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1、噬菌体 (bacteriophage)l噬菌体是感染细菌、真菌、放线菌或螺 旋体等微生物的病毒。l病毒的特性：个体微小，可以通过细菌滤器没有完整的细胞结构，由蛋白质和核酸组成专性细胞内寄生的微生物l分布极广一、噬菌体的生物学性状l1、形态个体小，电子显微镜观察蝌蚪形、微球形和细杆形2、噬菌体结构大多数呈蝌蚪形，由头部和尾部两部分组成3、噬菌体的化学组成l蛋白质：噬菌体的头部衣壳和尾部l核酸：遗传物质DNARNA二、噬菌体与宿主菌的相互关系二、噬菌体与宿主菌的相互关系l噬菌体感染细菌有两种结果:裂解细菌，完成溶菌周期毒性噬菌体细菌不裂解，建立一种溶原状态温和噬菌体l毒性噬菌体(virulent
2、phage)能在宿主菌细胞内复制增殖，产生许多子代 噬菌体，并最终裂解细菌（溶菌周期），称 为毒性噬菌体毒性噬菌体l温和噬菌体或溶原性噬菌体(temperate phage)噬菌体基因与宿主菌染色体整合，不产生子代噬菌体，但噬菌体DNA能随细菌DNA复制，并随细菌的分裂而传代。前噬菌体（prophage）：整合在细菌基因组中的噬菌体基因溶原性细菌：带有前噬菌体基因组的细菌prophage: 整合在细菌基因组中的噬菌体基因溶原性细菌温和噬菌体温和噬菌体的溶原性l温和噬菌体基因脱离宿主菌基因组-转变成毒性噬菌体，产生成熟子代噬菌体，导致细菌裂解。温和噬菌体溶原性转换某些前噬菌体可导致细菌基因型和性
3、状发生改变。如：白喉棒状杆菌产生白喉毒素的机理. 温和噬菌体l温和噬菌体可有三种存在状态 游离的具有感染性的噬菌体颗粒 前噬菌体宿主菌胞质内类似质粒形式的噬菌体核酸 温和噬菌体有溶原性周期和溶菌周期，而毒性噬菌体则只有一个溶菌性周期。细菌的遗传与变异1. 概念2. 细菌的变异现象3. 细菌遗传变异的物质基础4. 细菌的变异机制概 念l遗传（heredity）子代与亲代的性状具有相似性，且代代相传 ，使其种属得以保存。l变异（variation）在一定条件下，子代和亲代之间以及子代和 子代之间的差异称为变异。变异可使细菌产生新变种，新特性由遗传得以 巩固变异分为l遗传性变异（基因型变异）细菌的基
4、因结构发生了改变，如基因突变或重组，不可逆，可遗传给后代。l非遗传性变异（表型变异）环境改变导致，基因结构未发生变异，可逆， 不可遗传。一、细菌的变异现象 形态结构变异：细菌L型（表型变异） 毒力变异（基因型变异）牛型结核杆菌（有毒株）BCG （减毒株）二、细菌遗传变异的物质基础染色体和染色体外遗传物质 质粒转 座 因 子整 合 子噬 菌 体 基 因 组（一）细菌染色体细菌染色体：环状dsDNA，不含组蛋白,无核膜包围。相对较小，只有一个复制起始位点功能相关的基因转录出一条mRNA，分别合成各自蛋白基因是连续的，没有内含子，不需要转录后的剪切和加工基因组为单倍体，具有各种功能识别区（二）质粒（
5、plasmid）l细菌染色体外的遗传物质，环状闭合的双链DNA。带有遗传性息，控制细菌的某些生物学性状，能 自行复制，并非细菌生长所必需。l几种重要的质粒致育质粒（F质粒）耐药质粒（R质粒）毒力质粒（Vi质粒）细菌素质粒1、致育质粒（F质粒）决定细菌性菌毛的有无；带有F质粒的为雄性菌，能长出性菌毛；无F质粒的为雌性菌，无性菌毛；介导细菌之间的接合。2、耐药质粒（R质粒）l编码细菌对抗菌药物的耐药性。可通过细菌间接合进行传递的称接合性耐药质粒。不能通过接合传递的非接合性耐药质粒，但可通过噬菌体传递。危害耐青霉素耐链霉素3、细菌素质粒l编码各种细菌产生细菌素。Col质粒编码大肠埃希菌产生大肠菌素，
6、对同品系或近缘的细菌有抑制作用4、毒力质粒（Vi质粒）l编码与该菌致病性有关的毒力因子。如致病性大肠埃希菌产生的耐热性肠毒素是由ST质粒编码的。细菌粘附定植在肠粘膜表面是由K质粒决定的。 编码产生相关的代谢酶。如：沙门菌 发酵乳糖代谢质粒5、代谢质粒质粒的特征 自我复制能力，为复制子 决定细菌某些性状 可自行丢失与消除 有转移性：通过接合、转化、转导 可分为相容性和不相容性（三）转座因子l存在于细菌染色体或质粒DNA分子上的一段特异性 核苷酸序列片段l它能在DNA分子中移动，不断改变它们在基因组的 位置，能从一个基因组转移到另一个基因组中。转座因子转座因子分为2类l插入序列（IS）l转座子（T
