细菌的遗传与变异PPT文档格式.ppt

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4、细细菌菌基基因因组组中中，不不编编码码的的DNA序序列列很很少少，只只有有少少数数基基因因具具有有重重复复序序列列，功功能能相相关关的的基基因因高高度度集集中，组合成操纵子。

中，组合成操纵子。

5、细菌具有连续的基因结构，无内含子、细菌具有连续的基因结构，无内含子乳糖操纵子乳糖操纵子内含子内含子内含子内含子二、质粒二、质粒1.质粒的特点质粒的特点1）质粒并非细菌生存所必不可少的遗传物质。

）质粒并非细菌生存所必不可少的遗传物质。

2）质质粒粒的的传传递递（转转移移）是是细细菌菌遗遗传传物物质质转转移移的的一个重要方式。

一个重要方式。

3）质粒可自行失去或经人工处理而消失。

）质粒可自行失去或经人工处理而消失。

4）质粒可以自我复制。

）质粒可以自我复制。

5）可有几种质粒同时共存在于一个细菌内。

）可有几种质粒同时共存在于一个细菌内。

2.质粒的分类质粒的分类1）能否通过细菌的接合作用进行转移）能否通过细菌的接合作用进行转移接合性质粒接合性质粒非接合性质粒非接合性质粒2）质粒在宿主菌内拷贝数的多少）质粒在宿主菌内拷贝数的多少严紧型质粒严紧型质粒松弛型质粒松弛型质粒3）质粒的相容与不相容性）质粒的相容与不相容性两两种种结结构构相相似似、密密切切相相关关的的质质粒粒不不能能稳稳定定共共存存于于一一个个宿宿主主菌菌；

结结构构相相差差较较大大、互互不不相相干干的的质质粒粒可可以以共共存存于于同一个菌体。

同一个菌体。

4）质粒的来源不同）质粒的来源不同天然质粒天然质粒人工构建质粒人工构建质粒致育因子（致育因子（致育因子（致育因子（fertilityfactorfertilityfactor）FF质粒质粒质粒质粒l与有性生殖有关l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。

l能够整合到细菌染色体上的质粒为附加体。

l高频重组菌（highfrequencerecombination,Hfr）：

有F质粒整合到宿主染色体的菌株。

lF因子：

Hfr菌株上的F因子通过重组恢复成自由状态时，有时可将其相邻的染色体基因一起切割下来，成为携带某一染色体基因的F因子，将携带不同基因的F因子统称为F。

几种重要的天然质粒耐药性质粒耐药性质粒耐药性质粒耐药性质粒编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。

毒力质粒（毒力质粒（毒力质粒（毒力质粒（ViVi质粒）（质粒）（质粒）（质粒）（virulenceplasmidvirulenceplasmid）编码与该菌致病性有关的毒力因子。

细菌素质粒细菌素质粒细菌素质粒细菌素质粒编码各种细菌产生的细菌素编码各种细菌产生的细菌素。

代谢质粒代谢质粒代谢质粒代谢质粒编码产生相关的代谢酶。

人工构建的质粒人工构建的质粒1.人工构建质粒的目的：

人工构建的质粒主要用于基因工程技术，在该技术中质粒主要被用作载体。

基因工程的程序：

（1）获取所需要的基因获取所需要的基因

（2）将将目的基因目的基因与载体连接与载体连接（3）将重组将重组DNA导入到受体细胞，导入到受体细胞，外源基外源基因因得到表达得到表达。

2.基因工程载体必须具备下列条件：

1）环状DNA结构2）具有限制性内切酶的位点，以便与外源基因连接3）可不依赖于染色体进行独立复制4）具有有别于宿主的选择性标记5）可通过特定方法导入某些宿主细胞功能不同特殊用途的载体克隆载体表达载体拷贝数高具有单（多）克隆位点载体本身带有一个或多个选择标记除具有克隆载体的一般特性以外，还具有一套表达元件：

