4遺傳、變異護理

1、 第第4節(jié)節(jié) 細菌的遺傳與變異細菌的遺傳與變異 p21 1. 細菌常見的變異現(xiàn)象。細菌常見的變異現(xiàn)象。2. 細菌常見的質(zhì)粒。細菌常見的質(zhì)粒。 4. 轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導。轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導。重點：重點：細菌的遺傳（細菌的遺傳（heredity） 細菌的生物學性狀保持細菌的生物學性狀保持 相對穩(wěn)定，且代代相傳。相對穩(wěn)定，且代代相傳。細菌的變異（細菌的變異（variation） 細菌的子代與親代之間細菌的子代與親代之間 以及子代與子代之間的以及子代與子代之間的 生物學性狀出現(xiàn)差異。生物學性狀出現(xiàn)差異。 細菌的變異細菌的變異 遺傳性變異（基因型）遺傳性變異（基因型） 非遺傳性變異（表型）非遺傳性變異（表型

2、） 不受環(huán)境因素影響不受環(huán)境因素影響 受環(huán)境因素影響受環(huán)境因素影響 基因結(jié)構改變基因結(jié)構改變 基因結(jié)構未改變基因結(jié)構未改變 不可逆、可遺傳不可逆、可遺傳 可逆、不能遺傳可逆、不能遺傳 一、細菌常見的變異現(xiàn)象一、細菌常見的變異現(xiàn)象 形態(tài)、結(jié)構變異形態(tài)、結(jié)構變異 毒力變異毒力變異 耐藥性變異耐藥性變異 菌落變異菌落變異 卵圓形卵圓形鼠疫耶氏菌鼠疫耶氏菌 l型菌（巨形體、長絲體）型菌（巨形體、長絲體） 適宜適宜3%nacl 1. 形態(tài)結(jié)構的變異形態(tài)結(jié)構的變異 菌體形態(tài)變異：菌體形態(tài)變異： 葡萄球菌葡萄球菌 l型菌（細胞壁缺陷型細菌）型菌（細胞壁缺陷型細菌）葡萄球菌l型（長絲體）正常葡萄球菌青霉素、青

3、霉素、 溶菌酶溶菌酶形成莢膜形成莢膜不形成莢膜不形成莢膜莢膜變異：莢膜變異： 肺炎鏈球菌肺炎鏈球菌 營養(yǎng)營養(yǎng)/易感機體易感機體反復普通培養(yǎng)基反復普通培養(yǎng)基遷徙生長遷徙生長點狀生長點狀生長h-o變異變異變形桿菌的遷徙生長變形桿菌的遷徙生長鞭毛變異：鞭毛變異： 變形桿菌變形桿菌普通培養(yǎng)基普通培養(yǎng)基含含0.1%石炭酸培養(yǎng)基石炭酸培養(yǎng)基有鞭毛有鞭毛無鞭毛無鞭毛h菌落菌落o菌落菌落甘油、馬鈴薯、膽汁甘油、馬鈴薯、膽汁 13年年230代代 -棒狀桿菌噬菌體棒狀桿菌噬菌體2. 毒力變異毒力變異無毒無毒 / 弱毒弱毒有毒牛分枝桿菌有毒牛分枝桿菌減毒株（卡介苗）減毒株（卡介苗） （bacillus of cal

4、mette-guerin， bcg ）無毒白喉棒狀桿菌無毒白喉棒狀桿菌有毒株有毒株有毒有毒 / 強毒強毒penicillin3. 耐藥性變異耐藥性變異bs br bd金葡菌（金葡菌（bs） br （80%以上）以上）痢疾桿菌野生菌株痢疾桿菌野生菌株 抗鏈霉素耐藥菌株抗鏈霉素耐藥菌株 依鏈菌株依鏈菌株4. 菌落變異菌落變異 在陳舊培養(yǎng)基中長期培養(yǎng)在陳舊培養(yǎng)基中長期培養(yǎng)光滑型菌落光滑型菌落 粗糙型菌落粗糙型菌落 （s型）型） 或在有免疫力的人體內(nèi)或在有免疫力的人體內(nèi) （ r型）型） 細菌染色體細菌染色體 細菌染色體外遺傳物質(zhì)細菌染色體外遺傳物質(zhì) 質(zhì)粒質(zhì)粒轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座子噬菌體噬菌體二、細菌的遺傳物質(zhì)二

