噬菌体细菌的遗传与变异细菌的耐药性ppt课件

1、 主讲: 杨志伟 教授噬菌体噬菌体(bacteriophage)(bacteriophage) 是感染细菌、真菌、放线菌、支是感染细菌、真菌、放线菌、支原体、螺旋体等微生物的病毒。因其原体、螺旋体等微生物的病毒。因其能使细菌裂解，故称为噬菌体。能使细菌裂解，故称为噬菌体。 第四章第四章 噬噬 菌菌 体体噬噬 菌菌 体体 的的 特特 点点个体微小，可以经过细菌滤器；需用电子显微镜察看个体微小，可以经过细菌滤器；需用电子显微镜察看；无细胞构造，主要由衣壳蛋白质和核酸组成；无细胞构造，主要由衣壳蛋白质和核酸组成；分布广泛；分布广泛；与细菌的变异亲密相关；与细菌的变异亲密相关；噬菌体具有严厉的宿主特异

2、性，只寄居于易感宿主菌噬菌体具有严厉的宿主特异性，只寄居于易感宿主菌体内，体内，一、噬菌体的生物学性状一、噬菌体的生物学性状 其根本形状有蝌蚪形、微球形和细杆形三种；其根本形状有蝌蚪形、微球形和细杆形三种； 大多数呈蝌蚪形。大多数呈蝌蚪形。一、噬菌体的生物学性状一、噬菌体的生物学性状噬噬 菌菌 体体 的的 增增 殖殖毒性噬菌体毒性噬菌体virulent phage 能在敏感细菌中增殖并引起细菌能在敏感细菌中增殖并引起细菌裂解的噬菌体称为毒性噬菌体，毒性裂解的噬菌体称为毒性噬菌体，毒性噬菌体完成吸附、穿入、生物合成、噬菌体完成吸附、穿入、生物合成、装配、成熟与释放等过程，称为复制装配、成熟与释放

3、等过程，称为复制周期或溶菌周期，完成一个复制日期周期或溶菌周期，完成一个复制日期约需约需1525min。 二温暖性噬菌体 有些噬菌体感染敏感菌后不增殖子代噬菌体，而是将噬菌体的基因整合于细菌染色体中，成为细菌DNA的一部分。等细菌分裂时，噬菌体基因伴随分裂传至两个子代细菌中，这种随着细菌分裂而传代的形状称为溶原形状。 构成溶原形状的噬菌体称为溶原性噬菌体或温暖性噬菌体。整合在细菌DNA上的噬菌体基因称为前噬菌体，带有前噬菌体的细菌称为溶原性细菌。 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系具有高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和它相应的度特异性，即一种噬

4、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型。细菌，故可用于未知细菌的鉴定和分型。 分子生物学研讨的重要工具分子生物学研讨的重要工具 噬菌体基因数量少，噬菌体基因数量少，构造比细菌和高等细胞简单得多，且易获得大量的构造比细菌和高等细胞简单得多，且易获得大量的突变体。突变体。 细菌感染的诊断与治疗细菌感染的诊断与治疗 但由于噬菌体过于专注，但由于噬菌体过于专注，限制了噬菌体在临床上的广泛运用。限制了噬菌体在临床上的广泛运用。噬菌体的运用噬菌体的运用第五章第五章 细菌的遗传与变异细菌的遗传与变异 子代与亲代之间的生物学性状具有类子代与亲代之间的生物学性状具有类似性，能代代相传。这种

5、景象称为遗传；似性，能代代相传。这种景象称为遗传； 在一定条件下，假设子代与亲代之间出在一定条件下，假设子代与亲代之间出现差别那么称为变异。现差别那么称为变异。变变 异异v遗传性变异基因型变异遗传性变异基因型变异v细菌的基因构造发生了改动，如基因突变细菌的基因构造发生了改动，如基因突变或重组，不可逆，可遗传给后代。或重组，不可逆，可遗传给后代。v非遗传性变异表型变异非遗传性变异表型变异v环境改动导致，基因构造未发生变异，可环境改动导致，基因构造未发生变异，可逆，不可遗传。逆，不可遗传。第一节第一节 细菌的变异景象细菌的变异景象v形状、构造变异形状、构造变异v毒力变异毒力变异v耐药性变异耐药性变

