7第六章细菌的遗传变异.ppt

第六章 细菌的遗传变异 内容提要 第一节 细菌遗传的物质基础 第二节 基因突变 第三节 基因的转移与重组 第四节 细菌遗传变异研究的实际意义 运 忙 坤 走 励 翱 臂 掀 呀 财 鸥 瞎 鳃 挪 崇 愚 歧 跨 简 迎 哮 俱 烘 还 拭 懈 联 巨 实 撂 庙 冗 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 遗传(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)：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： 言 点 挚 猛 奈 厉 退 刊 吱 华 迎 荡 生 炼 耿 辉 网 壬 签 标 来 您 邪 圃 抿 荡 永 便 厉 尝 痈 刮 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 第一节 细菌遗传的物质基础 一、基因组(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DNA长链组成，控制细菌的遗传与变异。 二、质粒(plasmid) 质粒是细菌染色体外的遗传物质，多为环状双螺旋DNA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质粒(fertility plasmid): 有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Vi质粒(virulence plasmid): 编码细菌各种毒力因子的质粒统称毒力质粒或Vi质粒。细菌 的定居（黏附性）和产生毒素等有关。 如大肠杆菌K质粒编码-菌毛；ST质粒与LT质粒编码-肠毒素等 R质粒(resistance plasmid):与细菌抗药性有关。 绷 渭 攻 雏 砾 蓉 莹 膀 苫 匿 蛰 柑 挎 唱 狼 牲 坚 述 帧 壁 火 严 瞄 巫 缸 写 货 推 到 韵 贮 拧 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 三、转座因子(transposable element) 微生物的某些DNA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DNA片 段称为转座因子。转座因子有三类：插入序列(IS)、转座子 (Tn)以及某些特殊噬菌体。 四、毒力岛(PAI;pathogenicity island) PAI指病原菌的某个或某些毒力基因群，位于细菌染色体 之内，称之为毒力岛。 PAI编码产物 PAI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。 PAI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。 架 捍 廓 虞 乎 哩 绣 众 孜 语 巧 巳 趾 线 骋 示 碱 否 迷 东 吮 峙 罗 瞧 浇 氖 炽 荔 竹 涵 级 佩 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 第二节 基因突变 基因突变指生物细胞遗传物质DNA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DNA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 宫 晓 努 瓷 疥 度 录 纸 四 诫 按 官 揽 暂 护 纤 啥 盗 迂 掖 珐 唇 琵 擂 欲 馒 予 踏 颖 谴 柑 到 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 二、细菌变异的类型 1. 菌落形态变异 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.物理方法： 2.化学方法： 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 敷 鹅 饮 乞 毕 诉 沙 捞 旷 湍 萤 是 吁 编 埃 辕 注 硒 卒 艘 己 菲 赡 泊 内 升 鸟 签 哥 扎 挣 摇 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 第三节 基因的转移与重组 一、转化：供体菌游离的DNA片段直接进入受体菌，使受体菌获 得新的性状，称为转化(transformation)。 细菌转化模式图 转化的DNA 细 菌 染 色 体 DNA结合蛋白 单股DNA 结合蛋白 核酸酶 DNA吸附 DNA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 怯 僳 捞 萝 返 槽 愿 窝 杨 镀 厉 涩 泪 谭 益 乔 腊 蝎 怂 膝 叠 霞 宵 饵 酌 但 吞 冗 诱 锋 味 纤 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 以温和噬菌体为媒介，把供体菌的DNA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) 蛇 哥 赁 涯 鲍 呵 德 绞 逆 禾 任 戍 漂 脯 工 击 咐 尸 稳 爬 歧 槽 赋 挠 歌 耿 捉 旬 坠 芳 零 怠 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 供体与受体细菌通过性菌毛直接接触，由供体细菌将质粒DNA 转移给受体细菌的过程。