病原8细菌的遗传与变异.ppt

第三节第三节 细菌细菌(xjn)(xjn)的遗传与变异的遗传与变异第一页，共七十二页。基本概念基本概念遗传遗传(ychun)(ychun)：使细菌的性状保持相对稳定，且代代相传，使使细菌的性状保持相对稳定，且代代相传，使其菌种得以保存。其菌种得以保存。变异：变异：在一定条件下，子代与亲代之间以及子代与子代之在一定条件下，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。间的生物学性状出现的差异。细菌的变异分为细菌的变异分为:1.1.遗传性变异：遗传性变异：基因变基因变 不可逆不可逆 可遗传可遗传 2.2.非遗传性变异：非遗传性变异：基因未变基因未变 可逆可逆 不遗传不遗传第二页，共七十二页。遗传性变异遗传性变异(biny)与非遗传性变异与非遗传性变异(biny)的比较的比较遗传性变异遗传性变异非遗传性变异非遗传性变异基因改变基因改变+-遗传遗传+-可逆性可逆性-+外界环境外界环境-+变异幅度变异幅度个别细胞个别细胞群体群体第三页，共七十二页。一一.细菌细菌(xjn)(xjn)的变异现象的变异现象（一）形态结构的变异(biny)（二）菌落变异（三）毒力变异（四）耐药性变异第四页，共七十二页。v细菌的大小和形态：细菌的大小和形态：在不同的生长时期可不同，生长过程在不同的生长时期可不同，生长过程(guchng)(guchng)中受外界环境的影响也可发生变异。如：鼠疫耶氏菌在陈旧培养中受外界环境的影响也可发生变异。如：鼠疫耶氏菌在陈旧培养物上细菌的多形态性、细菌物上细菌的多形态性、细菌L L型。型。v细菌的特殊结构细菌的特殊结构：如荚膜（肺炎链球菌）、芽胞（炭疽芽孢杆菌）、如荚膜（肺炎链球菌）、芽胞（炭疽芽孢杆菌）、鞭毛（变形杆菌鞭毛（变形杆菌H-OH-O变异）也可发生变异。变异）也可发生变异。（一）形态（一）形态(xngti)结构的变异结构的变异第五页，共七十二页。（一）形态(xngti)结构的变异v3-6%3-6%食盐食盐鼠疫耶氏菌鼠疫耶氏菌 多形态多形态(xngti)(xngti)性性 陈旧培基物陈旧培基物第六页，共七十二页。v青霉素、溶菌酶青霉素、溶菌酶正常形态细菌正常形态细菌 L L型变异型变异抗体或补体抗体或补体(部分部分(b fen)(b fen)或完全失去胞壁或完全失去胞壁)第七页，共七十二页。细菌的菌落：有细菌的菌落：有光滑光滑(S)(S)型型和和粗糙粗糙(R)(R)型型两种。两种。S S型表面光滑、湿润、边缘整齐。经人工培养多次传代后菌型表面光滑、湿润、边缘整齐。经人工培养多次传代后菌落表面边为粗糙、干燥、边缘不整齐，称落表面边为粗糙、干燥、边缘不整齐，称SRSR变异。变异。SRSR变异常见于肠道杆菌。变异常见于肠道杆菌。变异时不仅菌落的发生改变，且其它变异时不仅菌落的发生改变，且其它(qt)(qt)性状也可变化。性状也可变化。S S型菌的致病性强，但有少数型菌的致病性强，但有少数R R型菌的致病性强，如结核分枝杆菌。型菌的致病性强，如结核分枝杆菌。（二）菌落（二）菌落(jnlu)变异变异第八页，共七十二页。（二）菌落(jnlu)变异在陈旧培养基中长期培养在陈旧培养基中长期培养光滑型菌落光滑型菌落粗糙型菌落粗糙型菌落SSR 原因：失去原因：失去(shq)(shq)LPSLPS的特异多糖的特异多糖第九页，共七十二页。S型菌落型菌落(jnlu)R型菌落型菌落(jnlu)第十页，共七十二页。毒力增强：毒力增强：无毒力的白喉棒状杆菌常寄居在咽喉部，不致病；当感无毒力的白喉棒状杆菌常寄居在咽喉部，不致病；当感染了染了-棒状噬菌体后变成溶原性细菌，则获得产生白喉毒素的能力，棒状噬菌体后变成溶原性细菌，则获得产生白喉毒素的能力，引起白喉。引起白喉。毒力减弱毒力减弱(jinru)(jinru)：有毒菌株长期在人工培养基上传代培养，可使有毒菌株长期在人工培养基上传代培养，可使细菌的毒力减弱或消失。卡介苗细菌的毒力减弱或消失。卡介苗(BCG)(BCG)是有毒的牛结核分枝杆菌在是有毒的牛结核分枝杆菌在含有胆汁、甘油、马铃薯培养基上，经过含有胆汁、甘油、马铃薯培养基上，经过1313年，连续传年，连续传230230代，获代，获得的一株毒力减弱但仍保持免疫原性的变异株。