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微生物的生理课件_图文

第三章 微生物的生理特性
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第一节 细菌的生理特性
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一 细菌的生长繁殖
? (一)影响细菌生长的环境因素 ? 细菌的生长繁殖条件
?营养物质 ?氢离子浓度(pH) ?温度 ?气体
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1、营养物质
细菌的营养物质:水、碳源、氮源、无 机盐、生长因子。
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2、pH
? 大多数细菌的最适pH为中性7.2-7.4; ? 有些个别细菌的最适pH为碱性或酸性
如霍乱弧菌:为8.0~9.2 结核分枝杆菌:6.5~6.8。
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3、温度
绝大多数细菌的最适生长温度为37℃。
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4、气 体
根据细菌代谢对O2的需要与否,可分为 四类: 专性需氧菌: 如结核杆菌。 微需氧菌: 如空肠弯曲菌、幽门螺杆菌。 兼性厌氧菌:大多数病原菌属于此类。 专性厌氧菌:如破伤风梭菌、脆弱类杆菌。
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(二)细菌的生长与繁殖
以二分裂方式进行繁殖。
繁殖一代所需时间约20~30min, 叫做代时. 个别细菌较慢,如结核杆菌经18-20小 时才分裂一次。
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细菌生长曲线
对数期 稳定期
细 菌 数 对 数
生长曲线
迟缓期

衰退期
时间
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? 细菌的群体生长繁殖可分为四期: 1、迟缓期 此期细菌体积增大,代谢活
跃,胞质内积累了足量的酶、辅酶和中 间代谢产物。迟缓期长短不一,视菌种、 接种菌的菌龄和菌量,以及营养物的不 同而异。一般约为1-4小时。
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? 2、对数期
研究细菌的性状(形态染色、生化反应、药 物敏感试验等),均应选用该期的细菌。细 菌对数期在培养后8-18小时。
? 3、稳定期
该期的出现是由于培养基中的营养物质消耗, 有害代谢产物积聚,以及培养基PH下降、 需氧菌数过密通气不良等因素影响所致。
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4、衰亡期
? 死菌数>活菌数。该期细菌形态显著 改变,出现多形态的衰退型,如菌体 变长、肿胀或扭曲等。细菌的生理活 动也趋于停滞。因此,由陈旧培养基 培养的细菌难以鉴定。
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二 细菌的新陈代谢
(一)细菌的能量代谢
? 多数细菌通过需氧呼吸和发酵获取能量。
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(二)细菌的分解代谢产物 和生化反应
? 1.糖分解产物及检验 ?糖发酵试验 ?VP试验 ?甲基红试验
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糖发酵试验

阴甲基红试阳验 性性

VP试验

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2.蛋白质分解产物及检验

吲哚试验(靛基质实验)

?

色氨酸色氨酸酶

靛基质试剂
吲哚 玫瑰靛基质

阳 性

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硫化氢试验

? 细菌分解 含硫氨基酸

H2S 醋酸铅 黑色沉淀

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(三)合成代谢产物及医学意义
? 1.热原质:
是细菌合成的一种注入人体或动 物体内能引起发热反应物质。产生热 原质的细菌大多是G-菌,热原质即其 细胞壁的脂多糖组分。热原质耐高温, 不被高压灭菌法所破坏。
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2.毒素与侵袭性酶:
细菌产生外毒素和内毒素两类毒素。 ? 侵袭性酶如产气荚膜梭菌的卵磷脂酶,
链球菌的透明质酸酶等。
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3.色素:细菌的色素有两

