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1、遗传（heredity） 遗传使细菌的性状保持相对稳定，且代代相传，使其种属得以 保存 变异（variation） 在一定条件下，子代和亲代之间以及子代和子代之间的差异 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，不可逆，可 遗传给后代。 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，不可遗传。,基因型和表型变异的比较,基因型变异,表型变异,基因结构,变化 未变,可逆性,不或极少 可逆,稳定性,稳定 不稳定,环境影响,涉及细菌数,不受影响 受影响,个别 全体,细菌的变异现象,3-6%NaCl 鼠疫杆菌 多形态性(衰退型） 琼脂培养基,形态变异,1.
2、形态变异,细菌 L型变异 青霉素、溶菌酶 正常形态细菌 细菌L型 抗体或补体,正常霍乱弧菌,霍乱弧菌L型,特殊结构的变异 鞭毛变异 （HO变异） 1%石炭酸 变形杆菌 失去鞭毛 （H菌落） （O菌落）,迁徙生长现象,单个菌落,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）,S-R变异,毒力变异,白喉外毒素的来源 白喉杆菌+噬菌体产生毒素 卡介苗的发明 牛型结核杆菌 BCG,230次,第一节 细菌的遗传物质,染色体 质粒 转座因子 整合子 噬菌体,特点： 环状dsDNA， 相对较小，3.25106 bp 无组蛋白 无内含子 连续基因
3、结构基因单拷贝,1. 细菌染色体（bacterial chromosome),2. 质粒（plasmid）,特征 1.自我复制 2.编码某些特定性状： R质粒耐药性 F质粒性菌毛 Vi质粒毒力 Col质粒大肠菌素 代谢质粒各种酶,3.可自行丢失与消除 4.可在细菌间转移 5.质粒的不相容性与相容性,3.转座因子transposable element 概念： 是存在于细菌染色体或质粒DNA分子上的一段特异性核苷酸序列片段，它能在DNA分子中移动，不断改变它们在基因组的位置，能从一个基因组转移到另一个基因组中。,(1)插入序列（ insertion sequence ，IS） 750-1550
4、bp ，最简单，两端反向重复序列，与插入有关，中心序列有转位酶基因,(2)转座子（transposon，Tn） 除携带与转座作用有关的基因外，还携带其它基因（如耐药性、重金属抗性基因、糖发酵基因）,4.整合子（integron，In） 是一种运动性的DNA分子，具有独特结构可捕获和整合外源性基因，使之成为功能性基因的表达单位 定位于染色体和质粒或转座子上 基本结构：两端为保守末端，中间为可变区，含一个或多个基因盒 功能元件：重组位点；整合酶基因；启动子 通过转座子或接合性质粒，使多种耐药基因在细菌中进行水平传播,5. 噬菌体（bacteriophage）,形态结构: 蝌蚪形 衣壳：蛋白质 核酸
5、：dsDNA,分布广: 有菌就有噬菌体 宿主特异性：流行病调查；分型 参与细菌变异：转导, 溶原性转换,第三节 基因的转移和重组,转移：供菌提供DNA；受菌接受DNA 重组：受菌获得供菌DNA,类型 基因来源 转移方式,转化 供菌 受菌摄入,接合 供菌 通过性菌毛,转导 供菌 噬菌体媒介,溶原性转换 噬菌体 前噬菌体,一、 转化（transformation）,转化 供体菌裂解释放的DNA片段被受体菌直接摄 取，使受体菌获得新的性状。 转化现象在肺炎链球菌、葡萄球菌和流感嗜 血杆菌等中被证实。,转化试验,转化发生的条件,1. 供受菌基因型 同源性；亲缘关系近，转化率高 2. 感受态 对数生长期
