细菌的遗传变异课件

BCG：牛型结核杆菌（有毒株）

胆汁-甘油-马铃薯培养

13年，230次传代

减毒株（BCG）基因型变异：BCG表型变异：细菌L型BCG：牛型结核杆菌（有毒株）1基因型和表型变异的比较基因型变异表型变异基因结构变化未变可逆性不或极少可逆稳定性稳定不稳定环境影响涉及细菌数不受影响受影响个别全体基因型和表型变异的比较基因型变异表型变异基因结构变2第一节细菌的变异现象形态、结构变异抗原性变异菌落变异毒力变异耐药性变异第一节细菌的变异现象形态、结构变异3一、形态结构变异L型变异青霉素、溶菌酶

---正常形态细菌

L型细菌抗体或补体(部分或完全失去胞壁)芽孢变异

42-43℃---炭疽杆菌失去形成芽胞能力,毒性降低

10-20天鞭毛变异（H-O变异）

0.1%石炭酸

---变形杆菌点状生长、单个菌落（O）迁徙生长（H）一、形态结构变异L型变异4二、菌落变异在陈旧培养基中长期培养光滑型菌落粗糙型菌落

S

R

原因：失去LPS的特异多糖二、菌落变异在陈旧培养基中长期培养5三、毒力变异增强

感染β棒状杆菌噬菌体

白喉棒状杆菌获得白喉毒素

减弱

胆汁、甘油、马铃薯培养基

牛分枝杆菌卡介苗

13年(230代)三、毒力变异增强6四、耐药性变异细菌对某种抗菌药物从敏感变成耐药的变异金黄色葡萄球菌MRSA（耐甲氧西林金黄色葡萄球菌）有些细菌还同时耐受多种抗菌药物，即多重耐药性，甚至产生药物依赖性含链霉素培养基

痢疾志贺菌痢疾志贺菌依链株

长期培养(SmD株)四、耐药性变异细菌对某种抗菌药物从敏感变成耐药的变异7第二节细菌的遗传物质细菌染色体：dsDNA，3.2～5×106

bp复制快：105

bp/min

无组蛋白，无内含子，为连续基因单倍体：突变后更易表现第二节细菌的遗传物质细菌染色体：dsDNA，3.2～58质粒（plasmid）：复制能力控制某些性状转移能力丢失或消除功能：F质粒－转移；Vi质粒－毒力

R质粒－耐药；Col质粒－细菌素质粒（plasmid）：复制能力功能：F质粒－转移；Vi质粒9严格宿主特异性，分布极广，有菌即有噬菌体噬菌体有三种基本形态，即蝌蚪形、微球形和细杆形。转导（transduction）噬菌体媒介噬菌体媒介转移：F质粒进入F－菌，1分钟完成溶原性细菌：带有前噬菌体的细菌。噬菌体媒介有些细菌还同时耐受多种抗菌药物，即多重耐药性，甚至产生药物依赖性BCG：牛型结核杆菌（有毒株）可携带多个耐药中心序列有与转位无关的基因以细菌为模型检测可疑致癌物的常用方法包括：插入序列（IS）稳定不稳定噬菌体是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒个体微小，可以通过细菌滤器无细胞结构，主要由衣壳（蛋白质）和核酸组成只能在活的微生物细胞内复制增殖，是一种专性胞内寄生的微生物严格宿主特异性，分布极广，有菌即有噬菌体噬菌体（bacteriophage）：严格宿主特异性，分布极广，有菌即有噬菌体噬菌体是感染细菌、真101.形态与结构

噬菌体有三种基本形态，即蝌蚪形、微球形和细杆形。大多数噬菌体呈蝌蚪形。1.形态与结构11结构：由头部和尾部组成；化学组成：蛋白质与核酸；核酸类型：为DNA或RNA，大多数DNA噬菌体的DNA为线状双链；噬菌体具有抗原性；抵抗力：比一般细菌繁殖体强。结构：由头部和尾部组成；122.噬菌体可分为两种类型