得的一株毒力减弱但仍保持免疫原性的变异株。（三）毒力变异（三）毒力变异(biny)第十一页，共七十二页。（三）毒力变异(biny)v增强增强(zngqing)棒状噬菌体棒状噬菌体白喉棒状杆菌白喉棒状杆菌获得获得白喉毒素白喉毒素v减弱减弱胆汁、甘油、马铃薯培养基胆汁、甘油、马铃薯培养基牛分枝杆菌牛分枝杆菌卡介苗卡介苗1313年年(230(230代代)第十二页，共七十二页。牛分支(fnzh)杆菌Mycobacterium bovis 置于含胆汁的培养基，逐渐增加(zngji)胆汁的浓度13年年卡介苗 Bacillus Calmette-Guerin (BCG)在胆汁中适应性生长，充分(chngfn)减毒成为预防肺结核的疫苗。第十三页，共七十二页。v耐药性变异：耐药性变异：细菌对某种抗菌药物由敏感变为耐药的变异。有些细菌对某种抗菌药物由敏感变为耐药的变异。有些细菌还表现为同时耐受多种抗菌药物，即细菌还表现为同时耐受多种抗菌药物，即多重耐药性。多重耐药性。v从抗生素广泛应用以来，细菌对抗生素耐药的不断增长是世界从抗生素广泛应用以来，细菌对抗生素耐药的不断增长是世界范围内的普遍趋势，给临床治疗带来很大的困难，并成为范围内的普遍趋势，给临床治疗带来很大的困难，并成为(chngwi)当今医学上的重要问题。当今医学上的重要问题。（四）耐药性变异（四）耐药性变异(biny)第十四页，共七十二页。（四）耐药性变异(biny)v金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌v有些细菌还同时耐受有些细菌还同时耐受(naishu)多种抗菌药物，即多重耐药性，甚多种抗菌药物，即多重耐药性，甚至产生药物依赖性。至产生药物依赖性。含链霉素培基含链霉素培基痢疾杆菌痢疾杆菌 依链株依链株长期培养长期培养第十五页，共七十二页。二二.细菌细菌(xjn)(xjn)遗传变异的物质基础遗传变异的物质基础（一）细菌（一）细菌(xjn)(xjn)的染色体的染色体（二）染色体外的遗传物质（二）染色体外的遗传物质 1.1.细菌的质粒细菌的质粒 2.2.噬菌体噬菌体 3.3.转位因子转位因子第十六页，共七十二页。（一）细菌（一）细菌(xjn)(xjn)的染色体的染色体v是裸露的是裸露的DNADNA，无组蛋白包绕。由一条双股环状，无组蛋白包绕。由一条双股环状DNADNA分子反复回旋分子反复回旋盘绕而成，附着在横隔中介体或细菌膜上。盘绕而成，附着在横隔中介体或细菌膜上。v基因与真核细菌不同，基因是连续的基因与真核细菌不同，基因是连续的,无内含子，转录后形成的无内含子，转录后形成的mRNAmRNA不必再剪切、拼接不必再剪切、拼接(pn ji)(pn ji)，可直接翻译成多肽。，可直接翻译成多肽。vDNADNA的复制，在大肠杆菌已被证明是双向复制。的复制，在大肠杆菌已被证明是双向复制。v自大肠杆菌提取的自大肠杆菌提取的DNADNA是一条完整的是一条完整的DNADNA链，分子量仅为人体细胞链，分子量仅为人体细胞DNADNA量的量的0.1%0.1%。大肠杆菌的。大肠杆菌的DNADNA约为约为41064106个碱基对，因此约有个碱基对，因此约有50005000多个多个基因，可编码几千种多肽。基因，可编码几千种多肽。第十七页，共七十二页。v概念：概念：是细菌染色体以外的遗传物质，是环状闭是细菌染色体以外的遗传物质，是环状闭合的双链合的双链DNADNA。质粒基因可编码多种重要。质粒基因可编码多种重要(zhngyo)(zhngyo)的生物学性状。的生物学性状。1.1.质粒质粒（二）染色体外的遗传物质（二）染色体外的遗传物质第十八页，共七十二页。具有具有(jyu)(jyu)自我复制的能力。自我复制的能力。DNADNA所编码的基因产物赋予细菌某些性状特征。所编码的基因产物赋予细菌某些性状特征。可自行丢失与消除。可自行丢失与消除。转移性。转移性。可分为相容性与不相容性两种。可分为相容性与不相容性两种。（1 1）质粒）质粒DNADNA的主要的主要(zhyo)(zhyo)特征特征第十九页，共七十二页。（2 2）医学）医学(yxu)(yxu)上重要的质粒上重要的质粒v1)1)致育质粒（致育质粒（F F质粒）：质粒）：编码细菌的性菌毛编码细菌的性菌毛v2)2)耐药性质粒：耐药性质粒：编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药 性。