細菌的遺傳與變異

第一節(jié)細菌的變異現(xiàn)象形態(tài)結(jié)構(gòu)的變異毒力變異耐藥性變異菌落變異細菌的大小和形態(tài)在不同的生長時期可不同，生長過程中受外界環(huán)境的影響也可發(fā)生變異。如：鼠疫耶氏菌在陳舊培養(yǎng)物上細菌的多形態(tài)性、細菌L型。細菌的特殊結(jié)構(gòu)如：莢膜（肺炎鏈球菌）、芽胞（炭疽芽孢桿菌）、鞭毛（變形桿菌H-O變異）也可發(fā)生變異。一.形態(tài)結(jié)構(gòu)的變異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)

毒力增強：無毒力的白喉棒狀桿菌常寄居在咽喉部，不致病；當感染了β-棒狀噬菌體后變成溶原性細菌，則獲得產(chǎn)生白喉毒素的能力，引起白喉。毒力減弱：有毒菌株長期在人工培養(yǎng)基上傳代培養(yǎng)，可是細菌的毒力減弱或消失?？ń槊?BCG)是有毒的牛分枝桿菌在含有膽汁的甘油、馬鈴薯培養(yǎng)基上，經(jīng)過13年，連續(xù)穿230代，獲得的一株毒力減弱但仍保持免疫原性的變異株。二.毒力變異耐藥性變異：細菌對某種抗菌藥物由敏感變?yōu)槟退幍淖儺?。有些細菌還表現(xiàn)為同時耐受多種抗菌藥物，即多重耐藥性。從抗生素廣泛應(yīng)用以來，細菌對抗生素耐藥的不斷增長是世界范圍內(nèi)的普遍趨勢，給臨床治療帶來很大的困難，并成為當今醫(yī)學(xué)上的重要問題。三.耐藥性變異細菌的菌落主要有光滑(smooth,S)型和粗糙(rough,R)型兩種。S型菌落表面光滑、濕潤、邊緣整齊。經(jīng)人工培養(yǎng)多次傳代后菌落表面邊為粗糙、干燥、邊緣不整齊，稱S—R變異。S—R變異常見于腸道桿菌，是由于失去LPS的特異性寡糖重復(fù)單位而引起的。變異時不僅菌落的特征發(fā)生改變，且細菌的其它性狀也發(fā)生了變化。S型菌的致病性強，但有少數(shù)R型菌的致病性強，如結(jié)核分枝桿菌。四.菌落變異S型菌落R型菌落第二節(jié)細菌遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)染色體質(zhì)粒轉(zhuǎn)位因子質(zhì)粒(plasmid)：是細菌染色體以外的遺傳物質(zhì)，是環(huán)狀閉合的雙鏈DNA。質(zhì)?；蚩删幋a多種重要的生物學(xué)性狀：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。質(zhì)粒質(zhì)粒具有自我復(fù)制的能力。質(zhì)粒DNA所編碼的基因產(chǎn)物賦予細菌某些性狀特征。質(zhì)?？勺孕衼G失與消除。質(zhì)粒的轉(zhuǎn)移性。質(zhì)粒可分為相容性與不相容性兩種。質(zhì)粒DNA的特征轉(zhuǎn)位因子：是存在于細菌染色體或質(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中的位置，能從一個基因組轉(zhuǎn)移到另一基因組中。轉(zhuǎn)位因子有三類：插入序列(IS)；轉(zhuǎn)座子(Tn)；轉(zhuǎn)座噬菌體或前噬菌體。轉(zhuǎn)位因子遺傳性變異：是由基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變所致，主要通過基因突變、基因損傷后的修復(fù)、基因的轉(zhuǎn)移與重組來實現(xiàn)。非遺傳性變異：是細菌在環(huán)境因素等影響下出現(xiàn)的變化，這種變化不是因基因結(jié)構(gòu)的變化而產(chǎn)生的。第三節(jié)細菌變異的機制突變(mutation)：是細菌遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生突然而穩(wěn)定的改變，導(dǎo)致細菌性狀的遺傳性變異?；蛲蛔円?guī)律：突變率突變常自然發(fā)生，但突變率極低。突變與選擇突變是隨機的，不定向的。回復(fù)突變細菌由野生型變?yōu)橥蛔冃褪钦蛲蛔?，有時突變株經(jīng)過又一次突變可恢復(fù)野生型的性狀。