细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫专家讲座

第四章细菌遗传与变异遗传(heredity)变异(variation)基因型变异（遗传性变异）表型变异（非遗传性变异）在一定条件下，细菌生物学性状代代相传，保持相对稳定称遗传。细菌子代与亲代之间或子代之间生物学性状出现差异细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第1页

遗传型变异和非遗传型变异

比较

遗传性变异非遗传性变异基因改变+-遗传+-可逆性-+外界环境-+变异幅度个别细胞群体细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第2页第一节细菌变异现象一、形态结构变异（一）形态变异：环境条件改变；药品、补体等作用

3-6%食盐

鼠疫耶尔森菌多形态性

陈旧培基物细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第3页有荚膜肺炎球菌无荚膜肺炎球菌（二）结构变异：

细菌一些特殊结构也可发生变异，如荚膜、鞭毛、芽孢、L型等变异由有到无等。细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第4页二、毒力变异

三、耐药性变异

细菌对某种抗菌药品由敏感变成耐药变异称耐药性变异，这种变异给临床治疗带来很大困难，并成为当今医学上主要问题。毒力增强：β棒状噬菌体

白喉棒状杆菌取得白喉毒素毒力减弱：

牛分枝杆菌卡介苗

胆汁、甘油、马铃薯培养基13年(230代)细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第5页

五、菌落变异

细菌菌落由光滑（S）型变异为粗糙（R）型多见，且常伴随细菌理化性状、抗原性、代谢酶活性及毒力等也发生改变。S型菌落R型菌落

四、抗原变异

细菌鞭毛主要成份为蛋白质，为该菌Ｈ抗原，失去鞭毛可引发Ｈ抗原变异；或Ｈ抗原可由Ⅰ相变为Ⅱ相等。

细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第6页第二节细菌遗传变异物质基础细菌染色体质粒转位因子遗传变异物质基础噬菌体细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第7页

一、细菌染色体(chromosome)细菌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基因，是细菌主要遗传物质。细菌染色体细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第8页二、质粒(plasmid)

是细菌染色体外遗传物质，为环状闭合双链DNA。大质粒：含几百个基因小质粒：含20-30个基因（一）质粒基本特征１．自我复制２．赋予细菌特殊性状３．非细菌生命活动必需４．转移性５．相容性与不相容性细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第9页质粒F质粒R质粒Vi质粒细菌素质粒（二）医学上主要质粒1、致育质粒（F质粒）：编码性菌毛功效2、耐药质粒（R质粒）：决定细菌耐药性产生3、细菌素质粒：编码各种细菌产生细菌素4、毒力质粒（Vi质粒）

：编码与致病性相关毒力因子细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第10页R质粒耐青霉素耐磺胺药耐链霉素细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第11页三、转位因子是存在细菌染色体或质粒DNA分子上一段特异性核苷酸序列片段，它能在DNA分子中移动，不停改变它们基因组位置，从一个基因组转移到另一个基因组中。

转位因子

细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第12页ISIS中心序列（携带一些编码特殊性状结构基因）2．转座子(Tn）：

较长，除携带与转位相关基因外，还携带一些编码特殊性状结构基因，所以当其插入某一基因时，首先可引发基因失活产生基因突变，且可因带入一些编码特殊性状基因而取得新性状。可能与多重耐药性产生相关。1．插入序列（IS）：

最小转位因子，不携带任何与插入功效无关基因区域，往往插入后与插入点附近序列共同起作用，可能是原细胞正常代谢调整开关之一。细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第13页3.转座噬菌体(TB)是含有转座功效溶原性噬菌体

前噬菌体噬菌体溶原性噬菌体细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第14页四、噬菌体（phage）：（一）噬菌体生物学性状１．个体微小，需用电子显微镜观察２．蝌蚪形、微球形、线形是侵噬细菌或真菌病毒细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第15页３．噬菌体结构

头部关键：DNA或RNA衣壳：蛋白质二十面体立体对称尾部蛋白质与吸附宿主相关尾须、尾领、尾髓、尾鞘、尾板、尾刺、尾丝细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第16页４．严格宿主特异性５．抵抗力：

比普通细菌强，70℃30分钟仍具活性

低温条件下能长久存活细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第17页（二）噬菌体与宿主菌相互关系

