1、第4節(jié)細菌的遺傳與變異,遺傳性變異（基因型變異）非遺傳性變異（表型變異）,一、常見的細菌變異現(xiàn)象,形態(tài)變異：單一形態(tài) 多形態(tài)結構變異：H-O菌落變異：S-R毒力變異：BCG的產(chǎn)生抗原變異：志賀菌屬細菌耐藥性變異：MRSA酶活性變異：營養(yǎng)缺陷型(auxotroph),,形態(tài)結構變異,3-6%食鹽鼠疫耶氏菌 多形態(tài)性    

2、0;    陳舊培基物,,青霉素、溶菌酶正常形態(tài)細菌 L型變異 抗體或補體 (部分或完全失去胞壁),,特殊結構的變異  42-43℃炭疽桿菌 失去形成芽胞能力, 毒性降低

3、 10-20天          變形桿菌 0.1%石炭酸 遷徙生長（H） 點狀生長、單個菌落（O）,,,菌落變異,在陳舊培養(yǎng)基中長期培養(yǎng)光滑型菌落 粗糙型菌落 &#

4、160;  S               R原因：失去LPS的特異多糖,,毒力變異,增強 β棒狀噬菌體白喉棒狀桿菌 獲得白喉毒素 減弱

5、 膽汁、甘油、馬鈴薯培養(yǎng)基牛分枝桿菌 卡介苗                    13年(230代),,,耐藥性變異,細菌對某種抗菌藥物有敏感變

6、成耐藥的變異稱為耐藥性變異。金黃色葡萄球菌有些細菌還同時耐受多種抗菌藥物，即多重耐藥性，甚至產(chǎn)生藥物依賴性。 含鏈霉素培基痢疾桿菌 依鏈株            長期培養(yǎng),,耐藥性變異,變異機制 （1）產(chǎn)生鈍化酶 （2）滲

7、透障礙 （3）靶位的改變 （4）接合蛋白接合量變化 （5）代謝拮抗物增加 （6）主動外排機制,二、細菌遺傳變異的物質基礎,基因組：染色體和染色體外遺傳物質（DNA）,,,質粒 噬菌體 轉座因子(Tn),（一）染色體,環(huán)狀雙螺旋DNA,（二）質粒（plasmid）,細菌染色體外的遺傳物質，是環(huán)狀閉合的雙鏈DNA。帶有遺傳性息，能自行復制，隨細菌分裂轉移到子代細胞，并非細菌生長所必需。

8、特征自我復制能力編碼產(chǎn)物賦予細菌某些性狀特征可自行丟失與消除轉移性相容性和不相容性,幾種重要的質粒致育質粒（F質粒）耐藥質粒（R質粒）毒力質粒（Vi質粒）細菌素質粒代謝質粒,（三）噬菌體,微生物病毒具有病毒的基本特性分布廣泛，有嚴格的宿主特異性,1、生物學性狀,形態(tài)與結構蝌蚪形、微球形和絲形化學組成蛋白質與核酸抗原性抵抗力,噬菌體（復合對稱）,噬菌體,噬菌體與宿主的相互關系,毒性噬菌體（virulen

9、t phage）能在宿主菌細胞內(nèi)復制增殖，產(chǎn)生許多子代噬菌體，并最終裂解細菌，稱為毒性噬菌體溫和噬菌體（temperate phage）/ 溶原性噬菌體（lysogenic phage）噬菌體基因與宿主菌染色體整合，不產(chǎn)生子代噬菌體，但噬菌體DNA能隨細菌DNA復制，并隨細菌的分裂而傳代,噬菌體的種類,毒性噬菌體復制周期,吸附穿入生物合成成熟與釋放,毒性噬菌體裂解細菌的過程示意圖,噬菌現(xiàn)象,液體培養(yǎng)基 混濁

10、 澄清固體培養(yǎng)基中，出現(xiàn)噬斑（plaque）一定體積內(nèi)的噬斑形成單位數(shù)目（pfu）,,溫和噬菌體,前噬菌體（prophage）溶原性細菌（lysogenic bacterium）溶原性（lysogeny）溶原狀態(tài)溶原性周期和溶菌性周期溶原性轉換,prophage: 整合在細菌基因組中的噬菌體基因組,溶原性細菌,噬菌體的應用,細菌的鑒定與分型分子生物學研究的重要工具細菌感染的診斷與治療,細菌素,某些細菌產(chǎn)生，只對親

11、緣關系的細菌有抗菌作用產(chǎn)生細菌素是受質粒的控制主要用于對細菌分型及流行病學的調(diào)查,（四）轉座因子（Tn）與整合子（In）,是存在于細菌染色體或質粒DNA分子上的一段特異性核苷酸序列片段，它能在DNA分子中移動，不斷改變它們在基因組的位置，能從一個基因組轉移到另一個基因組中。,插入序列（insertion sequence,IS）是最小的轉位因子，＜2kb，不攜帶任何已知與插入功能無關的基因區(qū)域轉座子（transposon,Tn

12、）＞2kb，除攜帶與轉位有關的基因外，還攜帶耐藥性基因、抗金屬基因、毒素基因及其他結構基因?？赡芘c細菌的多重耐藥性有關。,,Tn,轉座子的特征,轉座噬菌體或前噬菌體是一些具有轉座功能的溶原性噬菌體，當整合到細菌染色體上，能改變?nèi)茉约毦哪承┥飳W性狀。,三、細菌基因型變異的機制,包括基因突變和基因轉移與重組基因突變和損傷后修復的規(guī)律 1、自發(fā)突變和誘導 2、隨機突變和選擇 3、回復突變 4、DNA的損傷

