遗传与变异
二、基因突变
★突变:病毒基因组碱基序列发生改变。 ★基因组突变的方式: 点突变;缺失突变;插入突变。 ★突变类型: 基因突变 --- 突变发生在基 因结构内, 产生的变异株可导致特定 表型的改变。 静默突变---未引起表型改变的突变。
常见的、有意义的突变株有 :
条件致死性突变株 (温度敏感性突变株) 缺陷性干扰突变株 宿主范围突变株 耐药突变株
溶原性噬菌体
前噬菌体
溶原性细菌
溶 菌 性 周 期
溶原性周期
噬 菌 体 与 细 菌 的 相 互 作 用
转位因子
存在于细菌染色体或质粒DNA分子上的一段 特异性核苷酸序列片段,能在DNA分子中移动。 不断改变它们在基因组中的位置,能从一个基因 组转移到另一个基因组中。
转位因子:
1.插入序列(insertion sequence IS) 2.转座子(transposon Tn) 3.转座噬菌体:是一些具有转座功能的 溶原性噬菌体。
细 菌 的 转 化
2.接合(conjugation)
细菌通过性菌毛,将遗传物质从供体菌 转移给受体菌的过程。 F质粒 高频重组菌(Hfr) R质粒
F+
F-
接合
F+
F-
F+
F-
细 菌 的 接 合
F+
F+
F+
F+
Hfr 菌 株 的 形 成 及 其 接 合 作 用
Hfr
F-
Hfr
F-
Hfr
F-
F质粒 耐药性质粒 R质粒
毒力质粒
Vi质粒 细菌素质粒
Col质粒
代谢质粒
质粒DNA的特性:
1.具有自我复制能力。 紧密型质粒;松弛型质粒。 2.编码的基因产物赋予细菌某些性状特征。 3.可自行丢失与消除。 4.可在细菌间转移。 5.分相容性与不相容性两种。
噬菌体(bacteriophage/phage)
三、基因重组与重配
★ 重组----两个病毒基因组间核酸序列互换、 组合的过程。 ★ 重配---在分节段的病毒基因组之间,两个 病毒株可通过基因片断的交换使子 代基因组发生突变过程。 ★重组与重配可导致基因复活: 交叉复活---活病毒与灭活病毒间。 多重复活---两个或多个灭活病毒间。
四、基因整合 五、病毒基因产物间的相互作用
成T-T二聚体,导致突变。 如在紫外线照射后立即将细菌暴露 于可见光下,则受损的DNA可修复, 细菌的存活率大大提高。 暗修复:切除修复---由核酸内切酶将损 伤的片段切除,再DNA聚合酶、 连接酶等的作用下,将缺少的部 分补齐。
, 3,
5
, 5,
3
UV
光复活酶 可见光
, 3,
5
, 5,
3 核酸内切酶
互补作用 表型混合和核壳转移
TRANSCAPSIDATION
biosynthesis
assembly
H
缺失或插入突变 碱基转换
2.基因突变的规律:
突变率:自发突变 低;诱发突变 高。 突变与选择:随机性 ;选择性。 回复突变: 野生型:细菌在自然环境下具有 的表现型 。 突变型:发生突变后的菌株。 野生型-----突变型-----野生型
3.DNA的损伤修复 光修复:经紫外线照射后,细胞DNA上形
……
R型菌落
S型菌落
与细菌遗传变异相关的物质 细菌的遗传物质的基础是染色体; 其化学本质是DNA。 细菌的基因组
染色体 染色体外的遗传物质
质粒
转位因子
细菌的染色体
环状、双股、超螺旋DNA长链。
质粒(plasmid)
细菌染色体外的遗传物质,环状闭
合的双股DNA。
可编码许多重要的生物学性状
致育质粒
供体菌(donor) 受体菌(recipient)
基因转移 与 重组的方式
接合 转导 转化 溶原性转换 细胞融合
1.转化(transformation) 供体菌游离的DNA片段被受体菌直接 摄取,是受体菌获得新的性状。
转化因子:游离的DNA片段。分子量小于1X107。 感 受 态:受体菌能摄取外源DNA片段的生理状态。 感受态一般出现在细菌对数生长期的后期, 持续时间约3~4小时。