1.毒性噬菌体：能在宿主菌内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌。

2.温和噬菌体或溶原性噬菌体：噬菌体基因组整合于宿主菌染色体中，不产生子代噬菌体，也不引起细菌裂解。2.噬菌体可分为两种类型13溶菌性周期

毒性噬菌体在宿主菌内的增殖过程（复制周期或溶菌周期）包括吸附穿入、生物合成、成熟释放等3个阶段。溶原性周期温和噬菌体感染细菌后不增殖，其核酸整合到细菌染色体上，成为前噬菌体。并随细菌复制而复制，随细菌的分裂而分配到子代细菌染色体中。溶菌性周期毒性噬菌体在宿主菌内的增殖过程（复制周期14溶原性细菌：带有前噬菌体的细菌。温和噬菌体可以自发或在有些因素的诱导下，整合的前噬菌体可以从染色体上脱离，进入溶菌性周期。溶原性：温和噬菌体具有的这种产生成熟子代

噬菌体颗粒和裂解宿主菌的潜在能力。溶原性细菌：带有前噬菌体的细菌。15

温和噬菌体有溶原性周期和溶菌性周期，而毒性噬菌体只有一个溶菌性周期。温和噬菌体有溶原性周期和溶菌性周期，而毒性噬菌体只有16

溶原性转换

某些前噬菌体可导致细菌基因型和性状发生改变。

例如白喉棒状杆菌产生白喉毒素的机理——由于－棒状杆菌噬菌体DNA携带白喉毒素基因，其感染白喉棒状杆菌后，使无毒的白喉棒状杆菌获得产生白喉毒素的能力。溶原性转换17细菌基因转移和重组的类型及其主要差异？---炭疽杆菌失去形成芽胞能力,毒性降低

10-20天是一类不依赖于同源性重组可以在细菌的基因组（染色体、质粒、噬菌体）中从一个位置转移到另一个位置上的独特DNA片段，也称为跳跃基因（jumpinggenes）或移动基因（movablegenes）。13年，230次传代营养缺陷突变体营养物质筛选接合（conjugation）---变形杆菌点状生长、单个菌落（O）抵抗力：比一般细菌繁殖体强。当与诱导物结合时，使阻遏蛋白－诱导物复合物脱离DNA链，去除阻遏蛋白的抑制作用。如：毒素基因、耐药基因等是一类具有转座作用的大肠埃希菌温和噬菌体，可随机插入宿主菌DNA中。严格宿主特异性，分布极广，有菌即有噬菌体噬菌体媒介第四节细菌变异的机制转化供菌受菌摄入转座因子（transposableelement）：

是一类不依赖于同源性重组可以在细菌的基因组（染色体、质粒、噬菌体）中从一个位置转移到另一个位置上的独特DNA片段，也称为跳跃基因（jumpinggenes）或移动基因（movablegenes）。包括：插入序列（IS）转座子（transposon,Tn）

Mu噬菌体细菌基因转移和重组的类型及其主要差异？转座因子（trans18IS(insertionsequence):0.7~2.5

kb

两端有反向重复序列，与插入有关

中心序列有转位（座）酶基因，没有其他基因细菌的遗传变异课件19Tn(transposon):2000~25000

bp

两端为IS中心序列有与转位无关的基因如：毒素基因、耐药基因等

是细菌产生耐药性的重要原因Tn(transposon):2000~25000bp20常见的插入序列和转座子ISbpTn耐药或毒素基因IS1768Tn1、2、3

AP（氨苄青霉素）IS21327Tn5、6

Kan（卡那霉素）IS31300Tn10Tet（四环素）IS41426Tn551Em（红霉素）IS51195Tn681E.

coliET（肠毒素）常见的插入序列和转座子ISbp21Mu噬菌体：是一类具有转座作用的大肠埃希菌温和噬菌体，可随机插入宿主菌DNA中。转座机制非复制型转座复制型转座接合型转座细菌的遗传变异课件22第三节细菌基因表达的调节操纵子细菌的许多相关基因串连排列在染色体的特定部位，其上游有启动子和操纵基因序列，共同构成一个转录单位。在操纵子的上游有一个调节基因，其编码产物能调节操纵子的活动。第三节细菌基因表达的调节操纵子23抑制基因转录1.阻遏蛋白由调节基因编码，与操纵基因区结合，可阻断启动子与RNA聚合酶结合或结合后不能移动，从而阻止起始基因转录；当与诱导物结合时，使阻遏蛋白－诱导物复合物脱离DNA链，去除阻遏蛋白的抑制作用。2.辅阻遏物酶反应的终末产物或结构相似的化合物，与阻遏蛋白结合形成一种活性阻遏物，抑制基因转录。Goto抑制基因转录Goto24促进基因转录

