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文檔簡介
第三章遺傳和變異細菌得遺傳與變異第一節(jié)細菌得變異現(xiàn)象第二節(jié)細菌遺傳變異得物質(zhì)基礎(chǔ)第三節(jié)細菌變異得機制第一節(jié)細菌得變異現(xiàn)象一、形態(tài)、結(jié)構(gòu)變異二、毒力變異三、耐藥性變異四、菌落變異一、形態(tài)結(jié)構(gòu)變異
3-6%食鹽
鼠疫耶氏菌多形態(tài)性
陳舊培基物
細菌得大小可發(fā)生變異,有時細菌可失去莢膜,芽胞或鞭毛;有得細菌出現(xiàn)了細胞壁缺陷得L型細菌。14世紀鼠疫在歐洲大流行畫家筆下歐洲鼠疫圖
《鼠死行》師道南
“東死鼠,西死鼠,人見死鼠如見虎;鼠死不幾日,人死如圻堵。晝死人,莫問數(shù),日色滲淡愁云護。三人行未十步多,忽死兩人橫截路。夜死人,不敢哭,疫鬼吐氣燈搖綠。須臾風起燈忽無,人鬼尸棺暗同屋。烏啼不斷,犬泣時聞。人含鬼色,鬼奪人神。白日逢人多就是鬼,黃昏遇鬼反疑人。人死滿地人煙倒,人骨漸被風吹老。田禾無人收,官租向誰考。我欲騎天龍,上天府,呼天公,乞天母,灑天漿,散天乳,酥透九原千丈土,地下人人都活歸,黃泉化作回春雨。9大家應(yīng)該也有點累了,稍作休息大家有疑問的,可以詢問和交流被感染鼠疫得患者尸體。
青霉素、溶菌酶等
正常形態(tài)細菌細菌L型
葡萄球菌葡萄球菌L型
特殊結(jié)構(gòu)得變異
42-43℃
炭疽桿菌失去形成芽胞能力,毒性降低
10-20天
變形桿菌0、1%石炭酸
遷徙生長(H)點狀生長、單個菌落(O)鞭毛變異變形桿菌遷徙生長二、毒力變異
增強:
β棒狀噬菌體
白喉棒狀桿菌
產(chǎn)生白喉毒素減弱:
膽汁、甘油、馬鈴薯培養(yǎng)基
牛型結(jié)核桿菌卡介苗
13年(230代)
表現(xiàn)為毒力增強或減弱。三、耐藥性變異概念:細菌對某種抗菌藥物由敏感變成耐藥得變異稱為耐藥性變異1967年首次發(fā)現(xiàn)耐青霉素肺炎球菌1997年又發(fā)現(xiàn)多重耐藥肺炎球菌流行。四、菌落變異
在陳舊培養(yǎng)基中長期培養(yǎng)
光滑型菌落粗糙型菌落
S
R
原因:失去LPS得特異多糖,伴其她性狀改變。如:毒力變異第二節(jié)細菌遺傳變異得物質(zhì)基礎(chǔ)細菌染色體\染色質(zhì)(chromosome\nucleoid)質(zhì)粒(plasmids)噬菌體(bacteriophages/phages)一細菌染色體\染色質(zhì)(chromosome\nucleoid)由裸露雙股DNA盤繞組成,編碼細菌生命必須得遺傳性狀。
二質(zhì)粒(plasmids)指游離于原核生物核基因組外,具有獨立復(fù)制能力得小型共價閉合環(huán)狀dsDNA分子,即cccDNA(circularcovalentlyclosedDNA)為典型得質(zhì)粒。自我復(fù)制編碼產(chǎn)物賦予細菌某些特殊性狀可自行丟失與消除,不影響細菌生命具轉(zhuǎn)移性具相容性和不相容性
質(zhì)粒得特性質(zhì)粒種類:1、F質(zhì)粒:又稱F因子(致育因子):大腸桿菌中發(fā)現(xiàn),含質(zhì)粒為F+(♂);無質(zhì)粒為F-(♀);質(zhì)粒DNA整合到染色體上為Hfr、2、R質(zhì)粒:攜帶有分解某種抗生素或藥物酶系得基因得質(zhì)粒,可以賦予宿主細胞耐(抗)或分解(失活)某種抗生素或藥物得性能。R因子對多種抗生素有抗性,因此可作為篩選時得理想標記,也可用作基因載體。3、Col質(zhì)粒:又稱大腸桿菌素質(zhì)粒或大腸桿菌素產(chǎn)生因子,大腸桿菌素(colicin)就是一種E、coli得某些菌株所分泌得細菌毒素,具有通過抑制復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯或能量代謝等而專一地殺死其她腸道細菌得功能。4、Ti質(zhì)粒(誘癌質(zhì)粒):誘癌質(zhì)粒。根癌土壤桿菌(Agrobacteriumtumefaciens)可引起許多雙子葉植物得根癌,她就是由該菌得Ti質(zhì)粒所引起得。Ti質(zhì)粒長200kb,就是一大型質(zhì)粒。Ti質(zhì)粒已成為植物遺傳工程研究中得重要載體。5、Ri質(zhì)粒發(fā)根農(nóng)桿菌或發(fā)根土壤桿菌細胞中含有Ri質(zhì)粒,可侵染雙子葉植物得根部,并誘生大量得毛狀得不定根,其上有一段T-DNA,農(nóng)桿菌通過侵染植物傷口進入細胞后,可將T-DNA插入到植物基因組中。6mega質(zhì)粒:又稱巨大質(zhì)粒,為近年來在根瘤菌屬(Rhizobium)中發(fā)現(xiàn)得一種質(zhì)粒,比一般質(zhì)粒大幾十倍至幾百倍,故稱巨大質(zhì)粒,其上有一系列固氮基因。7降解性質(zhì)粒:只在假單胞菌屬(Pseudomonas)中發(fā)現(xiàn)。她們得降解性質(zhì)??删幋a一系列能降解復(fù)雜物質(zhì)得酶,從而能利用一般細菌所難以分解得物質(zhì)作碳源。