细菌的遗传变异1.PPT

第5章,细菌的遗传变异 复旦大学上海医学院 钱利生 教授,BCG：牛型结核杆菌（有毒株） 胆汁-甘油-马铃薯培养 13年，230次传代 减毒株（BCG） 基因型变异：BCG 表型变异：细菌L型,基因型和表型变异的比较,基因型变异,表型变异,基因结构,变化 未变,可逆性,不或极少 可逆,稳定性,稳定 不稳定,环境影响,涉及细菌数,不受影响 受影响,个别 全体,一、细菌的遗传物质,细菌染色体：dsDNA，3.25106 bp 复制快：105 bp/min 无组蛋白，无内含子，为连续基因 单倍体：突变后更易表现,质粒（plasmid）：,复制能力 转移能力 整合能力 相容性 丢失或消除,功能：F质粒转移；Vi质粒毒力 R质粒耐药；Col质粒细菌素,转位因子： IS (insertion sequence): 7501550 bp 两端重复序列，与插入有关 中心序列有转位酶基因,Tn (transposon): 200025000 bp 两端为IS 中心序列有与转位无关基因 如：毒素基因、耐药基因等,常见的插入序列和转座子,IS bp Tn 耐药或毒素基因,IS1 768 Tn1 AP（氨苄青霉素）,IS2 1327 Tn6 Kan（卡那霉素）,IS3 1300 Tn10 Tet（四环素）,IS4 1426 Tn551 Em（红霉素）,IS5 1195 Tn681 E.coli ET（肠毒素）,整合子（integron，In）： 定位于细菌染色体、质粒或转座子上 基本结构：两端为保守末端，中间为可变区，含一个或多个基因盒 整合子含有3个功能元件：重组位点；整合酶基因；启动子 通过转座子或接合性质粒，使多种耐药基因在细菌中进行水平传播,噬菌体（bacteriophage）：,形态结构: 蝌蚪形 衣壳：蛋白质 核酸：dsDNA,分布广: 有菌就有噬菌体 宿主特异性：流行病调查；分型 参与细菌变异：转导, 溶原性转换,二、转移和重组,转移：供菌提供DNA；受菌接受DNA 重组：受菌获得供菌DNA,类型 基因来源 转移方式,转化 供菌 受菌摄入,接合 供菌 通过性菌毛,转导 供菌 噬菌体媒介,溶原性转换 噬菌体 前噬菌体,转化（transformation）： 受菌主动摄取外源性DNA 供菌死亡时释放或人工方法提取DNA,影响因素： 供受菌基因型： 同源性；亲缘关系近，转化率高 感受态（competence）： 生理活动过程中摄取 转化因子的最佳时期 环境因素：Mg2、Ca2等可促进转化,转导（transduction） 噬菌体媒介 将供菌DNA转给受菌 分普遍性转导和局限性转导,毒性噬菌体，温和噬菌体 包装错误： 任何部位细菌DNA片段 转导性噬菌体： 宿主菌DNA， 无噬菌体DNA 受菌接受转导噬菌体(供菌)DNA 受菌获得供菌性状,普遍性转导：,局限性转导：温和性噬菌体,脱落错误：前噬菌体及两边的细菌DNA 转导性噬菌体：噬菌体DNA及细菌DNA,接合（conjugation） 通过性菌毛将供菌DNA转给受体菌，受体菌获得供体菌性状,F质粒（fertility factor, 致育因子）,接触：细胞质沟通 转移：F质粒进入F菌，1分钟完成 复制：F菌转为F菌,Hfr（高频重组菌株）： F质粒与染色体整合 具有结合和转移功能 细菌染色体转移频率高，F质粒低 受体菌获得供体菌性状 用于绘制基因图,Hfr转移细菌染色体过程,R质粒 耐药传递因子： 编码性菌毛 r决定因子：耐药,溶原性转换（lysogenic conversion） 噬菌体DNA与菌染色体整合 受菌获得新的性状 如白喉杆菌：-噬菌体-外毒素基因 不产毒白喉杆菌 产毒白喉杆菌,三、基因突变,影印平板：自发的，随机的，非诱导的药 物仅起选择作用,突变的性质： 突变率：10-610-9 自发突变与诱发突变 突变与选择 回复突变与抑制突变,彷徨试验：随机的、非定向的突变是在接触噬 菌体之前就已发生，噬菌体对突变 仅起筛选而不是诱导作用。,突变型细菌及其分离： 耐药性突变型 药敏试验 营养缺陷突变型 营养物质筛选 条件致死性突变型 温度敏感试验 发酵阴性突变型 乳糖发酵试验,诊断困难 HO变异：如伤寒沙门菌鞭毛 SR变异：消失荚膜或多糖 抗原性改变 毒力下降，生化反应改变 治疗困难：耐药 预防：BCG,四、实际应用,Ames试验：,基因工程,载体：质粒，噬菌体 工程菌和酶：限制性内切酶，连接酶 选择目的基因，细菌中表达，如胰岛素、白介素、干扰素等 基因工程疫苗,1.细菌基因