《细菌的遗传变异Heredityandvariationofbacteria》由会员分享，可在线阅读，更多相关《细菌的遗传变异Heredityandvariationofbacteria（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、医学微生物学 Medical Microbiology,第5章,细菌的遗传变异Heredity and variation of bacteria,概 述,遗传：子代与亲代的生物学性状基本相同，且代代相传。 变异：子代与亲代以及子代与子代之间的生物学性状出现差异。,遗传性变异 非遗传性变异genotypic variation phenotypic variation,基因型和表型变异的比较,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,细菌的遗传与变异,细菌的变异现象 phenomenon of
2、bacterial variation,1,形态结构变异 Variation of morphology and structure 细菌L型在青霉素、溶菌酶、补体等作用下，使菌细胞壁发生缺陷。细菌呈多态性，革兰染色阴性。H-O 变异细菌失去鞭毛,2.菌落变异 variation of colony,光滑型（smooth,S） 粗造型（rough,R）S-R 变异S型菌株致病性强，一般新分离的菌株为S型。菌落发生变异后，细菌的理化特性、抗原性、生化能力、毒力等也可发生改变。,3. 毒力变异virulent variation,毒力增强 无毒的白喉棒状杆菌感染温和噬菌体后成为有毒株。 - cor
3、ynephage 含毒素基因 编码毒素蛋白 毒素减弱 有毒菌株变异为弱毒或无毒菌株卡介苗 Bacillus of Calmette-Guerin,BCG : 卡介二氏用有毒的牛结核分枝杆菌在含甘油、马铃薯的培养基上，经13年连续230次传代所获得的一毒力减弱但保留有抗原性的变异株。是 用于人工免疫以预防结核病的活疫苗。,4. 耐药性变异variation of virulence,细菌对某种抗生素或药物由敏感变为不敏感即为细菌的耐药现象。细菌耐药性的产生，一方面是细菌等微生物自然生存能力所表现的一种自然现象，另一方面与人类行为密切相关。例如抗生素的广泛应用。目前耐药菌株越来越多，并随着新抗生素
4、的不断问世，多重耐药株也不断增多，呈现全球范围的普遍趋势。抗生素抗生素耐药敏感,第一节 细菌的遗传物质 material of bacterial heredity,1.细菌染色体 chromosome：dsDNA，3.25106 bp复制快：105 bp/min无组蛋白，无内含子，为连续基因单倍体：突变后更易表现,染色体DNAchromosome,2.质粒(plasmid):存在于细菌胞质中的闭合环状双链DNA,为染色体外的遗传物质。带有遗传信息, 控制细菌某些特定的遗传性状。 特点 自主复制 编码某些表型 可丢失和转移 具有不相容性与相容性重要的质粒有F质粒fertility plasmi
5、d-编码性菌毛, R质粒resistance plasmid-耐药, Vi质粒virulent plasmid-毒力)，Col质粒细菌素。,3.转位因子transposable element：存在于细菌染色体或质粒中的一段特异性核苷酸序列片段，能在DNA分子中移动，在细菌基因组中不断改变位置，并可从一个基因组转移到另一个基因组中。转位因子主要有： 插入序列 insertion sequence,IS 转座子 transposon,Tn,IS转座的一般模式,IS (insertion sequence): 750-1550 bp； 两端重复序列，与插入有关， 中心序列有转位酶基因。IS 在细菌
6、染色体、质粒和温和噬菌体DNA中广泛存在，为其正常组分， IS只编码与转位作用有关的酶。,转座子结构,Tn (transposon): 2000-25000 bp；两端为IS，中心序列有与转位无关基因，如：毒素基因、耐药基因等,IS 只编码与转位作用有关的酶转位酶 transposases 在此酶的作用下，通过碱基配对起插入作用。其基因的两端可以为反向重复序列 inverted repeat, IR ，也可以是同向重复序列。IS 在细菌染色体、质粒和温和噬菌体DNA中广泛存在，为其正常组分。 Tn 带有IS, 但Tn的中心序列可含多个基因，如抗性基因。ATGCATACGATn3 Tn7 Tn5
