细菌的遗传与变异

关于细菌的遗传与变异第1页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五遗传(heredity)：细菌子代与亲代在生物学性状上的相似性。变异(variation)：细菌子代与亲代之间存在某些性状上出现的差异性。第2页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五第一节细菌变异现象形态与结构变异

菌体形态的变异特殊构造的变异

菌落变异

毒力变异

耐药性变异

第3页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五菌体形态的变异

青霉素、溶菌酶

正常形态细菌

L型变异

(部分或完全失去胞壁)

第4页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五特殊结构的变异

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5页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五菌落变异在培养基中多次传代

光滑型菌落粗糙型菌落

S

R

原因：失去LPS的特异多糖第6页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五毒力变异增强

β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7页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五耐药性变异细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药。多重耐药性，甚至产生药物依赖性。

第8页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五第二节细菌遗传变异的物质基础1.细菌的染色体(chromosome)2.质粒(plasmids)3.噬菌体(bacteriophages/phages)4.转位因子（transposableelement）5.整合子（integron）

第9页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五一、细菌的染色体主要特点1.不形成染色体结构

2.基因的连续性3.结构基因单拷贝，rRNA基因等多拷贝

第10页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五二、质粒(plasmids)主要特点1.能自我复制并传给子代，有些质粒可整合到细菌核质DNA上。2.可从一个菌转移到另一个菌。3.质粒可自行丢失。4.质粒赋予细菌某些重要的生物学性状。

第11页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五第12页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五举例：F质粒(fertilityplasmid)——

编码细菌性菌毛R质粒(resistanceplasmid)——

编码细菌耐药性Vi质粒(virulenceplasmid)——

编码细菌毒力因子Col质粒——编码大肠埃希菌的细菌素第13页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五质粒在细菌内拷贝数

1.严紧型质粒——少

2.松弛型质粒——多相容性1.相容性——几种质粒同时共存于同一菌体内。

2.不相容性——不能同时共存，可借此对质粒进行分组、分群。第14页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五三、噬菌体(bacteriophage/phage)是侵袭细菌、真菌等微生物的病毒。噬菌体特性：1.个体微小，无细胞结构。2.具严格的活组织寄生性。3.这种寄生性具有高度的特异性。4.噬菌体的遗传物质可赋予宿主菌某些生物学形状。第15页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五噬菌体的生物学性状大小：以nm衡量，必须用电镜观察。形态：蝌蚪形（多数）、球形、细杆形/丝形。结构：第16页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五化学成分（1）核酸：DNA\RNA。（2）蛋白质：构成噬菌体头部外壳和尾部。

第17页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五噬菌体与细菌的相互关系噬菌体增殖过程：①吸附

第18页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五

噬菌体增殖过程：②穿入

第19页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五噬菌体增殖过程：

③生物合成第20页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五噬菌体增殖过程：

④成熟与释放

第21页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五第22页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五从噬菌体吸附到细菌裂解释放出子代噬菌体的过程称为噬菌体复制周期\溶菌周期\裂解周期。这种能在敏感细菌中增殖并使之裂解的噬菌体叫毒性噬菌体（virulencephage）。某些噬菌体感染细菌后不增殖，噬菌体DNA整合到细菌核质DNA上，随细菌的增殖而传代，细菌不发生裂解，这种噬菌体叫温和噬菌体（temperatephage）\溶原性噬菌体。第23页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五温和噬菌体第24页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五整合在细菌DNA上的噬菌体基因称前噬菌体（prophage）。带有前噬菌体的细菌称溶原性细菌（lysogenicbacteria）。前噬菌体存在于细菌内，导致细菌基因和性状发生改变，这种现象称溶原性转换。温和噬菌体有溶原性周期和裂解周期。毒性噬菌体只有裂解周期。第25页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五前噬菌体与细菌的变异溶原性转换（lysogenicconversion）

温和噬菌体的DNA整合到宿主菌染色体DNA后，成为溶原状态导致遗传性变异。第26页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五四、转位因子（transposableelement）

是指细菌基因组中能从一个位置移动到另一位置的一段DNA序列。存在于细菌染色体、质粒或噬菌体DNA分子上的一段核苷酸序列片段，它能在DNA分子中移动，从一个基因组转移到另一个基因组，从而改变遗传物质的核苷酸序列。（1）插入序列：仅携带插入相关序列。（2）转座子（transposon,Tn）：插入序列+功能基因。（3）转座噬菌体：有转座功能的溶原性噬菌体。第27页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五五、整合子整合子（integron,In）是细菌基因组中的DNA片段,携带位点特异性重组系统组分，具有捕获外源性基因——基因盒。(genecassette)功能,可将耐药基因盒整合并表达。整合子存在于许多细菌中,是细菌的固有结构。第28页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五第三节细菌变异的机制一、基因突变突变（mutation）是细菌基因序列发生了稳定且可遗传的变异，导致细菌某些性状的改变，并可传给子代。点突变是由于个别碱基的置换、插入或丢失而引起，可导致核苷酸序列的改变。染色体畸变是指染色体较大范围的结构改变，包括易位、缺失、重复、倒位等。

第29页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五基因突变的规律1.随机性2.独立性3.稳定性4.可逆性5.稀有性第30页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五二、基因的转移和重组细菌基因的转移与重组是指受体菌接受来自供体菌（或病毒）的DNA片段，并把这种DNA片段整合成为受体菌基因组的一部分。

第31页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五１.转化（transformation）受体菌直接摄取供体菌游离的DNA片段并整合到受体菌的基因组上，使受体菌遗传性状发生改变。

第32页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五第33页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五2.转导（transduction）以噬菌体为载体，把供体菌的部分基因转移给受体菌，使受体菌获得新的性状。

（１）普遍性转导完全转导流产转导（２）局限性转导第34页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五外源DNA被降解，转导失败。完全转导——进入受体的外源DNA通过与细胞染色体的重组交换而形成稳定的转导子。流产转导普遍性转导第35页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五局限性转导

第36页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五3.接合（conjugation）供体菌通过性菌毛介导，将其质粒转移给受体菌的过程称为接合作用。有些质粒还能带动供体菌染色体向受体菌转移。

①F质粒的接合②R质粒的接合第37页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五F质粒的接合F+F-F+F-F+F+F+F+DonorRecipientF+F-第38页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五接合第39页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五R质粒的接合R质粒接合的关键是有tra区域R100质粒可使宿主对下列药物及重金属具有抗性：汞（mercuricion，mer）四环素（tetracycline，tet）链霉素(Streptomycin,Str)磺胺(Sulfonamide,Sul)氯霉素(Chlorampenicol,Cml)夫西地酸（fusidicacid，fus）质粒R100基因图谱第40页，共42页，2022年，5月20日，19点25分，星期五第四节细菌遗传变异