分性。分两类，一是接合性耐药质粒（两类，一是接合性耐药质粒（R R质粒），另一是非接合耐药性质粒；质粒），另一是非接合耐药性质粒；v3)3)细菌素质粒：细菌素质粒：编码细菌产生编码细菌产生(chnshng)(chnshng)细菌素；细菌素；v4)4)毒力质粒（毒力质粒（ViVi质粒）：质粒）：编码与该菌致病性有关的毒力因子；编码与该菌致病性有关的毒力因子；v5)5)代谢质粒：代谢质粒：编码产生相关的代谢酶。编码产生相关的代谢酶。第二十页，共七十二页。v噬菌体：噬菌体：是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒微生物的病毒。v噬菌体具有病毒的一些特性噬菌体具有病毒的一些特性(txng)(txng)：个体微小、没个体微小、没有细胞结构、专性细胞内寄生。有细胞结构、专性细胞内寄生。v噬菌体分布：噬菌体分布：极广，凡是有细菌的场所，就可能极广，凡是有细菌的场所，就可能有相应的噬菌体的存在。有相应的噬菌体的存在。2.2.噬菌体噬菌体第二十一页，共七十二页。v噬菌体很小，用电镜观察。噬菌体很小，用电镜观察。v在电镜下有三种形态：蝌蚪形、在电镜下有三种形态：蝌蚪形、微球形和丝形。微球形和丝形。v大多数噬菌体呈蝌蚪形，由头大多数噬菌体呈蝌蚪形，由头部和尾部部和尾部(wib)两部分组成。两部分组成。（1 1）噬菌体的形态噬菌体的形态(xngti)(xngti)与结构与结构第二十二页，共七十二页。蝌蚪蝌蚪(kdu)形噬菌体结构模式图形噬菌体结构模式图第二十三页，共七十二页。噬菌体的其他噬菌体的其他(qt)(qt)生物学性状生物学性状化学组成：化学组成：噬菌体主要由核酸和蛋白质组成。噬菌体主要由核酸和蛋白质组成。遗传物质：遗传物质：DNADNA或或RNARNA，由此分成，由此分成DNADNA噬菌体和噬菌体和RNARNA噬菌体。噬菌体。蛋白质：蛋白质：构成头部的衣壳及尾部，起着保护核酸的作用。构成头部的衣壳及尾部，起着保护核酸的作用。抗原性：抗原性：噬菌体具有噬菌体具有(jyu)(jyu)抗原性，能刺激机体产生特异性抗体。抗原性，能刺激机体产生特异性抗体。抵抗力：抵抗力：对理化因素及多数化学消毒剂的抵抗力比一般细菌的繁对理化因素及多数化学消毒剂的抵抗力比一般细菌的繁殖体强，殖体强，75 30min75 30min灭活。能耐受低温和冰冻，但对紫外线和灭活。能耐受低温和冰冻，但对紫外线和X X射射线敏感。线敏感。第二十四页，共七十二页。（2 2）噬菌体与细菌）噬菌体与细菌(xjn)(xjn)的相互关系的相互关系v噬菌体感染细菌有两种结果：噬菌体感染细菌有两种结果：v噬菌体增殖噬菌体增殖(zngzh)(zngzh)，细菌被裂解，建立，细菌被裂解，建立溶菌性周期溶菌性周期，这类，这类噬菌体称为毒性噬菌体。噬菌体称为毒性噬菌体。v噬菌体核酸与细菌染色体整合，成为前噬菌体，细菌变噬菌体核酸与细菌染色体整合，成为前噬菌体，细菌变为溶原性细菌，建立为溶原性细菌，建立溶原性周期溶原性周期，这类，这类噬菌体称为温和噬菌体称为温和噬菌体。噬菌体。第二十五页，共七十二页。v噬菌体可分为两类：噬菌体可分为两类：v毒性噬菌体：毒性噬菌体：能在宿主细胞内复制增殖，产生许多子代噬能在宿主细胞内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌。菌体，并最终裂解细菌。v温和温和(wnh)(wnh)噬菌体：噬菌体：噬菌体基因与宿主染色体整合，不噬菌体基因与宿主染色体整合，不产生子代噬菌体，但噬菌体产生子代噬菌体，但噬菌体DNADNA能随细菌能随细菌DNADNA复制，复制，并随细菌的分裂而传代。并随细菌的分裂而传代。（2 2）噬菌体与细菌）噬菌体与细菌(xjn)(xjn)的相互关系的相互关系第二十六页，共七十二页。1)1)噬菌体的溶菌性周期噬菌体的溶菌性周期v噬菌体的复制周期或溶菌周期：噬菌体的复制周期或溶菌周期：从噬菌体吸附至细菌溶解释放出子代噬菌体的过程。从噬菌体吸附至细菌溶解释放出子代噬菌体的过程。v增殖方式：增殖方式：毒性毒性(d xn)(d xn)噬菌体在敏感菌内以复制方式进行增殖。