医学微生物遗传与变异

1、微生物遗传与变异微生物遗传与变异的概念微生物的遗传多样性常见的微生物变异现象微生物变异的机理 人工获得微生物变异品系的方法 微生物遗传性保持 微生物遗传与变异细菌染色体质粒噬菌体转座子第一节 与细菌遗传相关的物质细菌染色体 chromosome 一条环状双螺旋DNA长链按一定构型反复回旋而成的松散网状结构细菌染色体毒力岛(Pathogenicity island):指病原菌的某个或某些毒 力基因群,其分子结构与功能不同于细菌染色体,但位于 染色体内,故称之. 毒力岛最早是用来描述泌尿道致病性大肠杆菌的两个相对分子质量很大的、编码许多毒力相关基因的、不稳定的染色体DNA片段。 近年来人们发现在许

2、多病原性细菌中都存在着毒力岛，毒力岛的定义也有了较大的改变。1. 编码细菌毒力基因簇的一个相对分子质量较大的(20100kb左右)染色体DNA片段；2.一些毒力岛的两侧具有重复序列和插入元件, 但是也可以没有；3.毒力岛往往位于细菌染色体的tRNA基因位点内或附近, 或者位于与噬菌体整合有关的位点，肠致病性大肠杆菌(EPEC)的LEE毒力岛就位于转运RNA selC位点；4.毒力岛DNA片段的G+C mol % 、密码使用和宿主细菌染色体有明显差异， 有的比宿主细胞的G+C mol% 明显高， 有的 明显低；毒力岛具有以下特点 ：5.毒力岛编码的基因产物许多是分泌性蛋白和细胞表面蛋白, 如溶血

3、素、菌毛和血红素结合因子， 一些毒力岛编码细菌的分泌系统（如型分泌系统）、信息传导系统和调节系统； 6. 一种病原菌可以有一个或几个毒力岛； 7. 一部分学者认为, 细菌的毒力岛应该包括位于噬菌体和质粒上的、与细菌的毒力有关的、其G+C百分比和密码使用与宿主细胞明显不同的DNA片段；8.毒力岛可能与新发现的病原性细菌有关。在沙门氏菌中已经发现了5个毒力岛。如果鼠伤寒沙门氏菌的 SPI-1毒力岛发生了突变， 经口感染，对小鼠的毒力可降低1550倍。 但是如果经过腹腔途径感染， 则毒力没有明显降低。这说明， SPI-1毒力岛主要与肠道粘附和侵袭有关。经过腹腔途径感染，使鼠伤寒沙门氏菌逃避了肠道屏障

4、， SPI-1毒力岛的作用就表现不出来。 而SPI-2毒力岛则不同。如果 SPI-2毒力岛发生了突变， 即使经过腹腔途径感染， 伤寒沙门氏菌对小鼠的毒力也降低了10000倍， 就不能够引起全身性感染特点自主复制双股闭合环状DNA分子编码某些表型可丢失和转移分类表型F质粒、R质粒、Vi质粒质粒是侵噬细菌或真菌的病毒蝌蚪形、球形、杆状噬菌体（phage）头部核心：DNA 或 RNA衣壳：蛋白质尾部蛋白质与吸附宿主有关噬菌体结构噬菌体的复制溶菌性周期毒性噬菌体溶原性周期前噬菌体溶原性细菌温和噬菌体噬菌体感染细菌的结果吸附阶段生物合成阶段释放阶段溶菌周期转座子 transposon,Tn细菌DNA内一

5、段核苷酸序列，能在质粒之间、质粒与染色体之间自行转移位置，是细菌菌体内可移动的遗传物质转座子转座酶ABCDEFGGFEDCBA800-1400bp形态结构变异：细菌L型 、HO变异 抗原性变异菌落变异：S-R变异毒力变异耐药性变异第二节 细菌的变异现象主要的变异类型形态结构变异抗原性变异菌落形态变异毒力变异耐药性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S型菌落R型菌落细菌菌落形态变异多种 如果肺炎的诊断成立，评价病情的严重程度、肺部炎症的播散和全身炎症反应程度。除此之外患者如有下列危险因素会增加肺炎的严重程度和死亡危险： （一）病史 年龄65岁；存在基础疾病或相关因素，如慢性阻塞性

