醫(yī)學(xué)微生物--第3、4章-噬菌體遺傳變異

1、第3章,噬菌體,噬菌體的概念及特點(diǎn),★噬菌體是感染細(xì)菌、真菌、放線 菌或螺旋體等微生物的病毒；★個(gè)體微小，可以通過細(xì)菌濾器；★無細(xì)胞結(jié)構(gòu)，主要由衣殼（蛋白 質(zhì)）和核酸組成；★只能在活的微生物細(xì)胞內(nèi)復(fù)制增殖，是一種專性胞內(nèi)寄生的微生物。★噬菌體分布極廣。,第一節(jié) 噬菌體的生物學(xué)性狀,1.形態(tài)與結(jié)構(gòu) 蝌蚪形 微球形 細(xì)桿形 大多數(shù)噬菌體呈蝌蚪形。,,結(jié)構(gòu)：由頭部和尾部組成；化學(xué)組成：蛋白質(zhì)與核酸；核

2、酸類型：為DNA或RNA，大多數(shù)DNA噬菌體的DNA為線狀雙鏈；噬菌體具有抗原性；抵抗力：比一般細(xì)菌繁殖體強(qiáng)。,第二節(jié) 毒性噬菌體,噬菌體可分為兩種類型： 1.毒性噬菌體：能在宿主菌內(nèi)復(fù)制增殖，產(chǎn)生許多子代噬菌體，并最終裂解細(xì)菌。 2.溫和噬菌體或溶原性噬菌體：噬菌體基因組整合于宿主菌染色體中，不產(chǎn)生子代噬菌體，也不引起細(xì)菌裂解，但噬菌體DNA隨細(xì)菌基因組的復(fù)制而復(fù)制，并隨細(xì)菌的分裂而分配至子代細(xì)菌的基因組中。

3、,毒性噬菌體的復(fù)制周期,毒性噬菌體在宿主菌內(nèi)的增殖過程（復(fù)制周期或溶菌周期）包括吸附、穿入、生物合成、成熟與釋放等四個(gè)階段。 參見病毒的復(fù)制。,噬斑：在固體培養(yǎng)基上，將適量噬菌體和宿主菌液混合接種培養(yǎng)后，培養(yǎng)基表面可出現(xiàn)透亮的溶菌空斑，每個(gè)空斑系由一個(gè)噬菌體復(fù)制增殖并裂解宿主菌后形成的。噬斑形成單位,前噬菌體：整合在細(xì)菌染色體上的噬菌體基因溶原性細(xì)菌：帶有前噬菌體的細(xì)菌。溶原性：溫和噬菌體具有產(chǎn)生成熟子代噬菌體顆粒和裂解

4、宿主菌的潛在能力。 溫和噬菌體有三種存在狀態(tài)：游離的具有感染性的噬菌體顆粒；宿主菌細(xì)胞質(zhì)內(nèi)類似質(zhì)粒形式的噬菌體核酸；前噬菌體。,第三節(jié) 溫和噬菌體,溫和噬菌體有溶原性周期和溶菌性周期，而毒性噬菌體只有一個(gè)溶菌性周期。,溶原性轉(zhuǎn)換： 某些前噬菌體可導(dǎo)致細(xì)菌基因型和性狀發(fā)生改變。例如白喉棒狀桿菌產(chǎn)生白喉毒素的機(jī)理,第四節(jié) 噬菌體的應(yīng)用,1、細(xì)菌的鑒定和分型2、檢測(cè)標(biāo)本中的未知細(xì)菌3、基因工程的工具4、細(xì)菌

5、性感染的治療,思考題,1.噬菌體的概念及其特征。2.毒性噬菌體和溫和噬菌體、前噬菌體、溶原性細(xì)菌、溶原性轉(zhuǎn)換的概念及特征。3.溶菌性周期與溶原性周期的區(qū)別。,第4章,細(xì)菌的遺傳變異,BCG：牛型結(jié)核桿菌（有毒株） 膽汁-甘油-馬鈴薯培養(yǎng) 13年，230次傳代 減毒株（BCG）基因型變異：BCG 表型

6、變異：細(xì)菌L型,,基因型和表型變異的比較,,,,基因型變異,表型變異,基因結(jié)構(gòu),變化 未變,可逆性,不或極少 可逆,穩(wěn)定性,穩(wěn)定 不穩(wěn)定,環(huán)境影響,涉及細(xì)菌數(shù),不受影響 受影響,個(gè)別 全體,第一節(jié) 細(xì)菌的遺傳物質(zhì),細(xì)菌染色體：dsDNA，580～5220 kbp 復(fù)制快：105 bp/min 無組蛋白，無內(nèi)含子，為連續(xù)基因 單

7、倍體：突變后更易表現(xiàn),一、細(xì)菌基因組的主要組成,質(zhì)粒（plasmid）：,復(fù)制能力轉(zhuǎn)移能力整合能力相容性丟失或消除,功能：F質(zhì)粒－轉(zhuǎn)移；Vi質(zhì)粒－毒力 R質(zhì)粒－耐藥；Col質(zhì)粒－細(xì)菌素,噬菌體基因組,二、細(xì)菌基因組中主要的特殊結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)座元件（轉(zhuǎn)位，轉(zhuǎn)座子，跳躍基因） 可在細(xì)菌或其它生物的基因組中改變自身位置的獨(dú)特DNA序列。導(dǎo)致基因不穩(wěn)定和高突變率。 保留性轉(zhuǎn)位：轉(zhuǎn)座酶原位切割再插入新位點(diǎn)