? 水溶性色素:如绿脓杆 菌色素。
? 脂溶性色素:如金黄色 葡萄球菌色素。
不同的细菌可产生不 同的色素,有助于鉴别 细菌。

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4.抗生素:
多由放线菌和真菌产生。细菌产生 的少,只有多粘菌素、杆菌肽等数种。
5.细菌素:
与抗生素不同的是其作用范围窄,细 菌素的这种狭谱作用特性,可被用来进 行某些细菌的分型。
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6.维生素:
细菌能合成某些维生素除供自身需要 外,还能分泌至周围环境中。如B族 维生素和维生素K。
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四、物理因素对细菌的影响
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基本概念
? 消毒(disinfection):杀死物体上病原微生物的方
法,并不一定能杀死含芽胞的细菌或非病原微生物。用
以消毒的药品称为消毒剂(disinfectant)。 ? 灭菌(sterilization):杀灭物体上所有微生物的
方法。灭菌比消毒要求高,包括杀灭细菌芽胞在内的全 部病原微生物和非病原微生物。
? 抑菌(bacteriostasis):抑制体内或体外细菌的生
长繁殖。常用的抑菌剂为各种抗生素。
? 防腐(antisepsis):防止或抑制体外细菌生长繁殖
的方法。细菌一般不死亡。
? 无菌(asepsis):不存在活菌,多是灭菌的结果。 ? 无菌操作(antiseptic technique)防止微生物进入
人体或物体的操作技术。
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物理消毒灭菌法
? 热力灭菌法 ? 辐射杀菌法 ? 滤过除菌 ? 超声波消毒法 ? 干燥与低温抑菌法
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(一) 热力灭菌法

干热灭菌法

焚烧 烧灼 干烤 红外线灭菌

湿热灭菌法

巴氏消毒法 煮沸法 流通蒸气消毒法 高压蒸汽灭菌法 间歇蒸气灭菌法

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干烤
? 应用烤箱高温灭菌,可 杀死一切微生物。 160℃2小时。适用于玻 璃器皿等灭菌,并可破 坏内毒素(热原质)。
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思考题
? 把干热、湿热灭菌法做个比较?
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在同一温度下湿热的杀菌效果比
干热好,因为:
①温热灭菌时菌体蛋白质易变性 ②湿热穿透力大 ③湿热蒸汽有潜热存在
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巴氏消毒法(pasteurization)
-61.1~62.8℃ 30min -71.7℃ 15~30秒 杀死液体中的病原菌或 某些特定微生物。 消毒牛奶、酒类等食品。
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煮沸法
煮沸100℃经5min可杀死一切细菌的 繁殖体,一般消毒以煮沸10min为宜。
芽胞需1~2小时才能杀死。 用于一般外科器械、胶管和注射器、 饮水和食具的消毒。
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高压蒸汽灭菌法(Autoclaving)
? 压力:1.05kg/cm2 ? 温度:121.3℃ ? 时间:15~30min ? 效果
–杀死一切微生物, 包括芽胞
? 耐高热、不怕潮湿 的物品
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辐射杀菌法
日光和紫外线
杀菌波长:240~300nm,最适:260~266nm 杀菌机制:紫外线能干扰DNA的复制,导致 细菌死亡或变异。 用于物体表面和空气消毒
电离射线
γ射线、高能量的电子束(阴极射线) 不升高温度且穿透力强 适于忌热物品的灭菌或消毒
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滤过除菌(filter)
主要用于一些不耐热的血清、毒素、抗生素、 药液以及空气等除菌。
不能除去病毒、支原体和L型细菌。
常用的除菌滤器:
蔡氏(Seitz)滤器 玻璃滤器 薄膜滤器
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超声波杀菌
? 每秒钟超过20,000次 振动的声波不被人耳 感受,称为超声波。
? 可裂解多数细菌,尤 其是革兰阴性菌更为 敏感,但不彻底,常 有残留。
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干燥与低温抑菌法
低温可使细菌的 新陈代谢减慢,常用 作保存细菌菌种。
冷冻真空干燥法 是目前保存菌种的最 好方法。
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五、化学因素对细菌的影响 化学消毒灭菌法
(一)常用消毒剂的杀菌机制 1、使菌体蛋白变性或凝固 2、干扰微生物酶系统和影响其代谢 3、损伤细胞膜,提高其通透性
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(二)消毒剂的主要种类

