細菌的遺傳變異

第五章細菌的遺傳變異基本概念遺傳（heredity）是病原生物的性狀在子代與親代中保持相對穩(wěn)定，且代代相傳，而使其種屬得以保存。變異（variation）是子代與親代之間以及子代與子代之間的生物學(xué)性狀出現(xiàn)的差異。細菌的變異現(xiàn)象形態(tài)、結(jié)構(gòu)變異毒力變異耐藥性變異菌落變異形態(tài)結(jié)構(gòu)變異

3-6%食鹽

鼠疫耶氏菌多形態(tài)性

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(jié)構(gòu)的變異

42-43℃

炭疽桿菌失去形成芽胞能力,毒性降低

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）鞭毛變異毒力變異增強

β棒狀噬菌體

白喉棒狀桿菌

獲得白喉毒素減弱

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)

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

S

R

原因：失去LPS的特異多糖細菌遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)細菌染色體質(zhì)粒（plasmid）轉(zhuǎn)位因子

：插入序列、轉(zhuǎn)座子、轉(zhuǎn)座噬菌體。1、細菌染色體基因組結(jié)構(gòu)

細菌染色體是一個裸露的閉合環(huán)狀的雙鏈DNA分子，有核蛋白，缺乏組蛋白，無核膜包裹。

細菌遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)2、質(zhì)粒（plasmid）細菌遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)

是細菌染色體外的遺傳物質(zhì)，大多由閉合環(huán)狀雙鏈DNA組成。●

具有自我復(fù)制的能力。

●

所攜帶的基因賦予宿主菌某些生物學(xué)

性狀（如F質(zhì)粒、R質(zhì)粒、毒力質(zhì)粒、

代謝質(zhì)粒）。

●非生存所必需，可自行丟失或消除。

●可在細菌之間轉(zhuǎn)移。質(zhì)粒DNA的特征細菌遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)1)致育質(zhì)粒（F質(zhì)粒）與有性生殖功能關(guān)聯(lián)；2)耐藥性質(zhì)粒

編碼細菌對抗菌藥物或重金屬鹽類的耐藥性。分兩類，一是接合性耐藥質(zhì)粒（R質(zhì)粒），另一是非接合耐藥性質(zhì)粒；3)毒力質(zhì)粒（Vi質(zhì)粒）

編碼與該菌致病性有關(guān)的毒力因子；4)細菌素質(zhì)粒

編碼細菌產(chǎn)生細菌素；5)代謝質(zhì)粒

編碼產(chǎn)生相關(guān)的代謝酶。概念：是一類在細菌染色體、質(zhì)粒、噬菌體之間自行移動的遺傳成分，是基因組中一段具有轉(zhuǎn)位特性的獨立的DNA序列。分類:1.插入序列（insertionsequenceIS）2.轉(zhuǎn)座子(transposon)3.轉(zhuǎn)座噬菌體或前噬菌體（prophage）3、轉(zhuǎn)位因子（transposon,Tn）細菌變異的發(fā)生機制基因突變與損傷后修復(fù)：基因轉(zhuǎn)移與重組：包括轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)、溶原性轉(zhuǎn)換

基因突變（genemutation）：細菌染色體基因發(fā)生突然而穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)改變，包括一對或少數(shù)幾對堿基的缺失、插入或置換（點突變：pointmutation），

導(dǎo)致細菌性狀的遺傳性變異。1、概念細菌的基因突變

供體菌（donor）將遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移至受體菌（recipient），使后者獲得新的生物學(xué)性狀，稱為基因轉(zhuǎn)移（genetransfer）。

細菌通過水平方向的基因轉(zhuǎn)移和重組，產(chǎn)生新的基因型個體，以適應(yīng)隨時改變的環(huán)境。基因轉(zhuǎn)移的概念細菌的基因轉(zhuǎn)移與重組

●

接合（conjugation）

●

轉(zhuǎn)化（transformation）

●

轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）

●溶原性轉(zhuǎn)換（lysogenicconversion）基因轉(zhuǎn)移的方式細菌的基因轉(zhuǎn)移與重組1、接合（conjugation）細菌的基因轉(zhuǎn)移與重組

接合：供體菌通過性菌毛與受體菌直接接觸，并將遺傳物質(zhì)（主要是質(zhì)粒DNA）轉(zhuǎn)移給受體菌，使受體菌獲得新的遺傳性狀。細菌的基因轉(zhuǎn)移與重組質(zhì)粒質(zhì)粒接合轉(zhuǎn)移示意圖染色體性菌毛受體菌供體菌細菌的基因轉(zhuǎn)移與重組2、轉(zhuǎn)化（transformation）細菌的基因轉(zhuǎn)移與重組

轉(zhuǎn)化：受體菌從周圍環(huán)境中直接攝取供體菌游離的DNA片段，并整合入受體菌基因組中，從而獲得供體菌部分遺傳性狀的過程。

細菌的基因轉(zhuǎn)移與重組3、轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）細菌的基因轉(zhuǎn)移與重組

以溫和噬菌體為媒介，將供體菌DNA片段（染色體DNA、非接合性質(zhì)粒DNA）轉(zhuǎn)移到受體菌內(nèi)，通過基因重組而使受體菌獲得新的遺傳性狀。細菌的基因轉(zhuǎn)移與重組轉(zhuǎn)導(dǎo)的概念

4.溶原性轉(zhuǎn)換

lysogenicconversion定義：細菌感染帶有毒素基因的溫和噬菌體時，使宿主菌成為溶原狀態(tài)，并獲得新的性狀。

常見的細菌及其所產(chǎn)生的毒素有：白喉棒狀桿菌鏈球菌產(chǎn)氣莢膜梭菌肉毒梭菌