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1、,10/16/2018,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,10/16/2018,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。,10/16/2018,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。,10/16/2018,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
2、：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。,10/16/2018,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,10/16/2018,一、染色体,结构：环状双链DNA 长度：13002000m 核苷酸数量： 30004000Kb 基因数量：40005000 编码蛋白：约2000个结构蛋白,10/16/2018,二、质粒,质粒：细菌染色体外的遗传物质，为环状闭合的双链DNA,10/16/2018,二、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
3、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,10/16/2018,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,10/16/2018,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,10/16/2018,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,10/16/2018,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
4、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,10/16/2018,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,10/16/2018,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,10/16/2018,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
5、 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,10/16/2018,二、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,10/16/2018,二、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,10/16/2018,二、基因转移与重组,转化示意图,10/16/2018
6、,二、基因转移与重组,小鼠体内肺炎链球菌的转化试验,10/16/2018,二、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。,10/16/2018,二、基因转移与重组,转导示意图,10/16/2018,二、基因转移与重组,普遍性转导示意图,10/16/2018,二、基因转移与重组,局限性转导示意图,10/16/2018,二、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、C
7、ol质粒。 非接合性质粒：不能通过性菌毛在细菌间转移的质粒。,10/16/2018,二、基因转移与重组,细菌的接合状态,10/16/2018,二、基因转移与重组,F质粒的接合过程,10/16/2018,二、基因转移与重组,F质粒的接合过程,10/16/2018,二、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,10/16/2018,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
8、、基因转移与重组,溶原性转换,10/16/2018,二、基因转移与重组,溶原性转换示意图,10/16/2018,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,10/16/2018,一、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。,10/16/2018,遗传性变异（基因型变异） 非遗传性变异（表型变异）,二、细菌变异的分类,10/16/2018,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,10/16/2018,
9、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,10/16/2018,形态结构变异,三、常见的细菌变异现象,10/16/2018,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,10/16/2018,形态结构变异,三、常见的细菌变异现象,鼠疫耶氏菌: 36%高盐琼脂培基多形态性,10/16/2018,形态结构变异,三、常见的细
10、菌变异现象,10/16/2018,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,10/16/2018,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,10/16/2018,细菌菌落变异,三、常见的细菌变异现象,10/16/2018,增强棒状噬菌体 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
11、现象,10/16/2018,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,10/16/2018,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,10/16/2018,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
12、疫苗,一、在疾病的诊断、治疗与预防中的应用,10/16/2018,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,10/16/2018,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,10/16/2018,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等细胞因子和乙肝疫苗等生物制品。,四、在基因工程中的应用,10/16/2018,本章小结与知识拓展,变异的类型-表型（非遗传）和基因型（遗传） 变异的现象-细菌的形态结构、菌落形态、毒力、抗原性、耐药性 变异的遗传物质-染色体、质粒、噬菌体基因组 变异的机制-基因突变、基因的转移和重组（转化、转导、接合和溶原性转换）,