分解物基因激活蛋白（CAP）：大肠埃希菌中的一类调节转录活性的转录因子，与cAMP结合形成CAP－cAMP复合物后，能与启动子区域的DNA序列结合，增强RNA聚合酶与启动子的结合，提高基因的转录和翻译。促进基因转录25基因突变是指DNA碱基对的置换、插入或缺失所致的基因结构变化，分为点突变和多点突变。基因突变是生物变异的主要原因，也是生物进化的主要因素。第四节细菌变异的机制一、基因突变基因突变是指DNA碱基对的置换、插入或缺失所致的基因结构变化26

基因突变规律：自发突变与诱发突变

彷徨试验突变率：自发10-9~10-6，诱发10-4~10-6突变与选择

影印试验回复突变与抑制突变

野生型突变型细菌的遗传变异课件27细菌染色体转移频率高，F质粒低，很少使受菌成为F＋菌选择目的基因，细菌中表达，如胰岛素、白介素、干扰素等大多数噬菌体呈蝌蚪形。粒同存于一个菌细胞内通过性菌毛将供菌DNA转给受体菌，受体菌获得供体菌性状。减毒株（BCG）色葡萄球菌）条件型突变体温度敏感试验在陈旧培养基中长期培养色葡萄球菌）耐药传递因子（RTF）：基因型变异：BCG普遍性转导与局限性转导的区别噬菌体有三种基本形态，即蝌蚪形、微球形和细杆形。严格宿主特异性，分布极广，有菌即有噬菌体突变型细菌的分离：

耐药性突变体药敏试验营养缺陷突变体营养物质筛选条件型突变体

温度敏感试验

细菌染色体转移频率高，F质粒低，很少使受菌成为F＋菌突变型细28二、基因转移与重组转移：供菌提供DNA；受菌接受DNA重组：受菌获得供菌DNA类型基因来源转移方式转化供菌受菌摄入接合供菌通过性菌毛转导供菌噬菌体媒介溶原性转换噬菌体前噬菌体二、基因转移与重组转移：供菌提供DNA；受菌接受DNA类型29转化（transformation）受菌主动摄取外源性DNA供菌死亡时释放或人工方法提取DNA转化（transformation）30影响因素：供受菌基因型：亲缘关系越近，转化率越高感受态（competence）：生理活动过程中摄取转化因子的最佳时期环境因素：Mg2＋、Ca2＋等可促进转化影响因素：31接合（conjugation）通过性菌毛将供菌DNA转给受体菌，受体菌获得供体菌性状。接合（conjugation）32F质粒（fertilityfactor,致育因子）的接合接触：细胞质沟通转移：F质粒进入F－菌，1分钟完成复制：F－菌转为F＋菌F质粒（fertilityfactor,致育因子）的接33Hfr（高频重组菌株）：F质粒与染色体整合形成Hfr具有高频转移自身染色体至F－菌的功能细菌染色体转移频率高，F质粒低，很少使受菌成为F＋菌受体菌获得供体菌性状用于绘制基因图F’质粒：Hfr中的F质粒可以从染色体上脱离下来，此时它会携带相邻的染色体基因或DNA片段Hfr（高频重组菌株）：F质粒与染色体整合形成Hfr34Hfr转移细菌染色体过程Hfr转移细菌染色体过程35

