獸醫(yī)微生物第五章細(xì)菌的遺傳變異

獸醫(yī)微生物第五章細(xì)菌的遺傳變異第一頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日1、形態(tài)和結(jié)構(gòu)的變異

常見的有細(xì)胞壁缺陷變異(細(xì)菌L型等)、莢膜變異或鞭毛變異等。

3-6%食鹽

鼠疫桿菌────→多形態(tài)性(衰殘型)

瓊脂培基一、細(xì)菌常見的變異現(xiàn)象第二頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日1、形態(tài)和結(jié)構(gòu)的變異

青霉素、溶菌酶

正常形態(tài)細(xì)菌──────→

L型變異抗體或補(bǔ)體

(部分或完全失去胞壁)正?；魜y弧菌霍亂弧菌L型一、細(xì)菌常見的變異現(xiàn)象第三頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日形態(tài)結(jié)構(gòu)變異

特殊結(jié)構(gòu)的變異

42-43℃

炭疽桿菌────→失去形成芽胞能力,毒性

10-20天降低

變形桿菌（H）1%石炭酸（O）遷徙生長(zhǎng)單個(gè)菌落鞭毛變異一、細(xì)菌常見的變異現(xiàn)象第四頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2、菌落形態(tài)變異

菌落分為兩種類型，即表面光滑、濕潤(rùn)，邊緣整齊的光滑型（S型）菌落和表面粗糙、枯干，邊緣不整齊的粗糙型(R型)菌落。在一定條件下，光滑型菌落可變?yōu)榇植谛?，稱為S→R變異。S→R變異，經(jīng)常伴隨著S型抗原的喪失和病原菌毒力由強(qiáng)變?nèi)醯刃誀畹母淖儭Ｒ?、?xì)菌常見的變異現(xiàn)象第五頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3、毒力變異：毒力增強(qiáng)或減弱

毒力是病原菌特有的一種生物學(xué)性狀。在自然條件下，不僅不同菌株的毒力有所不同，就是同一菌株在不同條件下也表現(xiàn)出不同的毒力。在某種傳染病的發(fā)病初期，從患病動(dòng)物體內(nèi)分離出來的菌株毒力較強(qiáng)，然而在流行末期分離到的細(xì)菌毒力大為減弱。毒力強(qiáng)的菌株在體外連續(xù)傳代改變培養(yǎng)條件后，毒力往往減弱，而通過易感動(dòng)物又能便毒力減弱的菌株恢復(fù)毒力。一、細(xì)菌常見的變異現(xiàn)象第六頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日4、耐藥性變異

是對(duì)某種化學(xué)藥物抗性的變異，如耐藥性的產(chǎn)生。另外細(xì)菌也可產(chǎn)生對(duì)致死物理因子抗性的變異，如對(duì)多種物理因素的抗性增強(qiáng)等，比如耐熱性增強(qiáng)。一、細(xì)菌常見的變異現(xiàn)象第七頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日5、代謝變異

主要引起營(yíng)養(yǎng)缺陷型變異，即細(xì)菌喪失合成一種或幾種營(yíng)養(yǎng)成分的能力，無法在基本培養(yǎng)基上正常生長(zhǎng)繁殖的變異類型。這種突變對(duì)研究細(xì)菌代謝產(chǎn)物的生物合成途徑很有用處。此外，營(yíng)養(yǎng)型變異菌株可作為雜交、轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)和原生質(zhì)體融合等研究中的標(biāo)記菌種。

一、細(xì)菌常見的變異現(xiàn)象第八頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日6、抗原變異

由于環(huán)境條件的影響細(xì)菌抗原發(fā)生缺失或增加，或者由于細(xì)菌基因突變的影響，而引起其抗原結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的變異類型。常見的抗原變異有：菌體抗原變異鞭毛抗原變異（H-O變異）莢膜抗原變異一、細(xì)菌常見的變異現(xiàn)象第九頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日二、誘發(fā)細(xì)菌變異的方法

誘發(fā)突變是應(yīng)用人工方法使細(xì)菌增殖和復(fù)制DNA時(shí)出現(xiàn)“錯(cuò)誤”，從而育成人類需要的細(xì)菌變異品系。第十頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日（一）物理方法

包括改變溫度及輻射等。（二）化學(xué)方法

常用各種化學(xué)誘變劑。（三）生物學(xué)方法

利用各種生物學(xué)的方法可誘使微生物發(fā)生變異，使細(xì)菌發(fā)生毒力等性狀的改變，獲得性能良好的菌株。常用的誘變方法第十一頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)細(xì)菌遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)1、基因組(genome)

細(xì)菌的基因組位于核體，是遺傳的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。核體又稱染色體(chromosome)是由兩條環(huán)狀雙螺旋DNA長(zhǎng)鏈組成，含細(xì)菌的遺傳基因，控制細(xì)菌的遺傳與變異。細(xì)菌染色體DNA以半保留方式進(jìn)行復(fù)制。故子代與親代細(xì)菌的性狀相同。倘若在DNA復(fù)制中，子代DNA發(fā)生改變，便會(huì)出現(xiàn)變異。第十二頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2、質(zhì)粒(Plasmid)

