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1、第四章第四章 噬菌体噬菌体 病原与免疫学科病原与免疫学科 梅梅 雪雪 在固体培养基上，若用适量的噬菌体和宿主菌在固体培养基上，若用适量的噬菌体和宿主菌 液混合后接种培养，培养基表面可有透亮的溶液混合后接种培养，培养基表面可有透亮的溶 菌空斑出现。一个空斑系由一个噬菌体复制增菌空斑出现。一个空斑系由一个噬菌体复制增 殖并裂解细菌后形成，称为噬斑殖并裂解细菌后形成，称为噬斑( (plaque),plaque),不不 同噬菌体噬斑的形态与大小不尽相同。同噬菌体噬斑的形态与大小不尽相同。 在液体培养基中，噬菌现象可使浑浊菌液变得在液体培养基中，噬菌现象可使浑浊菌液变得 澄清澄清。 噬斑 荧光假单胞 菌
2、 噬菌体（噬菌体（BacteriophageBacteriophage）：是能感染细）：是能感染细 菌、放线菌、真菌、螺旋体的菌、放线菌、真菌、螺旋体的病毒病毒。 二特点二特点 1 1体积微小，分布广泛，种类多。体积微小，分布广泛，种类多。 2 2具有严格的寄生性。只有在活的微生物具有严格的寄生性。只有在活的微生物 细胞中才能增殖。细胞中才能增殖。 3 3具有高度的特异性。只寄居于易感宿主具有高度的特异性。只寄居于易感宿主 菌体内菌体内。 一一概念概念 噬菌体很小，在光镜下看不见，需噬菌体很小，在光镜下看不见，需 用电镜观察。不同的噬菌体在电镜下有三用电镜观察。不同的噬菌体在电镜下有三 种形态
3、：蝌蚪形、微球形和丝形。大多数种形态：蝌蚪形、微球形和丝形。大多数 噬菌体呈噬菌体呈蝌蚪形蝌蚪形，由头部和尾部两部分组，由头部和尾部两部分组 成。成。 三. 形态与结构 蝌蚪形噬菌体结构模式图蝌蚪形噬菌体结构模式图 结构： 头部 尾部 化学组成： 核酸 头部 蛋白质 尾部 蛋白质 尾领 尾髓 尾壳 尾板 尾丝 尾刺 根据噬菌体与宿主菌的相互关系，噬菌根据噬菌体与宿主菌的相互关系，噬菌 体可分为两类：体可分为两类： （一）（一）溶菌性噬菌体溶菌性噬菌体( (virulent phage)virulent phage)： 又称为又称为毒性噬菌体毒性噬菌体。能在宿主细胞内复制。能在宿主细胞内复制 增
4、殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解 细菌。细菌。 其溶菌过程：吸附，穿入，增殖，溶菌其溶菌过程：吸附，穿入，增殖，溶菌 四四. . 分类分类 吸附 吸附是噬菌体与菌体表 面受体发生特异性结合 的过程，其特异性取决 于噬菌体蛋白与宿主菌 表面受体分子结构的互 补性。 毒性噬菌体的复制周期溶菌性周期 （二）溶原性噬菌体（二）溶原性噬菌体 有些噬菌体不在敏感细菌内增殖，有些噬菌体不在敏感细菌内增殖， 其基因整合于细菌基因组中，成为细菌其基因整合于细菌基因组中，成为细菌 DNADNA的一部分，当细菌分裂时，噬菌体的的一部分，当细菌分裂时，噬菌体的 基因亦随着分布至两
5、个子代细菌的基因基因亦随着分布至两个子代细菌的基因 中。这种噬菌体称为中。这种噬菌体称为溶原性噬菌体溶原性噬菌体（ Lysogenic phageLysogenic phage）或）或温和噬菌体温和噬菌体 (Temperate phage)(Temperate phage)。 整合在细菌整合在细菌DNADNA上的噬菌体基上的噬菌体基 因称为因称为前噬菌体前噬菌体(Prophage)(Prophage)，带有，带有 前噬菌体的细菌称为前噬菌体的细菌称为溶原性细菌溶原性细菌 (Lysogenic bacterium)(Lysogenic bacterium)。其所处。其所处 的状态称为的状态称为溶
