细菌的 遗传与变异课件.ppt
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1、细菌的遗传与变异第1页,此课件共45页哦第四节第四节 遗传和变异遗传和变异一、遗传与变异的概念一、遗传与变异的概念二、常见的细菌变异现象二、常见的细菌变异现象三、细菌的基因组三、细菌的基因组四、细菌变异的机制四、细菌变异的机制五、细菌遗传变异研究的意义五、细菌遗传变异研究的意义第2页,此课件共45页哦遗传和变异概念遗传和变异概念 1、遗传、遗传 2、变异、变异指亲代的特性可通过遗传物质传递给子指亲代的特性可通过遗传物质传递给子代,保证物种的稳定性。代,保证物种的稳定性。在一定条件下,子代和亲代之间以及在一定条件下,子代和亲代之间以及子代和子代之间生物学性状出现的差子代和子代之间生物学性状出现的
2、差异称为变异。异称为变异。遗传变异遗传变异细菌的基因结构发生了改变,细菌的基因结构发生了改变,如基因突变或重组,不可逆,如基因突变或重组,不可逆,可遗传给后代。可遗传给后代。表型变异表型变异环境改变导致,基因结构环境改变导致,基因结构未发生变异,可逆,不可未发生变异,可逆,不可遗传。遗传。第3页,此课件共45页哦3-6%食盐食盐鼠疫杆菌鼠疫杆菌多形态性多形态性(衰残型衰残型)琼脂培基琼脂培基常见的细菌变异现象常见的细菌变异现象青霉素、溶菌酶青霉素、溶菌酶正常形态细菌正常形态细菌L型变异型变异抗体或补体抗体或补体1、形态结构变异形态结构变异第4页,此课件共45页哦陈旧培养基长期培养陈旧培养基长期
3、培养S菌落菌落R菌落菌落或在有免疫力的人体内或在有免疫力的人体内细菌结构变异可导致抗原性改变。细菌结构变异可导致抗原性改变。2、菌落的变异、菌落的变异3、抗原性变异抗原性变异常见的细菌变异现象常见的细菌变异现象第5页,此课件共45页哦胆汁、甘油、马铃薯培养基胆汁、甘油、马铃薯培养基胆汁、甘油、马铃薯培养基胆汁、甘油、马铃薯培养基牛型结核杆菌牛型结核杆菌卡介苗卡介苗13年(年(230代)代)4、毒力变异毒力变异常见的细菌变异现象第6页,此课件共45页哦细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药的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。称为耐药性变异。含链霉素培基含链霉素培基痢疾杆菌痢疾杆
4、菌依链株依链株(耐药菌株耐药菌株)长期培养长期培养5、耐药性变异、耐药性变异常见的细菌变异现象第7页,此课件共45页哦细菌染色体是环状双螺旋细菌染色体是环状双螺旋DNA,不含组蛋白,不含组蛋白,无核膜包围。无核膜包围。细菌的基因组细菌的基因组特征:特征:1、细菌的染色体、细菌的染色体相对较小;相对较小;基因是连续的,无内含子;基因是连续的,无内含子;大部分大部分DNA用于编码蛋白质;用于编码蛋白质;仅少数基因存在基因重叠现象;仅少数基因存在基因重叠现象;多为单拷贝的;多为单拷贝的;第8页,此课件共45页哦2、质、质 粒粒(plasmid)质粒是细菌染色体外的遗传质粒是细菌染色体外的遗传物质,是
5、环状闭合的双链物质,是环状闭合的双链DNA。有自我复制能力有自我复制能力编码产物赋予细菌某些性状特征编码产物赋予细菌某些性状特征可自行丢失与消除可自行丢失与消除具有转移性具有转移性质粒的特征质粒的特征细菌的基因组细菌的基因组第9页,此课件共45页哦F F质粒质粒几种重要的质粒:几种重要的质粒:带有带有F质粒的为雄性菌,能长出性质粒的为雄性菌,能长出性菌毛;无菌毛;无F质粒的为雌性菌,无性质粒的为雌性菌,无性菌毛。菌毛。R质粒质粒编码细菌对抗菌药物的耐药性。编码细菌对抗菌药物的耐药性。可通过细菌间接合或通过噬菌体可通过细菌间接合或通过噬菌体进行传递。进行传递。细菌的基因组细菌的基因组第10页,此
6、课件共45页哦Vi质粒质粒Col质粒质粒编码各类细菌素编码各类细菌素代谢质粒代谢质粒编码产生相关的代谢酶编码产生相关的代谢酶编码编码细菌的毒素细菌的毒素细菌的基因组细菌的基因组第11页,此课件共45页哦3、噬菌体基因组、噬菌体基因组(bacterial phage genome)是一些具有转座功能的溶原性噬菌体,当整合到细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。菌染色体上,能改变溶原性细菌的某些生物学性状。细菌的基因组细菌的基因组第12页,此课件共45页哦是细菌基因组中能是细菌基因组中能改变自身位置改变自身位置的的DNA序列序列4、转座元件、转