質(zhì)粒是細(xì)菌染色體外的遺傳物質(zhì)，多為環(huán)狀雙螺旋DNA分子。質(zhì)?？梢宰陨韽?fù)制，隨宿主菌分裂傳到子代菌體。在一定條件下，質(zhì)?？梢赞D(zhuǎn)移，也可丟失。質(zhì)粒是自行復(fù)制單位，有的需與核質(zhì)染色體的復(fù)制同步，稱為嚴(yán)緊型復(fù)制。編碼細(xì)菌各種重要的生物學(xué)性狀。第十三頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日№1

F質(zhì)粒：編碼性菌毛的質(zhì)粒稱致育質(zhì)?；騀質(zhì)粒。

具有F質(zhì)粒的細(xì)菌有性菌毛，為雄性細(xì)菌；無F質(zhì)粒的細(xì)菌無性菌毛，為雌性細(xì)菌，該質(zhì)粒與細(xì)菌的有性結(jié)合有關(guān)。第十四頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日№2毒力質(zhì)粒：編碼細(xì)菌各種毒力因子的質(zhì)粒統(tǒng)稱毒力質(zhì)?；騐i質(zhì)粒。如致病性大腸桿菌在黏膜上定居及產(chǎn)生毒素的能力可由不同質(zhì)粒編碼，其中K質(zhì)粒編碼對(duì)黏膜具有黏附活性的菌毛，ST質(zhì)粒與LT質(zhì)粒分別編碼耐熱腸毒素和不耐熱腸毒素。細(xì)菌對(duì)抗菌藥物或重金屬鹽類的抗性則由R質(zhì)粒所決定。

一個(gè)質(zhì)?？赏瑫r(shí)具有幾種編碼功能。第十五頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日№3

R質(zhì)粒：含有細(xì)菌對(duì)抗菌藥物或重金屬鹽類的抗性基因的質(zhì)粒，稱為R質(zhì)粒（resistanceplasmid)。

由于R因子可通過接合的種、屬不同的細(xì)菌間轉(zhuǎn)移，因此有些痢疾桿菌即使未與藥物接觸過，但可自耐藥的大腸桿菌獲得R因子而耐藥。第十六頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日№4Col質(zhì)粒：大腸桿菌素質(zhì)粒（Colplasmid，或稱Col因子）：攜帶有產(chǎn)生大腸桿菌素（colicin）酶系基因的質(zhì)粒，賦予大腸桿菌產(chǎn)生大腸桿菌素的能力。

大腸桿菌素（colicin）是一種由E.coli的某些菌株所分泌的細(xì)菌素，具有通過抑制復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)譯或能量代謝等而專一地殺死其他腸道細(xì)菌的功能。凡帶Col質(zhì)粒的菌株，由于質(zhì)粒本身編碼一種免疫蛋白，從而對(duì)大腸桿菌素有免疫作用，不受其傷害。第十七頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日

質(zhì)?？梢栽诩?xì)菌間轉(zhuǎn)移，當(dāng)質(zhì)粒從一個(gè)細(xì)菌轉(zhuǎn)移至另一個(gè)細(xì)菌時(shí)，攜帶的性狀也隨之轉(zhuǎn)移。質(zhì)粒的轉(zhuǎn)移不僅可以發(fā)生在同種、同屬的細(xì)菌之間，有的甚至還可以在不同種屬的細(xì)菌間進(jìn)行。按其轉(zhuǎn)移的特性時(shí)將質(zhì)粒分為二類:接合性質(zhì)粒與非接合性質(zhì)粒。第十八頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2、穿梭載體是一類特殊的質(zhì)粒，可在某種屬關(guān)系差異較大的微生物中轉(zhuǎn)移，例如在大腸桿菌與酵母之間。利用它可攜帶質(zhì)核或真核微生物的外源序列。第十九頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3、轉(zhuǎn)位因子

轉(zhuǎn)位因子

(transposableelement)細(xì)菌基因組中能改變自身位置的DNA片段稱之為轉(zhuǎn)座因子。此種移動(dòng)可發(fā)生在同一染色體上，也可發(fā)生在染色體之間或質(zhì)粒之間，甚至染色體與質(zhì)粒之間。

細(xì)菌的轉(zhuǎn)位因子有三種類型:

插入序列（IS，insertsewuence）轉(zhuǎn)座子(Tn,transposon)Mu噬菌體(促變噬菌體,mutatorphage)第二十頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日4、毒力島(pathogenicityisland，PAI)

PAI是指病原菌的某個(gè)或某些毒力基因群，分子結(jié)構(gòu)與功能有別于細(xì)菌染色體，但位于細(xì)菌染色體之內(nèi)，因此稱之為“島”。