6、原状态溶原状态。 带噬菌体的溶原状态不是带噬菌体的溶原状态不是 永久不变的永久不变的。有时在一定条件。有时在一定条件 下如：紫外线，下如：紫外线，X X线，突变剂等线，突变剂等 因素作用下能自发终止，结果因素作用下能自发终止，结果 导致噬菌体增殖而引起细菌裂导致噬菌体增殖而引起细菌裂 解。解。 1.1.细菌的鉴定与分型细菌的鉴定与分型 噬菌体与宿主菌的关噬菌体与宿主菌的关 系具有高度特异性，即一种噬菌体只能裂解一种系具有高度特异性，即一种噬菌体只能裂解一种 和它相应的细菌，故可用于未知细菌的鉴定和分和它相应的细菌，故可用于未知细菌的鉴定和分 型。型。 2. 2.分子生物学研究的重要工具分子生物
7、学研究的重要工具 噬菌体噬菌体 基因数量少，早已成为研究核酸的重要对象。而基因数量少，早已成为研究核酸的重要对象。而 且可作为基因的运载体，在遗传工程上起着重要且可作为基因的运载体，在遗传工程上起着重要 作用。作用。 3. 3.检测标本中的未知细菌检测标本中的未知细菌 五五. . 噬菌体的应用噬菌体的应用 第五章第五章 细菌的遗传与变异细菌的遗传与变异 病原与免疫学科病原与免疫学科 一细菌的遗传物质基础一细菌的遗传物质基础 1 1染色体染色体 是细菌遗传的物质基础。细菌染色是细菌遗传的物质基础。细菌染色 体就是它的核质体就是它的核质DNADNA。 2 2质粒质粒 接合性质粒，非接合性质粒接合性
8、质粒，非接合性质粒 二细菌的变异类型及其机制二细菌的变异类型及其机制 （一）表型（非遗传性）变异（一）表型（非遗传性）变异 由于外界环境条件发生变化引起的由于外界环境条件发生变化引起的 称为称为表型变异表型变异。表型变异因为并未发生。表型变异因为并未发生 细菌基因型的改变，不能遗传，所以是细菌基因型的改变，不能遗传，所以是 非遗传变异。非遗传变异。 例如例如：大肠杆菌可因环境中持续存在乳：大肠杆菌可因环境中持续存在乳 糖而合成与乳糖代谢有关的酶类（诱导糖而合成与乳糖代谢有关的酶类（诱导 酶），这种酶可使乳糖分解，一旦乳糖酶），这种酶可使乳糖分解，一旦乳糖 不存在了，这种酶类也随之消失。不存在了
9、，这种酶类也随之消失。 （二）基因型（遗传性）变异（二）基因型（遗传性）变异 1 1概念：概念： 基因变异是细菌自身遗传基因变异是细菌自身遗传 物质发生改变，从而获得新性状，能传物质发生改变，从而获得新性状，能传 给子代。基因型变异能使细菌产生变种给子代。基因型变异能使细菌产生变种 与新种，有利于细菌的生存及进化。与新种，有利于细菌的生存及进化。 基因型与表型变异的比较：基因型与表型变异的比较： 基因型基因型 表型表型 1. 1.基因结构基因结构 变化变化 未变未变 2. 2.可逆性可逆性 不或极少不或极少 可逆可逆 3. 3.受环境影响受环境影响 不受影响不受影响 受受 4. 4.稳定性稳定
10、性 相当稳定相当稳定 不稳定不稳定 2 2基因变异的机制基因变异的机制 （1 1）突变）突变 定义定义：是细菌遗传物质的结构发生突然而稳定：是细菌遗传物质的结构发生突然而稳定 的改变。的改变。 特点特点： A. A.可发生在细菌细胞内任何一个基因。可发生在细菌细胞内任何一个基因。 B. B.可传给子代。可传给子代。 C. C.也可再次突变回复到原来的性状回复突变也可再次突变回复到原来的性状回复突变 。 D. D.突变在生长繁殖过程中经常发生。突变在生长繁殖过程中经常发生。 （2 2）基因的转移与重组）基因的转移与重组 提供提供DNADNA的细菌为供菌，接受的细菌为供菌，接受DNADNA的细菌的
