第五章 细菌的遗传变异

1、第六章第六章 细菌的遗传变异细菌的遗传变异n细菌的遗传：细菌的遗传：指亲代细菌与子代细菌的相似性，它指亲代细菌与子代细菌的相似性，它使细菌的性状保持相对稳定，是各种细菌存在的根据。使细菌的性状保持相对稳定，是各种细菌存在的根据。n细菌的变异：细菌的变异：指亲代与子代以及子代细菌之间的不指亲代与子代以及子代细菌之间的不相似性，细菌得以发展进化。相似性，细菌得以发展进化。第一节第一节 细菌遗传的物质基础细菌遗传的物质基础 一一. 基因组（基因组（genome） 位于核体，是遗传的主要物质基位于核体，是遗传的主要物质基础。环状双链双螺旋础。环状双链双螺旋DNA链组成，链组成， 二二. 质粒（质粒（p

2、lasmid） 细菌染色体外的遗传物质，编码细菌染色体外的遗传物质，编码细菌各种重要的生物学性状。细菌各种重要的生物学性状。 1.致育质粒或致育质粒或F质粒（质粒（fertility plasmid） 编码性菌毛的质粒编码性菌毛的质粒 2.毒力质粒或毒力质粒或Vi质粒（质粒（virulence plasmid） 编码细菌各种毒力因子编码细菌各种毒力因子，编码菌毛质粒，编码菌毛质粒，ST和和LT质粒质粒 3. 耐药质粒或耐药质粒或R质粒（质粒（resistance plasmid） 细菌对抗菌药物或重金属盐类的抗性细菌对抗菌药物或重金属盐类的抗性 4. 细菌素质粒细菌素质粒 控制细菌产生菌素控制

3、细菌产生菌素(一）质粒的种类一）质粒的种类1.质粒可以自身复制。质粒可以自身复制。2.质粒编码细菌各种重要的生物学性状质粒编码细菌各种重要的生物学性状 。3.质粒可自行丢失或经人工处理而消除。质粒可自行丢失或经人工处理而消除。4.质粒可转移。质粒可转移。5.具有相容性和不相容性。具有相容性和不相容性。 (二二) 质粒的特点质粒的特点三、转座因子（三、转座因子（transposable element）：）： 是细菌基因组中能改变自身位置的一类独特的是细菌基因组中能改变自身位置的一类独特的DNA片段，片段，即即在染色体上可移动的在染色体上可移动的DNA片断片断。依赖自身合成的特异性。依赖自身合成

4、的特异性转位酶。常引起细菌致病性和耐药性的变化。包括插入序转位酶。常引起细菌致病性和耐药性的变化。包括插入序列、转座子、列、转座子、Mu噬菌体、基因盒噬菌体、基因盒-整合子系统。整合子系统。四、毒力岛（四、毒力岛（pathogenicity island，PAI）：）： 位于细菌染色体内的，分子结构和功能有别于细菌位于细菌染色体内的，分子结构和功能有别于细菌染色体的毒力基因群。染色体的毒力基因群。第二节第二节 基因基因变异机制变异机制一一 基因突变：基因突变：指生物细胞遗传物质指生物细胞遗传物质DNA分子结构突分子结构突 然发生了稳定的可遗传的变化。然发生了稳定的可遗传的变化。它是它是生生物进

5、化的个重要因素。物进化的个重要因素。 按发生改变的范围大小按发生改变的范围大小：1.染色体畸变染色体畸变 ：染色体的一大段发生了变化。染色体的一大段发生了变化。 2.点突变点突变 ：相应基因上的相应基因上的DNA链中一个或少数链中一个或少数几个核苷酸对的改变几个核苷酸对的改变 。（一）（一）类型类型 按细菌基因突变条件不同按细菌基因突变条件不同：1.自发突变自发突变 ：自然发生的突变，突变率很低。自然发生的突变，突变率很低。2.人工诱变人工诱变 ：应用诱变因素的影响下而发生的突变，应用诱变因素的影响下而发生的突变， 其突变率常高于自然突变。其突变率常高于自然突变。 二二 基因的转移与重组基因的

