最新第5章细菌的遗传与变异课件PPT.ppt 57页

'第5章细菌的遗传与变异 Essentials:Grasp：细菌的遗传物质基因转移与重组方式Know：质粒的特点Understand：基因突变的特点2 细菌的变异现象1、形态结构变异2、毒力变异：(Virulence)BCGP1513、耐药性变异:(Drug-resistance)4、菌落变异：(Colony)5、抗原性变异：(Antigenicity)3 7.细菌的种内和种间存在广泛的遗传物质交换致病岛(pathogenicityisland)：致病菌染色体上编码与毒力相关基因的外源DNA片断.耐药基因(resistantgene)：与耐药性的产生和传播密切相关7 1、Definition：细菌染色体外的遗传物质，具有自我复制的能力。为双股环状DNA分子。质粒可游离于胞浆中或整合于染色体上二）质粒(plasmid)8 2.Types：根据质粒基因编码的生物学性状毒力质粒/Vi(virulenceplasmid)细菌素质粒/Col(colicinogenicplasmid)代谢质粒(metabolizeplasmid)致育质粒/F(fertilityplasmid)耐药性质粒(resistanceplasmid)9 Fplasmid:①作用——编码性菌毛和介导细菌之间的接合②存在——F+菌---含游离的F质粒F’菌--含带宿主菌基因的F质粒Hfr菌----高频重组菌(highfrequencyrecombinant)--F质粒整合于细菌染色体中2.1重要的质粒10 ●Rplasmid—接合性耐药质粒①作用：决定细菌的耐药性(Drug-resistance)②结构：RTF(resistancetransferfactor)--耐药传递因子功能：编码性菌毛和介导细菌之间的接合R决定子(resistancedeterminingfactor）--耐药决定子功能：编码对抗菌药物和重金属盐的耐药性9-6,10-411 3、质粒的共同特征(Characteristics)能自主复制决定宿主菌的某些生物学性状,但不是生命所必需转移性----质粒在细菌间的转移接合性质粒（Ｆ质粒；Ｒ质粒）非接合性质粒相容性与不相容性可自行丢失或经人工处理消除(curing)12 三）噬菌体(phage)(已讲)1.Definition：是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒2.Characteristics：①个体微小(small)②结构简单(simple)③核酸单一(single)④寄生特异(special)S413 四）转座因子(transposableelement)1.Definition：细菌基因组中能改变自身位置的DNA序列，为移动基因（movablegenes）2.Transferway：通过自身编码产生的特殊重组酶导致其转移或移位——①染色体内移位（A—B）②染色体与质粒间③不同质粒之间14 3.Types：1.插入序列（insertionsequence,IS）：2.转座子（transposon,Tn）：如Tn33.转座噬菌体（如：Mu噬菌体）IRTransposaseGeneIR15 五)整合子（integron，In）：定位于细菌染色体、质粒或转座子上基本结构：两端为保守末端，中间为可变区，含一个或多个基因盒整合子含有3个功能元件：重组位点；整合酶基因；启动子通过转座子或接合性质粒，使多种耐药基因在细菌中进行水平传播16 第三节基因的转移和重组Definition：遗传物质由供体菌(Donor)转移给受体菌(Recipient)--基因转移，并与受体菌的基因进行整合--基因重组，使受体菌获得供体菌的某些特性的过程Types：转化transformation转导transduction转换lysogenicconversion接合conjugation原生质体融合protoplastfusion17 A、转化(transformation)Definition：受体菌直接摄取供体菌游离的DNA片段，并与本身的基因进行重组，从而获得新的性状的过程。供体菌受体菌18 TransferredDNA:chromosomalsegmentplasmidbacteriophage转化条件：供体菌:DNA片段大小、性质受体菌:感受态Competencebacteria：能吸附外源DNA的受体菌细菌感受态产生方式：自然转化（肺炎链球菌等）人工转化（E.coli等）19 肺炎链球菌转化试验20 B.转导(transduction)1.Definition：是以噬菌体为载体，将供体菌的遗传物质转移给受体菌，使受体菌获得新的性状的过程。