细菌的遗传与变异医学微生物学

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1、改变花色的转基因矮牵牛花转入荧光素酶蛋白基因的发荧光烟草蓝色玫瑰一直是人类美丽的梦想基因工程已将它变为现实转基因西红柿由于细菌个体微小、遗传物质较为简单，易于人工培养，繁殖速度快，突变型容易识别和检出。因此，细菌一直被用做研究生物遗传与变异规律的实验材料。利用人工诱变或杂交选育医药或食品工业中所需要的高产菌株。利用分子生物学技术，构建“基因工程菌”，生产新药、疫苗、食品添加剂，或者用于环保等。一、细菌遗传的物质基础二、细菌的基因小胸泳衣突变三、细菌的基因转移与重组四、微生物基因组学五、基因工程菌株的构建细菌的遗传与变异1、细菌染色体基因组结构细菌染色体是一个裸露的闭

2、合环状的双链DNA分子，有核蛋白，缺乏组蛋白，无核膜包裹。一、细菌遗传的物质基础细菌基因组结构的主要特征：（1）遗传信息是连续的，不含内含子。很少有重复序列。（2）通常，编码相关功能的基因高度集中，组成操纵子（operon）结构，自一个启动子开始转录成多基因的mRNA分子，翻译成多种功能相关的蛋白质。一、细菌遗传的物质基础2、质粒（plasmid）一、细菌遗传的物质基础是细菌染色体外的遗传物质，大多由闭合环状双链DNA组成。●具有自我复制的能力。●所携带的基因赋予宿主菌某些生物学性状（如F质粒、R质粒、毒力质粒、代谢质粒），增加小胸泳衣细菌的存活机会。●非生存所必需，可

3、自行丢失或消除。●可在细菌之间转移。质粒DNA的特征一、细菌遗传的物质基础1)致育质粒（F质粒）与有性生殖功能关联；2)耐药性质粒编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。分两类，一是接合性耐药质粒（R质粒），另一是非接合耐药性质粒；3)毒力质粒（Vi质粒）http://www.yibangzi.com编码与该菌致病性有关的毒力因子；4)细菌素质粒编码细菌产生细菌素；5)代谢质粒编码产生相关的代谢酶。一、细菌遗传的物质基础3、转座子（transposon）一、细菌遗传的物质基础是一个DNA片段（＞2kb），可在质粒与质粒之间或质粒与染色体之间随机转移，故又称为“跳跃基因”。转

4、座子不能自我复制。转座子质粒转座子的结构特点●2个末端反向重复序列：能为整合酶所识别，与插入功能有关。一、细菌遗传的物质基础●中心序列：带有遗传信息，如常带有耐药基因、细菌毒素基因、整合酶（或转座酶）基因。一、细菌遗传的物质基础当转座子插入到某一基因组中，可能会产生什么遗传学效应？一、细菌遗传的物质基础●可引起插入基因失活，产生基因突变。●在插入部位又出现一个或多个耐药基因，使细菌产生耐药性或多重耐药性。4、噬菌体（bacteriophage）一、细菌遗传的物质基础噬菌体是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒。转座子质粒一、细菌遗传的物质基础二、细菌的基因突变三、细

5、菌的基因转移小胸泳衣与重组四、微生物基因组学五、基因工程菌株的构建细菌的遗传与变异基因突变（genemutation）：细菌染色体基因发生突然而稳定的结构改变，包括一对或少数几对碱基的缺失、插入或置换（点突变：pointmutation），导致细菌性状的遗传性变异。1、概念二、细菌的基因突变●随机发生，不定向●稳定●自发突变产生频率为10-10～10-6●可诱发性：野生株、突变株2、特点二、细菌的基因突变●耐药性突变：选择标记●毒力突变：疫苗研制、新现传染病●营养缺陷体突变：新药诱变作用检测●高产突变：抗生素等药品、食品生产●抗原性突变：逃逸免疫机制3、突变现象二、

6、细菌的基因突变日本发生过一次细菌性痢疾大流行。从病人粪便中分离到大量的痢疾杆菌敏感株和耐药株（同时耐链霉素、氯霉素、四环素、磺胺类），且大肠杆菌与痢疾杆菌有完全相同的多重耐药性。多重耐药性传播迅速。耐药菌在传代、保藏过程中可自发失去耐药性。能否用基因突变解释以上现象？三、细菌的基因转移与重组一、细菌遗传的物质基础二、细菌的基因突变三、细菌的基因转移与重组四、微生物基因组学五、基因工程菌株的构建细菌的遗传与变异供体菌（donor）将遗传物质转移至受体菌（recipient），使后者获得新的生物学性状，称为基因转移（genetransfer）。细菌通过水平方向的基因转移和重组

7、，产生新的基因型个体，以适应随时改变的环境。基因转移的概念三、细菌的基因转移与重组●质粒（plasmid）●转座子（transposon）●温和噬菌体（temperatephage）基因转移的元件三、细菌的基因转移与重组●接合（conjugation）●转化（transformation）●转导（transduction）●转座（transposition）基因转移的方式三、细菌的基因转移与重组1、接合（conjugation）三、细菌的基因转移与重组接合：供体菌通过性菌毛与受体菌直接接触，并将遗传物质（主要是质粒