5、、細菌的遺傳物質(zhì)1. 細菌染色體（細菌染色體（bacterial chromosome）（1）原核細胞型微生物，染色體為一條環(huán)狀雙股）原核細胞型微生物，染色體為一條環(huán)狀雙股 dna，不含組蛋白，不含組蛋白，無核膜包圍。無核膜包圍。（2）細菌基因的結(jié)構是連續(xù)的，無內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄后）細菌基因的結(jié)構是連續(xù)的，無內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄后 無需剪切加工。無需剪切加工。 是細菌染色體外的遺傳物質(zhì)，是環(huán)狀閉合的雙鏈是細菌染色體外的遺傳物質(zhì)，是環(huán)狀閉合的雙鏈 dna。 幾種重要的質(zhì)粒幾種重要的質(zhì)粒 致育質(zhì)粒（致育質(zhì)粒（f質(zhì)粒）質(zhì)粒） 耐藥質(zhì)粒（耐藥質(zhì)粒（r質(zhì)粒）質(zhì)粒） 毒力質(zhì)粒（毒力質(zhì)粒（vi質(zhì)粒）質(zhì)粒） 細菌素質(zhì)粒（細

6、菌素質(zhì)粒（col質(zhì)粒）質(zhì)粒） 代謝質(zhì)粒代謝質(zhì)粒2. 質(zhì)粒（質(zhì)粒（plasmid） 質(zhì)粒具有自我復制的能力。質(zhì)粒具有自我復制的能力。 質(zhì)粒能編碼某些特定性狀。質(zhì)粒能編碼某些特定性狀。 質(zhì)?？勺孕匈|(zhì)?？勺孕?人工丟失與消除。人工丟失與消除。 質(zhì)?？赏ㄟ^接合、轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)導等方式在細菌間轉(zhuǎn)移。質(zhì)粒可通過接合、轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)導等方式在細菌間轉(zhuǎn)移。 質(zhì)粒的相容性與不相容性。質(zhì)粒的相容性與不相容性。質(zhì)粒的主要特征：質(zhì)粒的主要特征：f+ 雄性菌（具有性菌毛）雄性菌（具有性菌毛） f- 雌性菌（無性菌毛）雌性菌（無性菌毛）（1）致育質(zhì)粒（）致育質(zhì)粒（fertility plasmid，f質(zhì)粒）質(zhì)粒）幾種重要的質(zhì)粒幾種重

7、要的質(zhì)粒 與細菌的有性生殖功能有關。與細菌的有性生殖功能有關。 編碼細菌對抗菌藥物的耐藥性。編碼細菌對抗菌藥物的耐藥性。 通過細菌的性菌毛傳遞質(zhì)粒。通過細菌的性菌毛傳遞質(zhì)粒。（2）耐藥性質(zhì)粒（）耐藥性質(zhì)粒（resistance plasmid，r質(zhì)粒）質(zhì)粒） 編碼與該菌致病性有關的毒力因子。編碼與該菌致病性有關的毒力因子。 如：大腸埃希菌如：大腸埃希菌 st質(zhì)粒質(zhì)粒 耐熱腸毒素耐熱腸毒素 （stable toxin） lt質(zhì)粒質(zhì)粒 不耐熱腸毒素不耐熱腸毒素 （labile toxin）（3）毒力質(zhì)粒（）毒力質(zhì)粒（ virulence plasmid，vi質(zhì)粒）質(zhì)粒） 編碼細菌產(chǎn)生細菌素。編碼細