R质粒接合

耐药传递因子（RTF）：编码性菌毛

r决定因子：决定耐药可携带多个耐药基因或转座子

诱动传递（mobilization）

非接合性质粒（如ColE1质粒）与接合性质粒同存于一个菌细胞内R质粒接合诱动传递（mobilization）36转导（transduction）噬菌体媒介将供菌DNA转给受菌分普遍性转导和局限性转导转导（transduction）37普遍性转导

generalizedtransduction前噬菌体从溶原菌染色体上脱离，进行增殖，在裂解期的后期，噬菌体的DNA已大量复制，装配时可能会发生装配错误，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。转导噬菌体能以正常方式感染另一宿主菌，并将其头部的染色体注入受体菌内。被包装的DNA可以是供体菌染色体上的任何部分。普遍性转导

generalizedtransduction38供体菌受体菌转导噬菌体细菌DNA噬菌体DNA供体菌受体菌转导噬菌体细菌DNA噬菌体DNA39转导噬菌体能以正常方式感染另一宿主菌，并将其头部的染色体注入受体菌内。当与诱导物结合时，使阻遏蛋白－诱导物复合物脱离DNA链，去除阻遏蛋白的抑制作用。转导供菌噬菌体媒介减毒株（BCG）当与诱导物结合时，使阻遏蛋白－诱导物复合物脱离DNA链，去除阻遏蛋白的抑制作用。并随细菌复制而复制，随细菌的分裂而分配到子代细菌染色体中。转移：F质粒进入F－菌，1分钟完成供受菌基因型：亲缘关系越近，转化率越高转导噬菌体能以正常方式感染另一宿主菌，并将其头部的染色体注入受体菌内。BCG：牛型结核杆菌（有毒株）被包装的DNA可以是供体菌染色体上的任何部分。类型基因来源转移方式变化未变结构：由头部和尾部组成；诱动传递（mobilization）结果完全转导流产转导未整合整合转导噬菌体能以正常方式感染另一宿主菌，并将其头部的染色体注入40局限性转导

restrictedtransduction或称特异性转导，所转导的只限于供体菌染色体上特定的基因。溶原期时，噬菌体DNA整合在细菌染色体特定部位，噬菌体DNA发生偏差分离，将自身的一段DNA留在细菌染色体上，而带走了细菌DNA上两侧的基因。当其转导并整合到受体菌中，使受体菌获得供体菌的某些遗传性状。所转导的只限于供体菌上个别的基因。局限性转导

restrictedtransduction41普遍性转导与局限性转导的区别区别要点普遍性转导局限性转导基因转导发生的时期裂解期溶原期转导的遗传物质供体菌染色体DNA任何部位或质粒噬菌体DNA及供体菌DNA的特定部位转导的后果完全转导或流产转导受体菌获得供体菌DNA特定部位的遗传特性转导频率受体菌的10-7转导频率较普遍转导增加1000倍(10-4)普遍性转导与局限性转导的区别区别要点普遍性转导局限性转导基因42溶原性转换（lysogenicconversion）：溶原性细菌因染色体上整合有前噬菌体而获得新的性状。

原生质体融合（protoplastfusion）：将两种不同细菌的原生质体混合，滴加聚乙二醇促使原生质体融合。

溶原性转换（lysogenicconversion）：溶原43诊断困难

H→O变异：如伤寒沙门菌鞭毛

S→R变异：消失荚膜或多糖

抗原性改变

毒力下降，生化反应改变治疗困难：耐药预防：BCG第五节细菌遗传变异在医学上的实际意义诊断困难第五节细菌遗传变异在医学上的实际意义44

Ames试验检测致癌物以细菌为模型检测可疑致癌物的常用方法突变菌在诱变剂的作用下，可能发生回复突变而恢复其原有性状鼠伤寒沙门菌组氨酸营养缺陷型为试验菌Ames试验检测致癌物以细菌为模型检测可疑致癌物的常用方法45基因工程载体：质粒，噬菌体工程菌和酶：限制性内切酶，连接酶选择目的基因，细菌中表达，如胰岛素、白介素、干扰素等基因工程疫苗基因工程载体：质粒，噬菌体461.细菌基因转移和重组的类型及其主要差异？2.何谓BCG、transposon、R质粒、Hfr、lysogenicconversion和Ames试验？思考题1.细菌基因转移和重组的类型及其主要差异？思考题47ReturnReturn48彷徨试验：随机的、非定向的突变是在接触噬菌体之前就已发生，噬菌体对突变仅起筛选而不是诱导作用。