1、高效消毒剂

作用机制 常用消毒剂

用途

氧化作用 蛋白质变性 核酸烷化

含氯消毒剂 过氧化物消毒剂 醛类消毒剂 环氧乙烷

地面、器具表面 消 毒; 皮肤消毒
术前洗手

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2、中效消 毒剂

作用机制 常用消毒剂

氧化作用 蛋白质变性 损伤细胞膜

含碘消毒剂 醇类消毒剂

用途
皮肤消毒 体温计消毒

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3、低效消毒剂

作用机制 常用消毒剂

用途

氧化作用

季铵类消毒剂

蛋白质变性 氯乙定

改变细胞壁通 0.1% 高锰酸钾 透性

皮肤、粘膜、物品表面、地 面消毒
皮肤、粘膜冲洗、水果消毒

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本章练习
? 1.细菌的群体繁殖分为几期? ? 2.什么是热原质? ? 3.在同一温度下,为什么湿热灭菌法比干热灭菌效果
好? 4.巴氏消毒法、间歇蒸汽灭菌法、高压蒸汽灭菌法适 用于那些物品消毒?消毒、灭菌的所需的条件各是怎 样? 5.紫外线杀菌的波长、机理以及适用于那些物品消毒? 6.何谓滤过除菌法?适用于那些物品消毒?
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第二节 真菌的生理特?性
? 常用沙保氏培养基(SDA)培养 ? 浅部病原性真菌的最适温度为22~28℃
,生长缓慢。 ? 深部病原性真菌培养在37℃中生长最好
,生长较快,经3-4天即长出菌落。
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真菌菌落类型



类型

定义

酵母 型菌 落

为单细胞真菌的菌落 ,形态与一般细菌菌 落相似,以出芽形式 繁殖

类酵 母型 菌落

外观似酵母菌落,但 可见伸入培养基中的 假菌丝,由伸长的芽 生孢子形成

丝状 菌落

为多细胞真菌的菌落 ,由许多管状、分枝 菌丝体组成

特征
光滑、湿润 ,

颜色 举例 一般为 新型 乳白色 隐珠


光滑、湿润 ,

一般为 白色 乳白色 念珠


绒毛状、絮状 可产生 霉菌
、粉末状、颗 各种色

粒状、石

素。

膏状。

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酵母型菌落
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C. albicans菌 落(类酵母型)
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青 霉 菌 落
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曲霉属
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第三节 病毒的生理特性

? 一、复制周期 replication cycle

–吸附

–穿入 –脱壳 –生物合成



–装配成熟与释放

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病毒复制周期
? 吸附 adsorption
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病毒复制周期

? 穿入 penetration





穿







? 脱壳 uncoating
痘病毒特殊

胞 饮
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病毒复制周期

? 生物合成
–病毒核酸复制 –病毒蛋白合成
类型 ds DNA ss DNA ds RNA (+)ss RNA 反转录病毒

(-)ss RNA

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隐蔽期(eclipse): 病毒进入宿主细胞后的起初一段时
间内,感染性病毒颗粒消失,称为隐蔽 期。(用血清学方法和电镜检查,在细 胞内不能找到病毒颗粒)。
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双链DNA病毒的复制周期

Release

Viral genome

Early mRNA

Semiconservative transcription

Transcription
Translation Early proteins (enzymes)
Late mRNA

Transcription

Late proteins (structural proteins)

Translation

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病毒复制周期
? 装配与释放
assembly and release
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Viral Life Cycle
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二、与病毒增殖有关的异常增殖现象
? 顿挫感染 abortive infection –病毒在其中不能合成本身的成分 –能合成部分或全部病毒成分,但不能装配和 释放
? 缺陷病毒 defective virus ? 因病毒基因组不完整或基因发生改变而不能进
行正常增殖所产生的子代病毒称为缺陷病毒。
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干扰现象(interference) 当两种病毒感染同一细胞时,可发生一 种病毒抑制另一种病毒增殖的现象,称 为病毒的干扰现象。
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三、理化因素对病毒的影响