8、菌產(chǎn)生細菌素。 如：大腸埃希菌如：大腸埃希菌 大腸菌素大腸菌素 col質(zhì)粒質(zhì)粒（coliciogenic plasmid）（4）細菌素質(zhì)粒）細菌素質(zhì)粒 編碼相關的代謝酶。編碼相關的代謝酶。如：沙門菌如：沙門菌 發(fā)酵乳糖發(fā)酵乳糖（5）代謝質(zhì)粒）代謝質(zhì)粒代謝質(zhì)粒代謝質(zhì)粒3. 轉(zhuǎn)座子（轉(zhuǎn)座子（transposon，tn） 概念：是一類在細菌的染色體、質(zhì)?；蚴删w之概念：是一類在細菌的染色體、質(zhì)?；蚴删w之 間自行移動的遺傳成分，是基因組中一段間自行移動的遺傳成分，是基因組中一段 特異的具有轉(zhuǎn)位特性的獨立的特異的具有轉(zhuǎn)位特性的獨立的dna序列。序列。 意義：意義：與細菌的多重耐藥性有關。與細菌的多重耐

9、藥性有關。 轉(zhuǎn)座子發(fā)現(xiàn)：美國一女科學家，轉(zhuǎn)座子發(fā)現(xiàn)：美國一女科學家，40年代末發(fā)現(xiàn)，年代末發(fā)現(xiàn)， 60年代被認可，年代被認可，1983年得諾獎。年得諾獎。轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座子 攜帶的耐藥基因攜帶的耐藥基因tn1 tn2 tn3 ap（氨芐青霉素）（氨芐青霉素）tn4 ap 、str（鏈霉素）、（鏈霉素）、su（磺胺）（磺胺）tn5 kan（卡那霉素）（卡那霉素）tn6 kantn7 tmp（甲氧芐氨嘧啶）、（甲氧芐氨嘧啶）、strtn9 cam（氯霉素）（氯霉素）tn10 tet（四環(huán)素）（四環(huán)素）tn551 em（紅霉素）（紅霉素）tn971 em點突變：一對或少數(shù)幾對鹼基對的置換、增加或缺失。點突

10、變：一對或少數(shù)幾對鹼基對的置換、增加或缺失。染色體畸變：較大范圍的核苷酸序列發(fā)生易位、缺失、染色體畸變：較大范圍的核苷酸序列發(fā)生易位、缺失、 重復、倒位等變化。重復、倒位等變化。 突變率突變率-自然突變率自然突變率 （10-610-9）-誘導突變率誘導突變率 （10-410-6）（一）基因突變（一）基因突變 突變與選擇突變與選擇 -影印培養(yǎng)試驗：證明影印培養(yǎng)試驗：證明突變是自發(fā)的。突變是自發(fā)的。三、細菌變異的機制三、細菌變異的機制影印培影印培養(yǎng)試驗養(yǎng)試驗1. 突變時自發(fā)的、隨機的突變時自發(fā)的、隨機的2. 突變發(fā)生在接觸抗生素之前突變發(fā)生在接觸抗生素之前3. 抗生素起篩選突變株作用抗生素起篩選突

11、變株作用 外源性遺傳物質(zhì)外源性遺傳物質(zhì) 供體菌染色體供體菌染色體dna片段片段 質(zhì)粒質(zhì)粒dna 噬菌體基因噬菌體基因 方式：方式：轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導、溶原性轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導、溶原性轉(zhuǎn)換。（二）基因的轉(zhuǎn)移與重組（二）基因的轉(zhuǎn)移與重組 基因轉(zhuǎn)移：外源性遺傳物質(zhì)由供體菌轉(zhuǎn)入某受體基因轉(zhuǎn)移：外源性遺傳物質(zhì)由供體菌轉(zhuǎn)入某受體 菌內(nèi)的過程。菌內(nèi)的過程。 基因重組：轉(zhuǎn)移的基因與受體菌基因重組：轉(zhuǎn)移的基因與受體菌dna整合在一起。整合在一起。 供體菌裂解游離的供體菌裂解游離的dna片段被受體菌直接攝取，片段被受體菌直接攝取，并將其整合到受體菌基因中，使受體菌獲得新的性狀。并將其整合到受體菌基因中，使受體菌獲