返回彷徨试验：随机的、非定向的突变是在接触噬返回49影印平板：自发的，随机的，非诱导的，药物仅起选择作用返回影印平板：自发的，随机的，非诱导的，药返回50

BCG：牛型结核杆菌（有毒株）

胆汁-甘油-马铃薯培养

13年，230次传代

减毒株（BCG）基因型变异：BCG表型变异：细菌L型BCG：牛型结核杆菌（有毒株）51基因型和表型变异的比较基因型变异表型变异基因结构变化未变可逆性不或极少可逆稳定性稳定不稳定环境影响涉及细菌数不受影响受影响个别全体基因型和表型变异的比较基因型变异表型变异基因结构变52二、基因转移与重组转移：供菌提供DNA；受菌接受DNA重组：受菌获得供菌DNA类型基因来源转移方式转化供菌受菌摄入接合供菌通过性菌毛转导供菌噬菌体媒介溶原性转换噬菌体前噬菌体二、基因转移与重组转移：供菌提供DNA；受菌接受DNA类型53Hfr转移细菌染色体过程Hfr转移细菌染色体过程54转导（transduction）噬菌体媒介将供菌DNA转给受菌分普遍性转导和局限性转导转导（transduction）55普遍性转导

generalizedtransduction前噬菌体从溶原菌染色体上脱离，进行增殖，在裂解期的后期，噬菌体的DNA已大量复制，装配时可能会发生装配错误，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。转导噬菌体能以正常方式感染另一宿主菌，并将其头部的染色体注入受体菌内。被包装的DNA可以是供体菌染色体上的任何部分。普遍性转导

generalizedtransduction56

Ames试验检测致癌物以细菌为模型检测可疑致癌物的常用方法突变菌在诱变剂的作用下，可能发生回复突变而恢复其原有性状鼠伤寒沙门菌组氨酸营养缺陷型为试验菌Ames试验检测致癌物以细菌为模型检测可疑致癌物的常用方法571.细菌基因转移和重组的类型及其主要差异？2.何谓BCG、transposon、R质粒、Hfr、lysogenicconversion和Ames试验？思考题1.细菌基因转移和重组的类型及其主要差异？思考题58

BCG：牛型结核杆菌（有毒株）

胆汁-甘油-马铃薯培养

13年，230次传代

减毒株（BCG）基因型变异：BCG表型变异：细菌L型BCG：牛型结核杆菌（有毒株）59基因型和表型变异的比较基因型变异表型变异基因结构变化未变可逆性不或极少可逆稳定性稳定不稳定环境影响涉及细菌数不受影响受影响个别全体基因型和表型变异的比较基因型变异表型变异基因结构变60第一节细菌的变异现象形态、结构变异抗原性变异菌落变异毒力变异耐药性变异第一节细菌的变异现象形态、结构变异61一、形态结构变异L型变异青霉素、溶菌酶

---正常形态细菌

L型细菌抗体或补体(部分或完全失去胞壁)芽孢变异

42-43℃---炭疽杆菌失去形成芽胞能力,毒性降低

10-20天鞭毛变异（H-O变异）

0.1%石炭酸

---变形杆菌点状生长、单个菌落（O）迁徙生长（H）一、形态结构变异L型变异62二、菌落变异在陈旧培养基中长期培养光滑型菌落粗糙型菌落

S

R

原因：失去LPS的特异多糖二、菌落变异在陈旧培养基中长期培养63三、毒力变异增强

感染β棒状杆菌噬菌体

白喉棒状杆菌获得白喉毒素

减弱

胆汁、甘油、马铃薯培养基

牛分枝杆菌卡介苗

13年(230代)三、毒力变异增强64四、耐药性变异细菌对某种抗菌药物从敏感变成耐药的变异金黄色葡萄球菌MRSA（耐甲氧西林金黄色葡萄球菌）有些细菌还同时耐受多种抗菌药物，即多重耐药性，甚至产生药物依赖性含链霉素培养基

痢疾志贺菌痢疾志贺菌依链株

长期培养(SmD株)四、耐药性变异细菌对某种抗菌药物从敏感变成耐药的变异65第二节细菌的遗传物质细菌染色体：dsDNA，3.2～5×106

bp复制快：105

bp/min

无组蛋白，无内含子，为连续基因单倍体：突变后更易表现第二节细菌的遗传物质细菌染色体：dsDNA，3.2～566质粒（plasmid）：复制能力控制某些性状转移能力丢失或消除功能：F质粒－转移；Vi质粒－毒力