启动子、SD序列、终止子3.基因工程载体分类4、质粒作为载体AATTCTTAAGGAATTCTTAAEcoRI酶切转化1、高温变性、高温变性2、低温复性、低温复性3、一定温度延伸、一定温度延伸PCR三、转座因子三、转座因子存存在在于于细细菌菌染染色色体体上上，可可作作为为独独立立单单位位在在染染色色体体上上自自由由移移动动的的DNA片片断断。

转转座座因因子子有有三三种种类类型型：

插插入入序序列列（IS）、转转座座子子（Tn）、及及特特殊噬菌体。

殊噬菌体。

1.插入序列（insertionsequence,IS）是最小的转位因子，长度不超过2kb，不携带任何与插入功能无关的基因区域，往往是插入后与插入点附近的序列共同起作用，引起插入突变。

TransposaseABCDEFGGFEDCBAISIS2.转座子（transposon,Tn）长度一般超过2kb，除携带与转位有关的基因外，还携带耐药性基因、抗金属基因、毒素基因及其他结构基因等。

Tn基因=ISISResistanceGene（s）ISISResistanceGene（s）基因失活细菌获得耐药性转座子的特征转座子携带耐药或毒素基因Tn1Tn2Tn3AP（氨苄青霉素）Tn4AP、SM（链霉素）、Su（磺胺）Tn5Km（卡那霉素）Tn6KmTn7TMP（甲氧苄氨嘧啶）、SMTn9Cm（氯霉素）Tn10Tc（四环素）tn551Em（红霉素）Tn971EmTn1681大肠埃希菌（肠毒素基因）3.转座噬菌体或前噬菌体是一些具有转座功能的溶原性噬菌体，当整合到细菌染色体上，能改变溶原性细菌的某些生物学性状。

转座噬菌体从细菌染色体脱离，可能连带有细菌的DNA片段，在遗传物质转移过程中起载体作用。

四、毒力岛（四、毒力岛（PAI）位位于于细细菌菌染染色色体体之之内内，分分子子结结构构与与功功能能有有别别于于细细菌菌染染色色体体的的病病原原菌菌的的某个或某些毒力基因群。

某个或某些毒力基因群。

第二节基因突变第二节基因突变一、细菌变异类型一、细菌变异类型1.形态变异形态变异

（1）自然形成或诱导产生的细菌）自然形成或诱导产生的细菌L型。

型。

（2）病病原原菌菌在在特特定定的的动动物物组组织织器器官官中中，可可发发生生形形态态结结构变异构变异2.结构和抗原性变异。

结构和抗原性变异。

（1）荚膜变异。

（）荚膜变异。

（2）芽孢变异。

（）芽孢变异。

（3）鞭毛变异。

鞭毛变异。

H-O变变异异：

有有鞭鞭毛毛能能运运动动的的细细菌菌丧丧失失鞭鞭毛毛形形成成能能力力的的变变异称异称3.培养性状的变异培养性状的变异S-R变异；

变异；

R-S变异变异4.毒力变异毒力变异5.生化性状变异生化性状变异

（1）营营养养缺缺陷陷型型变变异异

（2）诱诱导导酶酶产产生生。

（3）终终末末产产物阻遏。

物阻遏。

6.耐药性变异耐药性变异形态结构变异l3-6%食盐鼠疫杆菌多形态性（衰残型）。

琼脂培养基形态结构变异l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型毒力变异l棒状噬菌体白喉棒状杆菌获得白喉毒素二、细菌变异的机理二、细菌变异的机理1.突变突变

