细菌的遗传与变异课程

遗传(heredity)：子代与亲代之间生物学特征（形态、结构等）的相似性。遗传使细菌的性状保持相对稳定，且代代相传，使其种属得以保存。变异(variation)：子代与亲代之间生物学特征的差异。变异使细菌产生新的变种，变种的新特性靠遗传得以巩固，并使物种得以发展和进化。,第四章细菌的遗传与变异,细菌的变异分为遗传性变异和非遗传性变异,遗传性变异（基因型变异）：是细菌的基因结构发生了改变，如基因突变或基因转移和重组。常发生于个别的细菌，不受环境因素的影响，不可逆，可遗传。非遗传性变异（表型变异）：细菌在一定的环境条件影响下产生的变异，其基因结构未改变。易受到环境因素的影响，可逆，不能遗传。,第一节细菌的变异现象,形态与结构变异毒力变异耐药性变异抗原性变异菌落变异,形态结构变异,鼠疫耶尔森菌,3-6%食盐,多形态性,陈旧培基物,形态与结构变异,青霉素、溶菌酶正常形态细菌L型变异抗体或补体(部分或完全失去胞壁),葡萄球菌的L型变异,有荚膜的肺炎球菌,无荚膜的肺炎球菌,细菌形态结构变异,形态与结构变异,特殊结构的变异,炭疽杆菌,42-43,10-20天,失去形成芽胞能力,毒性降低,变形杆菌（H）,失去鞭毛（O）,1%石碳酸,毒力变异,牛型结核分枝杆菌,胆汁、甘油、马铃薯培养基,13年(230代),卡介苗（毒力减弱）,白喉棒状杆菌,棒状噬菌体,获得白喉毒素（毒力增强）,耐药性变异,耐药性变异：细菌对某种抗菌药物由敏感变为耐药的变异。有些细菌还表现为同时耐受多种抗菌药物，即多重耐药性。,痢疾杆菌,含链霉素培养基长期培养,依链株(耐药菌株),抗原性变异,O抗原和H抗原的变异,菌落变异,在陈旧培养基中长期培养,光滑型菌落（）,粗糙型菌落（）,S型菌落,R型菌落,细菌菌落形态变异,结核杆菌的干燥型菌落,第二节细菌遗传变异的物质基础,细菌染色体质粒转位因子噬菌体,一细菌的染色体(chromosome),细菌的染色体是环状双螺旋DNA长链，上有许多编码细菌生物学性状的基因，是细菌的主要遗传物质。,二质粒(plasmid),是细菌染色体之外的遗传物质，存在于细胞质中，为环状闭合的双链DNA。,大质粒：含几百个基因,小质粒：含20-30个基因,（一）质粒的基本特征,1、有自我复制能力2、编码细菌的一些特殊的性状3、非生命活动所必需，可自行丢失与消除4、可通过接合、转化或转导等方式在细菌间转移5、分相容性与不相容性两种,（二）医学上重要的质粒,质粒基因可编码很多重要的生物学性状：1、致育质粒（fertilityplasmid,F质粒）2、耐药质粒（resistanceplasmid,R质粒）3、毒力质粒（virulenceplasmid,Vi质粒）4、细菌素质粒：如Col质粒（Colplasmid）编码大肠菌素的质粒,三转位因子,是存在细菌的染色体或质粒DNA分子上的一段特异性核苷酸序列片段，它能在DNA分子中移动，不断改变它们的基因组位置，从一个基因组转移到另一个基因组中。,四噬菌体,噬菌体(bacteriophage)：是能感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒。噬菌体分布极广，凡是有细菌的场所，就可能有相应的噬菌体的存在。,（一）噬菌体的生物学性状,形态与结构：噬菌体有三种形态：蝌蚪形、微球形和丝形，但多数为蝌蚪形。,噬菌体,细菌细胞,噬菌体的特点,噬菌体具有严格的宿主特异性，即某一种噬菌体只难感染某一种微生物，甚至只能感染某一种微生物中的某一型。因此可用来鉴定和分型。噬菌体对理化因素及多数化学消毒剂的抵抗力比一般细菌的繁殖体强,7530min灭活。噬菌体能耐受低温和冰冻，但对紫外线和X射线敏感。,（二）噬菌体与宿主菌的相互关系,毒性噬菌体(virulentphage)：能在宿主细胞内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌温和噬菌体(temperatephage)：噬菌体基因与宿主菌染色体整合，不产生子代噬菌体，但噬菌体DNA能随细菌DNA复制，并随细菌的分裂而传代。,吸附,穿入,生物合成,成熟、释放,毒性噬菌体的溶菌性周期,温和噬菌体的溶源性周期,前噬菌体,温和噬菌体的溶菌性周期,吸附,穿入,生物合成,成熟、释放,毒性噬菌体的溶菌周期,（一）毒性噬菌体,（二）温和噬菌体,噬菌体核酸,前噬菌体,溶原性细菌,生物合成,成熟、释放,前噬菌体可偶尔自发地或在某些理化和生物因素的诱导下，脱离宿主菌染色体进入溶菌周期，导致细菌裂解。,第三节细菌变异的发生机制一、基因突变1.种类突变（mutation）是指生物体的遗传物质核酸的结构发生了突然而稳定的变化。突变可导致微生物的某些性状发生遗传性变异。,2.基因突变的共同特性（1）稀少性：自发突变率10-910-6。（2）突变的回复和抑制：未发生突变的原始菌株称为野生株，经突变后性状改变了的菌株称为突变株。（3）突变与选择,基因转移与重组基因转移（genetransfer）：外源性的遗传物质由供体菌进入某受体菌的过程。基因重组（recombination）：转移的基因与受体菌DNA整合在一起，使受体菌获得供体菌的某些特性。细菌的基因转移和重组方式：转化、接合、转导、溶源性转换。,F+：即含F质粒，编码性菌毛，该菌称雄性菌。F+F-的接合：,F+,F_,Sexpili,细菌的遗传与变异,F+,F+,F_,细菌的遗传与变异,R质粒的接合,A-Antibiotics,溶原性转换（lysogenic