R质粒－耐药；Col质粒－细菌素质粒（plasmid）：复制能力功能：F质粒－转移；Vi质粒67严格宿主特异性，分布极广，有菌即有噬菌体噬菌体有三种基本形态，即蝌蚪形、微球形和细杆形。转导（transduction）噬菌体媒介噬菌体媒介转移：F质粒进入F－菌，1分钟完成溶原性细菌：带有前噬菌体的细菌。噬菌体媒介有些细菌还同时耐受多种抗菌药物，即多重耐药性，甚至产生药物依赖性BCG：牛型结核杆菌（有毒株）可携带多个耐药中心序列有与转位无关的基因以细菌为模型检测可疑致癌物的常用方法包括：插入序列（IS）稳定不稳定噬菌体是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒个体微小，可以通过细菌滤器无细胞结构，主要由衣壳（蛋白质）和核酸组成只能在活的微生物细胞内复制增殖，是一种专性胞内寄生的微生物严格宿主特异性，分布极广，有菌即有噬菌体噬菌体（bacteriophage）：严格宿主特异性，分布极广，有菌即有噬菌体噬菌体是感染细菌、真681.形态与结构

噬菌体有三种基本形态，即蝌蚪形、微球形和细杆形。大多数噬菌体呈蝌蚪形。1.形态与结构69结构：由头部和尾部组成；化学组成：蛋白质与核酸；核酸类型：为DNA或RNA，大多数DNA噬菌体的DNA为线状双链；噬菌体具有抗原性；抵抗力：比一般细菌繁殖体强。结构：由头部和尾部组成；702.噬菌体可分为两种类型

1.毒性噬菌体：能在宿主菌内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌。

2.温和噬菌体或溶原性噬菌体：噬菌体基因组整合于宿主菌染色体中，不产生子代噬菌体，也不引起细菌裂解。2.噬菌体可分为两种类型71溶菌性周期

毒性噬菌体在宿主菌内的增殖过程（复制周期或溶菌周期）包括吸附穿入、生物合成、成熟释放等3个阶段。溶原性周期温和噬菌体感染细菌后不增殖，其核酸整合到细菌染色体上，成为前噬菌体。并随细菌复制而复制，随细菌的分裂而分配到子代细菌染色体中。溶菌性周期毒性噬菌体在宿主菌内的增殖过程（复制周期72溶原性细菌：带有前噬菌体的细菌。温和噬菌体可以自发或在有些因素的诱导下，整合的前噬菌体可以从染色体上脱离，进入溶菌性周期。溶原性：温和噬菌体具有的这种产生成熟子代

噬菌体颗粒和裂解宿主菌的潜在能力。溶原性细菌：带有前噬菌体的细菌。73

温和噬菌体有溶原性周期和溶菌性周期，而毒性噬菌体只有一个溶菌性周期。温和噬菌体有溶原性周期和溶菌性周期，而毒性噬菌体只有74

溶原性转换

某些前噬菌体可导致细菌基因型和性状发生改变。

例如白喉棒状杆菌产生白喉毒素的机理——由于－棒状杆菌噬菌体DNA携带白喉毒素基因，其感染白喉棒状杆菌后，使无毒的白喉棒状杆菌获得产生白喉毒素的能力。溶原性转换75细菌基因转移和重组的类型及其主要差异？---炭疽杆菌失去形成芽胞能力,毒性降低

10-20天是一类不依赖于同源性重组可以在细菌的基因组（染色体、质粒、噬菌体）中从一个位置转移到另一个位置上的独特DNA片段，也称为跳跃基因（jumpinggenes）或移动基因（movablegenes）。13年，230次传代营养缺陷突变体营养物质筛选接合（conjugation）---变形杆菌点状生长、单个菌落（O）抵抗力：比一般细菌繁殖体强。当与诱导物结合时，使阻遏蛋白－诱导物复合物脱离DNA链，去除阻遏蛋白的抑制作用。如：毒素基因、耐药基因等是一类具有转座作用的大肠埃希菌温和噬菌体，可随机插入宿主菌DNA中。严格宿主特异性，分布极广，有菌即有噬菌体噬菌体媒介第四节细菌变异的机制转化供菌受菌摄入转座因子（transposableelement）：