從而使這類細菌在污水處理、環(huán)境保護等方面發(fā)揮特有得作用。三噬菌體頭部頸部頸環(huán)頸須尾部尾鞘尾管基板刺突尾絲E.coli的T4噬菌體模式圖1形態(tài)結(jié)構(gòu)T偶數(shù)噬菌體2噬菌體得繁殖噬菌體得繁殖一般可分五個階段吸附→侵入→增殖→成熟(裝配)→裂解(釋放)。烈性噬菌體:凡在短時間內(nèi)能連續(xù)完成這五個階段而實現(xiàn)其繁殖得噬菌體,稱為烈性噬菌體。噬菌體得繁殖過程溫和噬菌體(temperatephage)噬菌體吸附并侵入宿主細胞后,噬菌體得基因組整合到宿主得基因組上,并隨宿主基因組得復(fù)制而進行同步復(fù)制,因而在一般情況下不進行增殖和引起宿主細胞裂解得噬菌體,稱溫和噬菌體。如E、coli得
、P1、P2、★溶原性(lysogeny)------溫和噬菌體侵染敏感細菌后不裂解她們,而與細菌共存得特性。溶原菌(lysogen或lysogenicbacteria):指在核基因組上整合有前噬菌體并能正常生長繁殖而不被裂解得細菌(或其她微生物)。常見得E、coliK12(λ)就表示帶有λ前噬菌體大腸桿菌K12菌株。前噬菌體(prophage):處于整合態(tài)得噬菌體核酸。裂解性循環(huán)與溶原性循環(huán)得相互關(guān)系吸附侵入增殖成熟裂解整合同步復(fù)制自發(fā)或誘導多次循環(huán)裂解性循環(huán)溶原性循環(huán)第三節(jié)細菌變異得機制一基因突變突變類型
1營養(yǎng)缺陷型
2抗性突變型
3條件致死突變型
4形態(tài)突變型
5抗原突變型
6產(chǎn)量突變型基因重組(generebination)基因重組:兩個獨立基因組內(nèi)得遺傳基因,通過一定得途徑轉(zhuǎn)移到一起,形成新得穩(wěn)定基因組得過程,稱為基因重組或遺傳重組。
細菌基因重組得方式轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)導接合原生質(zhì)體融合(一)轉(zhuǎn)化(transformation)受體菌直接接受供體菌得DNA片段而獲得供體菌部分新得遺傳性狀得現(xiàn)象,就稱轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)化作用。受體菌再經(jīng)復(fù)制就使自己變成一個轉(zhuǎn)化子(transformant)。轉(zhuǎn)化過程供體菌受體菌(二)轉(zhuǎn)導(transduction)通過完全缺陷或部分缺陷噬菌體得媒介,把供體細胞得DNA小片段攜帶到受體細胞中,通過交換與整合,從而使后者獲得前者部分遺傳性狀得現(xiàn)象,稱為轉(zhuǎn)導。獲得新遺傳性狀得受體細胞,就稱轉(zhuǎn)導子(transductant)。1、普遍轉(zhuǎn)導(generalizedtransduction)通過完全缺陷噬菌體對供體菌任何DNA小片段得“誤包”,而實現(xiàn)其遺傳性狀傳遞至受體菌得轉(zhuǎn)導現(xiàn)象,稱為普遍轉(zhuǎn)導。2、局限轉(zhuǎn)導(restricted或specializedtransduction)指通過部分缺陷得溫和噬菌體把供體菌得少數(shù)特定基因攜帶到受體菌中,并獲得表達得轉(zhuǎn)導現(xiàn)象。普遍性轉(zhuǎn)導(generalizedtransduction)普遍性轉(zhuǎn)導galbiogalbio宿主基因組整合不正常切離(10-4—10-6)正常切離λ正常λdgalλdbio低頻轉(zhuǎn)導(LFT)裂解物得形成局限性轉(zhuǎn)導通過溶原菌釋放得噬菌體所進行得轉(zhuǎn)導,只能形成極少數(shù)得轉(zhuǎn)導子(10-4~10-6)。
λλ(三)接合(conjugation)供體菌(“雄”)通過其性菌毛與受體菌(“雌”)相接觸,把F質(zhì)?;蚱鋽y帶得不同長度得核基因組片段傳遞給后者,從而使后者獲得供體菌得新遺傳性狀得現(xiàn)象,稱為接合。通過接合而獲得新性狀得受體細胞,就就是接合子(conju-gant)。大腸桿菌得接合E、coli得F+、F-、Hfr和F′菌株得異同,并圖示四者間聯(lián)系。E、coli分成四種相互有聯(lián)系得接合型得菌株F+菌株:在細胞中存在著游離得F因子(1~4個),在細胞表面還有與F因子數(shù)目相當?shù)眯跃.擣+菌株與F-菌株相接觸時,前者可通過性菌毛而將F因子轉(zhuǎn)移到后者細胞內(nèi),因而使Fˉ菌株也轉(zhuǎn)變成F+菌株(一般可達到100%)。F-菌株:在F-菌株中不含F(xiàn)因子,細胞表面也沒有性菌毛。但她可通過與F+菌株或F′菌株得接合而接受供體菌得F因子或F′因子,從而使自己轉(zhuǎn)變成“雄性”菌株,也可接受來自Hfr菌株得一部分或全部遺傳信息。Hfr菌株:(高頻重組,high
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