4.遗传、变异-护理.ppt

1、第4节 细菌的遗传与变异 p21,1. 细菌常见的变异现象。 2. 细菌常见的质粒。 4. 转化、接合、转导。,重点：,细菌的遗传（heredity） 细菌的生物学性状保持 相对稳定，且代代相传。 细菌的变异（variation） 细菌的子代与亲代之间 以及子代与子代之间的 生物学性状出现差异。,细菌的变异 遗传性变异（基因型） 非遗传性变异（表型） 不受环境因素影响 受环境因素影响 基因结构改变 基因结构未改变 不可逆、可遗传 可逆、不能遗传,一、细菌常见的变异现象,形态、结构变异 毒力变异 耐药性变异 菌落变异,卵圆形 鼠疫耶氏菌 L型菌（巨形体、长丝体）,适宜,3%NaCl,1. 形态结

2、构的变异,菌体形态变异：,葡萄球菌 L型菌（细胞壁缺陷型细菌）,葡萄球菌L型（长丝体）,正常葡萄球菌,青霉素、 溶菌酶,形成荚膜,不形成荚膜,荚膜变异：,肺炎链球菌,营养/易感机体,反复普通培养基,迁徙生长,点状生长,H-O变异,变形杆菌的迁徙生长,鞭毛变异：,变形杆菌,普通培养基,含0.1%石炭酸培养基,有鞭毛,无鞭毛,H菌落,O菌落,甘油、马铃薯、胆汁,13年230代,-棒状杆菌噬菌体,2. 毒力变异,无毒 / 弱毒,有毒牛分枝杆菌,减毒株（卡介苗） （Bacillus of Calmette-Guerin， BCG ）,无毒白喉棒状杆菌,有毒株,有毒 / 强毒,penicillin,3.

3、 耐药性变异,Bs Br Bd,金葡菌（Bs） Br （80%以上）,痢疾杆菌野生菌株 抗链霉素耐药菌株 依链菌株,4. 菌落变异,在陈旧培养基中长期培养光滑型菌落 粗糙型菌落（S型） 或在有免疫力的人体内 （ R型）,细菌染色体 细菌染色体外遗传物质,质粒 转座子 噬菌体,二、细菌的遗传物质,1. 细菌染色体（bacterial chromosome）,（1）原核细胞型微生物，染色体为一条环状双股 DNA，不含组蛋白，无核膜包围。 （2）细菌基因的结构是连续的，无内含子，转录后 无需剪切加工。,是细菌染色体外的遗传物质，是环状闭合的双链 DNA。 几种重要的质粒 致育质粒（F质粒） 耐药质粒

4、（R质粒） 毒力质粒（Vi质粒） 细菌素质粒（Col质粒） 代谢质粒,2. 质粒（plasmid）, 质粒具有自我复制的能力。 质粒能编码某些特定性状。 质粒可自行/人工丢失与消除。 质粒可通过接合、转化或转导等方式在细菌间转移。 质粒的相容性与不相容性。,质粒的主要特征：,F+ 雄性菌（具有性菌毛） F- 雌性菌（无性菌毛）,（1）致育质粒（fertility plasmid，F质粒）,几种重要的质粒,与细菌的有性生殖功能有关。,编码细菌对抗菌药物的耐药性。 通过细菌的性菌毛传递质粒。,（2）耐药性质粒（resistance plasmid，R质粒）,编码与该菌致病性有关的毒力因子。 如：大

5、肠埃希菌 ST质粒 耐热肠毒素 （stable toxin） LT质粒 不耐热肠毒素 （labile toxin）,（3）毒力质粒（ virulence plasmid，Vi质粒）,编码细菌产生细菌素。 如：大肠埃希菌 大肠菌素,Col质粒 （Coliciogenic plasmid）,（4）细菌素质粒,编码相关的代谢酶。 如：沙门菌 发酵乳糖,（5）代谢质粒,代谢质粒,3. 转座子（transposon，Tn）,概念：是一类在细菌的染色体、质粒或噬菌体之 间自行移动的遗传成分，是基因组中一段 特异的具有转位特性的独立的DNA序列。 意义：与细菌的多重耐药性有关。,转座子发现：美国一女科学家，