2.types：①普遍性转导(generaltransduction)：转导性(假)噬菌体介导；②局限性转导(restrictedtransduction)：缺陷性噬菌体介导。21 GeneralizedtransductionDefinitionGeneticrecombinationinwhichaDNAfragmentistransferredfromonebacteriumtoanotherbyaphagethatisnowcarryingdonorbacterialDNAduetoanerrorinmaturation（成熟）duringthelyticlifecycle（溶菌周期）.TransferredDNA:random（随机）segmentofthedonorchromosomalorplasmidDNA22 普遍性转导机制（generalizedtransduction)转导噬菌体------(假噬菌体)Results：整合---完全转导(completetransduction)不整合---流产转导（abortivetransduction）（多见）受体菌供体菌核酸酶组装释放23 SpecializedtransductionDefinitionGeneticrecombinationinwhichaDNAfragmentistransferredfromonebacteriumtoanotherbyatemperatephagethatisnowcarryingdonorbacterialDNAduetoanerrorinspontaneousinduction（自发诱导）duringthelysogeniclifecycle（溶原周期）.TransferredDNA:specificsegment（特定片段）ofdonorchromosome24 局限性转导机制（restrictedtransduction)bio----生物素操纵子gal----半乳糖操纵子正常切离偏差切离缺陷噬菌体正常噬菌体前噬菌体25 局限性转导与普遍性转导的主要区别：普遍性转导局限性转导转导时间噬菌体裂解期温和噬菌体溶原期转导载体噬菌体温和噬菌体转导基因供体菌染色体DNA供体菌染色体DNA的的任何部位基因或质粒基因特定部位基因转导频率低10-7高10-4转导结果完全转导获得供体菌DNA特定流产转导部位的遗传特性26 C、溶原性转换(conversion)Definition当温和噬菌体感染细菌时，噬菌体作为供体，宿主菌染色体中整合了噬菌体的DNA片段，从而获得新的遗传性状e.g：白喉杆菌（不产毒素）β棒状杆菌噬菌体Results:changeofvirulence,antigenicity溶原性白喉杆菌（产生毒素）27 D、接合(conjugation)Definition供体菌与受体菌通过性菌毛相互沟通，将遗传物质从供体菌转移给受体菌，使受体菌获得新的性状。TransferredDNA:plasmidchromosomeF质粒的接合R质粒的接合28 Conjugation-FplasmidF+bacteria(male)--donorF-bacteria(female)--recipient3types:F+conjugationHfrconjugationF’conjugation29 1，MechanismofF+xF-Crosses结果：F-菌获得F质粒,变为F+菌接合类型30 2，MechanismofHfrxF-Crosses结果：F-菌可获得不同长度染色体基因,但F-菌仍为F-菌31 3，MechanismofF’xF-Crosses结果：F-菌获得F’质粒,F-菌变成F’菌32 E、原生质体的融合（protoplastfusion）甲菌乙菌溶菌酶或青霉素处理原生质体聚乙二醇重组融合体特点：1、不限于个别基因的转移而是整个染色体基因的转移2、同种、异种间都可发生3、可获得多种不同表型的重组融合体，但随机性大，寿命短33 基因转移与重组的几种方式比较类型转移基因转移方式转化供菌染色体基因直接摄入或小质粒,噬菌体普遍性转导供菌随机的染色体转导性噬菌体为载体基因或小质粒局限性转导供菌特定的染色体缺陷性噬菌体为载体基因溶原性转换溶原性噬菌体基因溶原性整合接合供菌大质粒性菌毛或染色体基因片段原生质体融合整个染色体直接融合34 变异基因型变异表型变异基因重组基因突变染色体变异第四节基因突变(Genemutation)遗传物质的结构发生突然而稳定的改变变异的类型:基因突变的概念35 突变的类型:①小突变碱基插入转换单点突变碱基置换碱基缺失颠换多点突变②大突变多点突变染色体重排染色体畸变染色体重复染色体倒位染色体缺失染色体置换36 染色体畸变类型A～G、X代表不同的DNA片段野生型倒位重复缺失置换插入37 一、基因突变规律(LawofGenemutation)：①突变率(mutationrate):自发突变(spontaneousmutation)。