传性变异）突变（突变（mutation)mutation)与损伤后修复与损伤后修复转移与重组转移与重组转转化化(transformation)transformation)接接合合(conjugation)conjugation)转转导导(transduction)trans

16、duction)溶源性转换溶源性转换(lysogenicconversion)lysogenicconversion)原生质体融合原生质体融合(protoplastfusion)protoplastfusion)第37页/共53页突突 变变 （mutation)mutation)概概念念基因突变（点突变）基因突变（点突变）染色体畸变（大突变）：染色体畸变（大突变）：转位因子的转位转位因子的转位随机发生与选择随机发生与选择自发突变自发突变理化致突变剂诱导突变理化致突变剂诱导突变回复突变回复突变是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是细菌遗传物质的结构发生突然而稳定的改变，

17、导致细菌性状的遗传性改变。改变。类类型型规规律律第38页/共53页基基因因突突变变第39页/共53页转转 化化 transformationtransformation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。概念概念概念概念ABCD第40页/共53页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DNADNA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。特点特点特点特点转化试验转化试验第41页/共53页细菌通过性菌毛的接触沟通将细菌通过性菌毛的接触沟通将 DNADNA从供菌转从供菌转移移到受菌中。到受菌中。概念：方

18、式：F F质粒接合质粒接合HfrHfr菌接合菌接合R R质粒接合质粒接合接接 合合 conjugationconjugation第42页/共53页ABCDF F 质质 粒粒 接接 合合通过通过性菌毛性菌毛的接触沟通将的接触沟通将接合性质粒接合性质粒从供菌转移到受菌。从供菌转移到受菌。第43页/共53页Hfr Hfr 菌菌 接接 合合ABCDE1 1、染色体上整合有、染色体上整合有F F质粒质粒DNADNA的细菌为的细菌为HfrHfr菌。菌。2 2、HfrHfr类似于类似于F F质质粒，可合成性菌毛。粒，可合成性菌毛。3 3、可转移供菌的可转移供菌的染色体染色体DNADNA。被整被整合的合的F

19、F质粒起引导质粒起引导转移作用。转移作用。第44页/共53页R R 质粒接合质粒接合R R R R 质粒包括：质粒包括：质粒包括：质粒包括：耐药传递因子（耐药传递因子（耐药传递因子（耐药传递因子（RTFRTFRTFRTF）：）：）：）：性菌毛性菌毛性菌毛性菌毛耐药决定因子（耐药决定因子（耐药决定因子（耐药决定因子（r factorr factorr factorr factor）ACDB第45页/共53页第46页/共53页转转 导导 transductiontransduction 概概 念：念：以以温和噬菌体为媒介温和噬菌体为媒介，将供菌的将供菌的DNADNA转移到转移到受菌中的过程。受菌中

20、的过程。普遍性转导普遍性转导普遍性转导普遍性转导 局限性转导局限性转导局限性转导局限性转导 第47页/共53页普遍性转导普遍性转导普遍性转导普遍性转导-通过通过通过通过进入裂解期的温和噬菌体为媒介进入裂解期的温和噬菌体为媒介进入裂解期的温和噬菌体为媒介进入裂解期的温和噬菌体为媒介，将供体菌染色体，将供体菌染色体，将供体菌染色体，将供体菌染色体上任何一个或数个基因装入噬菌体蛋白质外壳中，转导给受体菌的过程上任何一个或数个基因装入噬菌体蛋白质外壳中，转导给受体菌的过程上任何一个或数个基因装入噬菌体蛋白质外壳中，转导给受体菌的过程上任何一个或数个基因装入噬菌体蛋白质外壳中，转导给受体菌的过程第48页

21、/共53页局限性转导局限性转导局限性转导局限性转导-进入溶原期的温和噬菌体进入溶原期的温和噬菌体进入溶原期的温和噬菌体进入溶原期的温和噬菌体，以前噬菌体形式整合在细菌，以前噬菌体形式整合在细菌，以前噬菌体形式整合在细菌，以前噬菌体形式整合在细菌染色体的某一位置，当其自发或经诱导中止溶原状态，前噬菌体脱离细菌染染色体的某一位置，当其自发或经诱导中止溶原状态，前噬菌体脱离细菌染染色体的某一位置，当其自发或经诱导中止溶原状态，前噬菌体脱离细菌染染色体的某一位置，当其自发或经诱导中止溶原状态，前噬菌体脱离细菌染色体时，脱离的硷基位置发生错误，携带出与它紧密连锁的细菌的色体时，脱离的硷基位置发生错误，携

22、带出与它紧密连锁的细菌的色体时，脱离的硷基位置发生错误，携带出与它紧密连锁的细菌的色体时，脱离的硷基位置发生错误，携带出与它紧密连锁的细菌的DNADNA片断，片断，片断，片断，使受体菌获得供体菌的某种遗传性状的过程。使受体菌获得供体菌的某种遗传性状的过程。使受体菌获得供体菌的某种遗传性状的过程。使受体菌获得供体菌的某种遗传性状的过程。第49页/共53页12溶原性转换溶原性转换 lysogenic conversionlysogenic conversionlysogenic conversionlysogenic conversion在在温和噬菌体的溶原期温和噬菌体的溶原期，因前噬菌体，因前噬

23、菌体与细菌染色体整合而导致细菌基因型发与细菌染色体整合而导致细菌基因型发生改变而获得新的性状。生改变而获得新的性状。无毒的白喉杆菌感染了-棒状杆菌噬菌体后变成了产毒的白喉杆菌。第50页/共53页第51页/共53页思思考考题题名词解释：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：问答题：1 1 1 1、试述质粒的种类和特性。、试述质粒的种类和特性。2 2 2 2、细菌的耐药性是如何产生的？、细菌的耐药性是如何产生的？3 3 3 3、细菌接合的主要方式有哪些？、细菌接合的主要方式有哪些？第52页/共53页感谢您的观看！第53页/共53页