细菌的遗传与变异1ppt课件

1、第五章第五章 细菌的遗传与变异细菌的遗传与变异 遗传遗传(heredity)：使细菌的性状坚持相对稳定，且代代相传，：使细菌的性状坚持相对稳定，且代代相传，使其菌种得以保管。使其菌种得以保管。 变异变异(variation)：在一定条件下，子代与亲代之间以及子代与：在一定条件下，子代与亲代之间以及子代与子代之间的生物学性状出现的差别。子代之间的生物学性状出现的差别。 细菌的变异分为遗传性变异和非遗传性变异。细菌的变异分为遗传性变异和非遗传性变异。 遗传性变异：是细菌的基因构造发生了改动，故又称遗传性变异：是细菌的基因构造发生了改动，故又称 基因基因型变异。常发生于个别的细菌，不受环境要素的影响

2、，变异发型变异。常发生于个别的细菌，不受环境要素的影响，变异发生后是不可逆的，产生的新性状可稳定地遗传给后代。生后是不可逆的，产生的新性状可稳定地遗传给后代。 非遗传性变异：细菌在一定的环境条件影响下产生的变异，非遗传性变异：细菌在一定的环境条件影响下产生的变异，其基因构造未改动，称为表型变异。易遭到环境要素的影响，其基因构造未改动，称为表型变异。易遭到环境要素的影响，凡在此环境要素作用下的一切细菌都出现变异，而且当环境中凡在此环境要素作用下的一切细菌都出现变异，而且当环境中的影响要素去除后，变异的性状又可复原，表型变异不能遗传。的影响要素去除后，变异的性状又可复原，表型变异不能遗传。 第一节

3、第一节 细菌的变异景象细菌的变异景象形状构造的变异毒力变异耐药性变异菌落变异v细菌的大小和形状在不同的生长时期可不同，生长过程中受外界环境的影响也可发生变异。如：鼠疫耶氏菌在陈旧培育物上细菌的多形状性、细菌L型。v细菌的特殊构造如：荚膜肺炎链球菌、芽胞炭疽芽孢杆菌、鞭毛变形杆菌H-O变异也可发生变异。一一. 形状构造的变异形状构造的变异毒力加强：无毒力的白喉棒状杆菌常寄居在咽毒力加强：无毒力的白喉棒状杆菌常寄居在咽喉部，不致病；当感染了喉部，不致病；当感染了-棒状噬菌体后变成棒状噬菌体后变成溶原性细菌，那么获得产生白喉毒素的才干，溶原性细菌，那么获得产生白喉毒素的才干，引起白喉。引起白喉。毒力

4、减弱：有毒菌株长期在人工培育基上传代毒力减弱：有毒菌株长期在人工培育基上传代培育，可是细菌的毒力减弱或消逝。卡介苗培育，可是细菌的毒力减弱或消逝。卡介苗(BCG)是有毒的牛分枝杆菌在含有胆汁的甘油、是有毒的牛分枝杆菌在含有胆汁的甘油、马铃薯培育基上，经过马铃薯培育基上，经过13年，延续穿年，延续穿230代，代，获得的一株毒力减弱但仍坚持免疫原性的变异获得的一株毒力减弱但仍坚持免疫原性的变异株。株。二二. 毒力变异毒力变异v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。v从抗生素广泛运用以来，细菌对抗生素耐药的不断增长是世界范围内的普遍趋

5、势，给临床治疗带来很大的困难，并成为当今医学上的重要问题。三三. 耐药性变异耐药性变异 细菌的菌落主要有光滑(smooth,S)型和粗糙(rough,R)型两种。S型菌落外表光滑、潮湿、边缘整齐。经人工培育多次传代后菌落外表边为粗糙、枯燥、边缘不整齐，称SR变异。 SR变异常见于肠道杆菌，是由于失去LPS的特异性寡糖反复单位而引起的。 变异时不仅菌落的特征发生改动，且细菌的其它性状也发生了变化。 S型菌的致病性强，但有少数R型菌的致病性强，如结核分枝杆菌。四四. 菌落变异菌落变异S型菌落型菌落R型菌落型菌落第二节第二节 细菌遗传变异的物质根底细菌遗传变异的物质根底染色体质粒转位因子v质粒质粒(

6、plasmid)：是细菌染色体以外的遗传物质，：是细菌染色体以外的遗传物质，是环状闭合的双链是环状闭合的双链DNA。v质粒基因可编码多种重要的生物学性状：质粒基因可编码多种重要的生物学性状：1)致致育质粒育质粒F质粒与有性生殖功能关联；质粒与有性生殖功能关联；2)耐耐药性质粒药性质粒 编码细菌对抗菌药物或重金属盐类编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。分两类，一是接合性耐药质粒的耐药性。分两类，一是接合性耐药质粒R质粒，另一是非接合耐药性质粒；质粒，另一是非接合耐药性质粒； 3)毒力质毒力质粒粒Vi质粒质粒 编码与该菌致病性有关的毒力编码与该菌致病性有关的毒力因子；因子；4)细菌素质粒细菌素

