噬菌体、细菌的遗传和变异

第四章噬菌体授课人：李岩办公室：基础楼226室E-mail:[e-mail]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电镜下的噬菌体(一)噬菌体的生物学性状（续）•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•液体培养基混浊澄清•固体培养基噬斑（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（lysogenicbacterium）•溶原状态•溶原性周期和溶菌性周期•溶原性转换Lysogenicbacterium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:[e-mail]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。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非遗传性变异基因改变+-遗传+-可逆性-+外界环境-+变异幅度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3-6%NaCL鼠疫耶氏菌多形态性陈旧培基物•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%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卡介苗13年(230代)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4.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SR•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chromosome•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（plasmid)•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mutation•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（二）基因的转移与重组•基因转移（genetransfer）•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lysogenicconversion•接合conjugation•原生质融合protoplastfusion1.转化transformation•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DNA转移到受菌内，使受菌获得新的性状。•分类：•普遍性转导（generalizedtransduction）•局限性转导（restrictedtransduction）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、霍乱弧菌举例4.接合conjugation•供菌和受菌由完整细胞相互直接接触而传递大片段DNA。•通过性菌毛的传递。F＋菌（雄性菌）性菌毛F－菌（雌性菌）R质粒的接合A-Antibiotics5.原生质融合protoplastfusion•指经处理使两种失去细菌细胞壁后进行融合，使遗传物质交换•使不具有基因转移条件的细菌进行杂交四、细菌遗传变异的应用•疾病的诊断和预防•抗感染治疗•基因工程小结•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。•转导：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。•接合：供菌和受菌由完整细胞相互直接接触而传递大片段DNA。•溶原性转换：是噬菌体DNA转移到受体菌内，使受体菌获得新的性状。小结基因来源转移方式接合供体菌性菌毛转化供体菌直接摄取转导供体菌噬菌体为载体溶原性转换噬菌体整合思考题•参与细菌遗传变异的遗传物质有_________和______。•细菌发生遗传变异的机制包括____________和____________。•供体菌和受体菌由完整细胞相互直接接触，遗传物质自供体菌转入受体菌，使后者获得供体菌的部分遗传性状，这种基因转移方式称________。A.转化B.转导C.接合D.溶原性转换