是一类不依赖于同源性重组可以在细菌的基因组（染色体、质粒、噬菌体）中从一个位置转移到另一个位置上的独特DNA片段，也称为跳跃基因（jumpinggenes）或移动基因（movablegenes）。包括：插入序列（IS）转座子（transposon,Tn）

Mu噬菌体细菌基因转移和重组的类型及其主要差异？转座因子（trans76IS(insertionsequence):0.7~2.5

kb

两端有反向重复序列，与插入有关

中心序列有转位（座）酶基因，没有其他基因细菌的遗传变异课件77Tn(transposon):2000~25000

bp

两端为IS中心序列有与转位无关的基因如：毒素基因、耐药基因等

是细菌产生耐药性的重要原因Tn(transposon):2000~25000bp78常见的插入序列和转座子ISbpTn耐药或毒素基因IS1768Tn1、2、3

AP（氨苄青霉素）IS21327Tn5、6

Kan（卡那霉素）IS31300Tn10Tet（四环素）IS41426Tn551Em（红霉素）IS51195Tn681E.

coliET（肠毒素）常见的插入序列和转座子ISbp79Mu噬菌体：是一类具有转座作用的大肠埃希菌温和噬菌体，可随机插入宿主菌DNA中。转座机制非复制型转座复制型转座接合型转座细菌的遗传变异课件80第三节细菌基因表达的调节操纵子细菌的许多相关基因串连排列在染色体的特定部位，其上游有启动子和操纵基因序列，共同构成一个转录单位。在操纵子的上游有一个调节基因，其编码产物能调节操纵子的活动。第三节细菌基因表达的调节操纵子81抑制基因转录1.阻遏蛋白由调节基因编码，与操纵基因区结合，可阻断启动子与RNA聚合酶结合或结合后不能移动，从而阻止起始基因转录；当与诱导物结合时，使阻遏蛋白－诱导物复合物脱离DNA链，去除阻遏蛋白的抑制作用。2.辅阻遏物酶反应的终末产物或结构相似的化合物，与阻遏蛋白结合形成一种活性阻遏物，抑制基因转录。Goto抑制基因转录Goto82促进基因转录

分解物基因激活蛋白（CAP）：大肠埃希菌中的一类调节转录活性的转录因子，与cAMP结合形成CAP－cAMP复合物后，能与启动子区域的DNA序列结合，增强RNA聚合酶与启动子的结合，提高基因的转录和翻译。促进基因转录83基因突变是指DNA碱基对的置换、插入或缺失所致的基因结构变化，分为点突变和多点突变。基因突变是生物变异的主要原因，也是生物进化的主要因素。第四节细菌变异的机制一、基因突变基因突变是指DNA碱基对的置换、插入或缺失所致的基因结构变化84

基因突变规律：自发突变与诱发突变

彷徨试验突变率：自发10-9~10-6，诱发10-4~10-6突变与选择

影印试验回复突变与抑制突变

野生型突变型细菌的遗传变异课件85细菌染色体转移频率高，F质粒低，很少使受菌成为F＋菌选择目的基因，细菌中表达，如胰岛素、白介素、干扰素等大多数噬菌体呈蝌蚪形。粒同存于一个菌细胞内通过性菌毛将供菌DNA转给受体菌，受体菌获得供体菌性状。减毒株（BCG）色葡萄球菌）条件型突变体温度敏感试验在陈旧培养基中长期培养色葡萄球菌）耐药传递因子（RTF）：基因型变异：BCG普遍性转导与局限性转导的区别噬菌体有三种基本形态，即蝌蚪形、微球形和细杆形。严格宿主特异性，分布极广，有菌即有噬菌体突变型细菌的分离：