6、40年代末发现， 60年代被认可，1983年得诺奖。,转座子 携带的耐药基因 Tn1 Tn2 Tn3 AP（氨苄青霉素） Tn4 AP 、Str（链霉素）、Su（磺胺） Tn5 Kan（卡那霉素） Tn6 Kan Tn7 TMP（甲氧苄氨嘧啶）、Str Tn9 Cam（氯霉素） Tn10 Tet（四环素） tn551 Em（红霉素） Tn971 Em,点突变：一对或少数几对硷基对的置换、增加或缺失。 染色体畸变：较大范围的核苷酸序列发生易位、缺失、 重复、倒位等变化。,突变率 -自然突变率 （10-610-9） -诱导突变率 （10-410-6）,（一）基因突变,突变与选择 -影印培养试验：证

7、明突变是自发的。,三、细菌变异的机制,影印培养试验,1. 突变时自发的、随机的 2. 突变发生在接触抗生素之前 3. 抗生素起筛选突变株作用, 外源性遗传物质 供体菌染色体DNA片段 质粒DNA 噬菌体基因 方式：转化、接合、转导、溶原性转换。,（二）基因的转移与重组,基因转移：外源性遗传物质由供体菌转入某受体 菌内的过程。 基因重组：转移的基因与受体菌DNA整合在一起。,供体菌裂解游离的DNA片段被受体菌直接摄取，并将其整合到受体菌基因中，使受体菌获得新的性状。,游离DNA,直接摄取,供体菌 受体菌,1.转化（ transformation）,细菌转化现象的发现试验,重组菌,转化 因子,+,

8、感受态 细菌,吸附,进入,+,重组菌,突变株,整合,复制,原型株,基因的转化过程,供、受体的基因型 亲缘关系愈近，转化率愈高。转化的DNA片段（转化因 子 ）分子量小于1107，不超过1020个基因。 受菌的生理状态 只有处于感受态时，才能摄取转化因子。感受态是因为其 表面有一种吸附DNA的受体。出现在细菌对数生长期后期。 环境因素 Ca2+、Mg2+、cAMP等维持DNA稳定，促进转化。,影响转化的因素：,供体菌 受体菌,经性菌毛,遗传物质（质粒）,能通过接合方式转移的质粒有：F质粒、R质粒、 Col质粒、Vi质粒。,2.接合（conjugation）,是细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物

9、质 （质粒）从供体菌转移给受体菌。,细菌接合现象的发现试验, F质粒（fertility plasmid）的接合,F+F- F+,耐药传递因子 与F质粒相似，编码菌毛的产 （resistance transfer factor） 生和通过菌毛转移。 (RTF) R质粒 耐药（r）决定子 编码对抗菌药物的耐药性。, R质粒（resistence plasmid）的接合,供体菌 受体菌,分：普遍性转导（generalized transduction） 局限性转导（restricted transduction）,3.转导（transduction）,以温和噬菌体为载体，将供体菌的一段DNA转移到

10、受体 菌内，使受体菌获得新的性状。,温和噬菌体,温和噬菌体媒介,供体菌DNA,Try- his+,Try+ his-,细菌转导现象的发现试验,由于错误的包装将细菌染色体任何部位基因包装入噬菌体头部，并将其注入受体菌内。,普遍性转导（generalized transduction）,10-6,完全转导：外源性DNA片段与受体菌的 染色体整合并随染色体而传代。 完全转导仅少数发生。 流产转导：外源性DNA片段游离在胞质 中既不能与受体菌染色体整 合，也不能自行复制。流产 转导占大多数。,两种结局,所转导的只限于供体菌染色体上特定的基因。 如： 噬菌体 大肠埃希氏菌 K12,进入,局限性转导（re

11、stricted transduction）,区别要点 普遍性转导 局限性转导 发生时期 裂解期 溶原期 转导的遗传物质 供体菌染色体DNA 供体菌染色体 的任何部位 DNA的特定部位 转导后果 完全转导或流产转导 受体菌获得供体菌 DNA特定部位的遗传 特性 转导频率 10-6 10-6,普遍性转导与局限性转导的区别,当温和噬菌体感染细菌时，宿主菌染色体获得了噬菌体DNA片段，使其成为溶原状态时而使细菌获得新的性状。 例： 带有-棒状杆菌噬菌体的白喉棒状杆菌 产生 白喉外毒素,4.溶原性转换（lysogenic conversion）,诊断：注意细菌因变异而出现的非典型菌株，防 止误诊。 治疗：防止耐药菌株的扩散。 预防：疫苗的制备。,四、细菌遗传变异在医学上的实际意义,1. 在疾病的诊断、防治中的应用,Ames试验：凡能诱导细菌基因突变的物质都有可能 致癌。,His-,His+,诱变剂,菌落增加 致癌性增加,无组氨酸培养基,2. 在