7、n）（四）整合子l是一种运动型DNA分子，具有独特结构可捕获和整 合外源性DNA分子，转变成功能基因表达单位。定位于染色体和质粒或转座子细菌固有的遗传单位由两端保守区和中部可变区组成可变区包含多个基因盒5端保守区包含3个功能元件（整合酶基因、重组位 点和启动子）（五）噬菌体基因组l噬菌体的遗传物质可整合到细菌染色体上，从 而导致细菌的生物学性状改变。前噬菌体噬菌体三、细菌的变异机制l基因的转移和重组（外源性基因的转移与重组）l基因的突变（内源性基因突变）（一）基因的转移和重组l重组（recombination）转移的基因与受体菌DNA整合在一起称为重组，使受体菌获得供体菌的某些性状。l方式：细
8、菌的基因转移和重组可通过转化、接合、转导、溶原性转换等方式进行。1、转化（transformation）l概念：转化:供体菌裂解游离的DNA片段被受体菌直接摄取，使受体菌获得新的性状。l证实：转化现象在肺炎链球菌、葡萄球菌和流感嗜血杆菌等中被证实。转化试验Transformation in Bacteria 转 化l转化因子（transforming principle ）在转化过程中，转化的DNA片段称为转化因 子，分子量小于107，最多不超过10-20个基 因。l感受态（competence）受体菌只有处于感受态时，才能摄取转化因 子。2、接合（conjugation）l概念：细菌通过性菌
9、毛相互连接沟 通，将遗传物质（主要是质粒 DNA）从供体菌转移给受体菌。 l接合性质粒：能通过接合方式转移的质粒，F质粒、R质粒 、Col质粒和毒力质粒。F质粒接合过程F+F-F+F-F+F+F+F+DonorRecipient接合过程（conjugation）2）R质粒接合lR质粒包括两部分耐药传递因子（resistance transfer factor,RTF）l与F质粒相似，编码性菌毛的产生和通过接合转移耐药（r）决定子lr-dir能编码对抗菌药物的耐药性，可由几个带有耐药基因的转座子连接相邻排列3、转导（transduction）l 以噬菌体为载体，将供体菌的DNA转移到受体菌内，使
10、受体菌获得新的性状。l根据转导基因片断范围，分为： 普遍性转导（general transduction）局限性转导（restricted transduction）1）普遍性转导l 毒性噬菌体或结束溶原状态的温和噬菌体转变为毒性噬菌体l噬菌体复制过程中：误将细菌的DNA片段装入噬菌体的头部，成为一个转导噬菌体l转导噬菌体正常方式感染另一宿主菌，其头部的染色体注入受体菌内l被包装的DNA可以是供体菌染色体上的任何部分， 故称为普遍性转导。 受体菌转导噬菌体供体菌 DNA噬菌体DNA普遍性转导示意图受体菌完全转导流产转导普遍性转导结局2）局限性转导l概念：所转导的基因只限于供体菌染色体上特定的基
11、因。l如大肠埃希菌K12 通过温和噬菌体转导，将决定半乳糖发酵特性的基因传递给志贺菌志贺菌获得发酵半乳糖的性质4、溶原性转换( lysogenic conversion)l概念：当噬菌体感染细菌使其成为溶原状态， 噬菌体的基因整合到宿主菌染色体中, 细菌获得新的性状。l如： 白喉棒状杆菌：棒状噬菌体感染白喉毒素基因转移与重组四种形式的区别类型 基因来源 转移方式转化 供体菌 直接摄取 接合 供体菌 性菌毛沟通 转导 供体菌 噬菌体为载体 转换 噬菌体 溶原性基因整合5.原生质体融合（protopast fusion） 是将两种不同的细菌经溶菌酶或青霉素等处理，失去细胞壁成为原生质体后进行相互融
12、合的过程。 点突变：一对或少数几对硷基对的置换、插入或 缺失。 染色体畸变：较大范围的核苷酸序列发生易位、缺失、重复、倒位等变化。（二）基因突变 自发突变和诱发突变 突变率 自然突变率 （10-9-10-6） 诱导突变率 （10-6-10-4） 突变与选择 -影印培养试验 回复突变与抑制突变：野生型和突变型1.基因突变规律影印试验2.突变型细菌及其分离l抗性突变型：噬菌体和耐药性突变l营养缺陷突变型l条件致死性突变型：温度敏感突变株（ts）l发酵阴性突变型四、细菌遗传变异的实际应用l影响细菌学诊断l在治疗与预防中的应用l致癌物质的检测l在基因工程中的应用小 结1、举例说明几种细菌变异现象2、细菌的遗传物质染色体、质粒（特点）。3、细菌变异的机制，细菌基因重组的方式转化、接合、转导和溶原性转换（概念）。
