1、第5章 细菌的遗传(ychun)与变异（Bacterial heredity and variaion),第一页，共九十二页。,BCG：牛型结核杆菌（有毒株）胆汁-甘油(n yu)-马铃薯培养 13年，230次传代 减毒株（BCG）基因型变异：BCG 表型变异：细菌L型,第二页，共九十二页。,遗传性变异（基因型变异genotypic variation）：基因结构发生改变非遗传性变异（表型变异phenotypic variation）：受环境(hunjng)条件影响,变异(biny)（variation）,第三页，共九十二页。,基因型和表型变异(biny)的比较,基因型变异(biny),表型变
2、异(biny),基因结构,变化 未变,可逆性,不或极少 可逆,稳定性,稳定 不稳定,环境影响,涉及细菌数,不受影响 受影响,个别 全体,第四页，共九十二页。,*细菌的变异(biny)现象,形态(xngti)结构的变异（morphological variation）2抗原性变异（antigenic variation）3菌落变异（colony variation）4毒力变异（virulence variation）：如白喉棒状杆菌的白喉毒素的获得、卡介苗的研制成功（13年，230代）；5耐药性变异（drug-resistant variation）,第五页，共九十二页。,第一节 细菌(xjn)
3、的遗传物质,第六页，共九十二页。,相关(xinggun)遗传物质：染色体（chromosome）、质粒（plasmid）、转位因子（transposable element),第七页，共九十二页。,细菌染色体：dsDNA，3.25106 bp 复制快：105 bp/min 无组蛋白，无内含子，为连续基因(jyn)单倍体：突变后更易表现,第八页，共九十二页。,质粒（plasmid）：,复制能力(nngl)转移能力整合能力相容性丢失或消除,第九页，共九十二页。,质粒（plasmid）的定义：为闭合环状双链DNA、存在于细胞质中的带有遗传信息、控制细菌(xjn)的某些特定遗传性状、能够自我复制的染色
4、体以外的遗传物质。Definition:Extrachromosomal genetic elements that are capable of autonomous replication(replicon),第十页，共九十二页。,PLASMIDS Plasmids are extrachromosomal genetic elements capable of autonomous replication.An episome is a plasmid that can integrate into the bacterial chromosome,Classification of P
5、lasmids（质粒的分类(fn li)）Transfer properties Conjugative plasmids Nonconjugative plasmids Phenotypic effects Fertility plasmid(F factor)Bacteriocinogenic plasmids.Resistance plasmids 7 factors).,第十一页，共九十二页。,1质粒按所编码(bin m)生物学性状种类分五类：致育质粒/F质粒（fertility plasmid）耐药质粒（drug-resistance plasmid 毒力质粒/Vi质粒（virule
6、nce plasmid）细菌素质粒（bactericin plamid）代谢质粒（metabolism）,第十二页，共九十二页。,2Plasmid的特点具有自我复制的能力：可以存在多copy，与replication of chromosome同步的称为紧密型，不相关者称为松弛型；编码某些特定的遗传性状：如sex pilus(Fertility plasmid)、细菌素、毒素和耐药性等；可自行丢失与消除：不是细菌生长所必需；转移性：可通过(tnggu)转化、接合和转导等作用进行细菌间传递；质粒的相容性和不相容性：几种不同plasmid同时共存于一个细菌内成为相容性compatibility；反
7、之，称为incompatibility。,第十三页，共九十二页。,3、转位(zhun wi)因子（transposable element)：1）IS(insertion sequence):7501550 bp 两端重复序列，与插入有关 中心序列有转位酶基因,第十四页，共九十二页。,2）Tn(transposon):200025000 bp 两端为IS 中心序列有与转位无关(wgun)基因 如：毒素基因、耐药基因等,第十五页，共九十二页。,Transposable Genetic Elements,Definition:Segments of DNA that are able to mov
8、e from one location to anotherProperties“Random”movementNot capable of self replication(not a replicon)Transposition（移位(y wi)）mediated by site-specific recombinationTransposaseTransposition may be accompanied by duplication,第十六页，共九十二页。,Types of Transposable Genetic Elements,Insertion sequences(IS)De