１．毒性噬菌体

溶菌性周期

２．温和噬菌体

溶原性周期（1）前噬菌体（2）溶原性细菌：

特征：①能正常分裂，并将前噬菌体传代②前噬菌体可编码阻遏蛋白抑制后进入毒性噬菌体进行生物合成③整合前噬菌体给细菌带来新性状④前噬菌体可脱离宿主菌染色体进入溶菌周期细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第18页第三节细菌变异机制基因突变基因转移与重组

基因损伤后修复细菌基因结构改变主要经过以下方式实现：细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第19页一、基因突变

突变——是细菌遗传物质结构发生突然而稳定改变，造成细菌遗传性变异。（一）基因突变规律：

1.突变率：自发突变率很低，但用一些理化原因诱导则可大大提升突变率。2.突变与选择：突变是随机、不定向，外界环境不能决定突变，只能对突变进行选择。3.突变回复：细菌由野生型变为突变型是正向突变，而突变株经又一次突变可恢复野生型性状，这一过程称回复突变。（二）DNA损伤后修复细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第20页二、基因转移与重组外源性遗传物质由供体菌转入某受体菌细胞内过程称为基因转移，而转移基因与DNA整合在一起称为重组.

基因转移重组方式有：转化、接合、转导、溶原性转换细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第21页传代（一）转化(transformation)：是供体菌裂解游离DNA片段被受体菌直接摄取，受体菌取得新性状。游离DNA供体菌DNA供体菌DNA（转化因子）细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第22页肺炎双球菌无荚膜有荚膜荚膜破坏有荚膜有荚膜

有荚膜无荚膜荚膜破坏+无荚膜荚膜破坏菌DNA+小鼠死小鼠死小鼠死细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第23页（二）接合(conjugation)：是细菌经过性菌毛沟通，将遗传物质（主要是质粒DNA）从供体菌转移给受体菌。

1．F质粒接合：F+菌与F-菌经接合后，F-菌可取得F质粒而成为F+菌。F+菌F-菌F+菌F-菌F+菌F+菌细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第24页２．R质粒接合：R质粒由耐药传递因子（RTF）和耐药(r)决定子两部分组成。RTFISr决定子RTFISISr决定子Tn9Tn4Tn5细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第25页R质粒接合A-Antibiotics细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第26页（三）转导(transduction)：是以温和噬菌体为载体，将供体菌一段DNA转移到受体菌内，使受体菌取得新性状。转导比转化可转移更大片段DNA。1．普遍性转导(generalizedtransduction)：

普遍性转导细菌整合未整合完全转导流产转导细菌DNA细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第27页2．不足转导(restrictedtransduction)：又称特异性转导(specializedtransduction)前噬菌体

galbiogalbio

正常脱离galbio

断裂和再接bio

gal断裂和再接galbio

偏差脱离细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第28页细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第29页（四）溶原性转换

前噬菌体溶原性细菌新性状细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第30页第四节细菌遗传变异在医学上应用一、在疾病诊疗、治疗与预防中应用二、在测定致癌物质中应用三、在流行病学中应用四、在基因工程中应用细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第31页小结1、举例说明几个细菌变异现象2、细菌遗传物质——染色体、质粒（特点）及转位因子。3、细菌变异机制，细菌基因重组方式——转化、接合、转导、溶原性转换和细胞融合（概念）。4、细菌遗传变异实际意义。细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第32页第五章细菌感染与免疫细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第33页教学纲领掌握内容细菌感染与致病细菌毒力；外毒素与内毒素病毒感染与致病病毒侵入机体方式与传输路径；病毒感染类型真菌感染与致病熟悉内容微生态平衡与失调；细菌引发感染类型了解内容医院内感染及预防；决定细菌侵袭力原因细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第34页细菌致病性机体免疫力外因环境原因影响病原菌入侵到机体后，一定会引发机体生病吗？细菌感染——细菌侵入宿主机体后，进行生长繁殖、释放毒性物质等引发不一样程度病理过程。细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第35页细菌毒力细菌侵入宿主数量细菌侵入部位（侵入门户）

致病原因侵袭力毒素第一节细菌致病性细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第36页

侵袭力：病原菌有突破宿主皮肤、黏膜生理屏障等免疫防御机制，进入体内定居、繁殖和扩散能力，包含荚膜、粘附素和侵袭性物质。毒素：含有损害宿主组织、器官并引发生理功效紊乱大分子成份。毒力一、细菌毒力细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第37页（2）荚膜、微荚膜

（1）黏附素：细菌表面蛋白质。

菌毛分泌物

细菌表面组分：如磷壁酸。2、侵袭性物质：帮助病菌抗吞噬或向四面扩散。如：致病性葡萄球菌凝固酶A群链球菌透明质酸酶、链激酶等（一）侵袭力1、菌体表面结构细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第38页

