细菌遗传变异

关于细菌遗传变异遗传（heredity):子代与亲代生物学性状的相似。generalstabilityon“likeness”inthecharacteristicsofprogenyandparent变异（variation):

子代与亲代以及子代与子代之间生物学性状的差异。thedifferencebetweenprogenyandparent.

Heritablevariation:geneticsubstancechangesNonheritablevariation:environmentchanges第2页,共30页，2024年2月25日，星期天遗传性变异(hereditaryvariation)or（基因型变异genotypicvariation)非遗传性变异(non-hereditaryvariation)

（表型变异phenotypicvariation）遗传性变异和非遗传性变异的区别遗传性变异非遗传性变异基因改变+-遗传+-可逆性-+外界环境-+变异幅度个别细胞群体第3页,共30页，2024年2月25日，星期天第一节细菌的变异现象

variationphenomenaofbacteria

形态、结构变异毒力变异耐药性变异菌落变异第4页,共30页，2024年2月25日，星期天1.形态结构变异

variation

ofshapeandstructurea.形态的变异：迟缓期对数期稳定期、衰退期（大）（小）（多型性）b.L型变异青霉素、溶菌酶

正常形态细菌

L型变异(Lform)

(Normalbacterium)

抗体或补体(部分或完全失去(antibodyorcomplement)胞壁)

第5页,共30页，2024年2月25日，星期天c.

3-6%NaCl

鼠疫耶氏菌多形态性(polymorphism)

陈旧培基物

第6页,共30页，2024年2月25日，星期天d.特殊结构的变异(variationofbacterialspecialstructures)

42-43℃

炭疽杆菌失去形成芽胞能力,毒性降低

10-20天

变形杆菌0.1%石炭酸

迁徙生长（H）点状生长、单个菌落（O）(H:薄膜（德语hauch）O：无薄膜（德语ohnhauch）鞭毛变异即(H-O变异)第7页,共30页，2024年2月25日，星期天2.毒力变异(virulencevariation)

增强(enhancement):

β棒状噬菌体

白喉棒状杆菌

获得白喉毒素(C.diphtheriae)(diphtheria-toxin)

减弱(weakness):

胆汁、甘油、马铃薯培养基

牛分枝杆菌卡介苗(BCG)

13年(230代)

第8页,共30页，2024年2月25日，星期天3.耐药性变异(resistancevariation)

细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药的变异称为耐药性变异。

耐药性突变（drug-resistantmutation

机制重组（recombination)

耐药性质粒的转移（transmissionofRplasmid)e.g.金黄色葡萄球菌含链霉素培基

痢疾杆菌依链株(Streptomycin-dependentStrain)

长期培养

第9页,共30页，2024年2月25日，星期天4.菌落变异

colonyvariation

在陈旧培养基中长期培养

光滑型菌落粗糙型菌落

S

(smoothcolony)

R(roughcolony)

原因：失去LPS的特异多糖(reason:lossofspecificpolysaccharideofLPS)菌落变异即(S-R变异)第10页,共30页，2024年2月25日，星期天第二节细菌遗传变异的物质基础基因组(genome)：

染色体(chromosome)（mentionedabove)

染色体外遗传物质

(extra-chromosomalgeneticelements)

质粒

转位因子第11页,共30页，2024年2月25日，星期天ChromosomalDNAornucleoidgenerallyacircular,double-strandedmoleculeofDNAthatisalsocallednucleoid第12页,共30页，2024年2月25日，星期天质粒（plasmid）细菌染色体外的遗传物质，是环状闭合的双链DNA。带有遗传性息，能自行复制，随细菌分裂转移到子代细胞，并非细菌生长所必需。(Extra-chromosomalgeneticsubstance,circular,double-strandedDNAmolecule,notessentialforbacterialgrowth)特征自我复制能力(autonomousreplication)编码产物赋予细菌某些性状特征(confersomefeaturesonbacteria)可自行丢失与消除(canbelost)转移性(transferable)相容性和不相容性(incompatibleandcompatible)第13页,共30页，2024年2月25日，星期天几种重要的质粒致育质粒（Fplasmid）耐药质粒(Rplasmid)毒力质粒（Viplasmid)细菌素质粒(Colplasmid)第14页,共30页，2024年2月25日，星期天第三节细菌的变异机制