6、的后期，时间短。 3.环境因素 钙、镁离子可加强感受态。,二、接 合（conjugation）,定义 细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物质 （主要是质粒DNA）从供体菌转移给受体菌的方式 接合性质粒 能通过接合方式转移的质粒 F质粒、R质粒、Col质粒、Vi质粒等,1. F质粒的接合,F质粒编码性菌毛 雄性菌F+菌；雌性菌F-菌 接触：细胞质沟通 转移：F质粒进入F菌,1分钟完成 复制：F菌转为F菌,+,高频重组菌 （high frequency recombination）,少数F质粒可整合至受体菌染色体上，与染色体 一起复制，这种与F质粒重组的细菌称为Hfr。,Hfr转移细菌染色体过程,
7、F质粒,高频重组菌中的F质粒有时从染色体上脱离下 来，带有染色体上邻近的基因，称为F质粒。 F+菌，Hfr，F菌都是雄性菌,2. R质粒的接合,日本首先分离到抗多种药物的宋内志贺菌多 重耐药株，多重耐药性很难用基因突变解释。 健康人中大肠埃希菌30%50%有R质粒，而 致病性大肠埃希菌90%有R质粒。 R质粒与耐药性有关，尤其与多重耐药性有关。 耐药质粒从一个细菌转移到另一个细菌中。,2. R质粒的接合,耐药传递因子（resistance transfer factor, RTF） 与F质粒相似，编码性菌毛的产生和通过接合转移 耐药决定子（ resistance determinant, r-
8、det） r-det能编码对抗菌药物的耐药性， 可由几个转座子连接相邻排列， 如Tn9带有氯霉素耐药基因，Tn4 带有氨苄青霉素、磺胺、链霉素的 耐药基因，Tn5带有卡那霉素的耐 药基因。,三、转 导（transduction）,由噬菌体介导，将供体菌的DNA片段转入受体菌，使受体菌获得供体菌的部分遗传性状。,转导类型,1. 普遍性转导 可以转导供菌DNA上任何基因片段。 有两种结果： 完全转导：发生交换重组； 流产转导：呈游离状态。 2. 局限性转导 只能转导供体菌染色体上特定的基因。,普遍性转导,第一寄主菌,转导示意图,第二寄主菌,局限性转导：温和性噬菌体,脱落错误：前噬菌体及两边的细菌D
9、NA 转导性噬菌体：噬菌体DNA及细菌DNA,普遍性转导与局限性转导的区别,四、溶原性转换 （lysogenic conversion） 和原生质体融合（ protoplast fusion）,溶原性转换 噬菌体作为供体，宿主菌染色体上整合了噬菌体的DNA片段，获得新的遗传性状。,原生质体融合（ protoplast fusion）,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融合 的过程。 两种失去细胞壁的细菌互相融合的过程。 融合后的染色体之间发生重组。,第四节 基因突变,1、定义：DNA碱基对的置换、插入或缺失所致 的基因结构的变化。 2、分类：,小突变（点突变
10、）,大突变（染色体突变）,一、基因突变的规律 1.自发突变与诱发突变 彷徨试验 2.突变率 自然突变率10-610-9 诱导突变率10-410-6 3.突变与选择 影印培养试验 4.回复突变与抑制突变 野生型 突变型,影印平板：自发的，随机的，非诱导的药 物仅起选择作用,二、突变型细菌及其分离 1. 抗性突变型 药敏试验 2.营养缺陷突变型 营养物质筛选 3. 条件致死性突变型 温度敏感试验 4.发酵阴性突变型 乳糖发酵试验,1.影响细菌学诊断 HO变异：如伤寒沙门菌鞭毛 SR变异：消失荚膜或多糖 抗原性改变 毒力下降，生化反应改变 2.预防耐药菌株的扩散 3.制备疫苗 BCG 4.检测致癌物 Ames试验 5.基因工程方面的应用,第五节 细菌遗传变异在医学上的实际意义,Ames试验,基因工程,载体：质粒，噬菌体 工程菌和酶：限制性内切酶，连接酶 选择目的基因，细菌中表达，如胰岛素、白介素、干扰素等 基因工程疫苗,