噬菌体细菌遗传和变异细菌耐药性

1、噬菌体细菌遗传和变异细菌耐药性噬菌体噬菌体(bacteriophage)(bacteriophage) 是感染细菌、真菌、放线菌、支原体、螺旋体是感染细菌、真菌、放线菌、支原体、螺旋体等微生物的病毒。因其能使细菌裂解，故称为噬菌等微生物的病毒。因其能使细菌裂解，故称为噬菌体。体。 第四章第四章 噬噬 菌菌 体体噬噬 菌菌 体体 的的 特特 点点需用电子显微镜观需用电子显微镜观察；察；v与细菌的变异密切相关；与细菌的变异密切相关；v噬菌体具有严格的宿主特异性，只寄居于易感宿主噬菌体具有严格的宿主特异性，只寄居于易感宿主菌体内，菌体内，一、噬菌体的生物学性状一、噬菌体的生物学性状 其基本形态有蝌蚪

2、形、微球形和细杆形三种；其基本形态有蝌蚪形、微球形和细杆形三种； 大多数呈蝌蚪形。大多数呈蝌蚪形。一、噬菌体的生物学性状一、噬菌体的生物学性状噬噬 菌菌 体体 的的 增增 殖殖（）毒性噬菌体（）毒性噬菌体（virulent phage） 能在敏感细菌中增殖并引起细菌裂解的噬菌能在敏感细菌中增殖并引起细菌裂解的噬菌体称为毒性噬菌体，毒性噬菌体完成吸附、穿入体称为毒性噬菌体，毒性噬菌体完成吸附、穿入、生物合成、装配、成熟与释放等过程，称为复、生物合成、装配、成熟与释放等过程，称为复制周期或溶菌周期，完成一个复制日期约需制周期或溶菌周期，完成一个复制日期约需151525min25min。 （二）温和

3、性噬菌体（二）温和性噬菌体 有些噬菌体感染敏感菌后不增殖子代噬菌体，而有些噬菌体感染敏感菌后不增殖子代噬菌体，而是将噬菌体的基因整合于细菌染色体中，成为细菌是将噬菌体的基因整合于细菌染色体中，成为细菌DNADNA的一部分。等细菌分裂时，噬菌体基因随同分裂传至两个的一部分。等细菌分裂时，噬菌体基因随同分裂传至两个子代细菌中，这种随着细菌分裂而传代的状态称为溶原状子代细菌中，这种随着细菌分裂而传代的状态称为溶原状态态。 形成溶原状态的噬菌体称为溶原性噬菌体或温和性噬菌形成溶原状态的噬菌体称为溶原性噬菌体或温和性噬菌体。整合在细菌体。整合在细菌DNADNA上的噬菌体基因称为前噬菌体，带有上的噬菌体基

4、因称为前噬菌体，带有前噬菌体的细菌称为溶原性细菌。前噬菌体的细菌称为溶原性细菌。 温和噬菌体温和噬菌体 细菌的鉴定与分型细菌的鉴定与分型 噬菌体与宿主菌的关系具有高噬菌体与宿主菌的关系具有高度特异性，即一种噬菌体只能裂解一种和它相应的度特异性，即一种噬菌体只能裂解一种和它相应的细菌，故可用于未知细菌的鉴定和分型。细菌，故可用于未知细菌的鉴定和分型。 分子生物学研究的重要工具分子生物学研究的重要工具 噬菌体基因数量少，噬菌体基因数量少，结构比细菌和高等细胞简单得多，且易获得大量的结构比细菌和高等细胞简单得多，且易获得大量的突变体。突变体。 细菌感染的诊断与治疗细菌感染的诊断与治疗 但由于噬菌体过

5、于专一，但由于噬菌体过于专一，限制了噬菌体在临床上的广泛应用。限制了噬菌体在临床上的广泛应用。噬菌体的应用噬菌体的应用第第4 4章章 细菌的遗传与变异细菌的遗传与变异 子代与亲代之间的生物学性状具有相似性子代与亲代之间的生物学性状具有相似性，能代代相传。这种现象称为遗传；，能代代相传。这种现象称为遗传； 在一定条件下，若子代与亲代之间出现在一定条件下，若子代与亲代之间出现差异则称为变异。差异则称为变异。变变 异异v遗传性变异（基因型变异）遗传性变异（基因型变异） 细菌的基因结构发生了改变，如基因突变或重组，不细菌的基因结构发生了改变，如基因突变或重组，不可逆，可遗传给后代。可逆，可遗传给后代。