6、转移与重组 外源性的遗传物质由供体菌进入受体菌细胞内的过外源性的遗传物质由供体菌进入受体菌细胞内的过程称为基因转移（程称为基因转移（gene transfer)；转移的基因与受；转移的基因与受体菌体菌DNA整合在一起称为重组整合在一起称为重组(recombination)。细。细菌基因转移和重组的主要方式有菌基因转移和重组的主要方式有转化、转导、接合转化、转导、接合等。等。 转化：转化：供体菌游离的供体菌游离的DNA片段直接进入受片段直接进入受体菌，使受体菌获得新的性状。体菌，使受体菌获得新的性状。 一、转化一、转化(transformation)实实 验验: 研究肺炎球菌时发现。研究肺炎球菌

7、时发现。v加加S菌菌DNAv加加S菌菌DNA及及DNA酶以酶以 外的酶外的酶v加加S菌的菌的DNA和和DNA酶酶v加加S菌的菌的RNAv加加S菌的蛋白质菌的蛋白质v加加S菌的荚膜多糖菌的荚膜多糖活活R菌菌长出长出S菌菌只有只有R菌菌 1944 1944年年AveryAvery从热死从热死S S型型S. pneumoniaeS. pneumoniae中提纯了可能作中提纯了可能作为转化因子的各种成分，在离体条件下进行了转化试验：为转化因子的各种成分，在离体条件下进行了转化试验： 只有只有S S型细菌的型细菌的DNADNA才能将才能将S. PneumoniaeS. Pneumoniae的的R R型转

8、化为型转化为S S型。型。且且DNADNA纯度越高，转化效率也越高。纯度越高，转化效率也越高。注：注：受体菌必须处于感受态才能转化受体菌必须处于感受态才能转化 感受态感受态 ：细胞生活周期中的一种特殊的生理状态。细胞生活周期中的一种特殊的生理状态。转化过程转化过程 二、转导（二、转导（transduction） 转导：转导：以温和噬菌体为媒介，把供体菌的以温和噬菌体为媒介，把供体菌的DNA小片段小片段携带到受体菌中，通过交换与整合，使受体菌获得供体菌携带到受体菌中，通过交换与整合，使受体菌获得供体菌的部分遗传性状的部分遗传性状 。 两种类型：普遍性转导和局限性转导。两种类型：普遍性转导和局限性

9、转导。1.普遍性转导：普遍性转导：被装入的被装入的DNA片段可以是供体片段可以是供体菌染色体上的任何部分。菌染色体上的任何部分。 局限性转导局限性转导 ：为为噬菌体所介导的噬菌体所介导的供体菌染色体上供体菌染色体上个别特定基因的个别特定基因的转导转导 。2.局限性转导局限性转导 接合：接合：是两个完整的细菌细胞通过性菌毛直接接触，由是两个完整的细菌细胞通过性菌毛直接接触，由供体细菌将质粒供体细菌将质粒DNA转移给受体细菌的过程。转移给受体细菌的过程。 三、接合（三、接合（conjugation）接合过程接合过程: 以以F质粒接合为例质粒接合为例 转化、转导、接合三种方式其本质都是遗转化、转导、

10、接合三种方式其本质都是遗传物质从供体细胞向受体细胞转移，但传物质从供体细胞向受体细胞转移，但DNA转转移方式不同：转化是通过受体菌的细胞膜；接移方式不同：转化是通过受体菌的细胞膜；接合是通过细菌性菌毛；转导是通过噬菌体。合是通过细菌性菌毛；转导是通过噬菌体。细菌转移方式的比较细菌转移方式的比较第四节第四节 细菌遗传变异研究的实际意义细菌遗传变异研究的实际意义（略）（略）一一、在诊断疾病上的应用在诊断疾病上的应用 要作出正确诊断，不但要熟悉细菌的典型特性，还要了要作出正确诊断，不但要熟悉细菌的典型特性，还要了解细菌变异的规律。解细菌变异的规律。二、在预防疾病上的应用二、在预防疾病上的应用 利用病原菌的减毒变异株制备活菌苗。利用病原菌的减毒变异株制备活菌苗。三、在治疗疾病上的应用三、在治疗疾病上的应用 由于耐药菌株增多，应根据药敏试验指导临床用药。由于耐药菌株