8、 復(fù)制性轉(zhuǎn)位：復(fù)制新的拷貝至新位點(diǎn),插入序列(insertion sequence，IS): 數(shù)百至2000 bp 兩端重復(fù)序列，與插入有關(guān) 中心序列有轉(zhuǎn)位酶基因,轉(zhuǎn)座子 (transposon，Tn): 2000~25000 bp 兩端為IS 中心序列有與轉(zhuǎn)位無關(guān)基因 如：毒素基因、耐藥基因等,整合子（integron，In）：定位于細(xì)菌染色體、質(zhì)粒或轉(zhuǎn)座

9、子上基本結(jié)構(gòu)：兩端為保守末端，中間為可變區(qū)，含一個(gè)或多個(gè)基因盒整合子含有3個(gè)功能元件：重組位點(diǎn)；整合酶基因；啟動(dòng)子通過轉(zhuǎn)座子或接合性質(zhì)粒，使多種耐藥基因在細(xì)菌中進(jìn)行水平傳播,第二節(jié) 細(xì)菌基因突變,,影印平板：自發(fā)的，隨機(jī)的，非誘導(dǎo)的藥 物僅起選擇作用,突變率：10-6~10-9自發(fā)突變與誘發(fā)突變突變與選擇回復(fù)突變與抑制突變,一、基因突變規(guī)律,彷徨試驗(yàn)：隨機(jī)的、非定向的突變是在接觸噬 菌

10、體之前就已發(fā)生，噬菌體對(duì)突變 僅起篩選而不是誘導(dǎo)作用。,二、突變型細(xì)菌及其分離： 抗性突變(耐藥性) 藥敏試驗(yàn) 營(yíng)養(yǎng)缺陷突變型 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)篩選 條件致死性突變型 溫度敏感試驗(yàn) 發(fā)酵陰性突變型 乳糖發(fā)酵試驗(yàn),第三節(jié) 基因的轉(zhuǎn)移和重組,轉(zhuǎn)移：供菌提供DNA；受菌接受DNA重組：受菌獲得供菌DNA,,,,類型 基因來源

11、轉(zhuǎn)移方式,轉(zhuǎn)化 供菌 受菌攝入,接合 供菌 通過性菌毛,轉(zhuǎn)導(dǎo) 供菌 噬菌體媒介,溶原性轉(zhuǎn)換 噬菌體 前噬菌體,轉(zhuǎn)化（transformation）： 受菌主動(dòng)攝取外源性DNA 供菌死亡時(shí)釋放或人工方法提取DNA,影響因素：供受菌基因型： 同源性；親緣關(guān)系近，轉(zhuǎn)化率高感受態(tài)（competence）：

12、 生理活動(dòng)過程中攝取 轉(zhuǎn)化因子的最佳時(shí)期 環(huán)境因素：Mg2＋、Ca2＋等可促進(jìn)轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction） 噬菌體媒介 將供菌DNA轉(zhuǎn)給受菌 分普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)和局限性轉(zhuǎn)導(dǎo),毒性噬菌體，溫和噬菌體 包裝錯(cuò)誤： 任何部位細(xì)菌DNA片段轉(zhuǎn)導(dǎo)性噬菌體： 宿主菌DNA， 無噬菌體DNA受菌接受轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體(供菌)DNA受菌獲得供菌性狀,普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)：

13、,局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)：溫和性噬菌體,脫落錯(cuò)誤：前噬菌體及兩邊的細(xì)菌DNA轉(zhuǎn)導(dǎo)性噬菌體：噬菌體DNA及細(xì)菌DNA,接合（conjugation） 通過性菌毛將供菌DNA轉(zhuǎn)給受體菌，受體菌獲得供體菌性狀,F質(zhì)粒（fertility factor, 致育因子）,接觸：細(xì)胞質(zhì)溝通轉(zhuǎn)移：F質(zhì)粒進(jìn)入F－菌，1分鐘完成復(fù)制：F－菌轉(zhuǎn)為F＋菌,R質(zhì)粒 耐藥傳遞因子： 編碼性菌毛 r決定因子：耐藥,,診斷困難 H→

14、O變異：如傷寒沙門菌鞭毛 S→R變異：消失莢膜或多糖 抗原性改變 毒力下降，生化反應(yīng)改變治療困難：耐藥 預(yù)防：BCG,第四節(jié) 醫(yī)學(xué)上的實(shí)際意義,基因工程,載體：質(zhì)粒，噬菌體工程菌和酶：限制性內(nèi)切酶，連接酶選擇目的基因，細(xì)菌中表達(dá)，如胰島素、白介素、干擾素等基因工程疫苗,1.細(xì)菌基因轉(zhuǎn)移和重組的類型及其主要差異？2.何謂BCG、transposon、R質(zhì)粒