5细菌的遗传和变异

1、第5章 细菌的遗传和变异第一页，共四十页。遗传性变异基因型变异非遗传性变异表型变异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二页，共四十页。细菌的变异现象形态、结构变异毒力变异耐药性变异菌落变异第三页，共四十页。形态结构变异 3-6%食盐鼠疫耶氏菌 多形态性 陈旧培基物第四页，共四十页。 青霉素、溶菌酶正常形态细菌 L型变异 抗体或补体 (局部或完全失去胞壁)第五页，共四十页。特殊结构的变异 42-43炭疽杆菌 失去形成芽胞能力, 毒性降低 10-20天 变形杆菌 0.1%石炭酸 迁徙生长H 点状生长、单个菌落O鞭毛变异第六页，共四十页。毒力变异增强

2、 棒状噬菌体白喉棒状杆菌 获得白喉毒素 减弱 胆汁、甘油、马铃薯培养基牛分枝杆菌 卡介苗 13年(230代) 第七页，共四十页。耐药性变异 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。金黄色葡萄球菌有些细菌还同时耐受多种抗菌药物，即多重耐药性，甚至产生药物依赖性。 含链霉素培基痢疾杆菌 依链株 长期培养第八页，共四十页。菌落变异 在陈旧培养基中长期培养光滑型菌落 粗糙型菌落 S R原因：失去LPS的特异多糖第九页，共四十页。细菌遗传变异的物质根底基因组：染色体和染色体外遗传物质 质粒 转位因子第十页，共四十页。质粒plasmid细菌染色体外的遗传物质，是环状闭合的双链DNA。带有遗传

3、性息，能自行复制，随细菌分裂转移到子代细胞，并非细菌生长所必需。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丧失与消除转移性相容性和不相容性第十一页，共四十页。几种重要的质粒致育质粒F质粒耐药质粒毒力质粒Vi质粒细菌素质粒代谢质粒第十二页，共四十页。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的位置，能从一个基因组转移到另一个基因组中。第十三页，共四十页。插入序列insertion sequence,IS是最小的转位因子，2kb，不携带任何能看出与插入功能无关的基因区域转座子transposon,Tn2kb，除携带与

4、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因。可能与细菌的多重耐药性有关。IS ISResistance Gene(s)Tn第十四页，共四十页。转座子的特征转座子携带耐药或毒素基因Tn1 Tn2 Tn3AP（氨苄青霉素）Tn4AP、SM（链霉素）、Su（磺胺）Tn5Km（卡那霉素）Tn6KmTn7TMP（甲氧苄氨嘧啶）、SMTn9Cm（氯霉素）Tn10Tc（四环素）tn551Em（红霉素）Tn971EmTn1681大肠埃希菌（肠毒素基因）第十五页，共四十页。转座噬菌体或前噬菌体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

5、十六页，共四十页。细菌的变异机制基因的突变和损伤后修复基因的转移和重组第十七页，共四十页。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转入某受体菌细胞的过程称为基因转移。重组 recombination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。细菌的基因转移和重组可通过转化、接合、转导、溶原性转换和原生质体融合等方式进行。第十八页，共四十页。转化transformation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。第十九页，共四十页。转化试验第二十页，共四十页。转化因子transforming princi

6、ple 在转化过程中，转化的DNA片段称为转化因子 ，分子量小于107，最多不超过1020个基因。感受态competence第二十一页，共四十页。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。第二十二页，共四十页。F质粒的接合F+F-F+F-F+F+F+F+DonorRecipientF+第二十三页，共四十页。R质粒的接合日本首先别离到抗多种药物的宋内志贺菌多重耐药株，多重耐药性很难用基因突变解释。健康人中大肠埃希菌30%50%有R质粒，而致病性

7、大肠埃希菌90%有R质粒。与多重耐药性有关。耐药质粒从一个细菌转移到另一个细菌中。第二十四页，共四十页。R质粒耐药传递因子resistance transfer factor,RTF与F质粒相似，编码性菌毛的产生和通过接合转移耐药r决定子第二十五页，共四十页。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generalized transduction局限性转导restricted transduction第二十六页，共四十页。普遍性转导generalized transduction 前噬菌体从溶原菌染色体上脱离，进行增

8、殖，在裂解期的后期，噬菌体的DNA已大量复制，装配时可能会发生装配错误，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。转导噬菌体能以正常方式感染另一宿主菌，并将其头部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局部。第二十七页，共四十页。供体菌受体菌转导噬菌体细菌DNA噬菌体DNA第二十八页，共四十页。第二十九页，共四十页。结果完全转导流产转导未整合整合第三十页，共四十页。局限性转导restricted transduction或称特异性转导， 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发生偏差别离，将自身

9、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。第三十一页，共四十页。普遍性转导与局限性转导的区别区别要点普遍性转导局限性转导基因转导发生的时期裂解期溶原期转导的遗传物质供体菌染色体DNA任何部位或质粒噬菌体DNA及供体菌DNA的特定部位转导的后果完全转导或流产转导受体菌获得供体菌DNA特定部位的遗传特性转导频率受体菌的10-7转导频率较普遍转导增加1000倍(10-4)第三十二页，共四十页。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

10、体的DNA片段，使其成为溶原状态时而致细菌获得新的性状。 白喉棒状杆菌、A群链球菌、肉毒梭菌、产气荚膜梭菌、霍乱弧菌第三十三页，共四十页。基因来源转移方式transformation供体菌直接摄取conjugation供体菌性菌毛transduction供体菌噬菌体为载体lysogenic conversion噬菌体整合第三十四页，共四十页。细菌遗传变异的实际意义在疾病的诊断、治疗与预防中的应用在测定致癌物质中的应用在流行病学中的应用在基因工程中的应用第三十五页，共四十页。在疾病的诊断、治疗与预防中的应用形态、结构、染色性、生化特性、抗原性及毒力等方面的变异，使得诊断复杂化耐药菌株日益增多，预

11、防耐药性 药敏实验 早期足量 要有一定疗程,联合用药 不要滥用减毒菌株和无毒株可制备成疫苗第三十六页，共四十页。在测定致癌物质中的应用凡能诱导细菌发生突变的物质都有可能是致癌物质。 Ames实验伤寒沙门菌his- his+第三十七页，共四十页。在流行病学中的应用分子生物学分析方法已被用于流行病学调查质粒指纹图PFP对噬菌体的敏感性，对细菌素的敏感性第三十八页，共四十页。在基因工程中的应用基因工程是根据遗传变异中细菌可因基因转移和重组而获得新性状的原理设计的 切取目的基因连接到载体上转移到工程菌内，大量表达目的基因产物目前已大量生产胰岛素、干扰素、多种生长激素、rIL-2等细胞因子和乙肝疫苗等生物制品第三十九页，共四十页。内容总结第5章 细菌的遗传和变异。细菌对某种抗菌药物有敏感变成耐药的变