這是20世紀(jì)80年代末德國(guó)學(xué)者Hacker等提出的一個(gè)新概念。

第二十一頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日PAI特征：1、分子量較大，通常為20～100kb。2、PAI雖然是染色體的DNA片段，但其G+Cmol%及密碼使用與細(xì)菌染色體有明顯差異3、兩端往往具有重復(fù)序列與插入元件，往往位于細(xì)菌染色體的tRNA位點(diǎn)內(nèi)或附近，或位于與質(zhì)粒、噬菌體整合有關(guān)的位點(diǎn)處。第二十二頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日第三節(jié)細(xì)菌變異的機(jī)制

細(xì)菌是單細(xì)胞生物，以二分裂方式進(jìn)行無性繁殖，子代只有從一個(gè)親代獲得遺傳物質(zhì)。細(xì)菌要發(fā)生變異，一種情況是基因發(fā)生突變，一種情況是兩個(gè)不同性狀細(xì)菌的基因可以轉(zhuǎn)移到一起，經(jīng)過基因間的重組，形成新的遺傳型個(gè)體。第二十三頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日一、基因突變

基因突變簡(jiǎn)稱突變，是變異的一種，指生物細(xì)胞遺傳物質(zhì)DNA分子結(jié)構(gòu)突然發(fā)生了穩(wěn)定的可遺傳的變化。它是生物進(jìn)化的一個(gè)重要因素?；蛲蛔兊姆N類：

細(xì)菌與一般生物細(xì)胞一樣可發(fā)生突變，其突變也可按發(fā)生改變的范圍大小，分為染色體畸變和點(diǎn)突變。第二十四頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日1、染色體畸變?nèi)旧w畸變（chromosomalaberration）是指染色體的一大段發(fā)生了變化。包括染色體結(jié)構(gòu)上的

缺失（delection）

重復(fù)（duplication）

插入（insertion）

易位（translocation）

倒置（inversion）第二十五頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2、點(diǎn)突變點(diǎn)突變（pointmutation）是指DNA鏈上一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)堿基對(duì)的改變。包括

堿基對(duì)的置換（replacement）因缺失或插入而造成的移碼(frameshift)轉(zhuǎn)換（transition）顛換（transversion）第二十六頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日二、基因轉(zhuǎn)移供體細(xì)菌直接或間接地將部分遺傳物質(zhì)單向傳遞給受體細(xì)菌，從而導(dǎo)致受體細(xì)菌發(fā)生基因重組的現(xiàn)象稱為基因轉(zhuǎn)移（transgenosis）。細(xì)菌的基因轉(zhuǎn)移和重組的主要形式有轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、接合、原生質(zhì)體融合和溶原性轉(zhuǎn)換。第二十七頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日1、轉(zhuǎn)化（transformation）供體菌裂解后游離的DNA片段被受體菌直接攝取，使受體菌獲得新的遺傳性狀的過程稱為轉(zhuǎn)化。感受態(tài)（competence）受體菌只有處于感受態(tài)時(shí)，才能攝取轉(zhuǎn)化因子。細(xì)菌處于感受態(tài)是因?yàn)槠浔砻嬗幸环N吸附DNA的受體。第二十八頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日轉(zhuǎn)化第二十九頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日2、轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）

轉(zhuǎn)導(dǎo)是以溫和噬菌體為載體，將供體菌的一段DNA轉(zhuǎn)移到受體菌內(nèi)，使受體菌獲得新的性狀。

普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)第三十頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（generaltransduction）

供體菌DNA的任何片段都有同等的機(jī)會(huì)被裝入噬菌體外殼內(nèi),繼而進(jìn)入受體菌,故稱普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)。噬菌體普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)模式圖第三十一頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)第三十二頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)完全轉(zhuǎn)導(dǎo)（completetransduction）

外源性DNA片段與受體菌的染色體整合，并隨染色體而傳代，稱完全轉(zhuǎn)導(dǎo)。

流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)（abortivetransduction）

外源性DNA片段不能重組到受體菌染色體上，由于不能自身復(fù)制，隨著細(xì)菌分裂供體DNA只能沿著單個(gè)菌體傳遞下去，稱為流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)。

第三十三頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（restrictedtransduction）

局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)或特異性轉(zhuǎn)導(dǎo)，由溫和噬菌體介導(dǎo)，所轉(zhuǎn)導(dǎo)的只限于前噬菌體兩旁的供體菌染色體的基因。如λ噬菌體進(jìn)入大腸埃希菌。第三十四頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)galbiogalbiogalbiogalbiobiogal第三十五頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日3、接合（conjugation）

接合是兩個(gè)完整的細(xì)菌細(xì)胞通過性菌毛直接連接溝通，將質(zhì)粒DNA從供體菌轉(zhuǎn)移給受體菌的過程。

接合性質(zhì)粒：能通過接合方式轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒稱為接合性質(zhì)粒，主要包括F質(zhì)粒和R質(zhì)粒。第三十六頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日E.colistrainsundergoingconjugation(TEMx27,700)第三十七頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日F質(zhì)粒的接合F+F-F+F-F+F+F+F+DonorRecipient第三十八頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日4、原生質(zhì)體融合是指以人工方法去除兩個(gè)不同菌株細(xì)胞的細(xì)胞壁使其成為原生質(zhì)