噬菌体在敏感菌内以复制方式进行增殖。v增殖过程包括：增殖过程包括：吸附穿入、生物合成、成熟释放。吸附穿入、生物合成、成熟释放。第二十七页，共七十二页。吸附吸附(xf)吸附是噬菌体与菌体表面受体发生特异性结合的过吸附是噬菌体与菌体表面受体发生特异性结合的过程，其特异性取决于噬菌体蛋白与宿主程，其特异性取决于噬菌体蛋白与宿主(szh)菌表菌表面受体分子结构的互补性。面受体分子结构的互补性。第二十八页，共七十二页。毒性噬菌体的复制毒性噬菌体的复制(fzh)周期周期溶菌性周期溶菌性周期第二十九页，共七十二页。第三十页，共七十二页。2 2）溶原性周期）溶原性周期温和噬菌体有温和噬菌体有溶原性周期溶原性周期和和溶菌性周期溶菌性周期溶原性周期：溶原性周期：温和噬菌体的基因组能与宿主菌基因组整合温和噬菌体的基因组能与宿主菌基因组整合(zhn h)(zhn h)，并随细菌分裂传至子代细菌的基因组中，不引起细菌裂解。并随细菌分裂传至子代细菌的基因组中，不引起细菌裂解。前噬菌体：前噬菌体：整合在细菌基因组中的噬菌体基因组。整合在细菌基因组中的噬菌体基因组。溶原性细菌：溶原性细菌：带有前噬菌体基因组的细菌。带有前噬菌体基因组的细菌。第三十一页，共七十二页。温和温和(wnh)(wnh)噬菌体的溶菌性周期噬菌体的溶菌性周期v前噬菌体偶尔可自发地或在某些理化和生物前噬菌体偶尔可自发地或在某些理化和生物(shngw)(shngw)因素因素的诱导下脱离宿主菌基因组而进入溶菌周期，产生成的诱导下脱离宿主菌基因组而进入溶菌周期，产生成熟噬菌体，导致细菌裂解。熟噬菌体，导致细菌裂解。第三十二页，共七十二页。2 2）溶原性周期）溶原性周期温和噬菌体可有三种存在状态：温和噬菌体可有三种存在状态：A.A.游离的具有感染性的噬菌体颗粒；游离的具有感染性的噬菌体颗粒；B.B.宿主菌胞质内类似质粒形式的噬菌体核酸；宿主菌胞质内类似质粒形式的噬菌体核酸；C.C.前噬菌体。前噬菌体。溶原性转换：溶原性转换：某些前噬菌体可导致某些前噬菌体可导致(dozh)(dozh)细菌基因型细菌基因型和性状发生改变。和性状发生改变。第三十三页，共七十二页。第三十四页，共七十二页。噬菌体（总结噬菌体（总结(zngji)(zngji)）v定义：定义：是寄生于细菌的病毒，有宿主细胞的特异性。是寄生于细菌的病毒，有宿主细胞的特异性。v毒性噬菌体：毒性噬菌体：在敏感菌中增殖并裂解细菌的噬菌体在敏感菌中增殖并裂解细菌的噬菌体v温和噬菌体：温和噬菌体：感染细菌后，有两种后果，或裂解细菌或形成溶原状态。裂解细菌感染细菌后，有两种后果，或裂解细菌或形成溶原状态。裂解细菌的过程的过程(guchng)与毒性噬菌体相同，形成溶原状态则为噬菌体的基因组整合于细菌与毒性噬菌体相同，形成溶原状态则为噬菌体的基因组整合于细菌的染色体上，并随细菌的繁殖传至子代。在细菌染色体上的温和噬菌体的基因，的染色体上，并随细菌的繁殖传至子代。在细菌染色体上的温和噬菌体的基因，可相当于遗传物质，也能决定细菌的某些特性。当细菌失去相应噬菌体基因后，可相当于遗传物质，也能决定细菌的某些特性。当细菌失去相应噬菌体基因后，则失去产生毒素或表达特异抗原特性。则失去产生毒素或表达特异抗原特性。v溶原性细菌：溶原性细菌：带有噬菌体基因组的细菌带有噬菌体基因组的细菌v前噬菌体：前噬菌体：整合于细菌染色体上的噬菌体基因整合于细菌染色体上的噬菌体基因v溶原性转换：溶原性转换：由噬菌体基因决定细菌的某些生物学特性称为溶原性转换。由噬菌体基因决定细菌的某些生物学特性称为溶原性转换。第三十五页，共七十二页。转位因子：转位因子：是存在于细菌染色体或质粒是存在于细菌染色体或质粒DNADNA分子上的一段特异性分子上的一段特异性核苷酸序列片段，它能在核苷酸序列片段，它能在DNADNA分子中移动分子中移动(ydng)(ydng)，不断改变它们，不断改变它们在基因组中的位置，能从一个基因组转移到另一基因组中。在基因组中的位置，能从一个基因组转移到另一基因组中。原核生物的原核生物的转位因子有三类：转位因子有三类：插入序列插入序列(IS)(IS)、转座子、转座子(Tn)(Tn)、MuMu噬噬菌体或前噬菌体。菌体或前噬菌体。3.转位转位(zhun wi)因子因子第三十六页，共七十二页。