6、v非遗传性变异（表型变异）非遗传性变异（表型变异） 环境改变导致，基因结构未发生变异，可逆，不环境改变导致，基因结构未发生变异，可逆，不可遗传。可遗传。第一节第一节 细菌的变异现象细菌的变异现象v形态、结构变异形态、结构变异v毒力变异毒力变异v耐药性变异耐药性变异v菌落变异菌落变异一、形态与结构的变异一、形态与结构的变异 3-6%3-6% NaCI NaCI鼠疫杆菌鼠疫杆菌多形态性多形态性( (衰残型衰残型) )。 琼脂培基琼脂培基一、形态与结构的变异一、形态与结构的变异 青霉素、溶菌酶青霉素、溶菌酶正常形态细菌正常形态细菌 L L型变异型变异 抗体或补体抗体或补体 ( (部分或完全失去胞壁部

7、分或完全失去胞壁) )正常霍乱弧菌正常霍乱弧菌霍乱弧菌霍乱弧菌L L型型一、形态与结构的变异一、形态与结构的变异特殊结构的变异特殊结构的变异 42-4342-43炭疽杆菌炭疽杆菌 失去形成芽胞能力失去形成芽胞能力, , 毒性降低毒性降低 10-2010-20天天 变形杆菌（变形杆菌（H H） 1%1%石炭酸石炭酸 （O O） 迁徙生长迁徙生长 单个菌落单个菌落二、毒二、毒 力力 的的 变变 异异细菌的毒力变异表现为毒力的减弱或增强细菌的毒力变异表现为毒力的减弱或增强 毒力减弱毒力减弱 卡介苗（卡介苗（BCG） 毒力增强毒力增强 白喉棒状杆菌白喉棒状杆菌三、耐三、耐 药药 性性 变变 异异细菌对

8、某种抗菌药物可由敏感变成耐药细菌对某种抗菌药物可由敏感变成耐药耐药菌株耐药菌株 赖药菌株赖药菌株 多重耐药性菌株多重耐药性菌株 菌落变异菌落变异v 在陈旧培养基中长期培养在陈旧培养基中长期培养光滑型菌落光滑型菌落 粗糙型菌落粗糙型菌落 S 或在有免疫力的人体内或在有免疫力的人体内 R第二节第二节 细菌遗传变异的物质基础细菌遗传变异的物质基础一、细一、细 菌菌 染染 色色 体体 二、质二、质 粒粒 DNA F（fertility ）因子）因子 R（(resistance ）因子）因子 细菌素质粒细菌素质粒 毒力质粒（毒力质粒（virulence ）或）或VI质粒，质粒，质粒质粒DNA的基本特征的

9、基本特征 质粒具有自我复制的能力。质粒具有自我复制的能力。 质粒基因编码的产物赋予细菌某些性状特征质粒基因编码的产物赋予细菌某些性状特征 。 质粒可自行丢失与消除。质粒可自行丢失与消除。 质粒转移性。质粒转移性。 质粒可分为相容性与不相容性两种。质粒可分为相容性与不相容性两种。三、转三、转 座座 因因 子子 转座因子是存在于细菌染色体或质粒上转座因子是存在于细菌染色体或质粒上一段特异核苷酸序列片段，它可在一段特异核苷酸序列片段，它可在DNA分分子中移动，不断改变它们在基因组的位置子中移动，不断改变它们在基因组的位置，能从一个基因用移到另一个基因组中。，能从一个基因用移到另一个基因组中。 五、噬

10、菌体五、噬菌体第三节第三节 细菌变异的机制细菌变异的机制一、突一、突 变变 突变是指遗传物质改变而引起的遗传型变异突变是指遗传物质改变而引起的遗传型变异 v自发突变自发突变v诱发突变诱发突变 碱基置换碱基置换 移码移码二、细菌基因的转移与重组二、细菌基因的转移与重组v基因转移：外源性的遗传物质由供体菌转入受体基因转移：外源性的遗传物质由供体菌转入受体菌细胞内的过程。菌细胞内的过程。v基因转移中提供基因转移中提供DNA的细菌为供体菌，而接受的细菌为供体菌，而接受DNA的细菌为受体菌。的细菌为受体菌。v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DNA，质粒，质粒DNA及噬菌体基因等。

11、及噬菌体基因等。重组：重组：转移的基因与受体菌转移的基因与受体菌DNADNA整合在一起，整合在一起，使受体使受体菌获得供体菌某些特性。菌获得供体菌某些特性。 两个不同性状的细菌之间通过遗传物质的转移和重两个不同性状的细菌之间通过遗传物质的转移和重组，可以发生遗传变异。组，可以发生遗传变异。 基因转移和重组的方式有基因转移和重组的方式有接合、转化、转导接合、转化、转导和和转换转换等方式。等方式。 1. 1. 转化转化(transformation):(transformation):供体菌裂解游离的供体菌裂解游离的DNADNA片片段转入某受体菌细胞内的过程。段转入某受体菌细胞内的过程。2. 2.

