细菌的遗传变异3PPT课件

1、遗传( (heredity)heredity)：使细菌的性状保持相对稳定，且代代相传， 使其菌种得以保存。变异( (variation)variation)：在一定条件下，子代与亲代之间以及子代与 子代之间的生物学性状出现的差异。细菌的基因结构发生了改变，故又称 基因型变异。细菌在一定的环境条件影响下产生的变异，其基因结构未改变，称为表型变异。遗传性变异：非遗传性变异：第1页/共17页第一节 细菌遗传的物质基础一、基因组( (genome)genome) 细菌的基因组位于核体，是遗传的主要物质基础。是由两条环状双螺旋DNADNA长链组成，控制细菌的遗传与变异。二、质粒( (plasmid)pl

2、asmid) 质粒是细菌染色体外的遗传物质，多为环状双螺旋DNADNA分子，可以自身复制，随宿主菌分裂传到子代菌体。致育质粒或F F质粒( (fertility plasmid):fertility plasmid): 有F F质粒的细菌有性菌毛，与细菌的有性结合有关。毒力质粒或ViVi质粒( (virulence plasmid):virulence plasmid): 编码细菌各种毒力因子的质粒统称毒力质粒或ViVi质粒。细菌的定居（黏附性）和产生毒素等有关。 如大肠杆菌K K质粒编码- -菌毛；STST质粒与LTLT质粒编码- -肠毒素等R R质粒( (resistance plasmi

3、d):resistance plasmid):与细菌抗药性有关。第2页/共17页三、转座因子( (transposable element)transposable element) 微生物的某些DNADNA片段作为一个独立单位可在染色体上移动，移动甚至可发生在不同种细胞之间。这种可移动的DNADNA片段称为转座因子。转座因子有三类：插入序列( (IS)IS)、转座子( (Tn)Tn)以及某些特殊噬菌体。四、毒力岛( (PAI;pathogenicity island)PAI;pathogenicity island) PAIPAI指病原菌的某个或某些毒力基因群，位于细菌染色体之内，称之为毒力

4、岛。PAIPAI编码产物 PAIPAI基因编码的产物为分泌性蛋白或细胞表面蛋白。一种病原菌可以有一个以上的毒力岛。PAIPAI的生物学意义 毒力岛可在致病菌株与非致病菌株间重组，使后者通过基因重组获得致病性。第3页/共17页第二节 基因突变 基因突变指生物细胞遗传物质DNADNA分子结构突然发生了稳定的可遗传的变化。一、概念按突变范围分：按突变原因分：染色体畸变点突变DNADNA链中一个或几个核苷酸对的改变（置换、缺失、插人等）指染色体的一大段发生了变化（缺失、重复、插入、易位和倒置）自发突变人工诱变人为应用诱变因素使微生物基因发生改变自然发生基因改变第4页/共17页二、细菌变异的类型1. 菌

5、落形态变异2. 抗原变异3.抗性变异4. 营养型变异5. 毒力的变异SR变异基因突变抗原结构改变抗原性变异抗药性变异营养缺陷型变异由强变弱、由弱变强三、诱发细菌变异的方法1.1.物理方法：2.2.化学方法：3.3.生物学方法：温度、各种射线化学诱变剂（ 5溴脱氧尿苷、烷化剂等）通过易感动物、非易感动第5页/共17页第三节 基因的转移与重组一、转化：供体菌游离的DNADNA片段直接进入受体菌，使受体菌获 得新的性状，称为转化( (transformation)transformation)。细菌转化模式图转化的DNADNA细菌染色体DNADNA结合蛋白 单股DNADNA结合蛋白核酸酶DNADNA

6、吸附DNADNA穿入整合转化的细菌转移和重组形式转化转导接合转染原生质体融合第6页/共17页 以温和噬菌体为媒介，把供体菌的DNADNA小片段携带到受体菌中，通过交换与整合，使受体菌获得部分遗传性状，称为转导。 获得新遗传性状的受体菌，称为转导子。细菌染色体温和噬菌体噬菌体DNA细菌转导模式图噬菌体感染细菌DNA进入整合完全转导二、转导( (transduction)transduction)第7页/共17页 供体与受体细菌通过性菌毛直接接触，由供体细菌将质粒DNADNA转移给受体细菌的过程。接合性质粒有F F质粒、R R质粒等。细菌接合模式图性菌毛F因子细菌染色体 F F+ +雄性菌 F F