12、得新的性狀。 游離游離dna 直接攝取直接攝取供體菌供體菌 受體菌受體菌1.轉(zhuǎn)化（轉(zhuǎn)化（ transformation）細菌轉(zhuǎn)化現(xiàn)象的發(fā)細菌轉(zhuǎn)化現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)試驗現(xiàn)試驗 重組菌重組菌 轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化 因子因子 + 感受態(tài)感受態(tài) 細菌細菌 吸附吸附進入進入 +重組菌重組菌突變株突變株整合整合復制復制原型株原型株基因的轉(zhuǎn)化過程基因的轉(zhuǎn)化過程供、受體的基因型供、受體的基因型 親緣關系愈近，轉(zhuǎn)化率愈高。轉(zhuǎn)化的親緣關系愈近，轉(zhuǎn)化率愈高。轉(zhuǎn)化的dna片段（轉(zhuǎn)化因片段（轉(zhuǎn)化因子子 ）分子量小于）分子量小于1107，不超過，不超過1020個基因。個基因。受菌的生理狀態(tài)受菌的生理狀態(tài)只有處于感受態(tài)時，才能攝取轉(zhuǎn)化因子。感

13、受態(tài)是因為其只有處于感受態(tài)時，才能攝取轉(zhuǎn)化因子。感受態(tài)是因為其表面有一種吸附表面有一種吸附dna的受體。出現(xiàn)在細菌對數(shù)生長期后期。的受體。出現(xiàn)在細菌對數(shù)生長期后期。環(huán)境因素環(huán)境因素 ca2+、mg2+、camp等維持等維持dna穩(wěn)定，促進轉(zhuǎn)化。穩(wěn)定，促進轉(zhuǎn)化。影響轉(zhuǎn)化的因素：影響轉(zhuǎn)化的因素：供體菌供體菌 受體菌受體菌 經(jīng)性菌毛經(jīng)性菌毛 遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)（質(zhì)粒）（質(zhì)粒）能通過接合方式轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒有：能通過接合方式轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒有：f質(zhì)粒、質(zhì)粒、r質(zhì)粒、質(zhì)粒、 col質(zhì)粒、質(zhì)粒、vi質(zhì)粒。質(zhì)粒。2.接合（接合（conjugation） 是細菌通過性菌毛相互連接溝通，將遺傳物質(zhì)是細菌通過性菌毛相互連接溝通

14、，將遺傳物質(zhì)（質(zhì)粒）從供體菌轉(zhuǎn)移給受體菌。（質(zhì)粒）從供體菌轉(zhuǎn)移給受體菌。 細菌接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)試驗細菌接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)試驗 f質(zhì)粒（質(zhì)粒（fertility plasmid）的接合）的接合f+f+f- f+f- f+ 耐藥傳遞因子耐藥傳遞因子 與與f質(zhì)粒相似，編碼菌毛的產(chǎn)質(zhì)粒相似，編碼菌毛的產(chǎn) （resistance transfer factor） 生和通過菌毛轉(zhuǎn)移。生和通過菌毛轉(zhuǎn)移。 (rtf)r質(zhì)粒質(zhì)粒 耐藥（耐藥（r）決定子）決定子 編碼對抗菌藥物的耐藥性。編碼對抗菌藥物的耐藥性。tn 9tn 21tn 10tn 8rtfr determinant r質(zhì)粒（質(zhì)粒（resistence pl

15、asmid）的接合）的接合 供體菌供體菌 受體菌受體菌 分：分：普遍性轉(zhuǎn)導（普遍性轉(zhuǎn)導（generalized transduction） 局限性轉(zhuǎn)導（局限性轉(zhuǎn)導（restricted transduction） 3.轉(zhuǎn)導（轉(zhuǎn)導（transduction） 以以溫和噬菌體溫和噬菌體為載體，將供體菌的一段為載體，將供體菌的一段dna轉(zhuǎn)移到受體轉(zhuǎn)移到受體 菌內(nèi)，使受體菌獲得新的性狀。菌內(nèi)，使受體菌獲得新的性狀。溫和噬菌體溫和噬菌體 溫和噬菌體媒介溫和噬菌體媒介 供體菌供體菌dnatry- his+try+ his-細菌轉(zhuǎn)導現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)試驗細菌轉(zhuǎn)導現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)試驗 由于錯誤的包裝將細菌染色體任何部位基因

