细菌的遗传与变异

细菌的遗传与变异第1页，共38页，2023年，2月20日，星期二掌握：细菌质粒的概念及主要性质，F质粒及R质粒的概念。熟悉：细菌的遗传物质。细菌的变异现象。教

学

目

标了解：细菌的遗传变异在医学上的应用。第2页，共38页，2023年，2月20日，星期二思考：与细菌性状相关的遗传物质有哪些？细菌有哪些方式可改变遗传物质细菌的遗传与变异有何用途第3页，共38页，2023年，2月20日，星期二遗传(heredity)：细菌的性状保持相对稳定，且代代相传。变异(variation)：在一定条件下，子代与亲代之间以及子代与子代之间的生物学性状出现的差异。细菌的遗传保证了物种的稳定性，变异则产生变种或新种，有利于物种的进化第4页，共38页，2023年，2月20日，星期二细

菌

变

异

的

类

型1.遗传性变异：又称基因型变异特点：①常发生于个别的细菌②不受环境因素的影响③变异是不可逆的牛型结核杆菌（有毒株）胆汁-甘油-马铃薯培养13年，230次传代减毒株（BCG）例：第5页，共38页，2023年，2月20日，星期二2.表型变异：又称非遗传性变异特点：①基因结构未改变。②发生于同一环境中所有细菌③影响因素去除后，变异的性状又可复原。例：细菌L型第6页，共38页，2023年，2月20日，星期二第一节细菌基因组质粒噬菌体基因组包括细菌染色体染色体以外遗传物质第7页，共38页，2023年，2月20日，星期二1、细菌染色体特征：①多数为一条环状dsDNA。②非编码序列少、基因多为单拷贝、无内含子、操纵子结构。⑤致病岛（pathogenicityisland）病原菌基因组中存在编码与细菌毒力或致病性相关因子的外源DNA片段。第8页，共38页，2023年，2月20日，星期二①致育质粒或称F质粒（fertilityplasmid）②耐药性质粒③毒力质粒或Vi质粒④Col质粒－细菌素⑤代谢质粒－乳糖酶2、质粒种类第9页，共38页，2023年，2月20日，星期二①自我复制能力：一个质粒是一个复制子②可自行丢失与清除质粒非是细菌生命活动必须的遗传物质③可在细菌间转移④相容性与不相容性⑤编码细菌某些特定性状：如致育性、耐药性、致病性质粒特征第10页，共38页，2023年，2月20日，星期二3、转位因子(transposableelement)（1）概念：细菌基因组内能改变自身位置的一段核苷酸序列第11页，共38页，2023年，2月20日，星期二（2）特点：①是细菌菌体内可移动的遗传物质②能在质粒间、染色体间、质粒与染色体之间、染色体内自行转移位置③转座作用依赖自身合成的特异性转座酶（tansposase）第12页，共38页，2023年，2月20日，星期二（3）分类特点：最简单的转座因子。结构中不含与转座无关的功能性表达基因。可独立存在，也可成为转座子的一部分。1）插入序列（insertionsequence,IS）第13页，共38页，2023年，2月20日，星期二2）转座子（transposon,Tn）

除两端的IS外还带有与转座无关的耐药、毒力等基因，并随Tn转座发生转移重组，致染色体突变，促使生物变异。第14页，共38页，2023年，2月20日，星期二4、整合子（integron，In）

存在于染色体、质粒或转座子上的一种运动性DNA分子，具有独特结构可捕获和整合外源性基因，使之转变成为功能性基因的表达单位。1989年Strokes和Hall首次提出整合子的概念。第15页，共38页，2023年，2月20日，星期二第二节细菌基因突变范围：点突变或小突变大突变（染色体畸变）细菌遗传物质的结构发生稳定的改变，导致细菌性状的遗传性变异诱因：自发突变、诱发突变方式：碱基置换、移码突变特点：随机性和可回复性第16页，共38页，2023年，2月20日，星期二影印培养示意图

抗生素敏感细菌接种于1952年，Lederberg等设计了影印试验（replicaplating），筛选耐药菌株第17页，共38页，2023年，2月20日，星期二1.细菌耐药性突变是自发的，随机的，非诱导的；2.药物仅起选择作用3.突变发生越早，产生抗性突变株就越多。影印试验证实：第18页，共38页，2023年，2月20日，星期二第三节基因的转移和重组细菌间基因的转移与重组是发生遗传性变异的重要原因之一。基因转移(genetransfer)遗传物质由供体菌进入受体菌体内的过程。基因重组(recombination)转移的基因与受体菌DNA整合在一起。第19页，共38页，2023年，2月20日，星期二基因转移重组的方式：受体菌直接摄取供体菌游离DNA片段，整合后改变了受体菌的遗传性状。1.转化（Transformation）第20页，共38页，2023年，2月20日，星期二如小鼠体内肺炎链球菌的转化试验第21页，共38页，2023年，2月20日，星期二遗传物质通过性菌毛由供体菌传递给受体菌，使受体菌遗传性状发生改变的过程。2.接合（Conjugation）①F质粒的接合②R质粒的接合第22页，共38页，2023年，2月20日，星期二第23页，共38页，2023年，2月20日，星期二HfrF-HfrF-Hfr重组的F-第24页，共38页，2023年，2月20日，星期二以温和噬菌体为载体，把供体菌的基因转移到受体菌，使受体菌获得新性状的过程3.转导（Transduction）１普遍性转导2局限性转导完全转导流产转导第25页，共38页，2023年，2月20日，星期二结果普遍性转导第26页，共38页，2023年，2月20日，星期二局限性转导（restrictedtransduction）或称特异性转导溶原期时，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。第27页，共38页，2023年，2月20日，星期二4.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28页，共38页，2023年，2月20日，星期二第四节细菌遗传变异在医学上的实际意义(一)形态结构变异与细菌学诊断变异细菌失去典型特性，影响正确诊断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，生化反应改变第29页，共38页，2023年，2月20日，星期二形态结构变异鼠疫耶氏菌3-6%食盐多形性第30页，共38页，2023年，2月20日，星期二正常形态细菌青霉素、溶菌酶L型变异蜡样芽胞杆菌L型的镜下形态（多形性）第31页，共38页，2023年，2月20日，星期二结构的变异荚膜、鞭毛、芽胞炭疽杆菌42-43℃10-20天失去形成芽胞能力,毒性降低变形杆菌有鞭毛0.1%苯酚失去鞭毛H-O变异第32页，共38页，2023年，2月20日，星期二(二)细菌耐药变异与控制

：药敏试验

药敏试验：是指测定某种细菌对某种抗菌药物敏感程度的体外试验。临床上可通过合理用药等措施，降低耐药性突变的发生机会。第33页，共38页，2023年，2月20日，星期二(三)细菌毒力变异与疾病预防增强白喉棒状杆菌β棒状噬菌体获得白喉毒素减弱牛分枝杆菌胆汁、甘油、马铃薯培养基13年(230代)卡介苗第34页，共38页，2023年，2月20日，星期二(四)流行病学分析分子生物学的方法追踪传染源或相关基因的转移和播散。第35页，共38页，2023年，2月20日，星期二(五)检测致癌物对细菌有诱变作用的化学物质，一般均有致癌的可能性。常采用细菌作为模型进行可疑致癌物的筛选。常用试验：Ames试验原理：是突变菌在诱变剂的作用下可能会发生回复突变而恢复其原有性状。第36页，共38页，2023年，2月20日，星期二(