6、肺疾病（COPD）、糖尿病、慢性心、肾功能不全、慢性肝病、一年内住过院、疑有误吸、神志异常、脾切除术后状态、长期嗜酒或营养不良。 （二）体佂 呼吸频率30次/分；脉搏120次/分；血压20X109/L；呼吸空气时动脉血氧分压（PaCO2）50mmHg; 血肌酐106umol/L或血尿素氮7.1mmol/L；血红蛋白90g/L或血红细胞比容35,000 2,700脊索动物 Ciona intestinalis N 165 Fugu rubripes 70,000 400 Danio rerio N 1,900 Mus musculus 70,000 3,300 Homo sapiens 70,0

7、00 3,300植物 Nicotiana tabacum 43,000 4,500 Arabidopsis thaliana 16,000-33,000 70-145引自 George and Gerald (1996) 。 不同进化分支生物中预计的基因数目和基因组大小原核生物DNA化学组成差异很大，不同种群的GC含量范围是24-76 mol%，细菌种内的GC含量差别3%，属内的差别10%。另外，不同种群的基因组DNA序列差异也很大，两种DNA-DNA的结合（杂交）比例间接地反映了两种细菌DNA序列的相似性程度。通常同一个种的细菌菌株间的序列差异可高达30%。近年来发展的DNA指纹图谱也显示了

8、细菌种内不同菌株的DNA差别很大，常用的AFLP， RAPD，ARDRA及Ribotyping等都是鉴别菌株间的重要手段。遗传物质化学组成和DNA序列的差异一些微生物基因组序列的完成为人们全方位地、深入地认识其遗传物质和结构的多样性提供了极好的素材。1996年当第一个古菌詹氏甲烷球菌（Methanococcus jannaschii）的基因组全序列完成后，使得生物学家异常兴奋，“原核生物学家”和“真核生物学家”都开始从这个古菌中寻找它们感兴趣的基因，但人们很快就发现它的特殊性。1997年Koonin等通过计算机软件比较了詹氏甲烷球菌和另外三个细菌的基因组序列，它们是流感嗜血杆菌（Haemoph

9、ilus influenza）、生殖道支原体（Mycoplasma genitalium）和集胞蓝细菌的一个种（Synechochstis sp.）。通过所推测的蛋白质氨基酸序列同源性分析得知，73%的M. jannaschii蛋白具有序列保守性，其中26%是它自己特有的。在它所编码的1738个蛋白中，676个与细菌的蛋白相似，占全部的39%；544个蛋白与酵母菌的蛋白相似，占全部蛋白的31.4%。三种细菌各自特有的蛋白比例分别是：Haemophilus influenza约10%、Mycoplasma genitalium约20%和Synechochstis sp.约25%。蛋白质序列相似性

10、分析不仅支持古菌作为一个独立的进化分支，而且也揭示了原核生物遗传背景的差异和多样性。基因组序列所揭示的遗传背景多样性形态结构变异培养特性生化特性变异 毒力的改变：代谢和对药物敏感性的变异病毒的变异常见的微生物变异现象动物实验细菌培养实验无细胞抽提液实验基因突变影印平板法检测营养突变型基因重组（基因转移）从供体到收体的过程重组检测细菌中游离DNA的转移过程。转化以噬菌体为媒介，将供体细菌的部分遗传物质转移给受体细菌的过程。转导细菌之间通过性柔毛暂时沟通，有供体将遗传物质转移给受体细菌的过程。接合具有某些共同特征如衣壳类型或出芽方式的两种病毒在混合感染时，有些子代表型具有亲代的特表现混合一、筛选二

11、、人工诱变 三、有性杂交 四、遗传工程。人工获得微生物变异品系的方法细菌自然突变率 ： 1/101/10 筛选物理的紫外 、同位素、高温。 化学的化学诱导剂。 生物学动物、细胞、鸡胚。 人工诱变1， 抗感染治疗是肺炎治疗的最主要环节。细菌性肺炎的治疗包括经验性治疗和针对病原体治疗。前者主要根据本地区、本单位的肺炎病原体流行病学资料，选择可能覆盖病原体的抗菌药物；后者则根据呼吸道或肺组织标本的培养和药物敏感试验结果，选择体外试验敏感的抗菌药物。此外，还应该根据患者的年龄、有无基础疾病、是否有误吸、住普通病房或是重症监护病房、住院时间长短和肺炎的严重程度等，选择抗菌药物和给药途径。 2，青壮年和无

