细菌的遗传和变异-噬菌体

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1、第5章细菌的遗传和变异遗传（heredity）遗传使细菌的性状保持相对稳定，且代代相传，使其种属得以保存。变异（variation）在一定条件下，子代和亲代之间以及子代和子代之间的差异称为变异。遗传性变异（基因型变异）细菌的基因结构发生了改变，如基因突变或重组，不可逆，可遗传给后代。非遗传性变异（表型变异）环境改变导致，基因结构未发生变异，可逆，不可遗传。第一节细菌的基因与基因组学细菌遗传变异的物质基础DNA/RNA一细菌染色体细菌属于原核细胞型微生物,细菌染色体是环状双螺旋DNA，不含组蛋白,无核膜包围。基因,是具有一定生物学功能的核苷酸序列，如编码结构蛋白、酶等功能。细菌基因的结构是连

2、续的,无内含子。细菌染色体DNA的复制：大肠埃希菌已证明是双向复制蛋白质不是遗传物质？二细菌的基因组结构特征1.遗传信息在基因组中排列的延续性2.功能相关的基因组成操纵子结构3.结构基因单拷贝及rRNA基因的多拷贝4.基因组的重复序列少而短三细菌的基因组测序细菌的基因调控1.操纵子转录调控2.分解代谢物阻遏调控3.细菌的应激反应4.细菌的热休克应答（HSP70）5.信号传导和二元调节系统6.重叠基因7.反义RNA与小干扰RNA★五质粒（plasmid）★概念：是存在于细菌染色体以外,能进行自主复制的遗传因子，是环状闭合的双链DNA;对细菌的遗传性状有着重要的影响。非必需的基因★质粒的特征⑴

3、自我复制能力，为复制子，单拷贝或多拷贝⑵编码产物赋予细菌某些性状特征⑶可自行丢失与消除⑷转移性⑸可分为相容性和不相容性致育因子（fertilityfactor，F因子）与有性生殖有关带有F质粒的为雄性菌，能长出性菌毛(F+)；无F质粒的为雌性菌，无性菌毛(F-)几种重要的质粒耐药性质粒（resistanceplasmid，R质粒）编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。可通过细菌间接合进行传递的称接合性耐药质粒，又称R质粒不能通过接合传递的非接合性耐药质粒，但可通过噬菌体传递。细菌素质粒编码各种细菌产生的细菌素。Col质粒编码大肠埃希菌产生大肠菌素乳酸菌产生NisinA——抑制G＋菌食品防

4、腐毒力质粒（virulenceplasmid，Vi质粒）编码与该菌致病性有关的毒力因子。如致病性的大肠埃希菌产生的耐热性肠毒素是由ST质粒编码的。细菌粘附定植在肠粘膜表面是由K质粒决定的。代谢质粒（metabolicplasmid）编码产生相关的代谢酶。沙门菌发酵乳糖的能力通常是由质粒决定的根瘤菌的固氮基因fix位于质粒中第二节★噬菌体（bacteriophage）噬菌体是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒。葡萄球菌和志贺菌中首先发现病毒的特性：个体微小，可以通过细菌滤器没有完整的细胞结构，由蛋白质和核酸组成专性细胞内寄生的微生物种类多分布极广噬菌体的生物学性状化学组成蛋白质-衣

5、壳核酸-遗传物质形态个体小，需用电子显微镜观察蝌蚪形、微球形和丝形噬菌体的生物学性状结构大多数噬菌体呈蝌蚪形，由头部和尾部两部分组成大肠埃希菌T4噬菌体，头部和尾部噬菌体的生物学性状大肠埃希菌T4噬菌体蝌蚪形噬菌体结构模式图抗原性噬菌体具有抗原性，能刺激机体产生抗体噬菌体的生物学性状抵抗力比一般细菌的繁殖体强噬菌体的生物学性状噬菌体宿主菌形态核酸T1-T7、λ、N4大肠埃希菌蝌蚪形dsDNA，线状P1志贺菌蝌蚪形dsDNA，线状P22沙门菌蝌蚪形dsDNA，线状SP01、SP82枯草芽胞杆菌蝌蚪形dsDNA，线状Φ29解淀粉芽胞杆菌蝌蚪形dsDNA，线状PM2假单胞菌微球形，有包膜dsDN

6、A，线状ΦX174、S13、M12、G4大肠埃希菌微球形ssDNA，线状f1、fd、M13大肠埃希菌丝形ssDNA，线状MS2、f2、fr、Qβ大肠埃希菌微球形ssRNA，线状Φ6假单胞菌微球形，有包膜dsRNA，线状，分成3节段★毒性噬菌体(virulentphage)能在宿主菌细胞内复制增殖,产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌，称为毒性噬菌体。增殖过程1）吸附只要细菌有特异性受体，不论死活噬菌体都能吸附，但噬菌体不能进入死亡的宿主菌。2）穿入将头部DNA注入细菌体内，而蛋白衣壳留在菌细胞外。生物合成大量复制子代噬菌体的基因核酸。成熟与释放蛋白质和核酸合成后，在细胞质内按一定程序装配成成

7、熟的噬菌体。当子代达一定数目后，菌细胞突然裂解（或以出芽方式），释放出的噬菌体又能感染新的敏感细菌。毒性噬菌体在液体培养基中噬菌现象可使浑浊菌液变为澄清在固体培养基中噬斑（plaque）。若将噬菌体按一定倍数稀释，通过噬斑计数，可测知一定体积内的噬斑形成单位数目，即噬菌体的数量。噬斑噬斑★温和噬菌体(temperatephage)噬菌体基因与宿主菌染色体整合，不产生子代噬菌体，但噬菌体DNA能随细菌DNA复制，并随细菌的