细菌遗传与变异.ppt

（一）细菌的转化机制转化要求受体细胞需处于感受态。当外源DNA被受体细胞摄取，并能在其中复制，该受体细胞即称为转化子。第28页，共67页，星期日，2025年，2月5日1、感受态细菌细胞处于可被DNA转化的状态称为感受态。细菌处于感受态是因为其表面有一种吸附DNA的受体。感受态出现的时间和持续的时间因微生物物种的不同而有所不同，并与生长条件和周期有关。一些细菌的感受态可通过诱导产生。如大肠埃希菌在含有一定浓度的CaCl2的环境中可诱发感受态出现。第29页，共67页，星期日，2025年，2月5日2、革兰阳性菌的转化机制典型代表：肺炎链球菌（1）对数生长期的肺炎链球菌细胞向外分泌感受态因子，诱导细胞出现感受态。（2）双链DNA吸附在细胞表面特异性受体上。（3）核酸内切酶将双链DNA随机切割成长约4-5MD的片段，核酸外切酶将双链DNA片段的一条单链分解掉，另一单链与感受态－特异性蛋白结合进入细胞。（4）进入细胞的单链DNA与受体细菌染色体DNA的同源部分配对。（5）被取代的受体单链DNA被核酸酶分解。第30页，共67页，星期日，2025年，2月5日3、革兰阴性菌的转化机制典型代表：流感嗜杆菌（1）细菌在感受态细胞形成过程中，形成一种能结合双链DNA的膜结构，称转化小体。（2）转化小体将双链DNA吸收，外源性DNA以双链形式存在。（3）当DNA与受体染色体整合，变成单链。第31页，共67页，星期日，2025年，2月5日革兰阳性菌和革兰阴性菌转化机制的主要区别革兰阳性菌革兰阴性菌DNA以单链形式进入DNA以双链形式进入感受态因子介导、启动形成转化小体DNA与蛋白质结合DNA存在于转化小体任何来源的同源性DNA相同物种或亲缘关系相近物种的同源性DNA第32页，共67页，星期日，2025年，2月5日二、人工转化许多细菌无自然转化的能力，但经人工诱导可使其形成感受态，吸收外源DNA，称人工转化。化学转化（chemicaltransformation）电转化（electrotransformation）第33页，共67页，星期日，2025年，2月5日1、化学转化化学转化是指对数生长期的细菌培养物，经过钙化学物质的处理后成为感受细胞，具有摄取外源性DNA的能力。方法：Ca2+低渗休克处理、聚乙二醇（PEG）、二甲基亚砜（DMSO）影响转化效率的因素：（1）必须是对数生长早期的细菌细胞。（2）将细菌维持在冷的状态，避免剧烈混合。（3）不同菌株的转化效率可明显不同。（4）感受态细胞可在-70℃冻存。（5）不同方法制备的感受态细胞，冰冻对转化效率的影响不同。第34页，共67页，星期日，2025年，2月5日2、电转化DNA电转化又称电穿孔试验，对化学转化不成功的许多细菌、真核细胞等，用电转化试验获得成功。原理：将细胞置于强电场中时，细胞膜被极性化，会产生跨膜电位差。当电位差超过阈值，在细胞膜上会暂时形成小孔，允许像DNA这样的外源性大分子进入。电击对细胞的杀伤作用与细菌的生长周期、细胞密度、电击缓冲液的种类以及电压、电击时间等因素有关。以大多数细菌而言，所用的电击条件必须将50%或50%以上的细菌细胞杀死，才能使整个群体具有摄取外源性DNA的能力。基因枪（Biolistic）转化第35页，共67页，星期日，2025年，2月5日二、转导转导（transduction）是以噬菌体为载体，将供体菌的一段DNA转移到受体菌内，使受体菌获得新的生物性状。特点绝大多数细菌都有噬菌体，因此转导作用较普遍。噬菌体蛋白外壳可保护DNA不被外界的DNA水解酶破坏，较为稳定。第36页，共67页，星期日，2025年，2月5日（一）噬菌体噬菌体（phage）是侵染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒。个体微小，没有完整的细胞结构专性细胞内寄生，分布广泛与宿主菌的关系具有高度特异性，可用于未知菌的鉴定和分型在宿主菌中寄生和转移，引起基因的水平转移第37页，共67页，星期日，2025年，2月5日1、噬菌体的生物学性状形态与结构个体微小，结构简单，需用电子显微镜观察。头部：内含遗传物质核酸尾部：帮助遗传物质注入细胞尾髓：收缩功能，可使头部核酸注入宿主菌尾领：与头部装配有关尾板：内含裂解宿主菌细胞壁的溶菌酶尾丝：吸附结构，能识别宿主菌表面的特殊受体第38页，共67页，星期日，2025年，2月5日尾刺尾丝尾领尾鞘