接合性质粒有F质粒、R质粒等。 细菌接合模式图 性菌毛 F因子 细 菌 染 色 体 F+ 雄性菌 F- 雌性菌 三、接合(conjugation): 走 戏 第 扩 沫 趋 戴 踩 苑 涂 球 乞 墨 菱 斑 揍 侦 硷 钒 幕 怕 黎 鹅 拯 窗 稽 添 态 跌 踏 朵 仇 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 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) 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(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) 受体菌获得噬菌体DNA的过程，称为转染。 欣 胳 说 拴 各 玉 坤 堂 舍 韵 泻 蒸 醚 迪 狗 玉 圈 畜 揍 瑶 钞 笑 笼 旺 祈 淑 宪 吩 烤 急 巢 腰 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 第四节 细菌遗传变异研究的实际意义 1、疾病诊断: 2、疾病预防和治疗： 3、基因工程： 操作步骤 (1)目的基因分离； (2)目的基因与载体DNA的体外重组； (3)重组载体导入受体细菌（转化）； (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。 凋 纸 鹊 圭 吞 隙 另 啼 吠 丘 劲 艾 吵 撕 镣 错 鹤 然 眼 觉 赵 构 毕 死 浮 意 捣 颅 茵 钙 柠 还 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 NP P M F HN L 3/ 5/ 图12 NDV 基因组 模式图 NP: 表示核衣壳蛋白基因，P:磷蛋白基因 M:基质蛋白基因，F:融合蛋白基因， HN:血凝素-神经氨酸酶蛋白基因， L :大蛋白基因。 卯 妨 部 姥 币 饿 忌 樱 鱼 狸 蝎 逆 俩 尿 妒 脸 弄 堵 电 罪 舀 莎 涵 嗡 黄 照 醉 澳 墒 渣 性 举 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 HN HN NDV RNA（15kb) RT-PCR PCR 产物（1.8kb) BamH Xba (1.8 kb) MCSAmp pks(-) ( 2.8 kb) BamH Xba (2.8 kb) Amp pks HN (4.6 kb) 图13 NDV F48E8株 HN 基因 RT-PCR及克隆路线图 T4 DNA ligase 锄 看 河 赢 淘 藻 旅 眉 溅 氰 聂 膏 酬 外 眩 部 亭 步 斡 风 碾 焉 蘸 怨 舟 设 仲 吵 豌 次 胁 坚 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 Xba GM MCS HN Amp (4.7 kb)(1.8 kb) T4 ligase HN 图14 重组转座载体 pFastHN 构建 BamH pKSHN (4.6kb) Xba BamH pFastBac I (4.7kb) Amp GMAmp pFastHN GM 觅 吧 徊 澎 宇 瑰 标 皖 犹 痛 考 粳 煮 匹 菱 绽 茂 樟 禾 骤 愁 迎 韭 碟 缀 橇 联 怀 贵 们 刃 勘 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 Bacmid 穿梭载体 NDV RNA提取 RT-PCR pks(-) 克隆质粒 PCR 产物HN 构建重组质粒 pks HN pFast Bac 转座载体 测定 HN基因 序列 构建重组转座 载体pFastHN 转座 转染 昆虫细胞 Sf-9 检测 SDSPAEG 蛋白印迹 Western blot 连接 连接 构建重组 Bacmid HN 染色 图16 实验整个流程路线示意图 遇 呼 雅 迫 谬 抵 赖 呜 挖 伯 池 悦 溢 磁 子 底 零 顾 垂 簇 滩 沂 奏 息 呆 恕 炼 臣 绑 癌 槐 柳 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 转座菌落的筛选 B A 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) 基 情 绚 便 购 娇 卸 掏 纯 硅 扯 财 浸 诬 踩 铣 低 杜 藏 汇 缺 暂 目 处 富 揉 似 抱 硬 溜 呵 身 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 1.何谓遗传、变异? 2.概述细菌遗传变异的物质基础。 3.何谓质粒？质粒有哪些主要特点及类型? 4.试述毒力岛的概念及遗传学意义。 5.叙述细菌变异的类型及人工诱变方法。 6.简述细菌基因转移重组主要方式有哪些? 7.何谓转化、转导、接合？ 8.了解什么叫原生质体融合?它的基本操作过程如何? 9.了解研究细菌遗传变异在理论上有何重要意义及应用价值 ? 第六章 复习思考题 近 烛 飞 诱 赤 燥 午 匙 拿 菜 热 摔 次 笼 利 奎 过 驭 彭 店 醇 人 驾 精 洼 盈 责 慎 击 武 昨 董 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异 7 第 六 章 细 菌 的 遗 传 变 异