董海艳医学微生物学第4章 细菌遗传和变异

医学微生物学与免疫学教研室 董海艳Back1、细菌形态结构的变异、细菌形态结构的变异正常霍乱弧菌霍乱弧菌L型形态结构变异形态结构变异 增强增强减弱减弱1921年Albert Calmette Camille Guerinn 细菌的遗传物质包括：细菌的遗传物质包括：细菌的细菌的 染色体染色体 染色体外遗传物质：染色体外遗传物质：质质 粒粒转位因子转位因子转位因子转位因子IS IS Resistance Gene(s)IS IS Resistance Gene(s)（二）细菌的基因转移和重组（二）细菌的基因转移和重组n基因转移基因转移（gene transfer）外源性外源性的遗传物质由供体菌转入某受体菌细胞的遗传物质由供体菌转入某受体菌细胞内的过程称为基因转移。内的过程称为基因转移。n重组重组（recombination）转移的基因与受体菌转移的基因与受体菌DNA整合整合在一起称为重组，在一起称为重组，使受体菌获得供体菌的某些性状。使受体菌获得供体菌的某些性状。n基因转移和重组的方式：基因转移和重组的方式：转化、接合、转导、溶原性转换、原生质融合转化、接合、转导、溶原性转换、原生质融合基因转移和重组的方式：基因转移和重组的方式：1.转化转化2.接合接合3.转导转导 （transduction）4.溶原性转换溶原性转换（lysogenic conversion）5.原生质融合原生质融合（protopast fusion）Back置换性重组置换性重组根据大肠埃希菌是否存在根据大肠埃希菌是否存在F质粒，分为：质粒，分为：nF+菌菌nF菌菌 goF+菌菌F 菌菌F+F-F+F-F+F+F+F+DonorRecipient Hfr菌菌（高频重组菌高频重组菌，high frequency recombination,Hfr）u 概念：概念：细菌的细菌的F质粒通过同源重组质粒通过同源重组整合到宿主菌的染色体上，整合到宿主菌的染色体上，并随染色体复制而复制，并随染色体复制而复制，称为称为Hfr菌。菌。HfrF-HfrF-HfrF-HfrF-FHfrF+F 菌nHfr菌中的菌中的F质粒有时从染色体上脱落，终止质粒有时从染色体上脱落，终止Hfr状态，状态，脱脱离的质粒带有染色体离的质粒带有染色体 上邻近基因称为上邻近基因称为F 质粒。质粒。RTFr决定子决定子ISTn9Tn4Tn5R质粒结构图质粒结构图R R质粒接合质粒接合3 3、转导（、转导（transductiontransduction）n概念概念：以以温和噬菌体温和噬菌体为载体为载体，将，将供体菌供体菌的一段的一段DNA转转移入移入受体菌，使受体菌获得新的性状。受体菌，使受体菌获得新的性状。n根据转导基因片断范围，分为根据转导基因片断范围，分为：普遍性转导（普遍性转导（generalized transduction）局限性转导（局限性转导（restricted transduction）前噬菌体前噬菌体:整合在细菌基因整合在细菌基因组中的噬菌体基因组组中的噬菌体基因组溶原性细菌温和噬菌体温和噬菌体n概念：概念：通过噬菌体将供体菌通过噬菌体将供体菌任意任意DNA片段片段转移转移至受体菌的转导现象。至受体菌的转导现象。普遍性转导的过程普遍性转导的过程n前噬菌体从溶原菌染色体上脱离进行增殖前噬菌体从溶原菌染色体上脱离进行增殖，噬菌体大量复制，噬菌体大量复制其子代其子代DNA，合成子代噬菌体结构蛋白，同时编码产生核酸，合成子代噬菌体结构蛋白，同时编码产生核酸酶。酶。n核酸酶对核酸酶对宿主菌染色体进行切割宿主菌染色体进行切割，产生许多大小不一的，产生许多大小不一的DNA片段。片段。n噬菌体组装时，发生错误噬菌体组装时，发生错误（105107），），误将细菌的误将细菌的DNA片片段装入噬菌体的外壳蛋白，段装入噬菌体的外壳蛋白，感染受体菌将供体菌感染受体菌将供体菌DNA带入。带入。n因为错误是随机的，被因为错误是随机的，被包装包装的的DNA可以是可以是供体菌染色体供体菌染色体上的上的任何部分任何部分，故称为普遍性转导。，故称为普遍性转导。普遍性转导的过程普遍性转导的过程 普遍性转导的结果：普遍性转导的结果：携带供体菌基因的噬菌体感染受体菌时，将供携带供体菌基因的噬菌体感染受体菌时，将供体菌基因注入受体菌，体菌基因注入受体菌，结果分为结果分为：n完全转导完全转导（complete transduction）进入的进入的DNA片段与受体菌的染色体片段与受体菌的染色体整合重组整合重组，并，并随染色体而传代，称完全转导随染色体而传代，称完全转导 n流产转导流产转导（abortive transduction）进入的进入的DNA片段游离在胞质中片段游离在胞质中,既既不能不能与受体菌染与受体菌染色体色体整合整合，也，也不能自身复制不能自身复制，称为流产转导，称为流产转导 n概念概念：前噬菌体从宿主菌染色体上脱落时发生：前噬菌体从宿主菌染色体上脱落时发生偏差，将偏差，将前噬菌体两侧的宿主染色体基因转移前噬菌体两侧的宿主染色体基因转移给受体菌，使受体菌的遗传性状发生改变的过给受体菌，使受体菌的遗传性状发生改变的过程。程。n能进行局限性转导的多是温和噬菌体：如能进行局限性转导的多是温和噬菌体：如噬噬菌体进入大肠埃希菌菌体进入大肠埃希菌K12。n概念概念：当噬菌体感染细菌时，当噬菌体感染细菌时，噬菌体作为供体噬菌体作为供体，宿主宿主菌染色体中整合了噬菌体的菌染色体中整合了噬菌体的DNA片段，片段，并获得并获得新的遗传性状称为溶原性转换。新的遗传性状称为溶原性转换。5、原生质融合（、原生质融合（protoplast fusion）Take easy,Class is over now!