细菌的遗传变异

关于细菌的遗传变异第1页，共34页，2023年，2月20日，星期五遗传是指子代细菌所表现出的性状与亲代相同或相似，它能使细菌的性状保持相对稳定,保持物种延续。变异是指子代细菌所表现的性状与亲代不同,它能使物种不断进化,逐渐由低级向高级进化。第2页，共34页，2023年，2月20日，星期五细菌遗传的物质基础是DNA。包括：

1、基因组

2、质粒

3、转位因子

4、毒力岛第3页，共34页，2023年，2月20日，星期五第一节常见的细菌变异现象第4页，共34页，2023年，2月20日，星期五

一、形态与结构变异（一）形态变异细菌在不良生长环境下出现的形态变异例如：衰老型、L型细菌病原菌在动物特定组织器官中的形态变异例如：猪丹毒杆菌、炭疽杆菌形态变异多数是非遗传性的，将其恢复到正常环境，形态即可复原。第5页，共34页，2023年，2月20日，星期五（二）结构变异1、荚膜变异有荚膜的细菌在特定的条件下可失去荚膜，此种变异有的能遗传有的不能遗传。例如：炭疽杆菌（非遗传性）无毒炭疽芽孢苗（遗传性）第6页，共34页，2023年，2月20日，星期五2、芽孢变异有些能形成芽孢的细菌变异后可失去产生芽孢的特性。例如：炭疽杆菌（遗传性）第7页，共34页，2023年，2月20日，星期五3、鞭毛变异一些有鞭毛的细菌变异后可失去鞭毛，此为鞭毛变异,即H→O变异。例如：变形杆菌，H型菌→O型菌的变异第8页，共34页，2023年，2月20日，星期五二、菌落变异细菌的菌落类型：光滑型（S型）表面光滑、湿润、边缘整齐粗糙型(R型)表面粗糙、枯干、边缘不整齐变异类型：绝大多数细菌的菌落变异为S→R变异少数细菌为R→S变异菌落变异常伴随细菌毒力、生化特性、抗原性等的变异。第9页，共34页，2023年，2月20日，星期五

三、毒力变异细菌的毒力可由强变弱，也可由弱变强。由于细菌毒力可发生变异，所以实验室保存细菌时，除采用低温及冻干法外、还应定期通过易感动物。第10页，共34页，2023年，2月20日，星期五四、抗原性变异微生物的各种结构成分、如荚膜、鞭毛、菌毛、细胞壁、囊膜、衣壳蛋白等都具有抗原性。抗原性变异常见三种：原有的某种抗原消失原有的抗原结构发生改变使抗原性改变表面抗原丢失后，内部抗原暴露抗原性变异只有用血清学方法才可检测出来。抗原性变异常给微生物的鉴定和传染病的预防带来一定的困难。第11页，共34页，2023年，2月20日，星期五

五、耐药性变异原来对某种抗菌药物敏感的细菌，变异后可产生对该药物的耐药性，此称耐药性变异。由于滥用抗生素，导致具有耐药性的病原菌越来越多，造成严重后果。有鉴于此，在兽医临床上一方面要注意选用敏感药物，另一方面要合理使用抗生素。第12页，共34页，2023年，2月20日，星期五第二节细菌变异的机制第13页，共34页，2023年，2月20日，星期五一、非遗传性变异是由于外界环境的改变而引起的暂时的表现型的改变，其基因没有发生改变，当环境条件恢复时，细菌又能恢复原来的性状。此种变异不能遗传。其发生多数由于诱导而产生。第14页，共34页，2023年，2月20日，星期五二、遗传性变异是由于基因改变而引起的变异，能遗传。发生的机制有两种：基因突变基因重组第15页，共34页，2023年，2月20日，星期五（一）基因突变(genemutation)是由于细菌的遗传物质偶然发生改变而引起的变异，这种改变与外来的DNA无关。按发生改变的范围大小，分为点突变与染色体畸变两种。第16页，共34页，2023年，2月20日，星期五1、点突变是指DNA分子中的某一点发生了改变,例如在某一点增加或减少了碱基、原来碱基被其他碱基置换、碱基倒置等。2、染色体畸变是指DNA分子中某一段发生了改变，例如在DNA分子的某一部位增加或减少了一段DNA、DNA片断易位、倒转等。第17页，共34页，2023年，2月20日，星期五突变率基因突变是由于细菌在复制自身DNA时发生错误而引起，这种复制错误在任何微生物都可发生，发生的频率（即突变率）为104～109之间，即每繁殖1万到10亿个菌体可出现一次。第18页，共34页，2023年，2月20日，星期五（二）基因的转移与重组是指细菌等微生物，从外源获得DNA，与本身的DNA重新组合而引起的变异。基因转移与重组的5种方式：

转化转导转换接合原生质体融合第19页，共34页，2023年，2月20日，星期五1、转化（transformation）是指一种细菌从外界环境直接摄取了另一种细菌游离的DNA，二种菌的DNA重新组合而引起的变异。如肺炎链球菌的转化。第20页，共34页，2023年，2月20日，星期五2、转导（transduction）是指以温和噬菌体为媒介，将供体菌的DNA片断携带到受体菌中，引起遗传物质的重组而导致的变异。获得新遗传性状的受体菌称转导子。第21页，共34页，2023年，2月20日，星期五3、转换（conversion）是指温和噬菌体将自身遗传物质整合到细菌DNA中，而导致的变异。第22页，共34页，2023年，2月20日，星期五4、接合（conjugation）是指细菌通过性菌毛接触，由供体菌将质粒DNA转移给受体菌而引起的变异。第23页，共34页，2023年，2月20日，星期五5、原生质体融合（protoplastfusion）是指通过人为的方法，使两种细菌细胞的原生质体发生融合，并发生重组，产生新性状的个体。第24页，共34页，2023年，2月20日，星期五第三节人工获得微生物

变异品系的方法第25页，共34页，2023年，2月20日，星期五一、筛选即从自然界去找我们所需性状的菌株或毒株,很多制疫苗的弱毒株就是从自然界筛选出来的。第26页，共34页，2023年，2月20日，星期五二、人工诱变即利用理化的或生物学方法来处理微生物，使其性状发生变异，然后从中筛选我们所需要的菌株或毒株。此法比单纯筛选更容易得到变异株，但仍无方向性，故诱变后还需筛选。第27页，共34页，2023年，2月20日，星期五诱变剂用来诱发微生物变异的各种因素称诱变剂，有物理性诱变剂有、化学诱变剂和生物诱变因素。第28页，共34页，2023年，2月20日，星期五①物理性诱变剂温度紫外线激光X射线α射线β射线等第29页，共34页，2023年，2月20日，星期五②化学诱变剂有亚硝酸、烷化剂、5­溴尿嘧啶、5­氟尿嘧啶、2­氨基嘌呤、8­氮鸟嘌呤等。这些化学物质，或能引起DNA及其碱基对发生化学变构，或能掺入DNA分子中置换其天然碱基，或能插入DNA双螺旋的邻接碱基对之间，而导致细菌变异。第30页，共34页，2023年，2月20日，星期五

③生物诱变因素除噬菌体外，也常把微生物连续通过非易感动物、鸡胚或组织培养细胞，进行诱变育种，此种方法是使病原微生物毒力减弱的常用方法。第31页，共34页，2023年，2月20日，星期五三、基因工程是用人工方法将所需要的某一供体生物的DNA提取出来，再用适当的工具酶切割，将切下的目的基因与载体DNA(质粒、噬菌体或病毒)连接，然后与载体一起导入受体细胞（大肠杆菌、酵母菌等），使其随受体细胞的分裂而复