13、后修復基因突變的機制,堿基置換,堿基移碼,,,轉換,顛換,基因轉移與重組,基因轉移（gene transfer） 外源性的遺傳物質由供體菌轉入某受體菌細胞的過程稱為基因轉移。重組（ recombination）轉移的基因與受體菌DNA整合在一起稱為重組，使受體菌獲得供體菌的某些性狀。細菌的基因轉移和重組可通過轉化、接合、轉導、溶原性轉換和原生質體融合等方式進行。,轉化（transformation）,供體菌裂解游離的DNA片

14、段被受體菌直接攝取，使受體菌獲得新的性狀（受體菌直接攝取供體菌游離的DNA片段）,,,,,,,,,,,,,,,,轉化因子（transforming principle ）在轉化過程中，轉化的DNA片段稱為轉化因子 ，分子量小于107，最多不超過10~20個基因。感受態(tài)（competence）,,接合（conjugation）,細菌通過性菌毛相互連接溝通，將遺傳物質（主要是質粒DNA）從供體菌轉移給受體菌。 接合性質粒：能通過接

15、合方式轉移的質粒稱為接合性質粒，F(xiàn)質粒、R質粒、Col質粒和毒力質粒等。,F質粒的接合,,,,F+,,,F-,,,,,,,,F+,,,F-,,,,,,,,,,,F+,,,F+,,,,,,,,,,,F+,,,F+,,,,,,,,,,,,,,,Donor,,,,,,Recipient,,,,,F+,,,,,,,R質粒的接合日本首先分離到抗多種藥物的宋內(nèi)志賀菌多重耐藥株，多重耐藥性很難用基因突變解釋。健康人中大腸埃希菌30%~50%有R質

16、粒，而致病性大腸埃希菌90%有R質粒。與多重耐藥性有關。耐藥質粒從一個細菌轉移到另一個細菌中。,F+、Hfr、F’三種菌都有性菌毛，都為雄性菌。,R質粒耐藥傳遞因子（resistance transfer factor,RTF）與F質粒相似，編碼性菌毛的產(chǎn)生和通過接合轉移耐藥（r）決定子,,轉導（transduction）,以溫和噬菌體為載體，將供體菌的一段DNA轉移到受體菌內(nèi)，使受體菌獲得新的性狀。 普遍性轉導（genera

17、lized transduction）局限性轉導（restricted transduction）,普遍性轉導generalized transduction,前噬菌體從溶原菌染色體上脫離，進行增殖，在裂解期的后期，噬菌體的DNA已大量復制，裝配時可能會發(fā)生裝配錯誤，誤將細菌的DNA片段裝入噬菌體的頭部，成為一個轉導噬菌體。轉導噬菌體能以正常方式感染另一宿主菌，并將其頭部的染色體注入受體菌內(nèi)。被包裝的DNA可以是供體菌染色體上的任

18、何部分。,供體菌,,結果完全轉導流產(chǎn)轉導,局限性轉導restricted transduction,或稱特異性轉導， 所轉導的只限于供體菌染色體上特定的基因。溶原期時，噬菌體DNA整合在細菌染色體特定部位，噬菌體DNA發(fā)生偏差分離，將自身的一段DNA留在細菌染色體上，而帶走了細菌DNA上兩側的基因。當其轉導并整合到受體菌中，使受體菌獲得供體菌的某些遺傳性狀。所轉導的只限于供體菌上個別的基因。,噬菌體轉導,普遍性轉導與局限性轉

19、導的區(qū)別,,,,,溶原性轉換（ lysogenic conversion）,當噬菌體感染細菌時，宿主菌染色體中獲得了噬菌體的DNA片段，使其成為溶原狀態(tài)時而致細菌獲得新的性狀。 白喉棒狀桿菌、A群鏈球菌、肉毒梭菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌、霍亂弧菌,溶源性轉換,毒性噬菌體,,,,細菌－細菌： 轉化：供－受（直接） 轉導：供－受（溫和噬菌體） 接合：供－受（性菌毛） 原生

20、質體融合：原－原（PEG）噬菌體－細菌：溶原性轉換：前噬菌體,四、細菌變異的實際應用,在疾病的診斷、治療與預防中的應用在測定致癌物質中的應用在流行病學中的應用在基因工程中的應用,在疾病的診斷、治療與預防中的應用,形態(tài)、結構、染色性、生化特性、抗原性及毒力等方面的變異，使得診斷復雜化耐藥菌株日益增多，預防耐藥性 藥敏實驗 早期足量 要有一定療程,聯(lián)合用藥 不要濫用減毒菌株和無毒株可制備成疫苗,在

21、測定致癌物質中的應用,凡能誘導細菌發(fā)生突變的物質都有可能是致癌物質。 Ames實驗傷寒沙門菌（his-） （his+）,,在流行病學中的應用,分子生物學分析方法已被用于流行病學調(diào)查質粒指紋圖（PFP）對噬菌體的敏感性，對細菌素的敏感性,在基因工程中的應用,基因工程是根據(jù)遺傳變異中細菌可因基因轉移和重組而獲得新性狀的原理設計的 切取目的基因→連接到載體上→轉移到工程菌內(nèi)，大量表達目的基因產(chǎn)物目前已大量生產(chǎn)胰島素、干擾素