7、- -雌性菌三、接合( (conjugation):conjugation):第8页/共17页 使遗传性状不同的两细菌的原生质体发生融合，并进而发生遗传重组，以产生同时带有双亲性状的、遗传性稳定的融合子的过程，称为原生质体融合。四、原生质体融合( (protoplastfusion)protoplastfusion)融合步骤选择亲本菌去除细胞壁形成原生质体细胞融合促融合剂PEG(PEG(聚乙二醇) )或通过电脉冲等选择性培养基鉴定融合子* * 原生质体融合的细胞，包括细菌、放线菌、真核等细胞。五、转染( (teansfection)teansfection) 受体菌获得噬菌体DNADNA的过程

8、，称为转染。第9页/共17页第四节 细菌遗传变异研究的实际意义1 1、疾病诊断: :2 2、疾病预防和治疗：3 3、基因工程：操作步骤 (1) (1)目的基因分离； (2) (2)目的基因与载体DNADNA的体外重组； (3) (3)重组载体导入受体细菌（转化）； (4) (4)复制与表达。 应用产品基因工程生产的人胰岛素、脑啡肽、干扰素、新型诊断试剂、疫苗。第10页/共17页 NP P M F HN L 3/5/ 图图12 NDV 12 NDV 基因组基因组 模式图模式图NP: NP: 表示核衣壳蛋白基因，表示核衣壳蛋白基因，P:P:磷蛋白基因磷蛋白基因 M:M:基质蛋白基因，基质蛋白基因，

9、F:F:融合蛋白基因，融合蛋白基因， HN:HN:血凝素血凝素- -神经氨酸酶蛋白基因，神经氨酸酶蛋白基因，L :L :大蛋白基因。大蛋白基因。第11页/共17页HNHNHNHNNDV RNANDV RNA（15kb)15kb)RT-PCRRT-PCRPCR PCR 产物（产物（1.81.8kb)kb)BamH BamH XbaXba(1.8 kb)(1.8 kb)MCSAmpAmppks(-) ( 2.8 kb)pks(-) ( 2.8 kb)BamH BamH XbaXba(2.8 kb)(2.8 kb)AmpAmppks HN (4.6 kb)pks HN (4.6 kb)图图13 ND

10、V F13 NDV F4848E E8 8株株 HN HN 基因基因 RT-PCRRT-PCR及克隆路线图及克隆路线图T T4 4 DNA ligase DNA ligase第12页/共17页Xba GMMCSHNAmp(4.7 kb)(1.8 kb)T4 ligaseHN 图图14 14 重组转座载体重组转座载体 pFastHN pFastHN 构建构建BamH pKSHN(4.6kb)Xba BamH pFastBac I (4.7kb)AmpGMAmppFastHNGM第13页/共17页BacmidBacmid穿梭载体穿梭载体NDV RNANDV RNA提取提取RT-PCRRT-PCRp

11、ks(-)pks(-)克隆质粒克隆质粒PCR PCR 产物产物HNHN构建重组质粒构建重组质粒pks HNpks HNpFast BacpFast Bac转座载体转座载体 测定测定 HNHN基因基因序列序列构建重组转座构建重组转座载体载体pFastHNpFastHN转座转座转染转染昆虫细胞昆虫细胞Sf-9Sf-9检测检测SDSSDSPAEGPAEG蛋白印迹蛋白印迹Western blotWestern blot连接连接连接连接构建重组构建重组Bacmid HNBacmid HN染色染色图图16 16 实验整个流程路线示意图实验整个流程路线示意图第14页/共17页转座菌落的筛选转座菌落的筛选BA转座大肠杆菌菌落的筛选转座大肠杆菌菌落的筛选A: 阳性菌落(呈白色)B: 阴性菌落(呈蓝色)第15页/共17页1.1.何谓遗传、变异? ?2.2.概述细菌遗传变异的物质基础。3.3.何谓质粒？质粒有哪些主要特点及类型? ?