12、 接合接合(conjugation)(conjugation)接合：是细菌通过性菌毛接合：是细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物相互连接沟通，将遗传物质（主要是质粒质（主要是质粒DNADNA）从供）从供体菌转移给受体菌。能通过体菌转移给受体菌。能通过结合方式转移的质粒称为接结合方式转移的质粒称为接合性质粒，不能通过性菌毛合性质粒，不能通过性菌毛在细菌间转移的质粒为非接在细菌间转移的质粒为非接合性质粒。合性质粒。 是以噬菌体为载体，将供体菌的一段是以噬菌体为载体，将供体菌的一段DNADNA转移到转移到受体菌内，是受体菌获得新的性状。受体菌内，是受体菌获得新的性状。v根据转导基因片段的范围，可将转

13、导分为两类：根据转导基因片段的范围，可将转导分为两类：普遍性转导普遍性转导 （转导的（转导的DNADNA可是供菌染色体上的任何部分）、可是供菌染色体上的任何部分）、 局限性转导局限性转导 （转导的（转导的DNADNA只限供菌染色体上的特定基因）。只限供菌染色体上的特定基因）。3. 3. 转导转导(transduction)(transduction)普遍性转导普遍性转导( generalized transduction)( generalized transduction)局限性转导局限性转导( restricted transduction)( restricted transductio

14、n)4. 4. 溶原性转换溶原性转换(lysogenic conversion)(lysogenic conversion)当噬菌体感染细菌当噬菌体感染细菌时，宿主菌染色体时，宿主菌染色体中获得了噬菌体的中获得了噬菌体的DNADNA片段，使其成为片段，使其成为溶原状态时，而使细溶原状态时，而使细菌获得新的性状。菌获得新的性状。v原生质体融合：原生质体融合：是将两种不同的细菌经溶菌酶或是将两种不同的细菌经溶菌酶或青霉素等处理，失去细胞壁成为原生质体后进行青霉素等处理，失去细胞壁成为原生质体后进行彼此融合的过程。彼此融合的过程。 v原生质体融合后，二个完整的染色体合在一起形原生质体融合后，二个完整

15、的染色体合在一起形成二倍体。融合的二倍体细胞寿命很短，但此期成二倍体。融合的二倍体细胞寿命很短，但此期间可获得具有亲代细胞许多特异性的重组体。间可获得具有亲代细胞许多特异性的重组体。 v是一种有价值的实验工具。是一种有价值的实验工具。第四节第四节 细菌变异的应用细菌变异的应用v在疾病的诊断及预防中的应用在疾病的诊断及预防中的应用v 在基因工程方面的应用在基因工程方面的应用v细菌耐药性变异与抗感染治疗细菌耐药性变异与抗感染治疗第第5 5章章 细菌的耐药性细菌的耐药性 3 3. .氨基糖苷类氨基糖苷类 4 4. .四环素类四环素类 喹诺酮类喹诺酮类林可霉素类林可霉素类氨基糖苷类氨基糖苷类酮康唑酮康

16、唑环丝氨酸环丝氨酸利福平利福平红霉素红霉素制霉菌素制霉菌素杆菌肽杆菌肽甲氧苄胺嘧啶甲氧苄胺嘧啶四环素类四环素类两性霉素两性霉素B万古霉素万古霉素磺胺药磺胺药氯霉素氯霉素多粘菌素类多粘菌素类-内酰胺类内酰胺类核酸合成核酸合成细胞蛋白合成细胞蛋白合成细胞膜渗透性细胞膜渗透性细胞壁细胞壁 主动外排系统示意图主动外排系统示意图 思思 考考 题题v 噬菌体的概念及其特征噬菌体的概念及其特征v 毒性噬菌体和温和噬菌体、前噬菌体、溶原性细菌、溶原性毒性噬菌体和温和噬菌体、前噬菌体、溶原性细菌、溶原性转换的概念及特征。转换的概念及特征。v 溶菌性周期与溶原性周期的区别。溶菌性周期与溶原性周期的区别。v 什么是质粒？质粒的主