6、异v菌落变异菌落变异一、形状与构造的变异一、形状与构造的变异 3-6% NaCI鼠疫杆菌多形状性(衰残型)。 琼脂培基一、形状与构造的变异一、形状与构造的变异 青霉素、溶菌酶正常形状细菌 L型变异 抗体或补体 (部分或完全失去胞壁)正常霍乱弧菌正常霍乱弧菌霍乱弧菌霍乱弧菌L L型型一、形状与构造的变异一、形状与构造的变异特殊构造的变异特殊构造的变异 42-43 42-43炭疽杆菌炭疽杆菌 失去构成芽胞才干失去构成芽胞才干, , 毒性降低毒性降低 10-20 10-20天天 变形杆菌变形杆菌H H 1% 1%石炭酸石炭酸 O O 迁徙生长迁徙生长 单个菌落单个菌落二、毒二、毒 力力 的的 变变

7、异异细菌的毒力变异表现为毒力的减弱或加强细菌的毒力变异表现为毒力的减弱或加强 毒力减弱毒力减弱 卡介苗卡介苗BCG 毒力加强毒力加强 白喉棒状杆菌白喉棒状杆菌三、耐三、耐 药药 性性 变变 异异细菌对某种抗菌药物可由敏感变成耐药细菌对某种抗菌药物可由敏感变成耐药耐药菌株耐药菌株 赖药菌株赖药菌株 多重耐药性菌株多重耐药性菌株 菌落变异菌落变异v 在陈旧培育基中长期培育光滑型菌落 粗糙型菌落 S 或在有免疫力的人体内 R第二节第二节 细菌遗传变异的物质根底细菌遗传变异的物质根底一、细一、细 菌菌 染染 色色 体体 dsDNA，3.25106 bp 复制快：复制快：105 bp/min 无组蛋白，

8、无内含子，为延续基因无组蛋白，无内含子，为延续基因 单倍体：突变后更易表现单倍体：突变后更易表现 二、质二、质 粒粒 DNA Ffertility 因子因子 R(resistance 因子因子 细菌素质粒细菌素质粒 毒力质粒毒力质粒virulence 或或VI质粒，质粒，质粒质粒DNA的根本特征的根本特征 质粒具有自我复制的才干。质粒具有自我复制的才干。 质粒基因编码的产物赋予细菌某些性状特征质粒基因编码的产物赋予细菌某些性状特征 。 质粒可自行丧失与消除。质粒可自行丧失与消除。 质粒转移性。质粒转移性。 质粒可分为相容性与不相容性两种。质粒可分为相容性与不相容性两种。三、转三、转 座座 因因

9、 子子 转座因子是存在于细菌染色体或质粒转座因子是存在于细菌染色体或质粒上一段特异核苷酸序列片段，它可在上一段特异核苷酸序列片段，它可在DNA分子中挪动，不断改动它们在基因分子中挪动，不断改动它们在基因组的位置，能从一个基因用移到另一个组的位置，能从一个基因用移到另一个基因组中。基因组中。 五、噬菌体五、噬菌体第三节第三节 细菌变异的机制细菌变异的机制一、突一、突 变变 突变是指遗传物质改动而引起的遗传型变突变是指遗传物质改动而引起的遗传型变异异 自发突变自发突变诱发突变诱发突变 碱基置换碱基置换 移码移码二、细菌基因的转移与重组二、细菌基因的转移与重组v基因转移：外源性的遗传物质由供体菌转入

10、受体基因转移：外源性的遗传物质由供体菌转入受体菌细胞内的过程。菌细胞内的过程。v基因转移中提供基因转移中提供DNA的细菌为供体菌，而接受的细菌为供体菌，而接受DNA的细菌为受体菌。的细菌为受体菌。v外源性遗传物质：供体菌染色体外源性遗传物质：供体菌染色体DNA，质粒，质粒DNA及噬菌体基因等。及噬菌体基因等。重组：转移的基因与受体菌重组：转移的基因与受体菌DNA整合在一整合在一同，使受体菌获得供体菌某些特性。同，使受体菌获得供体菌某些特性。 两个不同性状的细菌之间经过遗传物两个不同性状的细菌之间经过遗传物质的转移和重组，可以发生遗传变异。质的转移和重组，可以发生遗传变异。 基因转移和重组的方式

11、有接合、转化、基因转移和重组的方式有接合、转化、转导和转换等方式。转导和转换等方式。 1. 1. 转化转化(transformation):(transformation):供体菌裂解游离供体菌裂解游离的的DNADNA片段转入某受体菌细胞内的过程。片段转入某受体菌细胞内的过程。2. 2. 接合接合(conjugation)(conjugation)接合：是细菌经过性菌接合：是细菌经过性菌毛相互衔接沟通，将遗毛相互衔接沟通，将遗传物质主要是质粒传物质主要是质粒DNADNA从供体菌转移给受体菌。从供体菌转移给受体菌。能经过结合方式转移的能经过结合方式转移的质粒称为接合性质粒，质粒称为接合性质粒，不

