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第10章 遗
第十章遗传与变异 遗传(heredity)和变异(variation)是 生命的三大基本特征之一。 3 遗传型—基因型,生物体全部基因或遗传因 子的总称。 一、细菌的变异现象 遗传性变异(基因型变异)—微生物的基因型发生改变,可遗传。群体中极少数个体的行为。 e.g.细菌的耐药性变异 表型饰变(modification)—不同环境下,相同基因型的微生物表现出不同的表型,是暂时的、非遗传性的改变。通常表现为全部个体的行为。(橘生淮南则为橘,生于淮北则为枳。《晏子春秋·杂下之十》) e.g.变形杆菌的鞭毛有无 粘质沙雷氏菌,25℃培养时产生深红色的灵杆菌素。 ? 二、细菌遗传和变异的物质基础 三个经典实验: 1 经典转化实验(transformation) 2 噬菌体的感染实验 3 植物病毒重建实验 证明核酸是遗传变异的物质基础。 1、细菌染色体 是单一的环状双链DNA,无组蛋白,无核膜,附着在横隔中介体或细胞膜上,含大量的基因 基因: 一段有功能的核苷酸序列,控制一定生物学功能 大肠杆菌的基因数有3000~5000个 人类的基因数约为大肠杆菌的基因数的1000倍 2、质粒(plasmid) 概念:是细菌染色体以外的遗传物质,是环状闭合 的双链DNA,经人工培养后可变成开环状或线状。控制某些生物学性状 特征: 1、具有独立的自我复制的能力 2、控制细菌的某些性状特征 3、可自行丢失和人工处理后消除 4、可在细菌间转移 5、不相容性与相容性 种类: F质粒、 R质粒、 Col质粒等 2、医药方面的细菌质粒 (1)F因子(F质粒) 100kb 致育因子/性因子,E.coli中决定性别的质粒。 为严紧型复制质粒,既可存在于染色体外,也可整合入宿主染色体。 (三)转座因子(transposable element) 又称跳跃基因,位于染色体或质粒上的一段能改变自身位置的DNA序列,广泛分布于原核和真核细胞中。 原核生物的转座因子 插入序列(insertion sequence,IS) 两端有一段反向重复序列(IR),仅编码转座酶(transposase) 转座子(transposon,Tn) 含IS序列和其他标志基因(抗性基因)。 转座噬菌体(Mu噬菌体,mutator phage)可随机插入宿主DNA中。 噬菌体与宿主菌的关系 噬菌体生活周期 噬菌斑(PFU/mL) (一)基因突变 细菌遗传物质DNA发生突然而稳定的结构 改变,导致细菌性状的遗传性变异 1.小突变 (1)碱基置换 (2)碱基缺失 (3)碱基插入 2.大突变(染色体畸变) 基因突变规律 随机发生,不定向 突变与选择(以耐药突变体为例) 结论:细菌基因突变产生耐药性,与抗生素的使用无关 实验:影印试验 说明:耐药突变株在接触药物之前出现,药物的作用是选择耐药株,淘汰敏感株 具有相对稳定性 可发生回复突变 野生型菌株与突变型菌株 野生型菌株,从自然界分离到的任何微生物在其发生突变前的原始菌株。 突变型菌株,野生型菌株经突变后,性状改变的菌株。 正向突变与回复突变 正向突变 突变型菌株 回复突变 回复突变,野生型菌株经突变成为突变型菌株以后,经再一次突变,有时突变型菌株又恢复为野生型菌株原有的性状,则这次的突变被称为回复突变。 (三)突变的类型(根据突变体表型来分) 1、形态突变 (1)细胞形态—鞭毛,芽孢,荚膜有无,L型细菌(Pen,溶菌酶)。 (2)菌落形态—大小,光滑和粗糙,颜色等,孢子颜色。一般为非遗传型的表型变异, 肺炎球菌失去荚膜:S→R 变形杆菌:2%琼脂,长鞭毛,薄膜状菌落;6%琼脂或0.1%
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