? 物理因素 –温度 ? 病毒耐冷不耐热 –pH ? pH 5~9 –射线和UV

化学因素 脂溶剂 乙醚试验可鉴别 病毒有无包膜 消毒剂 其他 抗生素 中草药

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第四节 细菌遗传与变异
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基本概念
?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。
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细菌的变异分类:
?遗传性变异:是细菌的基因结构发生了改变,
故又称基因型变异。常发生于个别的细菌,不受环 境因素的影响,变异发生后是不可逆的,产生的新 性状可稳定地遗传给后代。
非遗传性变异: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。 凡在此环境因素作用下的所有细菌都出现变异,而 且当环境中的影响因素去除后,变异的性状又可复 原,表型变异不能遗传。
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一、与遗传变异有关的物质
?细菌染色体 ?质粒 ?转位因子
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(一)细菌染色体
? 细菌的染色体 即核质,为一 条双股环状DNA 分子,缺乏组 蛋白。
? 携带有细菌的 大部分基因。
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(二)质 粒
? 是细菌染色体外能够自主复制并控制细
菌某些生物学性状的环状闭合双链DNA。
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医学上重要的质粒
? 1.致育质粒(F质粒)
编码细菌的性菌毛。
? 2.耐药性质粒 (R质粒)
编码细菌对抗菌药物的耐药性。
? 3.毒力质粒(Vi质粒)
编码与该菌致病性有关的毒力因子。
? 4.细菌素质粒 (Col质粒)
编码细菌产生细菌素 。
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质粒的特征
?质粒具有自我复制的能力; ?质粒赋予细菌某些性状特征; ?质粒可自行丢失与消除; ?质粒的转移性; ?质粒可分为相容性与不相容性两种。
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(三)转位因子
? 是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,它能在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基因组中。
? 转位因子有三类: 插入序列(IS)、转座子(Tn)、转座噬菌体。
?我是个活跃分子噢!
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三 细菌变异的机制
突变(mutation):是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。
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1.突变范围 2.突变诱因 3.突变方式

小突变、大突变 自然突变、诱发突变 碱基置换、移码突变。

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基因的转移和重组
?基因转移(gene transfer):
外源性的遗传物质由供体菌进入某受体 菌细胞内的过程。
?基因重组(recombination):
转移的基因与受体菌DNA整合在一 起, 使受体菌获得供体菌某些特性。 ? 细菌的基因转移和重组可通过转化、接合、 转导、溶原性转换和细胞融合等方式进行。
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转化 transformation
受体菌直接摄取供体菌DNA片段并整合到自 己的基因组中,从而获得新的遗传性状的过程。
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接合(conjugation)
接合:是细菌通过性菌毛 相互连接沟通,将遗传物 质(主要是质粒DNA)从供 体菌转移给受体菌。能通 过接合方式转移的质粒称 为接合性质粒,不能通过 性菌毛在细菌间转移的质 粒为非接合性质粒。
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接合性质粒
? F质粒、R质粒、Col质粒、毒力质粒等。 ? (1)F质粒
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R质粒的接合
?细菌的耐药性与耐药性的基因突变及R质 粒的接合转移等有关。
?R质粒有耐药传递因子(RTF)和耐药决定 子(r)两部分组成。RTF功能与F质粒相似, R决定子能编码对抗菌药物的耐药性。
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R因子的结构

R质粒决定耐药的机制:

使细菌产生灭活抗生

RTF

素的酶类;

R质粒改变药物作用的

靶部位;

R质粒可改变细菌细胞

对药物的通透性。

R determinant

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转导(transduction)
?转导:是以温和噬菌体为载体,将供体
菌的一段DNA转移到受体菌内,使受体菌 获得新的性状。 ?根据转导基因片段的范围,可将转导分为 两类:普遍性转导(转导的DNA可是供菌 染色体上的任何部分)和局限性转导(转 导的DNA只限供菌染色体上的特定基因)。
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普遍性转导( generalized transduction)
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普遍性转导
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普遍性转导
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? 完全转导
–外源性DNA片段与受体菌的染色体整合, 并随染色体而传代,称完全转导
? 流产转导
–外源性DNA片段游离在胞质中,既不能与 受体菌染色体整合,也不能自身复制, 称为流产转导
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局限性转导

正 常 脱 离

偏 差 脱 离

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普遍性转导与局限性转导的区别

区别要点
基因转导发 生的时期 转导的遗传 物质 转导的后果
转导频率

普遍性转导 裂解期

局限性转导 溶原期

供体菌染色体DNA 供体菌DNA的特定部位 任何部位或质粒

完全转导或流产 受体菌获得供体菌DNA

转导

特定部位的遗传特性

受体菌的10-7

转导频率较普遍转导增 加1000倍(10-4)

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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,而使细 菌获得新的性状。
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类型

基因来源

转移方式

转化

供体菌

摄入

转导

供体菌

温和噬菌体为载体

接合

供体菌

通过性菌毛

溶原性转换

前噬菌体

溶原性整合

融合

二菌的原生质的DNA 融合

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