IS
IS
Resistance Gene(s)
Resistance Gene(s)
IS
IS
ABCDEFG
Transposase
GFEDCBA
细菌变异的机制
一、基因突变 1.突变:细菌遗传物质的结构发生突然
而稳定的改变,导致细菌性状 的遗传性变异。 碱基置换(转换和颠换)
移码突变 缺失或插入突变 紫外线诱变
是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等 微生物的病毒。 分布广,有细菌的场所就有相应的噬菌 体存在。 有严格的宿主特异性,只能在活的微生 物细胞内复制。
一、形态与结构 二、化学组成
DNA
Head/Capsid
核酸 或
RNA
Contractile Sheath Tail Fibers
Tail
蛋白质
Base Plate
5.原生质体融合(protoplast fusion)
将两种不同的细菌经溶菌酶或青霉素 等处理,失去细胞壁成为原生质体后 进行相互融合的过程。
病毒的遗传与变异
一、病毒的遗传物质及其特点
遗传物质:DNA 或RNA 特点: 只有一种核酸,且存在形式多样; 基因数目少,结构较简单; 复制方式具有多样性; 有较大的遗传不稳定性。
普遍性转导
gal
bio
gal bio
局 限 性 转 导
gal
bio
gal
bio
gal bio
gal bio
局 限 性 转 导
gal
bio
bio
4.溶原性转换(lysogenic
conversion)
当噬菌体感染细菌时,宿主菌染色体 中获得了噬菌体的DNA片段,使其成为溶 原状态时而使细菌获得新的性状。
第五章 遗传与变异
遗传:子代与亲代性状的相似性。 变异:子代与亲代性状的差异性。
基因型变异:基因结构的改变。可遗传的。 表型变异:基因结构未改变。不可遗传。
细菌的遗传与变异
细菌的变异现象
一、形态结构的变异
L型细菌,荚膜变异,鞭毛变异。
二、毒力变异
卡介苗
三、耐药性变异
四、菌落变异 五、抗原性变异
T-T
DNA聚合酶
, 3,
5
, 5,
3
核酸外切酶 聚合酶
, 3 ,
5
DNA连接酶
, 5 ,
3
, 3,
5
连接酶
, 5 ,
3
光修复
切除修复
二、基因的转移与重组
基因转移(gene transfer): 外源性遗传物质由供体菌转入某 受体菌内的过程。 基因重组(gene recombination): 转移的基因与受体菌DNA整合在一 起的过程。
溶原性噬菌体(lysogenic
phage):
感染细菌后,噬菌体的基因组能与宿 主菌基因组整合,并随细菌分裂传至子代 细菌的基因组中,不引起细菌分裂。 前噬菌体(prophage):
整合在宿主菌基因组中的噬菌体的基因组。
溶原性细菌(lysogenic bacterium): 带有前噬菌体基因组的细菌。
毒性噬菌体(virulent phage)
能在宿主细胞内增殖,产生许多
子代噬菌体,并最终裂解细菌。
噬菌体溶菌过程:
吸附:
噬菌体与细菌表面受体发生特异性 结合的过程。 穿入:噬菌体核酸进入宿主细胞的过程。
生物合成:噬菌体利用宿主细胞的原料,
合成自身的核酸和蛋白质。 成熟与释放:将合成好的核酸和蛋白质按一 定程序装配成完整的成熟噬菌体, 最终细胞破裂,噬菌体释放出来。
Hfr
F-
F 菌 株的 形成 及其 接合 作用,Biblioteka F’F-F’
F-
F’
F’
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3.转导(transduction)
以噬菌体为载体,将供体菌的一段 DNA转移到受体菌内,是受体菌获得新 的性状。 普遍性转导(generalized transduction) 局限性转导(restricted transduction)