9、finition:Elements that carry no other genes except those involved in transpositionNomenclature（命名(mng mng)法）-IS1Structure,Importance MutationPlasmid insertionPhase variation,第十七页，共九十二页。,Types of Transposable Genetic Elements,Transposons(Tn)Definition:Elements that carry other genes except those invo
10、lved in transpositionNomenclature（命名(mng mng)法）-Tn10StructureComposite（复合的）Tns,Importance Antibiotic resistance,第十八页，共九十二页。,细菌变异的机制：1、基因突变(j yn t bin)2、基因的转移和重组3、细菌DNA损伤的修复,第十九页，共九十二页。,Mechanism of bacterial variation,Gene mutationGene transfer and recombination Transformation（转化(zhunhu)）Conjugation
11、（接合）Transduction（转导）Lysogenic conversion（溶原性转换）Protoplast fusion（原生质体融合）,第二十页，共九十二页。,第二节 基因突变(j yn t bin),第二十一页，共九十二页。,影印平板：自发(zf)的，随机的，非诱导的药物仅起选择作用,突 变（Mutation）的定义：是遗传物质的结构发生突然而稳定的改变，导致的变异(biny)可传于后代。,第二十二页，共九十二页。,突变(tbin)与选择,第二十三页，共九十二页。,突变(tbin)的性质：自发性和不对应性稀少性：突变率，10-610-9可诱发性独立性稳定性可逆性：回复突变与抑制突变
12、,第二十四页，共九十二页。,相关(xinggun)感念：,1.突 变（Mutation）：是遗传物质的结构发生(fshng)突然而稳定的改变，导致的变异可传于后代。2.野生型株：某种菌株在自然环境下大多数所具有的表现型菌株称为野生型株（wild type strain）。3.突变后的菌株称为突变型株（mutant）。4.回复突变：野生型株发生突变称为正向突变，若经再次突变又恢复到原来的性状，称为回复突变,第二十五页，共九十二页。,突变型细菌及其分离：耐药性突变型 药敏试验 营养(yngyng)缺陷突变型 营养(yngyng)物质筛选 条件致死性突变型 温度敏感试验 发酵阴性突变型 乳糖发酵试验
13、,第二十六页，共九十二页。,第三节 基因(jyn)的转移和重组,第二十七页，共九十二页。,概念：1.基因转移（gene transfer）或基因交换：外源性的遗传物质（供体菌染色体DNA片段、可转移的质粒DNA及噬菌体基因）由供体菌转入某受体菌细胞内的过程2.基因重组（gene recombination）：被转移的基因与受体菌DNA整合在一起称为重组根据DNA片段的来源及交换方式不同，将转移与重组的方式分为(fn wi)：转化、接合、转导、溶原性转换和原生质体融合 等,转移：供菌提供DNA；受菌接受(jishu)DNA重组：受菌获得供菌DNA,第二十八页，共九十二页。,类型(lixng)基因
14、来源 转移方式,转化(zhunhu)供菌 受菌摄入,接合(jih)供菌 通过性菌毛,转导 供菌 噬菌体媒介,溶原性转换 噬菌体 前噬菌体,第二十九页，共九十二页。,1、转化(transformation)：是供体菌裂解游离的DNA片段被受体菌直接摄取，供受体菌获得(hud)新的性状。,第三十页，共九十二页。,Transformation,Definition:Gene transfer resulting from the uptake of DNA from a donor.Factors affecting transformation1.DNA size and stateSensiti
15、ve to nucleases（核酸酶）2.Competence of the recipient(Bacillus,Haemophilus,Neisseria,Streptococcus)Competence factors（感受态因子）Induced competence（诱导(yudo)感受态）3.环境因素：Ca2+、Mg2+、cAMP等，维持DNA的稳定性、促进转化,第三十一页，共九十二页。,第三十二页，共九十二页。,第三十三页，共九十二页。,第三十四页，共九十二页。,第三十五页，共九十二页。,第三十六页，共九十二页。,小鼠体内肺炎(fiyn)链球菌的转化试验,第三十七页，共九十二页。
16、,2、接合（conjugation）是细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物质（主要是质粒DNA）从供菌转移给受菌。接合性质(xngzh)粒主要包括：F质粒、R质粒、Col质粒和毒力质粒,第三十八页，共九十二页。,Conjugation,Definition:Gene transfer from a donor to a recipient by direct physical contact between cellsMating（交配(jiopi)）types in bacteriaDonorF factor(Fertility factor)F(sex)pilus,RecipientLacks an F factor,第三十九页，共九十二页。,F质粒的接合(jih),第四十页，共九十二页。,Physiological States of F Factor,Integrated(Hfr)Characteristics of Hfr x F-crossesF-rarely becomes Hfr while Hfr remains HfrHigh transfer of certain
