第十三章遺傳與變異

遺傳(heredity)：一定條件下，細(xì)菌的性狀相對穩(wěn)定，并能代代相傳，子代與親代之間表現(xiàn)為相似性，這種現(xiàn)象稱為遺傳。變異(variation)：子代與親代之間存在不同程度的差異，這種現(xiàn)象稱為變異。當(dāng)前第1頁\共有29頁\編于星期五\23點(diǎn)第一節(jié)細(xì)菌的變異現(xiàn)象一、形態(tài)結(jié)構(gòu)變異鼠疫耶氏菌

3-6%食鹽多形態(tài)性

當(dāng)前第2頁\共有29頁\編于星期五\23點(diǎn)正常形態(tài)細(xì)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）當(dāng)前第3頁\共有29頁\編于星期五\23點(diǎn)特殊結(jié)構(gòu)的變異炭疽桿菌42-43℃10-20天失去形成芽胞能力,毒性降低二、菌落變異光滑型菌落在陳舊培養(yǎng)基中長期培養(yǎng)粗糙型菌落當(dāng)前第4頁\共有29頁\編于星期五\23點(diǎn)三、毒力變異增強(qiáng)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)卡介苗四、耐藥性變異

細(xì)菌對某種抗菌藥物由敏感變成耐藥的變異稱為耐藥性變異。當(dāng)前第5頁\共有29頁\編于星期五\23點(diǎn)第二節(jié)細(xì)菌遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)

1.細(xì)菌染色體\染色質(zhì)(chromosome\nucleoid)2.質(zhì)粒(plasmids)3.轉(zhuǎn)位因子4.噬菌體(bacteriophages/phages)當(dāng)前第6頁\共有29頁\編于星期五\23點(diǎn)一、質(zhì)粒質(zhì)粒特點(diǎn)：（１）能自我復(fù)制并傳給子代（２）幾種質(zhì)粒可共存于一個(gè)菌體中（３）可從一個(gè)菌轉(zhuǎn)移到另一個(gè)菌（４）質(zhì)?？勺孕衼G失（５）有些質(zhì)?？烧系郊?xì)菌核質(zhì)DNA上，稱為附加體。它還可以從核質(zhì)DNA上脫落下來。當(dāng)前第7頁\共有29頁\編于星期五\23點(diǎn)F質(zhì)粒(fertilityplasmids)——編碼細(xì)菌性菌毛R質(zhì)粒(resistanceplasmids)——編碼細(xì)菌耐藥性Vi質(zhì)粒(virulence

plasmids)——編碼細(xì)菌毒力因子Col質(zhì)?！幋a大腸埃希菌的細(xì)菌素舉例：當(dāng)前第8頁\共有29頁\編于星期五\23點(diǎn)二、轉(zhuǎn)位因子是存在于細(xì)菌染色體或質(zhì)粒DNA分子上的一段特異性核苷酸序列片段，它能在DNA分子中移動，不斷改變它們在基因組的位置，能從一個(gè)基因組轉(zhuǎn)移到另一個(gè)基因組中。當(dāng)前第9頁\共有29頁\編于星期五\23點(diǎn)（一）、插入序列（insertionsequence,IS）是最小的轉(zhuǎn)位因子，＜2kb，不攜帶任何已知與插入功能無關(guān)的基因區(qū)域（二）、轉(zhuǎn)座子（transposon,Tn）＞2kb，除攜帶與轉(zhuǎn)位有關(guān)的基因外，還攜帶耐藥性基因、抗金屬基因、毒素基因及其他結(jié)構(gòu)基因?？赡芘c細(xì)菌的多重耐藥性有關(guān)。當(dāng)前第10頁\共有29頁\編于星期五\23點(diǎn)轉(zhuǎn)座子的特征轉(zhuǎn)座子攜帶耐藥或毒素基因Tn1Tn2Tn3AP（氨芐青霉素）Tn4AP、SM（鏈霉素）、Su（磺胺）Tn5Km（卡那霉素）Tn6KmTn7TMP（甲氧芐氨嘧啶）、SMTn9Cm（氯霉素）Tn10Tc（四環(huán)素）tn551Em（紅霉素）Tn971EmTn1681大腸埃希菌（腸毒素基因）當(dāng)前第11頁\共有29頁\編于星期五\23點(diǎn)（三）、轉(zhuǎn)座噬菌體或前噬菌體是一些具有轉(zhuǎn)座功能的溶原性噬菌體，當(dāng)整合到細(xì)菌染色體上，能改變?nèi)茉约?xì)菌的某些生物學(xué)性狀。當(dāng)前第12頁\共有29頁\編于星期五\23點(diǎn)三、噬菌體(Bacteriophage/phage)