v(1)(1)插入序列（插入序列（ISIS）是最小的转位因子，是最小的转位因子，2kb2kb，不携带任何已知与插入功能无，不携带任何已知与插入功能无关的基因区域关的基因区域v(2)(2)转座子（转座子（TnTn）l2kb2kb，除携带与转位有关的基因外，还携带耐药性基，除携带与转位有关的基因外，还携带耐药性基因、抗金属基因、毒素基因及其他结构基因。因、抗金属基因、毒素基因及其他结构基因。l可能可能(knng)(knng)与细菌的多重耐药性有关。与细菌的多重耐药性有关。IS ISResistance Gene(s)Tn第三十七页，共七十二页。转座子的特征转座子的特征(tzhng)转座子转座子携带耐药或毒素基因携带耐药或毒素基因Tn1 Tn2 Tn3Tn1 Tn2 Tn3APAP（氨苄青霉素）（氨苄青霉素）Tn4Tn4APAP、SMSM（链霉素）、（链霉素）、SuSu（磺胺）（磺胺）Tn5Tn5KmKm（卡那霉素）（卡那霉素）Tn6Tn6KmKmTn7Tn7TMPTMP（甲氧苄氨嘧啶）、（甲氧苄氨嘧啶）、SMSMTn9Tn9CmCm（氯霉素）（氯霉素）Tn10Tn10TcTc（四环素）（四环素）tn551tn551EmEm（红霉素）（红霉素）Tn971Tn971EmEmTn1681Tn1681大肠埃希菌（肠毒素基因）大肠埃希菌（肠毒素基因）第三十八页，共七十二页。(3)(3)转座噬菌体或前噬菌体转座噬菌体或前噬菌体v是一些具有转座功能的溶原性噬菌体，当整合是一些具有转座功能的溶原性噬菌体，当整合到细菌染色体上，能改变到细菌染色体上，能改变(gibin)溶原性细菌的某溶原性细菌的某些生物学性状。些生物学性状。第三十九页，共七十二页。三三.细菌细菌(xjn)(xjn)变异的机制变异的机制v(一一)基因突变和损伤基因突变和损伤(snshng)(snshng)后修复后修复v(二二)基因转移和重组基因转移和重组第四十页，共七十二页。1.1.突变：突变：是细菌遗传物质的结构发生突然而稳定的改变，是细菌遗传物质的结构发生突然而稳定的改变，导致细菌性状的遗传性变异。导致细菌性状的遗传性变异。基因突变基因突变(jyntbin)：也称点也称点突变，是突变，是DNADNA中一对或少数中一对或少数几对硷基的置换、增加或缺失。几对硷基的置换、增加或缺失。染色体畸变：染色体畸变：涉及大段涉及大段DNADNA的易位、缺失、重复或倒位等的易位、缺失、重复或倒位等变化，结果导致细菌死亡。变化，结果导致细菌死亡。(一一)基因基因(jyn)(jyn)的突变和损伤后修复的突变和损伤后修复第四十一页，共七十二页。v突变率：突变率：突变常自然发生，但突变率极低突变常自然发生，但突变率极低 v突变与选择：突变与选择：突变是随机的，不定向的。突变是随机的，不定向的。v回复突变：回复突变：细菌由野生型变为突变型是正向突变，有时突变株细菌由野生型变为突变型是正向突变，有时突变株经过又一次突变可恢复经过又一次突变可恢复(huf)(huf)野生型的性状。野生型的性状。2.2.基因突变基因突变(j yn t bin)(j yn t bin)的规律的规律第四十二页，共七十二页。基因转移基因转移(zhuny)(zhuny)：外源性的遗传物质由供体菌进入某受外源性的遗传物质由供体菌进入某受体体 菌细胞内的过程。菌细胞内的过程。基因重组：基因重组：转移的基因与受体菌转移的基因与受体菌DNADNA整合在一起，使受体整合在一起，使受体菌获得供体菌某些特性。菌获得供体菌某些特性。外源性遗传物质：外源性遗传物质：供体菌染色体供体菌染色体DNADNA，质粒，质粒DNADNA及噬菌体基及噬菌体基因等。因等。细菌的基因转移和重组方式：细菌的基因转移和重组方式：转化、接合、转导、溶原转化、接合、转导、溶原性转换、细胞融合。性转换、细胞融合。(二二)基因基因(jyn)(jyn)转移和重组转移和重组第四十三页，共七十二页。1.1.转化转化:供体菌裂解的游离供体菌裂解的游离DNADNA片段被受体菌直片段被受体菌直接摄取，使受体菌获得接摄取，使受体菌获得(hud)(hud)新的性状。新的性状。第四十四页，共七十二页。第四十五页，共七十二页。v转化因子：转化因子：在转化过程在转化过程(guchng)(guchng)中，转化的中，转化的DNADNA片片段称为转化因子段称为转化因子 ，分子量，分子量小于小于10107 7，最多不超过，最多不超过10-10-2020个基因。