（1）碱基置换。

）碱基置换。

（2）碱基的减少、增加与倒置。

）碱基的减少、增加与倒置。

（3）碱基的互变异构。

）碱基的互变异构。

1）碱基置换（basesubstitution）：

点突变ATGCACCTTCTTATAAAAACCGAATAA甲硫组亮亮异亮赖苏谷ATGCACCTCCTTATAAAAATCGAATAA甲硫组亮亮异亮赖异亮谷碱基转换CTTCTCCTACTG亮TAATAGTGA终止密码ATGCACCTTCTTATAAAAACCGAATAA甲硫组亮亮异亮赖苏谷ATGCACCTTCTTCTAAAAACCGAATAA甲硫组亮亮亮赖苏谷AG碱基颠换错义突变ATGCACCTTCTTATAAAAACCGAATAA甲硫组亮亮异亮赖苏谷ATGCACCTTCTTATATAAACCGAATAA甲硫组亮亮亮无义突变无意义蛋白质或TCAC或TG2）插入或缺失突变（deletionorinsertionmutation）ATGCACCTTCTTATAAAAACCGAATAA甲硫组亮亮异亮赖苏谷ATGCACCTCCTTAAACCCATAAAAATCGAATAA甲硫组亮亮赖脯异亮赖异亮谷AAACCCATGCACCTTCTTATAAAAACCGAATAA甲硫组亮亮异亮赖苏谷ATGCACCTCCTTAAACATAAAAACCGAATAA甲硫组亮亮赖组赖天冬精异亮AAAC氨基酸数目的增加或减少移码突变异常蛋白质3）碱基的互变异构）碱基的互变异构四种碱基均可发生互变异构，引起互补碱基的改变。

四种碱基均可发生互变异构，引起互补碱基的改变。

T（酮基型）酮基型）AT（烯醇型）烯醇型）G突变的机理突变的机理a.自发突变自发突变细菌在分裂繁殖时，由于DNA复制过程中，所出现的碱基错配，引起的突变。

特点：

具有偶然性，突变是随机不定向的，外界因素不能决定细菌的性状如何改变。

突变率一般在106109。

b.诱发突变：

诱发突变：

采用人工的方法，通过诱变剂（mutagen）诱导细菌发生突变。

1、电离辐射：

X线、紫外线。

X线能量极强，导致DNA磷酸二酯键的断裂；

紫外线导致DNA形成嘧啶二聚体的形成，妨碍了DNA聚合酶的作用。

2、化学诱变：

（1）亚硝酸：

其主要作用是对C和G的脱氨基作用，脱氨基的结果导致氢键的改变，下次复制时相应由A或T（而不是由G或C）配对；

（2）羟胺：

主要作用于C，将C转变为只能与A配对的修饰碱基羟基亚胺碱基。

（3）烷化剂（乙基甲烷磺酸、甲基甲烷磺酸等）嘌呤烷基化，碱基错误配对。

2.基因的转移与重组基因的转移与重组

（1）转化）转化定定义义：

转转化化是是受受体体菌菌直直接接摄摄取取供供体体菌菌游游离离的的DNA片片段段，整整合合于于自自身身的的基基因因组组中中，而而获获得得了了该该供供体体菌菌的的部部分遗传特性。

分遗传特性。

活无毒II型（无荚膜）活有毒III型（有荚膜）杀死的有毒III型（有荚膜）白鼠白鼠死亡死亡不死不死亡亡混合混合白鼠白鼠死亡分离活的有毒III型肺炎链球菌过程：

过程：

a.转化因子（转化因子（transforming：

principle）b.感受态（感受态（competence）c.机理1、一段长的双链DNA分子借助于DNA结合蛋白结合到细胞表面，并被核酸内切酶切开。

2、一条链被核酸酶降解3、未降解的链与感受态特异蛋白结合4、单链DNA进入细胞，并且在宿主DNA的同源区段整合进宿主染色体中转化的机理转化的机理

（2）转导）转导定义：

定义：

以噬菌体为媒介，把供体细菌的基因转移到受体菌内，以噬菌体为媒介，把供体细菌的基因转移到受体菌内，导致后者基因改变的过程称为转导。

导致后者基因改变的过程称为转导。

转导的类型转导的类型：

完全转导完全转导顿挫转导顿挫转导普遍性转导普遍性转导局限性转导局限性转导普遍性转导1.定义2.在噬菌体DNA与外壳蛋白组装成新的噬