细菌的遗传变异

7/2/2024第十一章细菌遗传与变异胡生梅病原生物与免疫学高职高专护理7/2/2024知识要点细菌与其他生物一样，也具有遗传和变异的特性，细菌的变异往往会导致细菌的形态结构、生理代谢、致病性、耐药性、抗原性等性状发生改变。本章主要介绍了细菌遗传变异的物质基础，细菌变异的发生机制，细菌变异的现象，细菌遗传变异在医学上的应用。7/2/2024学习目标通过本章学习应该掌握细菌变异的实际意义；熟悉细菌的变异现象；了解细菌变异的物质基础及机制。7/2/2024前言遗传：是病原生物的性状在子代与亲代中保持相对稳定，且代代相传，而使其种属得以保存。变异：是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。细菌的变异分为遗传性变异和非遗传性变异两种类型。7/2/2024第一节细菌遗传变异的物质基础一、染色体二、质粒三、噬菌体7/2/2024一、染色体结构：环状双链DNA长度：1300—2000

m核苷酸数量：3000—4000Kb基因数量：4000—5000编码蛋白：约2000个结构蛋白7/2/2024二、质粒质粒：细菌染色体外的遗传物质，为环状闭合的双链DNA7/2/2024二、质粒质粒的基本特征自我复制能力编码产物赋予细菌某些特殊性状并非细菌生命活动不可缺少的遗传物质，可自行丢失与消除具有转移性一个细菌可带有一种或几种不同的质粒7/2/2024质粒的类型致育质粒----F质粒耐药质粒----R质粒毒力质粒----Vi质粒大肠菌素质粒----Col质粒二、质粒7/2/2024能感染微生物的病毒具有病毒的基本特性分布广泛，有严格的宿主特异性三、噬菌体7/2/2024形态与结构蝌蚪形微球形纤线形化学组成蛋白质与核酸抗原性抵抗力三、噬菌体7/2/2024噬菌体的类型毒性噬菌体/溶菌性噬菌体能在宿主菌细胞内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌，称为毒性噬菌体。温和噬菌体/溶原性噬菌体噬菌体基因与宿主菌染色体整合，不产生子代噬菌体，但噬菌体DNA能随细菌DNA复制，并随细菌的分裂而传代。三、噬菌体7/2/2024第二节细菌变异的发生机制一、基因突变二、基因转移与重组7/2/2024突变：是指细菌的遗传基因发生突然而稳定的改变，导致细菌性状的遗传性变异基因突变(点突变、小突变)

：基因中一个或几个碱基对发生的改变。一般只引起较少的性状变异。碱基置换、插入、缺失、转位因子的转位染色体畸变(大突变)：大段核苷酸序列插入和丢失→死亡一、基因突变7/2/2024基因突变的规律突变率：自发突变率极低，为10-9-10-6诱导突变率提高突变与选择：突变是随机的，不定向的选择是定向的回复突变：野生型--突变型（正向突变）突变型--野生型（回复突变）一、基因突变7/2/2024二、基因转移与重组基因转移：遗传物质由供体菌转入受体菌细胞内的过程。基因重组：转移的基因与受体菌DNA整合在一起。外源性遗传物质细菌染色体DNA质粒DNA噬菌体基因基因转移与重组的方式：转化、转导、接合、溶原性转换7/2/2024二、基因转移与重组转化概念：受体菌直接从周围环境中摄取供体菌裂解游离的DNA片段，从而获得供体菌部分遗传性状的过程。条件：转化的DNA为小片段受体菌处于感受态7/2/2024二、基因转移与重组转化示意图7/2/2024二、基因转移与重组小鼠体内肺炎链球菌的转化试验7/2/2024二、基因转移与重组转导概念：通过溶原性噬菌体在供、受体菌间或噬菌体与宿主间进行的遗传物质转移。要点：转导的本质是源于噬菌体的装配错误。包括普遍性转导与局限性转导。7/2/2024二、基因转移与重组转导示意图7/2/2024二、基因转移与重组普遍性转导示意图7/2/2024二、基因转移与重组局限性转导示意图7/2/2024二、基因转移与重组接合概念：细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物质从供体菌转移给受体菌的过程。接合性质粒：能通过结合方式转移的质粒，包括F质粒、R质粒、Col质粒。非接合性质粒：不能通过性菌毛在细菌间转移的质粒。7/2/2024二、基因转移与重组细菌的接合状态7/2/2024二、基因转移与重组F质粒的接合过程F+菌F–菌7/2/2024二、基因转移与重组F+F-F+F-F+F+F+F+F质粒的接合过程7/2/2024二、基因转移与重组R质粒包括两部分耐药传递因子：与F质粒相似，编码性菌毛和接合转移。耐药决定子：编码对抗菌药物的耐药性。R质粒的接合7/2/2024溶原性细菌：某些温和噬菌体感染敏感细菌后，其基因可整合于宿主菌染色体中，此状态下的细菌称为溶原性细菌。溶原性转换：溶原性细菌因DNA结构改变获得噬菌体基因赋予的新性状。二、基因转移与重组溶原性转换7/2/2024二、基因转移与重组溶原性转换示意图7/2/2024第三节细菌变异的现象一、细菌变异的概念二、细菌变异的分类三、常见的细菌变异现象7/2/2024一、细菌变异的概念遗传：是病原生物的性状在子代与亲代中保持相对稳定，且代代相传，而使其种属得以保存。变异：是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。7/2/2024遗传性变异（基因型变异）非遗传性变异（表型变异）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二、细菌变异的分类7/2/2024形态结构变异菌落变异毒力变异耐药性变异三、常见的细菌变异现象7/2/2024