16、包裝由于錯誤的包裝將細菌染色體任何部位基因包裝入噬菌體頭部，并將其注入受體菌內(nèi)。入噬菌體頭部，并將其注入受體菌內(nèi)。普遍性轉(zhuǎn)導（普遍性轉(zhuǎn)導（generalized transduction）10-6完全轉(zhuǎn)導：外源性完全轉(zhuǎn)導：外源性dna片段與受體菌的片段與受體菌的 染色體整合并隨染色體而傳代。染色體整合并隨染色體而傳代。 完全轉(zhuǎn)導僅少數(shù)發(fā)生。完全轉(zhuǎn)導僅少數(shù)發(fā)生。流產(chǎn)轉(zhuǎn)導：外源性流產(chǎn)轉(zhuǎn)導：外源性dna片段游離在胞質(zhì)片段游離在胞質(zhì) 中既不能與受體菌染色體整中既不能與受體菌染色體整 合，也不能自行復制。合，也不能自行復制。流產(chǎn)流產(chǎn) 轉(zhuǎn)導占大多數(shù)。轉(zhuǎn)導占大多數(shù)。兩種結(jié)局兩種結(jié)局 所轉(zhuǎn)導的只限于供體菌染色

17、體上特定的基因。所轉(zhuǎn)導的只限于供體菌染色體上特定的基因。 如：如： 噬菌體噬菌體 大腸埃希氏菌大腸埃希氏菌 k12 進入進入局限性轉(zhuǎn)導（局限性轉(zhuǎn)導（restricted transduction） 區(qū)別要點區(qū)別要點 普遍性轉(zhuǎn)導普遍性轉(zhuǎn)導 局限性轉(zhuǎn)導局限性轉(zhuǎn)導發(fā)生時期發(fā)生時期 裂解期裂解期 溶原期溶原期轉(zhuǎn)導的遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)導的遺傳物質(zhì) 供體菌染色體供體菌染色體dna 供體菌染色體供體菌染色體 的任何部位的任何部位 dna的特定部位的特定部位轉(zhuǎn)導后果轉(zhuǎn)導后果 完全轉(zhuǎn)導或流產(chǎn)轉(zhuǎn)導完全轉(zhuǎn)導或流產(chǎn)轉(zhuǎn)導 受體菌獲得供體菌受體菌獲得供體菌 dna特定部位的遺傳特定部位的遺傳 特性特性轉(zhuǎn)導頻率轉(zhuǎn)導頻率 10-6

18、10-6 普遍性轉(zhuǎn)導與局限性轉(zhuǎn)導的區(qū)別普遍性轉(zhuǎn)導與局限性轉(zhuǎn)導的區(qū)別 當溫和噬菌體感染細菌時，宿主菌染色體獲得當溫和噬菌體感染細菌時，宿主菌染色體獲得了噬菌體了噬菌體dna片段，使其成為溶原狀態(tài)時而使細菌片段，使其成為溶原狀態(tài)時而使細菌獲得新的性狀。獲得新的性狀。 例：例： 帶有帶有-棒狀桿菌噬菌體的白喉棒狀桿菌棒狀桿菌噬菌體的白喉棒狀桿菌 產(chǎn)生產(chǎn)生 白喉外毒素白喉外毒素 4.溶原性轉(zhuǎn)換（溶原性轉(zhuǎn)換（lysogenic conversion）診斷：注意細菌因變異而出現(xiàn)的非典型菌株，防診斷：注意細菌因變異而出現(xiàn)的非典型菌株，防 止誤診。止誤診。治療：防止耐藥菌株的擴散。治療：防止耐藥菌株的擴散。預防：疫苗的制備。預防：疫苗的制備。四、細菌遺傳變異在醫(yī)學上的實際意義四、細菌遺傳變異在醫(yī)學上的實際意義1. 在疾病的診斷、防治中的應用在疾病的診斷、防治中的應用ames試驗：凡能誘導細菌基因突變的物質(zhì)都有可能試驗：凡能誘導細菌基因突變的物質(zhì)都有可能 致癌。致癌。his-his+誘變劑誘變劑菌落增加菌落增加 致癌性增加致癌性增加無組氨酸培養(yǎng)基無組氨酸培養(yǎng)基2. 在測定致癌物