(mechanismsofbacterialvariation)(一)基因的突变（mutation)1.Definition：微生物某些遗传物质发生突然而稳定的改变（astableheritablechangeofbacterialgene)2.频率(frequency):10-6

---10-93.种类:自发突变（spontaneousmutation)诱发突变（inducedmutation)4.染色体畸变(chromosomalaberration)第15页,共30页，2024年2月25日，星期天（二）基因的转移和重组基因转移（genetransfer）外源性的遗传物质由供体菌转入某受体菌细胞的过程称为基因转移。重组（recombination）转移的基因与受体菌DNA整合在一起称为重组，使受体菌获得供体菌的某些性状。细菌的基因转移和重组可通过转化、接合、转导、溶原性转换和原生质体融合等方式进行。第16页,共30页，2024年2月25日，星期天1.转化（transformation）供体菌裂解游离的DNA片段被受体菌直接摄取，使受体菌获得新的性状。Definition:

GeneticrecombinationinwhichabacteriumdirectlytakesupafreeDNAfragmentandthenincorporateitintotherecipientbacterialgenome,resultinginthealterationofbacterialgeneticconstitution.第17页,共30页，2024年2月25日，星期天转化试验第18页,共30页，2024年2月25日，星期天2.接合（conjugation）细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物质（主要是质粒DNA）从供体菌转移给受体菌。(BacterialDNAistransferredfromdonorbacteriumtorecipientbacteriumbyFpilus.)接合性质粒：能通过接合方式转移的质粒称为接合性质粒，F质粒、R质粒、Col质粒和毒力质粒等。F质粒是最早发现的一种质粒。第19页,共30页，2024年2月25日，星期天MechanismofF+xF-CrossesF+F-F+F-F+F+F+F+F+第20页,共30页，2024年2月25日，星期天R质粒的接合日本首先分离到抗多种药物的宋内志贺菌多重耐药株，多重耐药性很难用基因突变解释。健康人中大肠埃希菌30%~50%有R质粒，而致病性大肠埃希菌90%有R质粒。与多重耐药性有关。耐药质粒从一个细菌转移到另一个细菌中。第21页,共30页，2024年2月25日，星期天R质粒耐药传递因子（resistancetransferfactor,RTF）与F质粒相似，编码性菌毛的产生和通过接合转移耐药（r）决定子第22页,共30页，2024年2月25日，星期天3.转导（transduction）以温和噬菌体为载体，将供体菌的一段DNA转移到受体菌内，使受体菌获得新的性状。（DonorbacteriumDNAistransferredtorecipientbacteriumbyphage)普遍性转导（generalizedtransduction）局限性转导（restrictedtransduction）第23页,共30页，2024年2月25日，星期天Themechanismofgeneralized

transduction第24页,共30页，2024年2月25日，星期天4.溶原性转换（lysogenicconversion）当噬菌体感染细菌时，宿主菌染色体中获得了噬菌体的DNA片段，使其成为溶原状态时而致细菌获得新的性状(ThepresenceofprophageDNAconstitutesageneticalterationtothehostcell.)(。白喉棒状杆菌、A群链球菌、肉毒梭菌、产气荚膜梭菌、霍乱弧菌第25页,共30页，2024年2月25日，星期天基因来源转移方式transformation供体菌直接摄取conjugation供体菌性菌毛transduction供体菌噬菌体为载体lysogenicconversion噬菌体整合5.原生质体融合(protoplastfusion)

融合剂

细胞去壁二倍体（diploid)第26页,共30页，2024年2月25日，星期天第四节细菌遗传变异的实际意义在疾病的诊断及预防中的应用细菌耐药性变异与抗