10-6~10-9诱导突变(inducingmutation)10-6-10-4,提高10~1000倍②Characteristics：突变是随机的、不定向的，环境条件只起选择作用试验：1943年，彷徨试验(fluctuationtest)1952年，影印试验(replicatest)38 彷徨（波动）试验103/ml噬菌体敏感菌10ml10ml立即接种37℃24h含噬菌体平板含噬菌体平板37℃24h39 影印试验突变是自发的随机的ᆼ●抗生素敏感菌接种40 二、突变型细菌及其分离：耐药性突变型药敏试验营养缺陷突变型营养物质筛选条件致死性突变型温度敏感试验发酵阴性突变型乳糖发酵试验41 三、回复突变(backwardmutation)野生株(wildstrain)突变株(mutantstrain)正向突变回复突变基因内抑制基因外抑制突变株再次突变恢复到野生株的性状回复原基因型（极少）抑制性基因突变42 Amestest:组氨酸营养缺陷株含组氨酸培养基缺组氨酸培养基缺组氨酸培养基含待测化学物接种回复突变株无突变株43 正常细胞致癌物质诱导肿瘤细胞组氨酸营养缺陷株诱导化学物质回复突变株90%Amestest应用44 医学应用:◆Ames试验阳性和化学物质致癌之间有十分明显的相关性◆通过检测某待测物质对微生物的诱变能力间接判断其致癌能力优点：方法灵敏，准确性较高、周期短、方法简便，不需特殊器材，容易推广45 第五节细菌遗传变异在医学上的应用（自学）■病原学诊断■特异性防治■检测致癌物质■流行病学调查■细菌分类（基因组学研究）■基因工程方面应用46 思考题1、名解回复突变流产转导BCGP151HfrPathogenicityisland2、细菌基因转移和重组的类型及其主要差异？3、简述F质粒的作用及存在形式4、影印试验验证何种理论？5、局限性转导与普遍性转导的主要区别47 水环境标准体系 水环境标准体系 水质如何分类？水环境标准体系六类三级国家标准行业标准地方标准水环境质量标准水污染物排放标准水环境卫生标准水环境基础标准水监测分析方法标准水环境标准样品标准水环境质量标准 水质如何分类？水环境标准体系六类三级国家标准行业标准地方标准水环境质量标准水污染物排放标准水环境卫生标准水环境基础标准水监测分析方法标准水环境标准样品标准水环境质量标准 水环境质量标准地表水环境质量标准地下水水质标准海水水质标准渔业水质标准农田灌溉水质标准生活饮用水卫生标准 水环境质量标准地表水环境质量标准地下水水质标准海水水质标准渔业水质标准农田灌溉水质标准生活饮用水卫生标准 地表水环境质量标准地下水水质标准海水水质标准水质如何分类？Ⅰ类：主要适用于源头水，国家自然保护区；Ⅱ类：主要适用于集中式生活饮用水、地表水源地一级保护区，珍稀水生生物栖息地，鱼虾类产卵场，仔稚幼鱼的索饵场等；Ⅲ类：主要适用于集中式生活饮用水、地表水源地二级保护区，鱼虾类越冬、回游通道，水产养殖区等渔业水域及游泳区；Ⅳ类：主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区；Ⅴ类：主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。Ⅰ类主要反映地下水化学组分的天然低背景含量。适用于各种用途。Ⅱ类主要反映地下水化学组分的天然背景含量。适用于各种用途。Ⅲ类以人体健康基准值为依据。主要适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水。Ⅳ类以农业和工业用水要求为依据。除适用于农业和部分工业用水外，适当处理后可作生活饮用水。Ⅴ类不宜饮用，其他用水可根据使用目的选用。第一类适用于海洋渔业水域，海上自然保护区和珍稀濒危海洋生物保护区。第二类适用于水产养殖区，海水浴场，人体直接接触海水的海上运动或娱乐区，以及与人类食用直接有关的工业用水区。第三类适用于一般工业用水区，滨海风景旅游区。第四类适用于海洋港口水域，海洋开发作业区。 地表水环境质量标准地下水水质标准海水水质标准水质如何分类？Ⅰ类：主要适用于源头水，国家自然保护区；Ⅱ类：主要适用于集中式生活饮用水、地表水源地一级保护区，珍稀水生生物栖息地，鱼虾类产卵场，仔稚幼鱼的索饵场等；Ⅲ类：主要适用于集中式生活饮用水、地表水源地二级保护区，鱼虾类越冬、回游通道，水产养殖区等渔业水域及游泳区；Ⅳ类：主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区；Ⅴ类：主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。 地表水环境质量标准 谢谢！'