医学微生物学(第八版)第四章 细菌的遗传与变异

1、第第5章章 细菌的遗传与变异细菌的遗传与变异 Microbial Heredity & Variation主讲：金志雄主讲：金志雄Some Terms遗传(heredity) ：子代与亲代的生物学性状基本相同，且代代相传。变异(variation) ：子代与亲代以及子代与子代之间的生物学性状出现差异。基因型(genotype)与表型(phenotype)。 遗传变异类型遗传变异类型 基因型变异基因型变异(genotypic variation) ：基因结构发生了改 变,不可逆,可遗传给后代。 表型变异表型变异(phenotypic variation)：环境改变所导致,基因结构未发生变异,可逆

2、,不可遗传。遗传性变异非遗传性变异基因改变+-遗传+-可逆性-+外界环境-+变异幅度个别细胞群体第一节第一节 细菌的变异现象细菌的变异现象 phenomenon of bacterial variation形态、结构变异菌落变异（S-R变异）毒力变异（卡介苗）耐药性变异 形态结构变异形态结构变异 Variation of shape and structure 鼠疫耶尔森菌3-6%3-6%食盐食盐多形态性陈旧培基陈旧培基物物正常形态细菌青霉素、溶菌酶青霉素、溶菌酶抗体或补体抗体或补体L型变异炭疽杆菌42-4342-4310-2010-20天天失去形成芽胞能力, 毒性降低正常霍乱弧菌正常霍乱弧菌

3、霍乱弧菌霍乱弧菌L L型型菌落变异菌落变异variation of colony光滑型菌落（）光滑型菌落（）在陈旧培养基中长期培养在陈旧培养基中长期培养粗糙型菌落（）粗糙型菌落（）失去失去LPSLPS的特异多糖的特异多糖毒力变异毒力变异virulent variation白喉棒状杆菌棒状噬菌体棒状噬菌体获得白喉毒素牛分枝杆菌 胆汁、甘油、马铃薯培养基胆汁、甘油、马铃薯培养基卡介苗1313年年(230(230代代) )（毒力减弱毒力减弱）（毒力增强毒力增强）耐药性变异耐药性变异variation of drug resistance 细菌对某种抗菌药物有敏感变成耐药的变异称为耐药性变异。 含链霉

4、素培基含链霉素培基痢疾杆菌 依链株 长期培养长期培养第二节第二节 细菌的遗传物质细菌的遗传物质 genetic material of bacterium 染色体染色体chromosomechromosome质粒质粒转座因子转座因子噬菌体基因组噬菌体基因组原核生物的染色体原核生物的染色体相对较小，环状双螺旋DNA不含组蛋白，无核膜包围基因结构是连续的, 无内含子特征特征几个基因可组成操纵子的结构不编码的DNA比真核细胞基因少仅少数基因存在基因重叠现象大多基因为单拷贝质粒质粒plasmidplasmid 细菌染色体外的遗传物质，是环状闭合的双链DNA。带有遗传性息，能自行复制，随细菌分裂转移到子

5、代细胞，并非细菌生长所必需。特征特征自我复制能力编码产物赋予细菌某些性状特征可自行丢失与消除转移性相容性和不相容性几种重要的质粒几种重要的质粒致育质粒（F质粒fertility plasmid ）耐药质粒（R质粒resistance plasmid）毒力质粒（Vi质粒virulent plasmid ）细菌素质粒代谢质粒转位因子转位因子transposable elementtransposable element 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的位置，能从一个基因组转移到另一个基因组中。插入序列插入序列insert

6、ion sequence,ISinsertion sequence,IS 是最小的转座因子，是最小的转座因子，2kb2kb，不携带任何已知，不携带任何已知与插入功能无关的基因区域与插入功能无关的基因区域转座子转座子transposon,Tntransposon,Tn 2kb2kb，除携带与转位有关的基因外，还携带耐，除携带与转位有关的基因外，还携带耐药性基因、抗金属基因、毒素基因及其他结构基药性基因、抗金属基因、毒素基因及其他结构基因。因。可能与细菌的多重耐药性有关。可能与细菌的多重耐药性有关。IS ISResistance Gene(s)Tn转座噬菌体或前噬菌体转座噬菌体或前噬菌体tranp

7、osable phage or prophage 是一些具有转座功能的溶原性噬菌体，当整合到细菌染色体上，能改变溶原性细菌的某些生物学性状。第三节第三节 基因的转移和重组基因的转移和重组Gene transfer and recombinationGene transfer and recombination 基因转移外源性的遗传物质由供体菌转入某受体菌细胞的过程称为基因转移。 重组转移的基因与受体菌DNA整合在一起称为重组，使受体菌获得供体菌的某些性状。重组分为同源重组与非同源重组 细菌的基因转移和重组可通过：细菌的基因转移和重组可通过： 转化、接合、转导、溶原性转换转化、接合、转导、溶原性

8、转换和原生质体融和原生质体融合等方式进行。合等方式进行。转化转化transformationtransformation 供体菌裂解游离的DNA片段被受体菌直接摄取，使受体菌获得新的性状。肺炎球菌转化试验肺炎球菌转化试验接合接合conjugation 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。 接合性质粒：能通过接合方式转移的质粒称为接合性质粒，F质粒、R质粒、Col质粒和毒力质粒等。F F质粒的接合质粒的接合F+F-F+F-F+F+F+F+DonorRecipientF+R R质粒的接合质粒的接合 耐药（r）决定子与耐药传递因子 耐药传递因子: 与F质粒

9、相似，编码性菌毛的产生和通过接合转移转导转导transduction 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。 普遍性转导（general transduction)局限性转导(restricted transduction)普遍性转导普遍性转导general transduction 噬菌体在成熟装配过程中，由于装配错误，将细菌的DNA片段装入噬菌体的头部，成为一个转导噬菌体（transducing phage）。当转导噬菌体能以正常方式感染另一宿主菌，并将其头部供体菌的的染色体注入受体菌内。 被包装的DNA可以是供体菌染色体上的任何部分。受体菌转导噬菌

10、体细菌DNA噬菌体DNA结果结果 完全转导完全转导 流产转导流产转导 完全转导完全转导（整合）（整合）流产转导流产转导（未整合）（未整合）细菌DNA局限性转导局限性转导restricted transduction 由温和噬菌体所介导， 所转导的只限于供体菌染色体上特定的基因。 溶原期时，噬菌体DNA整合在细菌染色体特定部位，噬菌体DNA发生偏差分离，将自身的一段DNA留在细菌染色体上，而带走了细菌DNA上两侧的基因。当其转导并整合到受体菌中，使受体菌获得供体菌的某些遗传性状。所转导的只限于供体菌上个别的基因。溶原性转换溶原性转换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致细菌获得新的性状。 第四节第四节 细菌的遗传变异的应用细菌的遗传变异的应用影响细菌学诊断 HO变异：如伤寒沙门