第5章 细菌的遗传变异

第四章细菌的遗传与变异赣南医学院病原生物学教研室曹镐禄TELQ：330223876基本概念：

遗传（heredity）：指亲代细菌与子代细菌的相似性，它使细菌的性状保持相对稳定，是各种细菌存在的根据。

变异（variation）：指亲代与子代以及子代细菌之间的不相似性，细菌得以进化。

遗传性变异（基因型变异）非遗传性变异（表型变异）基因型与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第一节细菌的基因组1.细菌染色体结构：环状dsDNA长度：130--2000m核苷酸数量：3000—4000kb基因数量：400--5000编码蛋白：约2000个结构蛋白一、细菌的基因组的主要成分特点：复制快：105

bp/min

无组蛋白，无内含子，为连续基因

不编码蛋白质的基因少基因基本不重叠单倍体：突变后更易表现

细菌致病岛：

有各种功能的识别区域2.质粒（plasmid）存在于细胞质中细菌染色体外的遗传物质，为环状闭合的双链DNA，带有遗传信息，控制细菌某些特定的遗传性状。质粒的特征自我复制能力：紧密型、松弛型编码某些特定性状

转移能力：

接合性质粒(有tra基因，40-100kbp)非接合性质粒(15kbp)不相容性与相容性

丢失或消除

几种重要的质粒致育质粒（F质粒）：与有性生殖功能有关。耐药性质粒：编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。毒力质粒（Vi质粒）：编码与该菌致病性有关的毒力因子。ST细菌素质粒：编码各种细菌产生细菌素。Col代谢质粒：编码产生与代谢相关的许多酶类。3.噬菌体（bacteriophage）温和噬菌体：前噬菌体：

噬菌体基因组整合于宿主菌染色体中，不产生子代噬菌体，也不引起细菌裂解，但噬菌体DNA随细菌基因组的复制而复制，并随细菌的分裂而分配至子代细菌的基因组中。整合在细菌染色体上的噬菌体基因。带有前噬菌体的细菌。溶原性细菌：二、细菌基因组中主要的特殊结构转座元件（跳跃基因）：行动自如特点：两侧常带有重复序列、插入序列或tRNA，中间为某种特性基因。本质：是细菌基因组中能改变自身位置的一DNA序列。(它能在DNA分子中移动，不断改变它们在基因组的位置，能从一个基因组转移到另一个基因组中。)按结构和功能分为两类

插入序列(insertionsequence，IS)转座子(transposon，Tn)故：细菌基因组是静中有动。致：细菌基因的不稳定和高突变率。1、插入序列(insertionsequence，IS)

750~1550

bp，为最小的转座元件

两端有反向重复序列，与插入有关

中心序列能编码转位酶及转录有关的调节蛋白。2、转座子(transposon，Tn)

2000~25000

bp

两端为IS

中心序列有与转位无关的基因

如：毒素基因、耐药基因等

转座导致DNA重排、插入突变、插入点附近基因表达改变。IR转座酶基因IR插入序列：转座酶基因两俩为反向重复序列IRIR转座酶阻遏蛋白β内酰胺酶转座子Tn3：含有转座酶、β-内酰胺酶及阻遏蛋白编码基因细菌的转位元件比较常见的插入序列和转座子ISbpTn耐药或毒素基因IS1768Tn1AP（氨苄青霉素）IS21327Tn6Kan（卡那霉素）IS31300Tn10Tet（四环素）IS41426Tn551Em（红霉素）IS51195Tn681E.coliET（肠毒素）3、整合子（integron，In）

是一种运动性的DNA分子，具有独特结构可捕获和整合外源性基因，使之变成为功能性基因的表达单位。定位于细菌染色体、质粒或转座子上。基本结构：两端为保守末端，中间为可变

区，

含一个或多个基因盒。3个功能元件：重组位点、整合酶基因、启动

子，位于5/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。基因突变是指DNA碱基对的置换、插入或缺失所致的基因结构的变化。分为点突变和染色体畸变。根据遗传信息的改变方式，基因突变又可分为沉默突变、错义突变和无义突变。第二节细菌基因突变一、基因突变规律

1、自发突变与诱发突变自发突变突变率：10-10-10-6诱发突变突变率：10-6-10-4检测细菌诱变因子的诱变试验，可用于检测环境因子对人类致癌作用的筛选，如Ames试验2、突变与选择3、回复突变与抑制突变野生型突变型正向突变回复突变表型回复表型回复突变没有改变正向突变的DNA序列，只是在第二个位点发生突变抑制第一次突变效应，即抑制突变。二、突变型细菌及其分离

抗性突变型药敏试验

营养缺陷突变型营养物质筛选

条件致死性突变型温度敏感试验

发酵阴性突变型乳糖发酵试验第三节基因的转移和重组类型

基因来源

转移方式转化

供菌

受菌摄入接合

供菌

通过性菌毛转导

供菌

噬菌体媒介溶原性转换

噬菌体

前噬菌体一、转化（transformation）：供体菌游离的DNA片段直接进入受体菌使受体菌获得新性状的过程。活的R型肺炎链球菌感染1928年Griffith的实验取血培养活的S型肺炎链球菌感染活的S型肺炎链球菌1928年Griffith的实验死的S型肺炎链球菌感染1928年Griffith的实验取血培养S死+R活感染S活1928年Griffith的实验取血培养DNA(S)+R活感染S活1944年Avery的实验裸DNA摄入整合转化因子（transformingprinciple）在转化过程中，转化的DNA片段称为转化因子，分子量小于107，最多不超过10~20个基因。感受态（competence）带正电通透性增高转化的结果影响转化的因素供受菌基因型：同源性；亲缘关系近，转化率高受菌的生理状态：感受态（competence）对数生长期的后期环境因素：Mg2＋、Ca2＋等可促进转化DNA片断以单链形式进入受体菌转化获取的DNA片断较小二、接合（conjugation）细菌通过性菌毛相互