个基因。v感受态感受态第四十六页，共七十二页。2.2.接合接合(jih)(jih)接合：接合：是细菌是细菌(xjn)(xjn)通过性菌毛相通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物质（主要互连接沟通，将遗传物质（主要是质粒是质粒DNADNA）从供体菌转移给受）从供体菌转移给受体菌。体菌。接合性质粒：接合性质粒：能通过结合方式转移能通过结合方式转移的质粒，如的质粒，如F F质粒、质粒、R R质粒、质粒、ColCol质粒质粒和毒力质粒等。和毒力质粒等。非接合性质粒：非接合性质粒：不能通过性菌毛不能通过性菌毛在细菌间转移的质粒为在细菌间转移的质粒为第四十七页，共七十二页。（1 1）F F质粒的接合质粒的接合(jih)(jih)第四十八页，共七十二页。第四十九页，共七十二页。第五十页，共七十二页。（2 2）R R质粒的接合质粒的接合(jih)(jih)v日本首先分离到抗多种药物日本首先分离到抗多种药物(yow)(yow)的宋内志贺菌多重耐的宋内志贺菌多重耐药株，多重耐药性很难用基因突变解释。药株，多重耐药性很难用基因突变解释。v健康人中大肠埃希菌健康人中大肠埃希菌30%50%30%50%有有R R质粒，而致病性质粒，而致病性大肠埃希菌大肠埃希菌90%90%有有R R质粒。质粒。v与多重耐药性有关。耐药质粒从一个细菌转移到与多重耐药性有关。耐药质粒从一个细菌转移到另一个细菌中。另一个细菌中。第五十一页，共七十二页。R R质粒的组成质粒的组成(z chn)(z chn)v由耐药传递因子由耐药传递因子(RTF)(RTF)和耐药决定和耐药决定(judng)(judng)因子因子(r)(r)两部分组成。两部分组成。v耐药传递因子（耐药传递因子（RTFRTF）：）：与与F F质粒质粒相似，编码性菌毛的产生和通过接相似，编码性菌毛的产生和通过接合转移。合转移。v耐药（耐药（r r）决定子：）决定子：能编码对抗菌药能编码对抗菌药物的耐药性。物的耐药性。第五十二页，共七十二页。R R质粒决定质粒决定(judng)(judng)耐药的机制耐药的机制v使细菌产生灭活抗生素的酶类：使细菌产生灭活抗生素的酶类：如如内酰胺酶能水解青霉素、头孢霉素等的内酰胺酶能水解青霉素、头孢霉素等的内酰胺环而使其失去作用。又如通过内酰胺环而使其失去作用。又如通过(tnggu)(tnggu)耐药菌株产生磷酸转移酶以耐药菌株产生磷酸转移酶以ATPATP为辅为辅基，使链霉素、卡那霉素及新霉素等氨基糖苷类抗生素失活。基，使链霉素、卡那霉素及新霉素等氨基糖苷类抗生素失活。vRR质粒控制细菌改变药物作用的靶部位：质粒控制细菌改变药物作用的靶部位：如链霉素和红霉素的结合靶位分别是细菌如链霉素和红霉素的结合靶位分别是细菌核糖体上核糖体上30S30S或或50S50S亚基，亚基，R R质粒可编码产生甲基化酶，使药物作用靶位上的氮原子甲质粒可编码产生甲基化酶，使药物作用靶位上的氮原子甲基化，因而药物不能与核糖体结合，也就不能抑制菌体蛋白的合成。基化，因而药物不能与核糖体结合，也就不能抑制菌体蛋白的合成。vRR质粒可控制细菌细胞对药物的通透性质粒可控制细菌细胞对药物的通透性:如如R R质粒能编码产生新的蛋白质，阻塞质粒能编码产生新的蛋白质，阻塞了细胞壁上的通水孔，使抗生素（四环素、异烟肼等）不能进入菌体内。了细胞壁上的通水孔，使抗生素（四环素、异烟肼等）不能进入菌体内。第五十三页，共七十二页。概念：概念：是以温和噬菌体为载体，将供体菌的一段是以温和噬菌体为载体，将供体菌的一段DNADNA转移到受体转移到受体菌内，使受体菌获得新的性状菌内，使受体菌获得新的性状(xngzhung)(xngzhung)。根据转导基因片段的范围，可将转导分为两类：根据转导基因片段的范围，可将转导分为两类：（1 1）普遍性转导：）普遍性转导：转导的转导的DNADNA可是供体菌染色体上的任何部分。可是供体菌染色体上的任何部分。（2 2）局限性转导：）局限性转导：转导的转导的DNADNA只限供体菌染色体上的特定基因。只限供体菌染色体上的特定基因。3.3.转导转导(zhun do)(zhun do)第五十四页，共七十二页。