微生物的遗传与变异

微生物的遗传与变异第一页，共二十五页，编辑于2023年，星期六第四章、微生物的遗传与变异

同其他生物一样，细菌具有遗传性和变异性，细菌的形态、结构、新陈代谢、毒力和对药物的敏感性等性状，都是由遗传物质决定的。这些性状在子代、亲代中表现相同称为遗传(heredity)，而子代与亲代之间出现差异则称为变异（variation）。遗传保证了种属性状相对稳定，而变异可使细菌产生变种和新种。第二页，共二十五页，编辑于2023年，星期六第四章微生物的遗传与变异遗传型变异（基因型变异）：遗传物质结构改变引起的变异。新获得的性状可稳定地传给后代。非遗传型变异（表型变异）：遗传物质结构未改变，由于外界环境条件的作用引起的变异。第三页，共二十五页，编辑于2023年，星期六一、细菌的遗传物质（一）细菌染色体(chromosomeofbacteria)细菌是原核细胞型微生物，无细胞核，其染色体就是核质，由一条双股链状DNA分子组成，附着在横隔中介体或细胞膜上。细菌染色体无组蛋白包绕，在菌体内高度盘绕成丝团状。（二）质粒(plasmid)质粒是细菌染色体外的遗传物质，由双股闭合环DNA组成，通常以超螺旋状态存在于细胞浆中。第四页，共二十五页，编辑于2023年，星期六一、细菌的遗传物质第五页，共二十五页，编辑于2023年，星期六质粒（plasmid）的主要特征1、具有自我复制的能力；2、质粒携带的基因往往赋予宿主细菌新的表型；3、质粒的丢失与消除直接影响到宿主菌的表型性状；4、质粒可以在不同菌体间转移；5、质粒的相容性。几种质粒可同时共存于同一细菌细胞内的现象称为相容性；反之，不能共存于同一细菌细胞内的，称不相容性。

第六页，共二十五页，编辑于2023年，星期六质粒图第七页，共二十五页，编辑于2023年，星期六质粒的应用第八页，共二十五页，编辑于2023年，星期六（三）转座因子（transposableelement）近年来发现微生物的某些DNA片段作为一个独立单位可在染色体上移动，此种移动甚至可发生在不同种细胞之间。这种可移动的DNA片段称为转座因子。细菌的转座因子有三种类型：插入序列（insertionsequence,IS）转座子（transposon,Tn）某些特殊的噬菌体，例如Mn，是促变噬体的简称。第九页，共二十五页，编辑于2023年，星期六（四）毒力岛（pathogenicityisland,PAI）毒力岛（PAI）：是20世纪90年代提出的一个新概念。PAI是指病原菌的某个或某些毒力基因群，分子结构与功能有别于细菌染色体，但位于细菌染色体之内，因此称之为“岛”。第十页，共二十五页，编辑于2023年，星期六二、细菌变异现象（一）、形态结构变异

细菌形态、大小及许多结构均可产生变异。形态大小变异：用药后，菌体膨大，呈梨形、丝状；或由革兰氏阳性变为革兰氏阴性，以及衰老型出现；鞭毛变异：称为H－O变异；荚膜变异：丢失荚膜，毒力下降等。第十一页，共二十五页，编辑于2023年，星期六（一）、形态结构变异第十二页，共二十五页，编辑于2023年，星期六（二）、生理特性变异毒力变异：包括毒力增强和毒力减弱两方面。耐药性变异：细菌对某种抗菌药物可由敏感变成耐药。甚至对某种药物产生依赖。酶活性变异：变异后，其酶活性发生改变，成为营养缺陷型，不能合成某种营养成分，或失去分解某种糖的能力。菌落变异：肠道杆菌较为常见，由光滑型（Smooth）变为粗糙型(Rough)称为S－R变异。S－R变异往往涉及多种性状的改变：毒力下降或消失、抗原性下降、生化反应不典型等。第十三页，共二十五页，编辑于2023年，星期六S-R变异第十四页，共二十五页，编辑于2023年，星期六三、遗传型变异的机理遗传型变异由基因型改变而引起的，能相对稳定地遗传，包括基因突变与基因转移。（一）基因突变(genemutation)

碱基置换：转换点突变：颠换移码突变

缺失染色体畸变：易位重复倒位

点突变是染色体上某一点核苷酸序列的改变所致，只涉及一对或少数几对碱基的改变。染色体畸变则涉及较大范围的DNA结构变化。第十五页，共二十五页，编辑于2023年，星期六点突变碱基置换：包括由嘌呤置换嘌呤、嘧啶置换嘧啶的转换和嘌呤置换嘧啶或嘧啶置换嘌呤的颠换两种。

…AATTCC……AGTTGC…

…TTAAGG……TCAACG…移码突变：是由于DNA碱基排列中一对或少数几对核苷酸的增加或缺失所致。…TTAAGG………TTCAAGG……第十六页，共二十五页，编辑于2023年，星期六（二）基因转移两个性状不同的细菌可发生基因转移（genetransfer），从而引起传型变异。在基因转移中提供DNA的细菌叫供体菌；接受DNA的细菌称之为受体菌。细菌的基因转移方式有五种：转化、转导、接合、原生质体融合和转染。第十七页，共二十五页，编辑于2023年，星期六1、转化(transformation)受体菌直接摄取供体菌的游离DNA片段并整合到自己基因组中，从而获得新的性状的过程称为转化。供体菌的DNA可人工抽提得到或由细菌自然死亡释放。第十八页，共二十五页，编辑于2023年，星期六2、转导(transduction)以温和噬菌体为媒介，将供体菌DNA片段转移到受体菌内，使受体菌获得新的遗传性状，称为转导。可分为普遍性转导(generalizedtransduction)局限性转导(restrictedtransduction)。第十九页，共二十五页，编辑于2023年，星期六3、接合(conjugation)两个细菌直接接触，供体菌通过性菌毛将DNA转入受体菌内，使受体菌获得新的遗传性状的过程称为接合或细菌的杂交。第二十页，共二十五页，编辑于2023年，星期六4、原生质体融合(fusionofprotoplast)细菌形成原生质体后，在聚乙二醇（PEG）作用下可以使两个细菌细胞发生融合。融合的细菌可在高渗培养基上生长。因为融合体具有两套亲本的染色体，因此可以表现两者的特性。第二十一页，共二十五页，编辑于2023年，星期六5、转染(transfection

):溶原性细菌染色体上整合有前噬菌体而获得新的遗传性状时称转染，也称溶原性转换。第二十二页，共二十五页，编辑于2023年，星期六四、细菌遗传变异在实践上的应用1、在诊断、预防和治疗方面的应用

细菌变异株的形态结构、生化反应、毒力、抗原构造和菌落性状等均可发生改变，造成性状不典型，常给细菌鉴定工作带来困难，了解细菌的变异现象和规律才能进行正确诊断。同时，对预防传染病具有特别重要的意义。第二十三页，共二十五页，编辑于2023年，星期六四、细菌遗传变异在实践上的应用2、在检查致癌物质方面有应用细菌的突变可由诱变剂引起，凡能诱导细菌突变的物质对人