1、细菌的遗传与变异,细菌的变异现象,一、细菌变异的概念二、主要的变异类型,细菌变异的概念,细菌在繁衍过程中出现的子代与亲代间的性状差异。可分为基因型变异与表型变异。,细菌基因型变异与表型变异的区别,特点 基因型变异 表型变异基因结构改变 有 无可逆性 极少 常见稳定性 强 弱出现频率 低 高,主要的变异类型,形态结构变异抗原性变异菌落形态变异毒力变异耐药性变异,有荚膜的肺炎球菌,无荚膜的肺炎球菌,细菌形态结构变异,S型菌落,R型菌落,细菌菌落形态变异,参与细菌变异的遗传物质,一、染色体二、质粒三、噬菌体四、转位因子,染色体,1、结构：环状双链DNA2、长度：13002000m3、核苷酸数量： 3
2、0004000Kb4、基因数量：400050005、编码蛋白：约2000个结构蛋白,质粒,1、结构2、特征3、类型,质粒的结构,环状双链DNA 大质粒：含几百个基因小质粒：含几十个基因,质粒的特征,自主性表现性非必须性转移性相容性与不相容性,质粒的类型,致育质粒（fertility plasmid，F质粒）耐药质粒（resistance plasmid，R质粒）毒力质粒（virulence plasmid，Vi质粒）细菌素质粒代谢相关质粒,R-决定子,R质粒的构成,噬菌体,1、形态与结构2、增殖过程3、类型,噬菌体 (电镜图）,噬菌体 (模式图）,噬菌体结构示意图,穿入,吸附,成熟释放,生物合
3、成,噬菌体的增殖过程,噬菌体的类型,毒性噬菌体（virulent phage） 溶菌性噬菌体温和噬菌体（temperate phage） 溶原性噬菌体,吸附,穿入,生物合成,成熟、释放,毒性噬菌体的溶菌性周期,温和噬菌体的溶源性周期,前噬菌体,温和噬菌体的溶菌性周期,转位因子,1、插入序列2、转座子3、转座噬菌体,转座子的种类与特征,转座子 携带耐药或毒素基因Tn1 Tn2 Tn3 AP（氨苄青霉素） Tn4 AP、SM（链霉素）、Su（磺胺） Tn5 Km（卡那霉素） Tn6 Km（卡那霉素） Tn7 TMP（甲氧苄氨嘧啶）、SM Tn9 Cm（氯霉素） Tn10 Tc（四环素） Tn551
4、 Em（红霉素） Tn971 Em（红霉素） Tn1681 大肠埃希菌（肠毒素基因）,细菌变异的机制,一、基因的突变（mutation）二、基因的转移（transfer）三、基因的重组（recombination）,基因突变,1、形式2、规律3、DNA的损伤修复,基因突变的形式,碱基置换移码突变插入序列与转座子的插入,基因突变的规律,突变率：自发突变率很低 诱导突变率提高突变与选择：突变是随机的 选择是定向的回复突变：野生型突变型（正向突变） 突变型野生型（回复突变）,DNA的损伤修复,当细菌的DNA损伤后，其自身会对其进行细致的修复以使损伤降为最小，修复本身会出现错误可造成细菌的变异。,基因
5、的转移,1、概念 2、方式,基因转移的概念,基因由原始位置进入新位置的过程,基因转移的方式,转化（transformation）接合（conjugation）转导（transduction）溶原性转换 （lysogenic convertion）,转化,概念：受体菌直接摄取供体菌的游离 DNA形式的遗传物质转移要点：转化获取的DNA片断较小 受体菌须处于感受态（competence） DNA片断以单链形式进入受体菌,供体菌游离DNA,供体菌DNA（转化因子）,转化示意图,1928年 Griffith的实验,1944年 Avery的实验,肺炎链球菌III S,肺炎链球菌II R,肺炎链球菌III
6、 S（死）,+,+,肺炎链球菌III S DNA,接合,概念： 通过性菌毛在供、受体菌间进行 的遗传物质转移要点：性菌毛的形成 接合性质粒 半保留的转移形式 高频重组菌（Hfr） F质粒,细菌的“接合”状态,染色体,染色体,质粒,F+菌,F- 菌,F质粒的半保留转移,F+菌,染色体,Hfr,质粒,F+菌,F质粒转移的不同结果,F 质粒,转导,概念：通过溶原性噬菌体在供、受体菌间或 噬菌体与宿主间进行的遗传物质转移要点：转导的本质是源于噬菌体的装配错误 普遍性转导与局限性转导 溶原性转换,第一寄主菌,转导示意图,第二寄主菌,普遍性转导示意图,完全转导（整合）,流产转导（未整合）,细菌DNA,局限性转导示意图,前噬菌体,正常脱离,断裂和再接,偏差脱离,gal,bio,bio,gal,bio,断裂和再接,局限性转导,第一寄主菌,溶原性转换示意图,第二寄主菌,细菌基因转移方式的比较,类型 方式 介导物 主要 DNA来源 细胞类别接合 雄性菌雌性菌 性菌毛 染色体、 质粒 原核转导 第1寄主菌第2寄主菌 溶原性噬菌体 染色体、 噬菌体 原核转化 游离DNA感受态菌 各种DNA片断 真核、原核,基因的重组,转移后基因在新位置上与原有DNA整合的过程,本章小结,1、细菌变异的概念与类型2、细菌变异的遗传学基础3、噬菌体的结构与类型4、细菌基因变异的机制5、细菌间基因转移与重组的方式,