7、座元件(transposable element)插入序列(插入序列(insertion sequence,IS):是最小的转座:是最小的转座元件,元件,不携带任何与插入功能无关的基因区域不携带任何与插入功能无关的基因区域,插入后与插入点附近的序列共同起作用。插入后与插入点附近的序列共同起作用。包括:插入序列、转座子包括:插入序列、转座子TransposaseABCDEFGGFEDCBA细菌的基因组细菌的基因组第13页,此课件共45页哦转座子(转座子(transposon,Tn)IS ISResistance Gene(s)IS ISResistance Gene(s)长度一般超过长度一般超过
8、2kbp,携带,携带特殊功能基因特殊功能基因,不含,不含自身所需要的基因自身所需要的基因如耐药性基因、重金属抗性基因、糖发酵基因、如耐药性基因、重金属抗性基因、糖发酵基因、肠毒素基因等肠毒素基因等分为复合型转座子、分为复合型转座子、Tn3系转座子和接合性转座子系转座子和接合性转座子细菌的基因组细菌的基因组第14页,此课件共45页哦转座子的特征转座子的特征转座子携带耐药或毒素基因Tn1 Tn2 Tn3AP(氨苄青霉素)Tn4AP、SM(链霉素)、Su(磺胺)Tn5Km(卡那霉素)Tn6Km(卡那霉素)Tn7TMP(甲氧苄氨嘧啶)、SMTn9Cm(氯霉素)Tn10Tc(四环素)tn551Em(红霉
9、素)Tn971Em(红霉素)Tn681大肠埃希菌(肠毒素基因)第15页,此课件共45页哦5、整合子(、整合子(integron In)含有整合酶基因、重组位点和启动子三个功能元件。含有整合酶基因、重组位点和启动子三个功能元件。是一种是一种可移动可移动的的DNA分子,具有独特结构可分子,具有独特结构可捕获和捕获和整合外源性基因整合外源性基因,使之转变成为,使之转变成为功能性基因的表达功能性基因的表达单位。单位。细菌的基因组细菌的基因组第16页,此课件共45页哦一、一、基因突变基因突变突变是突变是DNA碱基对的置换、插入或缺失所致的基碱基对的置换、插入或缺失所致的基因结构的变化。因结构的变化。细菌
10、变异的机制细菌变异的机制可自发产生(彷徨试验、影印试验),也可人可自发产生(彷徨试验、影印试验),也可人工诱导产生工诱导产生可发生回复突变,多为是表型的回复可发生回复突变,多为是表型的回复1、基因突变规律基因突变规律第17页,此课件共45页哦随随随随机机机机的的的的、非非非非定定定定向向向向的的的的突突突突变变变变,是是是是在在在在接接接接触触触触噬噬噬噬菌菌菌菌体体体体之之之之前前前前就就就就已已已已发生,噬菌体对突变仅起筛选而不是诱导作用。发生,噬菌体对突变仅起筛选而不是诱导作用。发生,噬菌体对突变仅起筛选而不是诱导作用。发生,噬菌体对突变仅起筛选而不是诱导作用。彷彷徨徨试试验验第18页,
11、此课件共45页哦影影印印培培养养试试验验第19页,此课件共45页哦2 2、突变型细菌突变型细菌种类种类及其分离:及其分离:耐药性突变型耐药性突变型 药敏试验药敏试验 营养缺陷突变型营养缺陷突变型 营养物质筛选营养物质筛选 条件致死性突变型条件致死性突变型 温度敏感试验温度敏感试验 发酵阴性突变型发酵阴性突变型 乳糖发酵试验乳糖发酵试验 细菌变异的机制细菌变异的机制 第20页,此课件共45页哦二、二、基因的转移和重组基因的转移和重组(Gene transfer and recombination)(Gene transfer and recombination)细菌的基因转移和重组可通过转化、接
12、合、转导、细菌的基因转移和重组可通过转化、接合、转导、溶原性转换和原生质融合等方式进行。溶原性转换和原生质融合等方式进行。基因重组:转移的基因与受体菌基因重组:转移的基因与受体菌DNA整合在一起整合在一起的过程称为基因重组(的过程称为基因重组(gene recombination)。)。基因转移:外源性的遗传物质由供体菌转入某受基因转移:外源性的遗传物质由供体菌转入某受体菌细胞的过程称为基因转移(体菌细胞的过程称为基因转移(gene transfer)。)。细菌变异的机制细菌变异的机制第21页,此课件共45页哦转化(transformation)RSRS(死)(死)S(死)(死)SSSS DN
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