7、ATGCA ATGCA 氯霉素 TACGT TACGT 氨苄青霉素 卡那霉素transposase IS Tn,常见的插入序列和转座子,IS bp Tn 耐药或毒素基因,IS1 768 Tn1 AP（氨苄青霉素）,IS2 1327 Tn6 Kan（卡那霉素）,IS3 1300 Tn10 Tet（四环素）,IS4 1426 Tn551 Em（红霉素）,IS5 1195 Tn681 E.coli ET（肠毒素）,4. 整合子（integron，In）：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 整合子含有3个功能元件：重组位点；整合酶基因；启动子
8、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,5. 转座噬菌体 tranposable phage,温和噬菌体 temperate phage,前噬菌体：整合在细菌染色体上的噬菌体基因,溶原性细菌：带有前噬菌体的细菌,溶原性转换：某些前噬菌体可导致细菌基因型和性状发生改变。例如白喉棒状杆菌产生白喉毒素的机理,溶菌周期,第二节 细菌基因表达的调节,For your self,第三节 基因的转移和重组,转移：供菌提供DNA；受菌接受DNA 重组：受菌获得供菌DNA,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
9、菌体,一,转化(transformation)：供体菌游离的DNA片段(供菌死亡时释放或人工方法提取DNA) 被受体菌直接摄取，使受体菌获得新的性状。,影响因素：供受菌基因型：同源性；亲缘关系近，转化率高 感受态（competence）：生理活动过程中摄取转化因子的最佳时期 环境因素：Mg2、Ca2等可促进转化,基因转化模式图,供体菌DNA,供体DNA的一股被降解,二,接合(conjugation)细菌通过性菌毛将供体菌DNA转给受体菌，受体菌获得供体菌性状.通过接合方式转移的质粒称为接合性质粒。,F质粒（fertility factor, 致育因子）,接触：细胞质沟通 转移：F质粒进入F菌，
10、1分钟完成 复制：F菌转为F菌,F质粒的接合 F+F 高频重组菌（high frequency recombination,Hfr） F F+ 、 Hfr、 F都为雄菌,F,Hfr(高频重组菌株):F质粒与染色体整合;具有结合和转移功能;细菌染色体转移频率高，F质粒低;受体菌获得供体菌性状;用于绘制基因图,Hfr转移细菌染色体过程,R质粒 耐药传递因子 RTF：编码性菌毛 耐药决定因子 r： 编码耐药,三, 转导(transduction):以噬菌体为载体，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。,普遍性转导：,毒性噬菌体，温和噬菌体 包装错误：任何部位细菌DNA片段转导性噬
11、菌体：宿主菌DNA，无噬菌体DNA 受菌接受转导噬菌体(供菌)DNA受菌获得供菌性状,普遍性转导（generalized transduction),局限性转导：温和性噬菌体,脱落错误：前噬菌体及两边的细菌DNA 转导性噬菌体：噬菌体DNA及细菌DNA,局限性转导(specialized transduction),普遍性转导与局限性转导的区别,四,溶原性转换(lysogenic conversion):噬菌体DNA与菌染色体整合,受菌获得新的性状如白喉杆菌:-噬菌体-外毒素基因 不产毒白喉杆菌产毒白喉杆菌,5.原生质体融合(protoplast fusion),将两种不同的细菌经溶菌酶或青霉
12、素等处理，失去细胞壁成为原生质体以后进行相互融合的过程。,第四节、基因突变,基因突变规律,突变率：106109 自发突变与诱发突变 突变与选择 回复突变与抑制突变,培 养 液 （混浊）,培 养 液 （澄清）,含抗生素液体培养基,无抗生素平板,含抗生素平板,无菌印膜,标记点,影印培养示意图,影印平板：自发的，随机的，非诱导的药物仅起选择作用,彷徨试验：随机的、非定向的突变是在接触噬菌体之前就已发生，噬菌体对突变仅起筛选而不是诱导作用。,突变型细菌及其分离： 耐药性突变型 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,诊断困难HO变异：如伤寒沙门菌鞭毛SR变异：消失荚膜或多糖抗原性改变毒力下降，生化反应改变 治疗困难：耐药 预防：BCG,第五节、细菌遗传变异在医学上的实际应用,Ames试验：,基因工程,载体：质粒，噬菌体 工程菌和酶：限制性内切酶，连接酶 选择目的基因，细菌中表达，如胰岛素、白介素、干扰素等 基因工程疫苗,1.细菌的遗传物质包括哪些？ 2.细菌基因转移和重组的类型及主要差异？ 3.影印试验验证何种理论？ 4.名词解释质粒、转座子、整合子、转导、转化、接合、溶原性转换、原生质体融合, R质粒、Hfr、 BCG、transposon、lysogenic conversion, Ames试验,思考题,