DNA的損傷修復(fù)：當細菌DNA受到損傷時，細胞會用有效的DNA修復(fù)系統(tǒng)進行細致的修復(fù)，使損傷降為最小。一.基因的突變與損傷后修復(fù)彷徨試驗(fluctuationtest)影印試驗(replicaplating)基因轉(zhuǎn)移(genetransfer)：外源性的遺傳物質(zhì)由供體菌進入某受體菌細胞內(nèi)的過程?；蛑亟M(recombination)：轉(zhuǎn)移的基因與受體菌DNA整合在一起，使受體菌獲得供體菌某些特性。外源性遺傳物質(zhì)：供體菌染色體DNA，質(zhì)粒DNA及噬菌體基因等。細菌的基因轉(zhuǎn)移和重組方式：轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)、溶原性轉(zhuǎn)換、細胞融合。二.基因的轉(zhuǎn)移與重組1.轉(zhuǎn)化(transformation):供體菌裂解游離的DNA片段轉(zhuǎn)入某受體菌細胞內(nèi)的過程。2.接合(conjugation)接合：是細菌通過性菌毛相互連接溝通，將遺傳物質(zhì)（主要是質(zhì)粒DNA）從供體菌轉(zhuǎn)移給受體菌。能通過結(jié)合方式轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒稱為接合性質(zhì)粒，不能通過性菌毛在細菌間轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒為非接合性質(zhì)粒。細菌的耐藥性與耐藥性的基因突變及R質(zhì)粒的接合轉(zhuǎn)移等有關(guān)。R質(zhì)粒有耐藥傳遞因子(RTF)和耐藥決定子(r)兩部分組成。RTF的功能與F質(zhì)粒相似，可編碼性菌毛的產(chǎn)生和通過接合轉(zhuǎn)移；R決定子能編碼對抗菌藥物的耐藥性。R質(zhì)粒的接合轉(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)，是受體菌獲得新的性狀。根據(jù)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因片段的范圍，可將轉(zhuǎn)導(dǎo)分為兩類：普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（轉(zhuǎn)導(dǎo)的DNA可是供菌染色體上的任何部分）、局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（轉(zhuǎn)導(dǎo)的DNA只限供菌染色體上的特定基因）。3.轉(zhuǎn)導(dǎo)(transduction)普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)(generalizedtransduction)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)(restrictedtransduction)4.溶原性轉(zhuǎn)換(lysogenicconversion)當噬菌體感染細菌時，宿主菌染色體中獲得了噬菌體的DNA片段，使其成為溶原狀態(tài)時，而使細菌獲得新的性狀。5.原生質(zhì)體融合(protoplastfusion)在疾病的診斷、治療與預(yù)防中的作用。在測定致癌物質(zhì)中的應(yīng)用。在流行病中的應(yīng)用。在基因工程中的應(yīng)用。第四節(jié)細菌遺傳變異的實際意義在疾病的診斷、治療與預(yù)防中的應(yīng)用形態(tài)、結(jié)構(gòu)、染色性、生化特性、抗原性及毒力等方面的變異，使得診斷復(fù)雜化耐藥菌株日益增多，預(yù)防耐藥性藥敏實驗早期足量要有一定療程,聯(lián)合用藥不要濫用減毒菌株和無毒株可制備成疫苗在測定致癌物質(zhì)中的應(yīng)用凡能誘導(dǎo)細菌發(fā)生突變的物質(zhì)都有可能是致癌物質(zhì)。Ames實驗—傷寒沙門菌（his-）（his+）在流行病學(xué)中的應(yīng)用分子生物學(xué)分析方法已被用于流行病學(xué)調(diào)查質(zhì)粒指紋圖（PFP