細菌的遺傳與變異

細菌的遺傳與變異第1頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二掌握：細菌質粒的概念及主要性質，F(xiàn)質粒及R質粒的概念。熟悉：細菌的遺傳物質。細菌的變異現(xiàn)象。教

學

目

標了解：細菌的遺傳變異在醫(yī)學上的應用。第2頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二思考：與細菌性狀相關的遺傳物質有哪些？細菌有哪些方式可改變遺傳物質細菌的遺傳與變異有何用途第3頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二遺傳(heredity)：細菌的性狀保持相對穩(wěn)定，且代代相傳。變異(variation)：在一定條件下，子代與親代之間以及子代與子代之間的生物學性狀出現(xiàn)的差異。細菌的遺傳保證了物種的穩(wěn)定性，變異則產(chǎn)生變種或新種，有利于物種的進化第4頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二細

菌

變

異

的

類

型1.遺傳性變異：又稱基因型變異特點：①常發(fā)生于個別的細菌②不受環(huán)境因素的影響③變異是不可逆的牛型結核桿菌（有毒株）膽汁-甘油-馬鈴薯培養(yǎng)13年，230次傳代減毒株（BCG）例：第5頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二2.表型變異：又稱非遺傳性變異特點：①基因結構未改變。②發(fā)生于同一環(huán)境中所有細菌③影響因素去除后，變異的性狀又可復原。例：細菌L型第6頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二第一節(jié)細菌基因組質粒噬菌體基因組包括細菌染色體染色體以外遺傳物質第7頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二1、細菌染色體特征：①多數(shù)為一條環(huán)狀dsDNA。②非編碼序列少、基因多為單拷貝、無內含子、操縱子結構。⑤致病島（pathogenicityisland）病原菌基因組中存在編碼與細菌毒力或致病性相關因子的外源DNA片段。第8頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二①致育質?；蚍QF質粒（fertilityplasmid）②耐藥性質粒③毒力質?；騐i質粒④Col質粒－細菌素⑤代謝質粒－乳糖酶2、質粒種類第9頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二①自我復制能力：一個質粒是一個復制子②可自行丟失與清除質粒非是細菌生命活動必須的遺傳物質③可在細菌間轉移④相容性與不相容性⑤編碼細菌某些特定性狀：如致育性、耐藥性、致病性質粒特征第10頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二3、轉位因子(transposableelement)（1）概念：細菌基因組內能改變自身位置的一段核苷酸序列第11頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二（2）特點：①是細菌菌體內可移動的遺傳物質②能在質粒間、染色體間、質粒與染色體之間、染色體內自行轉移位置③轉座作用依賴自身合成的特異性轉座酶（tansposase）第12頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二（3）分類特點：最簡單的轉座因子。結構中不含與轉座無關的功能性表達基因?？瑟毩⒋嬖?，也可成為轉座子的一部分。1）插入序列（insertionsequence,IS）第13頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二2）轉座子（transposon,Tn）

除兩端的IS外還帶有與轉座無關的耐藥、毒力等基因，并隨Tn轉座發(fā)生轉移重組，致染色體突變，促使生物變異。第14頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二4、整合子（integron，In）

存在于染色體、質粒或轉座子上的一種運動性DNA分子，具有獨特結構可捕獲和整合外源性基因，使之轉變成為功能性基因的表達單位。1989年Strokes和Hall首次提出整合子的概念。第15頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)細菌基因突變范圍：點突變或小突變大突變（染色體畸變）細菌遺傳物質的結構發(fā)生穩(wěn)定的改變，導致細菌性狀的遺傳性變異誘因：自發(fā)突變、誘發(fā)突變方式：堿基置換、移碼突變特點：隨機性和可回復性第16頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二影印培養(yǎng)示意圖

抗生素敏感細菌接種于1952年，Lederberg等設計了影印試驗（replicaplating），篩選耐藥菌株第17頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二1.細菌耐藥性突變是自發(fā)的，隨機的，非誘導的；2.藥物僅起選擇作用3.突變發(fā)生越早，產(chǎn)生抗性突變株就越多。影印試驗證實：第18頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)基因的轉移和重組細菌間基因的轉移與重組是發(fā)生遺傳性變異的重要原因之一?；蜣D移(genetransfer)遺傳物質由供體菌進入受體菌體內的過程。基因重組(recombination)轉移的基因與受體菌DNA整合在一起。第19頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二基因轉移重組的方式：受體菌直接攝取供體菌游離DNA片段，整合后改變了受體菌的遺傳性狀。1.轉化（Transformation）第20頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二如小鼠體內肺炎鏈球菌的轉化試驗第21頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二遺傳物質通過性菌毛由供體菌傳遞給受體菌，使受體菌遺傳性狀發(fā)生改變的過程。2.接合（Conjugation）①F質粒的接合②R質粒的接合第22頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二第23頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二HfrF-HfrF-Hfr重組的F-第24頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二以溫和噬菌體為載體，把供體菌的基因轉移到受體菌，使受體菌獲得新性狀的過程3.轉導（Transduction）１普遍性轉導2局限性轉導完全轉導流產(chǎn)轉導第25頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二結果普遍性轉導第26頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二局限性轉導（restrictedtransduction）或稱特異性轉導溶原期時，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。第27頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二4.溶原性轉換（Lysogenicconversion）溫和噬菌體的DNA整合到宿主菌染色體DNA后，成為溶原狀態(tài)導致遺傳性變異。第28頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二第四節(jié)細菌遺傳變異在醫(yī)學上的實際意義(一)形態(tài)結構變異與細菌學診斷變異細菌失去典型特性，影響正確診斷H→O變異：如傷寒沙門菌鞭毛S→R變異：消失莢膜或多糖抗原性改變毒力下降，生化反應改變第29頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二形態(tài)結構變異鼠疫耶氏菌3-6%食鹽多形性第30頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二正常形態(tài)細菌青霉素、溶菌酶L型變異蠟樣芽胞桿菌L型的鏡下形態(tài)（多形性）第31頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二結構的變異莢膜、鞭毛、芽胞炭疽桿菌42-43℃10-20天失去形成芽胞能力,毒性降低變形桿菌有鞭毛0.1%苯酚失去鞭毛H-O變異第32頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二(二)細菌耐藥變異與控制

：藥敏試驗

藥敏試驗：是指測定某種細菌對某種抗菌藥物敏感程度的體外試驗。臨床上可通過合理用藥等措施，降低耐藥性突變的發(fā)生機會。第33頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二(三)細菌毒力變異與疾病預防增強白喉棒狀桿菌β棒狀噬菌體獲得白喉毒素減弱牛分枝桿菌膽汁、甘油、馬鈴薯培養(yǎng)基13年(230代)卡介苗第34頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二(四)流行病學分析分子生物學的方法追蹤傳染源或相關基因的轉移和播散。第35頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二(五)檢測致癌物對細菌有誘變作用的化學物質，一般均有致癌的可能性。常采用細菌作為模型進行可疑致癌物的篩選。常用試驗：Ames試驗原理：是突變菌在誘變劑的作用下可能會發(fā)生回復突變而恢復其原有性狀。第36頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二(