（1 1）普遍性转导）普遍性转导(zhun do)(zhun do)v前噬菌体从溶原菌染色体上脱离，进行增殖，在裂解期的后期，噬菌前噬菌体从溶原菌染色体上脱离，进行增殖，在裂解期的后期，噬菌体的体的DNADNA已大量复制，装配时可能会发生装配错误，误将细菌已大量复制，装配时可能会发生装配错误，误将细菌(xjn)(xjn)的的DNADNA片段装入噬菌体的头部，成为一个转导噬菌体。片段装入噬菌体的头部，成为一个转导噬菌体。v转导噬菌体能以正常方式感染另一宿主菌，并将其头部的染色转导噬菌体能以正常方式感染另一宿主菌，并将其头部的染色体注入受体菌内。体注入受体菌内。v被包装的被包装的DNADNA可以是供体菌染色体上的任何部分。可以是供体菌染色体上的任何部分。第五十五页，共七十二页。供体菌受体菌转导噬菌体细菌DNA噬菌体DNA第五十六页，共七十二页。结果结果v完全转导完全转导(zhundo)v流产转导流产转导未整合未整合整合整合第五十七页，共七十二页。普遍性转导普遍性转导(zhun do)第五十八页，共七十二页。第五十九页，共七十二页。（2 2）局限性转导）局限性转导(zhun do)(zhun do)v或称特异性转导，或称特异性转导，所转导的只限于供所转导的只限于供体菌染色体上特定的基因体菌染色体上特定的基因(jyn)(jyn)。v溶原期时，噬菌体溶原期时，噬菌体DNADNA整合在细菌染色体整合在细菌染色体特定部位，噬菌体特定部位，噬菌体DNADNA发生偏差分离，将发生偏差分离，将自身的一段自身的一段DNADNA留在细菌染色体上，而带留在细菌染色体上，而带走了细菌走了细菌DNADNA上两侧的基因。当其转导并上两侧的基因。当其转导并整合到受体菌中，使受体菌获得供体菌的整合到受体菌中，使受体菌获得供体菌的某些遗传性状。所转导的只限于供体菌上某些遗传性状。所转导的只限于供体菌上个别的基因。个别的基因。第六十页，共七十二页。普遍性转导普遍性转导(zhundo)与局限性转导与局限性转导(zhundo)的区别的区别区别要点区别要点普遍性转导普遍性转导局限性转导局限性转导基因转导发生的时期基因转导发生的时期裂解期裂解期溶原期溶原期转导的遗传物质转导的遗传物质供体菌染色体供体菌染色体DNADNA任何任何部位或质粒部位或质粒噬菌体噬菌体DNADNA及供体菌及供体菌DNADNA的特定部位的特定部位转导的后果转导的后果完全转导或流产转导完全转导或流产转导受体菌获得供体菌受体菌获得供体菌DNADNA特特定部位的遗传特性定部位的遗传特性转导频率转导频率受体菌的受体菌的1010-7-7转导频率较普遍转导增转导频率较普遍转导增加加10001000倍倍(10(10-4-4)第六十一页，共七十二页。4.4.溶原性转换溶原性转换(zhunhun)(zhunhun)概念：概念：当噬菌体感染细当噬菌体感染细菌菌(xjn)(xjn)时，宿主菌染色时，宿主菌染色体中获得了噬菌体的体中获得了噬菌体的DNADNA片段，使其成为溶原状态片段，使其成为溶原状态时，而使细菌时，而使细菌(xjn)(xjn)获得获得新的性状。新的性状。常见细菌：常见细菌：白喉棒状杆白喉棒状杆菌、菌、A A群链球菌、肉毒梭群链球菌、肉毒梭菌、产气荚膜梭菌、霍乱菌、产气荚膜梭菌、霍乱弧菌弧菌第六十二页，共七十二页。细菌的基因转移和重组方式细菌的基因转移和重组方式(fngsh)的比较的比较比较项目比较项目基因来源基因来源转移方式转移方式转化转化供体菌供体菌直接摄取直接摄取接合接合供体菌供体菌性菌毛性菌毛转导转导供体菌供体菌噬菌体为载噬菌体为载体体溶原性转换溶原性转换噬菌体噬菌体整合整合第六十三页，共七十二页。5.5.原生质体融合原生质体融合(rngh)(rngh)第六十四页，共七十二页。v（一）在疾病的诊断、治疗与预防（一）在疾病的诊断、治疗与预防(yfng)中的作用中的作用v（二）在测定致癌物质中的应用（二）在测定致癌物质中的应用v（三）在流行病中的应用（三）在流行病中的应用v（四）在基因工程中的应用（四）在基因工程中的应用四四.细菌细菌(xjn)(xjn)遗传变异的实际意义遗传变异的实际意义第六十五页，共七十二页。