是侵襲細(xì)菌、真菌等微生物的病毒。當(dāng)前第13頁\共有29頁\編于星期五\23點(diǎn)當(dāng)前第14頁\共有29頁\編于星期五\23點(diǎn)從噬菌體吸附到細(xì)菌裂解釋放出子代噬菌體的過程稱為噬菌體復(fù)制周期\溶菌周期\裂解周期。這種能在敏感細(xì)菌中增殖并使之裂解的噬菌體叫毒性噬菌體（virulencephage）。某些噬菌體感染細(xì)菌后不增殖，噬菌體DNA整合到細(xì)菌核質(zhì)DNA上，隨細(xì)菌的增殖而傳代，細(xì)菌不發(fā)生裂解，這種噬菌體叫溫和噬菌體（temperatephage）\溶原性噬菌體。當(dāng)前第15頁\共有29頁\編于星期五\23點(diǎn)第三節(jié)細(xì)菌的變異機(jī)制一．突變(mutation)（1）堿基置換（2）堿基缺失（3）堿基插入自發(fā)突變——頻率≈1/106-1091．小突變2．大突變（染色體畸變）當(dāng)前第16頁\共有29頁\編于星期五\23點(diǎn)二、基因的轉(zhuǎn)移和重組基因轉(zhuǎn)移(genetransfer)：外源DNA進(jìn)入受體菌。基因重組(recombination)

：轉(zhuǎn)移的DNA與受體菌DNA發(fā)生重新整合。當(dāng)前第17頁\共有29頁\編于星期五\23點(diǎn)基因轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化（

Transformation）當(dāng)前第18頁\共有29頁\編于星期五\23點(diǎn)當(dāng)前第19頁\共有29頁\編于星期五\23點(diǎn)供體菌通過性菌毛與受體菌溝通，使遺傳物質(zhì)從供體菌傳遞到受體菌。

２.接合（Conjugation）：①F質(zhì)粒的接合②R質(zhì)粒的接合當(dāng)前第20頁\共有29頁\編于星期五\23點(diǎn)接合當(dāng)前第21頁\共有29頁\編于星期五\23點(diǎn)F+F-F+F-F+F+F+F+DonorRecipientF+當(dāng)前第22頁\共有29頁\編于星期五\23點(diǎn)以溫和噬菌體為載體，把供體菌的基因轉(zhuǎn)移到受體菌，使受體菌遺傳性狀發(fā)生改變。３.轉(zhuǎn)導(dǎo)（Transduction）：（１）普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（２）局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)完全轉(zhuǎn)導(dǎo)流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)當(dāng)前第23頁\共有29頁\編于星期五\23點(diǎn)（1）、普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)當(dāng)前第24頁\共有29頁\編于星期五\23點(diǎn)當(dāng)前第25頁\共有29頁\編于星期五\23點(diǎn)2、局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（restrictedtransduction）或稱特異性轉(zhuǎn)導(dǎo)，所轉(zhuǎn)導(dǎo)的只限于供體菌染色體上特定的基因。溶原期時(shí)，噬菌體DNA整合在細(xì)菌染色體特定部位，噬菌體DNA發(fā)生偏差分離，將自身的一段DNA留在細(xì)菌染色體上，而帶走了細(xì)菌DNA上兩側(cè)的基因。當(dāng)其轉(zhuǎn)導(dǎo)并整合到受體菌中，使受體菌獲得供體菌的某些遺傳性狀。所轉(zhuǎn)導(dǎo)的只限于供體菌上個(gè)別的基因。當(dāng)前第26頁\共有29頁\編于星期五\23點(diǎn)４.溶原性轉(zhuǎn)換（Lysogenicconversion）：

溫和噬菌體的DNA整合到宿主菌染色體DNA后，成為溶