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1、,医 学 微 生 物 学(Medical Microbiology),第一篇 细菌学,第四章 细菌的遗传与变异,掌握： 细菌质粒的概念及主要性质，F质粒及R质粒的概念。 熟悉： 细菌的遗传物质。细菌的变异现象。,教 学 目 标,了解： 细菌的遗传变异在医学上的应用。,思考：,与细菌性状相关的遗传物质有哪些？ 细菌有哪些方式可改变遗传物质 细菌的遗传与变异有何用途,遗传(heredity)：细菌的性状保持相对稳定，且代代相传。 变异(variation)：在一定条件下，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。,细菌的遗传保证了物种的稳定性， 变异则产生变种或新种，有利于物种的进化
2、,细 菌 变 异 的 类 型,1.遗传性变异：又称基因型变异 特点： 常发生于个别的细菌 不受环境因素的影响 变异是不可逆的,牛型结核杆菌（有毒株）,胆汁-甘油-马铃薯培养 13年，230次传代,减毒株（BCG）,例：,2.表型变异：又称非遗传性变异 特点： 基因结构未改变。 发生于同一环境中所有细菌 影响因素去除后，变异的性状又可复原。,例：细菌L型,第一节 细菌基因组,质粒,噬菌体基因组,包括,细菌染色体,染色体以外遗传物质,1、细菌染色体,特征：, 多数为一条环状dsDNA。 非编码序列少、基因多为单拷贝、无内含子、操纵子结构。 致病岛（pathogenicity island）病原菌基
3、因组中存在编码与细菌毒力或致病性相关因子的外源DNA片段。, 致育质粒或称F质粒（fertility plasmid） 耐药性质粒 毒力质粒或Vi质粒 Col质粒细菌素 代谢质粒乳糖酶,2、质粒种类,自我复制能力：一个质粒是一个复制子 可自行丢失与清除 质粒非是细菌生命活动必须的遗传物质 可在细菌间转移 相容性与不相容性 编码细菌某些特定性状： 如 致育性、耐药性、致病性,质粒特征,3、转位因子(transposable element),（1）概念：细菌基因组内能改变自身位置的一段核苷酸序列,（2）特点： 是细菌菌体内可移动的遗传物质 能在质粒间、染色体间、质粒与染色体之间、染色体内自行转移
4、位置 转座作用依赖自身合成的特异性转座酶（tansposase）,（3）分类,特点：最简单的转座因子。结构中不含与转座无关的功能性表达基因。可独立存在，也可成为转座子的一部分。,1）插入序列（insertion sequence,IS）,2）转座子（transposon,Tn）,除两端的IS外还带有与转座无关的耐药、毒力等基因，并随Tn转座发生转移重组，致染色体突变，促使生物变异。,4、整合子（integron，In）,存在于染色体、质粒或转座子上的一种运动性DNA分子，具有独特结构可捕获和整合外源性基因，使之转变成为功能性基因的表达单位。,1989年Strokes和Hall首次提出整合子的概
5、念。,第二节 细菌基因突变,范围：点突变或小突变,大突变（染色体畸变）,细菌遗传物质的结构发生稳定的改变，导致细菌性状的遗传性变异,诱因：自发突变、诱发突变,方式：碱基置换、移码突变 特点：随机性和可回复性,1952年，Lederberg等设计了影印试验（replica plating），筛选耐药菌株,1.细菌耐药性突变是自发的，随机的，非诱导的； 2.药物仅起选择作用 3.突变发生越早，产生抗性突变株就越多。,影印试验证实：,第三节 基因的转移和重组,细菌间基因的转移与重组是发生遗传性变异的重要原因之一。,基因转移(gene transfer),遗传物质由供体菌进入受体菌体内的过程。,基因重
6、组(recombination),转移的基因与受体菌DNA整合在一起。,基因转移重组的方式：,受体菌直接摄取供体菌游离DNA片段，整合后改变了受体菌的遗传性状。,1.转化（Transformation）,如 小鼠体内肺炎链球菌的转化试验,遗传物质通过性菌毛由供体菌传递给受体菌，使受体菌遗传性状发生改变的过程。,2.接合（Conjugation）,F质粒的接合,R质粒的接合,以温和噬菌体为载体，把供体菌的基因转移到受体菌，使受体菌获得新性状的过程,3.转导（Transduction）,普遍性转导,2 局限性转导,完全转导 流产转导,结果,普 遍 性 转 导,局限性转导（restricted tr
7、ansduction）,或称特异性转导,溶原期时，噬菌体DNA发生偏差分离，将自身的一段DNA留在细菌染色体上，而带走了细菌DNA上两侧的基因。当其转导并整合到受体菌中，使受体菌获得供体菌的某些遗传性状。,4.溶原性转换（Lysogenic conversion）,温和噬菌体的DNA整合到宿主菌染色体DNA后，成为溶原状态导致遗传性变异。,第四节 细菌遗传变异在医学上的实际意义,(一)形态结构变异与细菌学诊断 变异细菌失去典型特性，影响正确诊断 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,形态结构变异,鼠疫耶氏菌,3-6%食盐,多形性,正常形态细菌
8、,青霉素、溶菌酶,L型变异,结构的变异 荚膜、鞭毛、芽胞,炭疽杆菌,42-43,10-20天,失去形成芽胞能力, 毒性降低,变形杆菌有鞭毛,0.1%苯酚,失去鞭毛,H-O变异,(二)细菌耐药变异与控制 ：药敏试验 药敏试验：是指测定某种细菌对某种抗菌药物敏感程度的体外试验。,临床上可通过合理用药等措施，降低耐药性突变的发生机会。,(三)细菌毒力变异与疾病预防,增强,白喉棒状杆菌,棒状噬菌体,获得白喉毒素,减弱,牛分枝杆菌,胆汁、甘油、马铃薯培养基,13年(230代),卡介苗,(四)流行病学分析,分子生物学的方法追踪传染源或相关基因的转移和播散。,(五)检测致癌物,对细菌有诱变作用的化学物质，一
9、般均有致癌的可能性。常采用细菌作为模型进行可疑致癌物的筛选。,常用试验： Ames试验 原理：是突变菌在诱变剂的作用下可能会发生回复突变而恢复其原有性状。,(六)基因工程,DNA体外重组技术 选择目的基因，工程菌中表达，如 胰岛素、白介素、干扰素等 基因工程疫苗,教学内容 细菌的遗传物质基础： 细菌的染色体，质粒，转座因子。 基因的转移与重组： 转化、转导、接合，细菌变异的实际意义。 细菌的遗传变异在医学上的应用。,习题,1.卡介苗（BCG） 2.细菌质粒的概念及种类？ 3.影印试验验证何种理论？,下次课预习内容,第五章 细菌的耐药性,第一篇 细菌学,Thanks for Your Attention,