（一）在疾病的诊断（一）在疾病的诊断(zhndun)、治疗与预防中的、治疗与预防中的作用作用v形态、结构、染色性、生化特性形态、结构、染色性、生化特性(txng)(txng)、抗原性及毒力等方面的变、抗原性及毒力等方面的变异，使得诊断复杂化异，使得诊断复杂化v耐药菌株日益增多，预防耐药性耐药菌株日益增多，预防耐药性v 药敏实验药敏实验v 早期足量早期足量v 要有一定疗程要有一定疗程,联合用药联合用药v 不要滥用不要滥用v减毒菌株和无毒株可制备成疫苗减毒菌株和无毒株可制备成疫苗第六十六页，共七十二页。（二）在测定（二）在测定(cdng)致癌物质中的应用致癌物质中的应用v凡能诱导细菌凡能诱导细菌(xjn)(xjn)发生突变的物质都有可能是致癌物质。发生突变的物质都有可能是致癌物质。vAmesAmes实验实验伤寒沙门菌（伤寒沙门菌（hishis-）（hishis+）第六十七页，共七十二页。检查检查(jinch)致癌物质的作用致癌物质的作用v正常细胞发生遗传信息的改变可致肿瘤。因此导致突变的条件因素均被正常细胞发生遗传信息的改变可致肿瘤。因此导致突变的条件因素均被认为是可疑的致癌因素。认为是可疑的致癌因素。vAmesAmes试验：试验：是以细菌作为诱变对象，以待测的化学因子作为诱是以细菌作为诱变对象，以待测的化学因子作为诱变剂，将待测的化学物质作用于鼠伤寒沙门氏杆菌的组氨酸营变剂，将待测的化学物质作用于鼠伤寒沙门氏杆菌的组氨酸营养缺陷型细菌后，将此菌接种于无组氨酸的培养基中。如果该养缺陷型细菌后，将此菌接种于无组氨酸的培养基中。如果该化学物质有促变作用，则有少数细菌可回复突变而获得在无组化学物质有促变作用，则有少数细菌可回复突变而获得在无组氨酸培养基上生长的能力。这种以该菌株的回复突变作为检测氨酸培养基上生长的能力。这种以该菌株的回复突变作为检测致癌因子指标的方法致癌因子指标的方法(fngf)(fngf)比较简便，可供参考。比较简便，可供参考。第六十八页，共七十二页。（三）在流行病中的应用（三）在流行病中的应用(yngyng)v分子生物学分析方法已被用于流行病学调查分子生物学分析方法已被用于流行病学调查(dio ch)(dio ch)l质粒指纹图（质粒指纹图（PFPPFP）l对噬菌体的敏感性，对细菌素的敏感性对噬菌体的敏感性，对细菌素的敏感性第六十九页，共七十二页。（四）在基因工程（四）在基因工程(jyngngchng)中的应用中的应用v基因工程是根据遗传变异中细菌可因基因转移基因工程是根据遗传变异中细菌可因基因转移(zhuny)(zhuny)和重组而获得新性和重组而获得新性状的原理设计的状的原理设计的 l切取目的基因切取目的基因连接到载体上连接到载体上转移到工程菌内，大量表达目的基转移到工程菌内，大量表达目的基因产物因产物l目前已大量生产胰岛素、干扰素、多种生长激素、目前已大量生产胰岛素、干扰素、多种生长激素、rIL-2rIL-2等细等细胞因子和乙肝疫苗等生物制品胞因子和乙肝疫苗等生物制品第七十页，共七十二页。在基因工程在基因工程(jyngngchng)中的应用中的应用v基因工程：是人工对所需的目的基因进行分离剪裁，后将目的基基因工程：是人工对所需的目的基因进行分离剪裁，后将目的基因与载体结合，导入宿主细胞或细菌进行扩增获得大量的目的基因与载体结合，导入宿主细胞或细菌进行扩增获得大量的目的基因，或通过因，或通过(tnggu)宿主表达获得所需的基因产物。宿主表达获得所需的基因产物。v质粒与噬菌体都是较理想的基因载体。质粒与噬菌体都是较理想的基因载体。v通过载体的利用，重组基因中的目的基因可被转入宿主细菌通过载体的利用，重组基因中的目的基因可被转入宿主细菌进行基因产物的表达，获得用一般方法难以获得的产品，如进行基因产物的表达，获得用一般方法难以获得的产品，如胰鸟素、生长激素、干扰素等。胰鸟素、生长激素、干扰素等。第七十一页，共七十二页。内容(nirng)总结第三节 细菌的遗传与变异。DNA的复制，在大肠杆菌已被证明是双向复制。化学组成：噬菌体主要由核酸和蛋白质组成。抗原性：噬菌体具有抗原性，能刺激机体产生特异性抗体。噬菌体的复制周期或溶菌周期：。当细菌失去相应(xingyng)噬菌体基因后，则失去产生毒素或表达特异抗原特性。回复突变：细菌由野生型变为突变型是正向突变，有时突变株经过又一次突变可恢复野生型的性状。质粒与噬菌体都是较理想的基因载体第七十二页，共七十二页。