7、质粒 编码细菌产生细菌素；编码细菌产生细菌素；5)代谢质粒代谢质粒 编码产生相关的代谢酶。编码产生相关的代谢酶。 质粒质粒质粒具有自我复制的才干。质粒DNA所编码的基因产物赋予细菌某些性状特征。质粒可自行丧失与消除。质粒的转移性。质粒可分为相容性与不相容性两种。质粒质粒DNA的特征的特征转位因子：是存在于细菌染色体或质粒转位因子：是存在于细菌染色体或质粒DNA分分子上的一段特异性核苷酸序列片段，它能在子上的一段特异性核苷酸序列片段，它能在DNA分子中挪动，不断改动它们在基因组中的分子中挪动，不断改动它们在基因组中的位置，能从一个基因组转移到另一基因组中。位置，能从一个基因组转移到另一基因组中。

8、转位因子有三类：插入序列转位因子有三类：插入序列(IS)；转座子；转座子(Tn)；转座噬菌体或前噬菌体。转座噬菌体或前噬菌体。转位因子转位因子遗传性变异：是由基因构造发生改动所遗传性变异：是由基因构造发生改动所致，主要经过基因突变、基因损伤后的致，主要经过基因突变、基因损伤后的修复、基因的转移与重组来实现。修复、基因的转移与重组来实现。非遗传性变异：是细菌在环境要素等影非遗传性变异：是细菌在环境要素等影响下出现的变化，这种变化不是因基因响下出现的变化，这种变化不是因基因构造的变化而产生的。构造的变化而产生的。第三节第三节 细菌变异的机制细菌变异的机制 突变突变(mutation)：是细菌遗传物

9、质的构造发生忽然而稳：是细菌遗传物质的构造发生忽然而稳定的改动，导致细菌性状的遗传性变异。定的改动，导致细菌性状的遗传性变异。 基因突变规律：突变率基因突变规律：突变率 突变常自然发生，但突变率极突变常自然发生，但突变率极低。突变与选择低。突变与选择 突变是随机的，不定向的。回复突变突变是随机的，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。过又一次突变可恢复野生型的性状。 DNA的损伤修复：当细菌的损伤修复：当细菌DNA遭到损伤时，细胞会用遭到损伤时，细胞会用有效的有效的DNA修复系统进展细致的

10、修复，使损伤降为最修复系统进展细致的修复，使损伤降为最小。小。一一. 基因的突变与损伤后修复基因的突变与损伤后修复彷徨实验彷徨实验(fluctuation test)影印实验影印实验(replica plating) 基因转移基因转移(gene transfer)：外源性的遗传物质由供体菌：外源性的遗传物质由供体菌进入某受体菌细胞内的过程。基因重组进入某受体菌细胞内的过程。基因重组(recombination)：转移的基因与受体菌：转移的基因与受体菌DNA整合在一整合在一同，使受体菌获得供体菌某些特性。同，使受体菌获得供体菌某些特性。 外源性遗传物质：供体菌染色体外源性遗传物质：供体菌染色体D

11、NA，质粒，质粒DNA及噬及噬菌体基因等。菌体基因等。 细菌的基因转移和重组方式：转化、接合、转导、溶细菌的基因转移和重组方式：转化、接合、转导、溶原性转换、细胞交融。原性转换、细胞交融。二二. 基因的转移与重组基因的转移与重组1. 转化转化(transformation):供体菌裂解游供体菌裂解游离的离的DNA片段转入某受体菌细胞内的过片段转入某受体菌细胞内的过程。程。2. 接合接合(conjugation)接合：是细菌经过性接合：是细菌经过性菌毛相互衔接沟通，菌毛相互衔接沟通，将遗传物质主要是将遗传物质主要是质粒质粒DNA从供体菌从供体菌转移给受体菌。能经转移给受体菌。能经过结合方式转移的

12、质过结合方式转移的质粒称为接合性质粒，粒称为接合性质粒，不能经过性菌毛在细不能经过性菌毛在细菌间转移的质粒为非菌间转移的质粒为非接合性质粒。接合性质粒。细菌的耐药性与耐药性的基因突变及R质粒的接合转移等有关。R质粒有耐药传送因子(RTF)和耐药决议子(r)两部分组成。RTF的功能与F质粒类似，可编码性菌毛的产生和经过接合转移；R决议子能编码对抗菌药物的耐药性。R质粒的接合质粒的接合转导：是以温暖噬菌体为载体，将供体菌的一转导：是以温暖噬菌体为载体，将供体菌的一段段DNA转移到受体菌内，是受体菌获得新的性转移到受体菌内，是受体菌获得新的性状。状。根据转导基因片段的范围，可将转导分为两类：根据转导基因片段的范围，可将转导分为两类：普遍性转导转导的普遍性转导转导的DNA可是供菌染色体上的可是供菌染色体上的任何部分、局限性转导转导的任何部分、局限性转导转导的DNA只限供只限供菌染色体上的特定基因。菌染色体上的特定基因。3. 转导转导(transduction)普遍性转导普遍性转导( generalized transduction)局限性转导局限性转导( restricted transduction)4