青霉素、溶菌酶

正常形态细菌L型变异

抗体或补体(部分或完全失去胞壁)L型细菌（细胞壁缺陷型）：许多细菌在β内酰胺类抗生素、抗体、补体和溶菌酶等因素的影响下，细胞壁肽聚糖受损或合成受阻，成为细胞壁缺陷菌，称～。因1935年首先在英国Lister研究院发现而得名。形态结构变异三、常见的细菌变异现象7/2/2024形态结构变异三、常见的细菌变异现象7/2/2024形态结构变异三、常见的细菌变异现象正常霍乱弧菌霍乱弧菌L型7/2/2024形态结构变异三、常见的细菌变异现象鼠疫耶氏菌:3~6%高盐琼脂培基多形态性

7/2/2024有荚膜的肺炎球菌无荚膜的肺炎球菌形态结构变异三、常见的细菌变异现象7/2/2024形态结构变异三、常见的细菌变异现象芽胞变异：

特定条件下，炭疽杆菌→失去形成芽胞能力→毒性降低鞭毛变异：

特定条件下，鞭毛细菌→无鞭毛菌

7/2/2024光滑型菌落（S）→粗糙型菌落（R）原因：失去LPS的特异多糖S型菌一般致病性强，从标本中分离致病菌时，应挑选S型菌进行纯培养。细菌菌落变异三、常见的细菌变异现象7/2/2024S型菌落R型菌落细菌菌落变异三、常见的细菌变异现象7/2/2024增强β棒状噬菌体

白喉棒状杆菌获得白喉毒素减弱

胆汁、甘油、马铃薯培养基

牛结核分枝杆菌卡介苗（BCG）

13年（230代）

毒力变异三、常见的细菌变异现象7/2/2024概念：细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药。90%金黄色葡萄球菌耐青霉素多重耐药：有些细菌还表现为同时耐受多种抗菌药物。甚至有些细菌变异后产生对药物的依赖性耐药性变异三、常见的细菌变异现象7/2/2024第四节细菌遗传变异在医学上的应用一、在疾病的诊断、治疗与预防中的应用二、在测定致癌物质中的应用三、在流行病学中的应用四、在基因工程中的应用7/2/2024形态、结构、染色性、生化特性、抗原性及毒力等方面的变异，使得诊断复杂化耐药菌株日益增多，预防耐药性药敏实验早期足量疗程要足,联合用药不要滥用抗生素减毒菌株和无毒株可制备成疫苗一、在疾病的诊断、治疗与预防中的应用7/2/2024凡能诱导细菌发生突变的物质都有可能是致癌物质。Ames实验伤寒沙门菌（his-）（his+）二、在测定致癌物质中的应用7/2/2024分子生物学分析方法已被用于流行病学调查质粒指纹图（PFP）对噬菌体的敏感性，对细菌素的敏感性三、在流行病学中的应用7/2/2024基因工程是根据遗传变异中细菌可因基因转移和重组而获得新性状的原理设计的。切取目的基因→连接到载体上→转移到工程菌内，大量表达目的基因产物。目前已大量生产胰岛素、干扰素、多种生长激素、rIL-2等