细菌在生长繁殖中产生和释放毒性成份，可直接或间接损伤宿主细胞、组织和器官，干扰其生理功效。外毒素内毒素（二）毒素细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第39页

外毒素甲醛类毒素马抗毒素

细菌在生长繁殖中产生并释放到菌体外毒性成份1）产生菌：革兰阳性菌，少部分革兰阴性菌2）化学成份：蛋白质3）稳定性：不耐热4）毒性：强，有组织选择性5）抗原性：强next1.外毒素细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第40页细菌外毒素疾病作用机制症状和体征破伤风梭菌痉挛毒素破伤风封闭抑制性神经元骨骼肌强直性痉挛

肉毒梭菌肉毒毒素肉毒中毒阻止乙酰胆碱释放肌肉松驰性麻痹

神经毒素细菌外毒素疾病作用机制症状和体征白喉棒状杆菌

白喉毒素白喉抑制蛋白质合成肾上腺出血、心肌损伤、外周神经麻痹

细胞毒素细菌外毒素疾病作用机制症状和体征霍乱弧菌肠毒素霍乱激活肠粘膜腺苷环化酶，增高细胞内cAMP水平腹泻、呕吐产毒型大肠埃希菌肠毒素腹泻呕吐、腹泻金葡菌肠毒素食物中毒刺激呕吐中枢呕吐、腹泻

肠毒素细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第41页白喉霍乱破伤风梭菌引发肌肉痉挛细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第42页

5）抗原性：弱

是革兰阴性菌细胞壁中脂多糖成份，在细菌裂解后才释放出。1）产生菌：革兰阴性菌2）化学成份：脂多糖3）稳定性：耐热4）毒性：弱，无组织选择性①致热反应②白细胞反应③弥散性血管内凝血（DIC）④内毒素血症与休克2.内毒素细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第43页内毒素毒性作用(A)热源性(C)内毒素血症和休克(D)弥漫性血管内凝血（DIC）(B)白细胞数目改变细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第44页区分关键点外毒素内毒素存在部位由活细菌释放至细菌体外为细菌细胞壁结组成份，菌体崩解后释出起源革兰阳性菌多见革兰阴性菌多见化学组成蛋白质脂多糖稳定性60℃～80℃30min破坏耐热，160℃2h～4h破坏毒性作用强，有选择毒害作用，引发特殊临床表现稍弱，各种细菌内毒素毒性作用大致相同。抗原性强，可刺激机体产生高效价抗毒素。经甲醛脱毒成为类毒素，仍有较强抗原性，可用于人工自动免疫刺激机体对多糖成份产生抗体，不形成抗毒素，不能经甲醛处理成为类毒素细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第45页二、细菌侵入数量与路径足够数量：毒力愈强所需菌量越少毒力愈弱所需菌量越多适当侵入路径呼吸道、消化道、皮肤、血液、性传输垂直传输、昆虫媒介细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第46页细菌致病性细菌毒力细菌侵入数量细菌侵入门户毒素菌毛和粘附素侵袭性物质荚膜和类荚膜外毒素内毒素侵袭力细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第47页第三节感染种类与类型外源性感染内源性感染病人病原携带者患病及带菌动物条件致病菌依起源细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第48页社会感染医院感染依感染场所自然原因社会原因医院感染概述医院感染常见微生物感染对象发生地点发生时间概念监测与控制细菌病毒真菌微生物学监测院感控制细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第49页感染类型不感染隐性感染

（亚临床感染）显性感染毒血症脓毒血症内毒素血症败血症菌血症带菌状态局部感染全身感染潜伏感染病情急性感染慢性感染部位细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第50页急性感染：突然发作，症状显著而急，病程较短（数日～数周），病愈后，病原菌从宿主体内消失慢性感染：病情迟缓、病程长（数月～多年）、多见于胞内寄生菌细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第51页局部感染：

致病菌侵入宿主体内后，局限在一定部位繁殖引发病变一个感染类型。全身感染：

感染发生后，致病菌或其毒性产物向全身播散引发全身性症状一个感染类型。细菌的遗传和变异细菌的感染和免疫第52页（１）菌血症：病原菌在局部生长繁殖，一时性、间断性地侵入血流中，但病原菌不能在血流中大量生长繁殖，引发轻微症状。如伤寒早期菌血症、布氏杆菌菌血症。