11、细菌 为受菌。两个细菌之间可发生细菌的转移与为受菌。两个细菌之间可发生细菌的转移与 重组重组 转化(transformation): 是受体菌直接摄取供体菌游离的DNA片段 ， 通过与染色体重组，获得了供体菌的部分 遗传特性。 1928年 Griffith的实验 1944年 Avery的实验 肺炎链球菌III S 肺炎链球菌II R 肺炎链球菌III S（ 死） + + 肺炎链球菌III S DNA 转导转导 是指寄生在细菌体内的噬菌体溶是指寄生在细菌体内的噬菌体溶 菌后，携带宿主的遗传物质浸染另一菌后，携带宿主的遗传物质浸染另一 菌株，从而使后者按前者的性状发生菌株，从而使后者按前者的性状发
12、生 变异。变异。 注意：另一细菌必须是注意：另一细菌必须是“ “溶原性细菌溶原性细菌” ” 普遍性转导示意图 完全转导 （整合） 流产转导 （未整合） 细菌DNA 局限性转导示意图 前噬菌体 gal bio 正常脱离 偏差脱离 gal bio gal bio gal bio gal bio gal bio gal 局限性转导 溶原性转换溶原性转换 是指噬菌体感染细菌时，将本身的是指噬菌体感染细菌时，将本身的DNADNA 与受染菌染色体重组。使寄主遗传结与受染菌染色体重组。使寄主遗传结 构发生改变而导致基因变异。构发生改变而导致基因变异。 溶原性转换示意图 溶原性转换(lysogenic con
13、version) 当噬菌体感染 细菌时，宿主 菌染色体中获 得了噬菌体的 DNA片段，使 其成为溶原状 态时，而使细 菌获得新的性 状。 接合接合 是指供菌和受菌相互直接接触传递大是指供菌和受菌相互直接接触传递大 片断片断DNADNA的变异现象，是细菌的有性生的变异现象，是细菌的有性生 殖过程，又称细菌杂交。殖过程，又称细菌杂交。 接合(conjugation) 接合：是细菌通过 性菌毛相互连接沟 通，将遗传物质从 供体菌转移给受体 菌。 能通过结合方式转 移的质粒称为接合 性质粒，不能通过 性菌毛在细菌间转 移的质粒为非接合 性质粒。 三常见的细菌变异现象及其在医学三常见的细菌变异现象及其在
14、医学 实践中的意义实践中的意义 1 1细菌的毒力变异细菌的毒力变异 细菌的毒力变异可表现为毒力增强或减弱。细菌的毒力变异可表现为毒力增强或减弱。 卡介二氏（卡介二氏（Calmette-GuerinCalmette-Guerin）将有毒力的结）将有毒力的结 核杆菌在含有胆汁的甘油、马铃薯培养基上核杆菌在含有胆汁的甘油、马铃薯培养基上 连续传代，经连续传代，经1313年年230230代获得了减毒但保持抗代获得了减毒但保持抗 原性的菌株，目前称为卡介苗，用于人工接原性的菌株，目前称为卡介苗，用于人工接 种以预防结核病。种以预防结核病。 2 2细菌形态，结构，菌落等变异与细菌形态，结构，菌落等变异与
15、细菌鉴定细菌鉴定 细菌的大小和形态变异：在不同的生长时细菌的大小和形态变异：在不同的生长时 期可不同，生长过程中受外界环境的影响也期可不同，生长过程中受外界环境的影响也 可发生变异。如：鼠疫耶氏菌在陈旧培养物可发生变异。如：鼠疫耶氏菌在陈旧培养物 上细菌的多形态性、细菌上细菌的多形态性、细菌L L型。型。 细菌的特殊结构如：荚膜（肺炎链球菌）细菌的特殊结构如：荚膜（肺炎链球菌） 、芽胞（炭疽芽孢杆菌）、鞭毛（变形杆菌、芽胞（炭疽芽孢杆菌）、鞭毛（变形杆菌 H-OH-O变异）也可发生变异。变异）也可发生变异。 有荚膜的肺炎球菌无荚膜的肺炎球菌 细菌形态结构变异 细菌的菌落的变异：主要有光滑细菌的菌落的变异：主要有光滑 ( (smooth,S)smooth,S)型和粗糙型和粗糙( (rough,R)rough,R)型两种。型两种。S S 型菌落表面光滑、湿润、边缘整齐。经人型菌落表面光滑、湿润、边缘整齐。经人 工培养多次传代后菌落表面边为粗糙、干工培养多次传代后菌落表面边为粗