耐药性突变体药敏试验营养缺陷突变体营养物质筛选条件型突变体

温度敏感试验

细菌染色体转移频率高，F质粒低，很少使受菌成为F＋菌突变型细86二、基因转移与重组转移：供菌提供DNA；受菌接受DNA重组：受菌获得供菌DNA类型基因来源转移方式转化供菌受菌摄入接合供菌通过性菌毛转导供菌噬菌体媒介溶原性转换噬菌体前噬菌体二、基因转移与重组转移：供菌提供DNA；受菌接受DNA类型87转化（transformation）受菌主动摄取外源性DNA供菌死亡时释放或人工方法提取DNA转化（transformation）88影响因素：供受菌基因型：亲缘关系越近，转化率越高感受态（competence）：生理活动过程中摄取转化因子的最佳时期环境因素：Mg2＋、Ca2＋等可促进转化影响因素：89接合（conjugation）通过性菌毛将供菌DNA转给受体菌，受体菌获得供体菌性状。接合（conjugation）90F质粒（fertilityfactor,致育因子）的接合接触：细胞质沟通转移：F质粒进入F－菌，1分钟完成复制：F－菌转为F＋菌F质粒（fertilityfactor,致育因子）的接91Hfr（高频重组菌株）：F质粒与染色体整合形成Hfr具有高频转移自身染色体至F－菌的功能细菌染色体转移频率高，F质粒低，很少使受菌成为F＋菌受体菌获得供体菌性状用于绘制基因图F’质粒：Hfr中的F质粒可以从染色体上脱离下来，此时它会携带相邻的染色体基因或DNA片段Hfr（高频重组菌株）：F质粒与染色体整合形成Hfr92Hfr转移细菌染色体过程Hfr转移细菌染色体过程93

R质粒接合

耐药传递因子（RTF）：编码性菌毛

r决定因子：决定耐药可携带多个耐药基因或转座子

诱动传递（mobilization）

非接合性质粒（如ColE1质粒）与接合性质粒同存于一个菌细胞内R质粒接合诱动传递（mobilization）94转导（transduction）噬菌体媒介将供菌DNA转给受菌分普遍性转导和局限性转导转导（transduction）95普遍性转导

generalizedtransduction前噬菌体从溶原菌染色体上脱离，进行增殖，在裂解期的后期，噬菌体的DNA已大量复制，装配时可能会发生装配错误，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。转导噬菌体能以正常方式感染另一宿主菌，并将其头部的染色体注入受体菌内。被包装的DNA可以是供体菌染色体上的任何部分。普遍性转导

generalizedtransduction96供体菌受体菌转导噬菌体细菌DNA噬菌体DNA供体菌受体菌转导噬菌体细菌DNA噬菌体DNA97转导噬菌体能以正常方式感染另一宿主菌，并将其头部的染色体注入受体菌内。当与诱导物结合时，使阻遏蛋白－诱导物复合物脱离DNA链，去除阻遏蛋白的抑制作用。转导供菌噬菌体媒介减毒株（BCG）当与诱导物结合时，使阻遏蛋白－诱导物复合物脱离DNA链，去除阻遏蛋白的抑制作用。并随细菌复制而复制，随细菌的分裂而分配到子代细菌染色体中。转移：F质粒进入F－菌，1分钟完成供受菌基因型：亲缘关系越近，转化率越高转导噬菌体能以正常方式感染另一宿主菌，并将其头部的染色体注入受体菌内。BCG：牛型结核杆菌（有毒株）被包装的DNA可以是供体菌染色体上的任何部分。类型基因来源转移方式变化未变结构：由头部和尾部组成；诱动传递（mobilization）结果完全转导流产转导未整合整合转导噬菌体能以正常方式感染另一宿主菌，并将其头部的染色体注入98局限性转导

restrictedtransduction或称特异性转导，所转导的只限于供体菌染色体上特定的基因。溶原期时，噬菌体DNA整合在细菌染色体特定部位，噬菌体DNA发生偏差分离，将自身的一段DNA留在细菌染色体上，而带走了细菌DNA上两侧的基因。当其转导并整合到受体菌中，使受体菌获得供体菌的某些遗传性状。所转导的只限于供体菌上个别的基因。局限性转导

restrictedtransduction99普遍性转导与局限性转导的区别区别要点普遍性转导局限性转导基因转导发生的时期裂解期溶原期转导的遗传物质供体菌染色体DNA任何部位或质粒噬菌体DNA及供体菌DNA的特定部位转导的后果完全转导或流产转导受体菌获得供体菌DNA特定部位的遗传特性转导频率受体菌的10-7转导频率较普遍转导增加1000倍(10-4)普遍性转导与局限性转导的区别区别要点普遍性转导