12、能经过性菌毛在细菌不能经过性菌毛在细菌间转移的质粒为非接合间转移的质粒为非接合性质粒。性质粒。ll F F质粒转移频率低。质粒转移频率低。l 是以噬菌体为载体，将供体菌的一段是以噬菌体为载体，将供体菌的一段DNA转移到受体转移到受体菌内，是受体菌获得新的性状。菌内，是受体菌获得新的性状。根据转导基因片段的范围，可将转导分为两类：普遍性转导根据转导基因片段的范围，可将转导分为两类：普遍性转导 转导的转导的DNA可是供菌染色体上的任何部分、可是供菌染色体上的任何部分、 局限性转导局限性转导 转导的转导的DNA只限供菌染色体上的特定基因。只限供菌染色体上的特定基因。3. 3. 转导转导(transd

13、uction)(transduction)普遍性转导普遍性转导( generalized transduction)( generalized transduction)局限性转导局限性转导( restricted transduction)( restricted transduction)4. 4. 溶原性转换溶原性转换(lysogenic conversion)(lysogenic conversion)当噬菌体感染细当噬菌体感染细菌时，宿主菌染菌时，宿主菌染色体中获得了噬色体中获得了噬菌体的菌体的DNADNA片段，片段，使其成为溶原形使其成为溶原形状时，而使细菌状时，而使细菌获得新的性

14、状。获得新的性状。v原生质体交融：是将两种不同的细菌经溶原生质体交融：是将两种不同的细菌经溶菌酶或青霉素等处置，失去细胞壁成为原菌酶或青霉素等处置，失去细胞壁成为原生质体后进展彼此交融的过程。生质体后进展彼此交融的过程。 v原生质体交融后，二个完好的染色体合在原生质体交融后，二个完好的染色体合在一同构成二倍体。交融的二倍体细胞寿命一同构成二倍体。交融的二倍体细胞寿命很短，但此期间可获得具有亲代细胞许多很短，但此期间可获得具有亲代细胞许多特异性的重组体。特异性的重组体。v v是一种有价值的实验工具。是一种有价值的实验工具。第四节第四节 细菌变异的运用细菌变异的运用v在疾病的诊断及预防中的运用在疾

15、病的诊断及预防中的运用v 在基因工程方面的运用在基因工程方面的运用v细菌耐药性变异与抗感染治疗细菌耐药性变异与抗感染治疗第第6 6章章 细菌的耐药性细菌的耐药性喹诺酮类喹诺酮类林可霉素类林可霉素类氨基糖苷类氨基糖苷类酮康唑酮康唑环丝氨酸环丝氨酸利福平利福平红霉素红霉素制霉菌素制霉菌素杆菌肽杆菌肽甲氧苄胺嘧啶甲氧苄胺嘧啶四环素类四环素类两性霉素两性霉素B B万古霉素万古霉素磺胺药磺胺药氯霉素氯霉素多粘菌素类多粘菌素类-内酰胺类内酰胺类核酸合成核酸合成细胞蛋白合成细胞蛋白合成细胞膜浸透性细胞膜浸透性细胞壁细胞壁 钝化酶是耐药菌株产生的、具有破坏或灭活抗菌钝化酶是耐药菌株产生的、具有破坏或灭活抗菌药

16、物活性的某种酶，它经过水解或修饰作用破坏抗生素药物活性的某种酶，它经过水解或修饰作用破坏抗生素的构造使其失去活性，如分解青霉素的酶或改动氨基糖的构造使其失去活性，如分解青霉素的酶或改动氨基糖苷类抗生素构造的酶。苷类抗生素构造的酶。自动外排系统表示图自动外排系统表示图 根据细菌耐药性的机制及其与抗菌药物构造根据细菌耐药性的机制及其与抗菌药物构造的关系，改造化学构造，使其具有耐酶特性或易的关系，改造化学构造，使其具有耐酶特性或易于透入菌体。于透入菌体。 寻觅和研制具有抗菌活性，尤其对耐药菌有寻觅和研制具有抗菌活性，尤其对耐药菌有活性的新抗菌药物；同时针对耐药菌产生的钝化活性的新抗菌药物；同时针对耐药菌产生的钝化酶，寻觅有效的酶抑制剂。酶，寻觅有效的酶抑制剂。思思 考考 题题v 噬菌体的概念及其特征噬菌体的概念及其特征v 毒性噬菌体和温暖噬菌体、前噬菌体、溶原性细菌、溶原毒性噬菌体和温暖噬菌体、前噬菌体、溶原性细菌、溶原性转换的概念及特征。性转换的概念及特征。v 溶菌性周期与溶原性周期的区别。溶菌性周期与溶原性周期的区别。v 什么是质粒？质粒的