病原生物学及免疫学 第三版 第四章 细菌的遗传与变异.ppt

在疾病的诊断、治疗与预防中的作用：疫苗的制备、抗生素的应用、疾病的实验诊断 在测定致癌物质方面的应用：凡能诱导细菌突变的物质也可诱发人体细胞的 突变， 在基因工程中的应用：胰岛素、干扰素等细胞因 子和rHBs乙肝疫苗等生物制品 细菌的变异现象：形态与结构变异（细菌的 L型变异、荚膜变异、芽胞变异和鞭毛变异）；菌落变异；毒力变异；耐药性变异。 细菌遗传性变异的物质基础：细菌染色体、质粒、转位因子、噬菌体等。 噬菌体根据感染宿主菌后可出现的结果不同分为毒性噬菌体和温和噬菌体。前者只有溶菌周期，后者既有溶原周期又有溶菌周期。 细菌的遗传性变异的发生机制：基因突变、基因的转移与重组两种方式实现。突变包括基因突变和染色体畸变；基因的转移与重组方式有转化、接合、转导、溶原性转换。 一、名词解释 1.噬菌体　2.毒性噬菌体　3.接合　4.转化　5.转导 二、简答题 1.举例说明细菌变异的类型及意义。 2.噬菌体感染宿主菌后可出现怎样的结果？ 3.细菌基因转移和重组的方式有哪些？ 一、染色体 染色体是细菌必需的遗传物质，由一条闭合环状 DNA 分子构成，紧密缠绕成较致密的不规则小体，该小体又称为核质或拟核，控制细菌的代谢、繁殖、遗传和变异。 革兰阳性菌核质连接于中介体 革兰阴性菌核质连接于细胞膜某一点 二、质粒 　　为细菌染色体外的遗传物质，环状双股DNA。质粒携带有遗传信息，控制某些特定的遗传性状，可独立复制，与细菌的遗传变异有关。 种类及功能： 致育质粒-(fertility plasmid) F质粒，产生性菌毛---F+ 毒力质粒- (virulence plasmid) Vi质粒，产生相应毒素 耐药质粒- (resistance plasmid) R质粒，编码细菌对抗菌药物的耐药性 细菌素质粒- Col质粒，产生细菌素 质粒基本特征有 ①质粒具有自我复制的能力 ②质粒DNA所编码的基因产物赋予细菌某些性状特征 ③粒并非细菌生命活动不可缺少的遗传物质 ④质粒的转移性，质粒可通过接合、转化或转导等方式在细菌间转移 ⑤不相容性与相容性 四、噬菌体 　　噬菌体(bacteriophage)是感染细菌、真菌、放线菌、螺旋体等微生物的病毒，不具有独立的代谢酶系统，必须在活的宿主细胞内才能生长和繁殖；寄生于细菌的噬菌体具有 严格的宿主细胞特异性，只寄居于易感宿主菌体内，因能使细菌裂解，故称为噬菌体。 (一)噬菌体的生物学性状 基本形态：蝌蚪形、微球形和细杆形。大多数噬菌体呈蝌蚪形。 蝌蚪形 微球形 细杆形 电镜下见噬菌体与宿主菌细胞膜表面接合×40000 蝌蚪型噬菌体由头部和尾部组成 头部：蛋白质衣壳包 裹核酸 尾部：尾丝是吸附宿主细胞表面特殊受体部位。 (二)噬菌体与宿主菌的相互关系 1.毒性噬菌体 (virulent phage)： 噬菌体在宿主细胞内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终使宿主菌裂解的噬菌 体被称为毒性噬菌体(virulent phage)。 从吸附宿主菌到裂解释放子代噬菌体的整个过程，称为噬菌体的复制周期或溶菌周期。 毒性噬菌体在宿主菌内的增殖过程（复制周期） １．吸附：噬菌体与细菌表面相应受体特异性结合 ２．穿入：有尾噬菌体将头部的DNA注入宿主菌内。无尾噬菌体经脱壳进入宿主菌内 ３．生物合成：利用宿主菌的酶、能量复制核酸及合成蛋白质 ４．成熟与释放 程序组装 菌细胞裂解，噬菌体释放 2.温和噬菌体 (temperate phage)： 噬菌体感染宿主菌后不立即增殖，而是将其核酸整合到宿主菌核酸中，随宿主菌核酸的复制而复制，并随细菌的分裂而传代，出现这种结果的噬菌体被称为温和噬菌体 (temperate phage)或溶原性噬菌体(lysogenic phage)。 温和噬菌体可以随宿主菌分裂传到子代细菌细胞中，这种随着细菌分裂而传代的状态称为溶原状态。 整合在宿主菌核酸中的噬菌体基因组称为前噬菌体，带有前噬菌体的细菌称为溶原性细菌。 溶原性细菌具有以下特征 ①能正常分裂，并将前噬菌体传给子代 ②前噬菌体可编码阻遏蛋白抑制后进入毒性噬菌体生物合成 ③整合的前噬菌体给细菌带来新的性状 ④前噬菌体可偶尔自发地或在某些理化和生物因素诱导下，脱离宿主染色体进入溶菌周期，导致细菌裂解 温和噬菌体有溶原性周期和溶菌性周期，而毒性噬菌体只有一个溶菌性周期。 温和噬菌体和毒性噬菌体的区别 一、基因突变 （一）基因突变 　　突变（mutation）是指细菌遗传物质的结构发生突然而稳定的改变，导致细菌某些性状的遗传性变异。突变包括基因突变和染色体畸变。 　　基因突变是指细菌 DNA 上核苷酸序列的改变仅为一个或几个碱基对的置换、插入或丢失而引起的突变，其涉及的变 化