第七章微生物的遗传与变异

1、第一篇微生物概论之 第七章 细菌的遗传与变异 本章主要内容 细菌的变异现象 细菌变异的物质基础 细菌变异的机制 细菌变异的实际意义 遗传：一般指亲代的性状在下代表现的现象。 变异：同一起源的个体间的性状差异 变异 遗传性 变异 非遗传 性变异 遗传物质结构发生改变引起的 变异，新获得的性状可稳定分 给后代（基因变异基因变异）。不可逆 环境条件作用引起的变异， （表型变异表型变异），不遗传，有可 逆性 第一节 微生物的变异现象 形态结构的变异 菌落变异 毒力变异 耐药性变异 生理性变异 第二节 细菌遗传变异的物质基础 细菌染色体 质粒 噬菌体 质粒 细菌染色体以外的遗传物质 双股环状DNA，存在

2、于细胞质中 不是细菌生长所必需的物质 质粒的特点：赋予细菌某些遗传 性状、自我复制、转移、丢失或 消除、相容与不相容等 主要质粒 F质粒：编码细菌的性菌毛。有F质粒的为 F+菌，无F质粒的为F-。 F+菌通过性菌毛可 将质粒传递给F-菌。 耐药质粒：带有一种或多种耐药基因，可使 细菌获得对抗菌药物的耐药性。如R质粒 毒力质粒（Vi质粒）：编码细菌毒力 细菌素质粒：如col质粒能使大肠埃希菌产生大 肠菌素 第三节 变异的机制 基因突变 基因转移和重组 突变：是细菌遗传物质的结构发生突然而 稳定的改变，导致细菌性状的遗传性变异。 基因突变规律：突变率 突变常自然发生， 但突变率极低。 突变是随机的

3、，不定向 的。回复突变 细菌由野生型变为突变型 是正向突变，有时突变株经过又一次突变 可恢复野生型的性状。 DNA的损伤修复：当细菌DNA受到损伤 时，细胞会用有效的DNA修复系统进行 细致的修复，使损伤降为最小。 基因的突变与损伤后修复 基因转移：外源性的遗传物质由供体菌进 入某受体菌细胞内的过程。 基因重组：转移的基因与受体菌DNA整 合在一起，使受体菌获得供体菌某些特性。 外源性遗传物质：供体菌染色体DNA， 质粒DNA及噬菌体基因等。 细菌的基因转移和重组方式：转化、接合、 转导、溶原性转换、原生质体融合。 基因的转移与重组 毒力变异 生理性状变异 菌落变异 耐药性变异 噬菌体的结构

4、多数为蝌蚪形，由头部和尾部组成 主要成分：核酸（仅有一种，即 DNA或RNA；双链或单链；环状或 线状）和蛋白质 1、个体微小、可以通过滤器； 2、没有完整的细胞结构，主要由蛋 白质构成的衣壳和包含于其中的核酸 组成； 3、只能在活的微生物细胞内复制增 殖，是一种专性细胞内寄生的微生物。 噬菌体的特点 噬菌体与宿主的相互关系 毒性噬菌体 温和噬菌体 噬菌体在宿主体内复制，增殖，产生 众多子代噬菌体，并最终裂解宿主。 此过程称为溶菌期。 噬菌体的基因整合到宿主染色体上， 不产生子代噬菌体，但随着细菌 DNA的复制而复制，并随细菌的分 裂而传代。 整合到细菌染色体上的噬菌体的基因 称为前噬菌体 带

5、有前噬菌体的细菌称为溶原性细菌 突变：是细菌遗传物质的结构发生突然而 稳定的改变，导致细菌性状的遗传性变异。 基因突变规律：突变率 突变常自然发生， 但突变率极低。突变与选择 突变是随机 的，不定向的。回复突变 细菌由野生型 变为突变型是正向突变，有时突变株经过 又一次突变可恢复野生型的性状。 DNA的损伤修复：当细菌DNA受到损伤 时，细胞会用有效的DNA修复系统进行 细致的修复，使损伤降为最小。 基因的突变与损伤后修复 基因转移：外源性的遗传物质由供体菌进 入某受体菌细胞内的过程。 基因重组：转移的基因与受体菌DNA整 合在一起，使受体菌获得供体菌某些特性。 外源性遗传物质：供体菌染色体D

6、NA， 质粒DNA及噬菌体基因等。 细菌的基因转移和重组方式：转化、接合、 转导、溶原性转换、原生质体融合。 基因的转移与重组 细菌抗药性变异的机理 自然突变和选择 细菌接触药物后产生生理适应 抗药质粒 R质粒：R质粒由耐药传递因子（resistance transfer factor,RTF）和耐药(r)决定子两部分组成。 RTF IS r决定子 RTF IS IS r决定子 Tn9Tn4Tn5 肺炎双球菌肺炎双球菌 II R III S 死死III S III S III S III S II R 死死III S + II R荚膜破坏荚膜破坏 菌的菌的DNADNA + 小鼠死小鼠死 小鼠死

7、小鼠死 小鼠死小鼠死 接合接合(conjugation)(conjugation)：是细菌通过性菌毛沟通，将遗传物：是细菌通过性菌毛沟通，将遗传物 质（主要是质粒质（主要是质粒DNADNA）从供体菌转移给受体菌。）从供体菌转移给受体菌。 F F质粒质粒的接合：的接合：F F+ +菌与菌与F F- -菌经接合后，菌经接合后，F F- -菌可获得菌可获得F F质质 粒而成为粒而成为F F+ +菌。菌。 F F+ +菌菌F F- -菌菌F F+ +菌菌 F F- -菌菌 F F+ +菌菌F F+ +菌菌 F质粒的接合 F 质 粒 整 合 到 受 体 菌 染 色 体 上 F质粒从 染色体 上脱离 转导：是以温和噬菌体为载体，将供体菌 的一段DNA转移到受体菌内，是受体菌 获得新的性状。 转导(transduction) 溶原性转换(lysogenic conversion) 当噬菌体感染 细菌时，宿主 菌染色体中获 得了噬菌体的 DNA片段，使 其成为溶原状 态时，而使细 菌获得新的性 状。 吸附穿入 生物合成 成熟、释放 毒性噬菌体的溶菌周期 噬菌体 核酸 前噬菌体 溶原性细菌 传代 噬菌体 核酸 前噬菌体 生物合成成熟、释放 溶原性