第05章细菌的遗传变异2小时

第5章细菌的遗传变异遗传（heredity)变异(variation)基因型(genotype)表型(phenotype)基因型变异(genotypicvariation)：BCG

表型变异(phenotypicvariation)：细菌L型基因型和表型变异的比较基因型变异表型变异基因结构

变化未变可逆性

不或极少可逆稳定性

稳定不稳定环境影响涉及细菌数不受影响受影响

个别全体一、细菌的遗传物质

相对较小，有一个起始复制位点几个基因组成操纵子，转录一条mRNA，各自的蛋白质，几个操纵子由一个调控基因(regulatorygene)调控。基因连续，没有内含子(intron)，转录不需加工剪接。不编码的DNA比真核细胞少，大部分DNA编码蛋白质。与病毒不同，少数基因重叠现象，大部编码基因不重叠。结构基因是单拷贝，编码rRNA的基因是多拷贝的，快速合成蛋白质。特点质粒具有自我复制的能力。质粒编码基因产物决定某些特定性状。耐药性、致育性、致病性质粒可自行丢失与消除。非生命所必须，性状丢失。质粒通过多种方式转移。接合和非接合性质粒可分为相容性与不相容性

质粒DNA的特征

1)致育质粒（F质粒）

2)耐药性质粒

编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。一是接合性耐药质粒（R质粒），另一是非接合耐药性质粒；

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

编码细菌素；col质粒

5)代谢质粒

编码相关的代谢酶。

质粒(plasmid)

是细菌基因组中能改变自身位置的一段DNA序列，这种转座作用可以发生在同一染色体上，也可在染色体之间或质粒之间，甚至在染色体和质粒之间。转座酶(transposase)

插入序列（insertionsequence)转座子(transposon)转座因子（transposableelement)

插入序列

750～1550bp，最短的转座因子，两端反向重复序列，重组酶的识别位点。中心有转位酶基因，与转座有关。染色体和质粒具有。

转座子(transposon，Tn)：2～2.5kb,两端为IS,中心有与转位无关基因，如毒素基因、耐药基因等，可转移，转座使插入处基因完整性破坏，基因结构分子重排。常见的插入序列和转座子ISbpTn耐药或毒素基因

IS1

768

Tn1

AP（氨苄青霉素）

IS2

1327

Tn6

Kan（卡那霉素）

IS3

1300

Tn10

Tet（四环素）

IS4

1426

Tn551

Em（红霉素）

IS5

1195

Tn681

E.coliET（肠毒素）固有的遗传单位，位于细菌染色体、质粒或转座子上，是运动性的DNA分子，可捕获外源性基因。成为功能性基因表达单位。两端为保守末端，中间为可变区，含一个或多个基因盒，一个结构基因（耐药基因）和碱基对，基因盒是单一的可移动的DNA分子，只有当它被整合子捕获并整合到整合子中才能转录。

整合子含有3个功能元件：重组位点；整合酶基因；启动子，位于5”保守末端。通过转座子或接合性质粒，使多种耐药基因在细菌中进行水平传播整合子（integron，In）：二、转移和重组基因的转移和重组是遗传性变异的原因，供菌提供DNA；受菌接受DNA重组；受菌获得供菌DNA和性状。同源重组（homologousrecombination)

紧密相关DNA，外源性单链DNA取代非同源重组（nonhomologousrecombination)

不相关DNA。位点专一重组酶作用下，缺失或插入的DNA联结。如转座子、前噬菌体。获得性状。

一、转化（transformation）：

供体菌裂解释放的DNA片段被受菌直接摄取，使受体菌获得了新的性状。+吸附摄入重组突变株DNA受体

影响因素：供受菌基因型：

同源性；亲缘关系近，转化率高受菌的生理状态：

感受态（competence），正电荷，细胞膜通透性增高。人工诱导。

环境因素：Mg2＋、Ca2＋等可促进转化

细菌通过性菌毛沟通，将供菌DNA转给受体菌，受体菌获得供体菌性状。二、接合（conjugation）F＋F＋F＋F-F质粒的接合电镜下的接合Hfr（高频重组菌株）：F质粒可以游离，也可以与染色体整合有性菌毛，接合方式，转移染色体细菌染色体转移频率高，F质粒低F质粒位于染色体末端，接合过程受因素影响，F+质粒不可能进入F-，F-很少转化为F+。受体菌获得供体菌性状F质粒也可以脱落，终止Hfr状态。Hfr转移细菌染色体过程R质粒的接合单独存在不能发生质粒接合性传递a）组成耐药性传递因子（resistancetransferfactor，RTF）耐药决定子存在方式：RTFrRTF+r

RTF:编码性菌毛和转移质粒

r决定子：编码耐药性b）功能ISRTFr决定子RTFr决定子ISTn9Tn4Tn5R质粒结构图(三）转导（transduction）

噬菌体媒介，将供菌DNA转给受菌。普遍性转导局限性转导局限性转导示意图前噬菌体gal

bio正常脱离断裂和再接偏差脱离galbio

galbio

gal

bio

gal

biogal

bio

gal断裂和再接局限性转导彷徨试验：随机的、非定向，突变是在接触噬菌体之前，噬菌体对突变仅起筛选而不是诱导作用。

突变的性质：突变率：10-6～10-9自发突变与诱发突变突变与选择回复突变与抑制突变突变型细菌及其分离：

耐药性突变型药敏试验营养缺陷突变型营养物质筛选条件致死性突变型ts株。

发酵阴性突变型乳糖发酵试验

诊断困难

H→O变异：如伤寒沙门菌鞭毛

S→R变异：消失荚膜或多糖抗原性改变毒力下降，生化反应改变治疗困难：耐药预防：BCG四、实际应用

基因工程载体：质粒，噬菌体工程菌和酶：限制性内切酶，连接酶选择目的基因，细菌中表达，如胰岛素、白介素、干扰素等基因工程疫苗细菌的