12、基础疾病的社区获得性肺炎患者，常用青霉素类、第一代头孢菌素等，由于我国肺炎链球菌对大环内酯类抗菌药物耐药率高，故对该菌所致的肺炎不单独使用大环内酯类抗菌药物治疗，对耐药肺炎链球菌可使用对呼吸系感染有特效的氟喹诺酮类（莫西沙星、吉米沙星和左氧氟沙星）。 3，老年人、有基础疾病或需要住院的社区获得性肺炎，常用氟哇诺酮类、第二、三代头抱菌素、-内酰胺类/-内酰胺酶抑制剂，或厄他培南，可联合大环内醋类。 4，医院获得性肺炎常用第二、三代头孢菌素、-内酰胺类-内酰胺酶抑制剂、氟喹诺酮类或碳青霉烯类。 5，重症肺炎的治疗首先应选择广谱的强力抗菌药物，并应足量、联合用药。因为初始经验性治疗不足或不合理，或而

13、后根据病原学结果调整抗菌药物，其病死率均明显高于初始治疗正确者。重症社区获得性肺炎常用-内酰胺类联合大环内醋类或氟喹诺酮类；青霉素过敏者用氟喹诺酮类和氨曲南。医院获得性肺炎可用氟喹诺酮类或氨基糖昔类联合抗假单胞菌的-内酰胺类、广谱青霉素/-内酰胺酶抑制剂、碳青霉烯类的任何一种，必要时可联合万古霉素、替考拉宁或利奈唑胺。 6，肺炎的抗菌药物治疗应尽早进行，一旦怀疑为肺炎即马上给予首剂抗菌药物。病情稳定后可从静脉途径转为口服治疗。肺炎抗菌药物疗程至少5天，大多数患者需要7-10天或更长疗程，如体温正常48-72小时，无肺炎任何一项临床不稳定征象可停用抗菌药物。肺炎临床稳定标准为：T37.8；心率1

14、00次/分；呼吸频率24次/分；血压：收缩压90mmHg；呼吸室内空气条件下动脉血氧饱和度9O%或PaO260mmHg；能够口服进食；精神状态正常。 7，抗菌药物治疗后48-72小时应对病情进行评价，治疗有效表现体温下降、症状改善、临床状态稳定、白细胞逐渐降低或恢复正常，而X线胸片病灶吸收较迟。如72小时后症状无改善，其原因可能有：药物未能覆盖致病菌，或细菌耐药，特殊病原体感染如结核分枝杆菌、真菌、病毒等。出现并发症或存在影响疗效的宿主因素（如免疫抑制）。非感染性疾病误诊为肺炎。药物热。需仔细分析，作必要的检查，进行相应处理。 处理肺炎方法： 卧床休息，大量饮水。 必须看医生，可能要住院。亦可

15、能在诊所打针食药，一定要依时服药，并且要完成抗生素疗程。 医生会检查患者，确定诊断。 接受胸部X射造影检查，以确定诊断及看看有没有潜在原因。完成疗程后，再次接受X射线检查胸部，看看是否已完全痊愈。 精品PPT课件 浏览免费 下载后可以编辑修改。/jnejclxh/see161/http:/打造最权威的专业课件医学精品课件本文档免费浏览阅读，下载后可以编辑修改。辐射波长化学和物理诱变及其作用方式常用诱变剂结构诱变剂的评价通过育种提高青霉素产量真核微生物有性杂交1基因分离 2基因与载体结合 3重组DNA引入受体细胞 4筛选 5重组DNA验证基因工程基因工程过程质粒导入基因枪基因工程产品微生物遗传性

16、保持人类基因工程利用基因工程制备的医学产品基因工程痘苗转基因植物多种 肺炎细菌均可引起大叶性肺炎，但绝大多数为肺炎链球菌，其中以型致病力最强。肺炎链球菌为革兰阳性球菌，有荚膜，其致病力是由于高分子多糖体的荚膜对组织的侵袭作用。少数为肺炎杆菌、金黄*色葡萄球菌、溶血性链球菌、流感嗜血杆菌等。肺炎链球菌为口腔及鼻咽部的正常寄生菌群，若呼吸道的排菌自净功能及机体的抵抗力正常时，不引发肺炎。当机体受寒、过度疲劳、醉酒、感冒、糖尿病、免疫功能低下等使呼吸道防御功能被削弱，细菌侵入肺泡通过变态反应使肺泡壁毛细血管通透性增强，浆液及纤维素渗出，富含蛋白的渗出物中细菌迅速繁殖，并通过肺泡间孔或呼吸细支气管向邻近肺组织蔓延，波及一个肺段或整个肺