第四章細菌遺傳以及變異課程

1、遺傳遺傳(heredity)：子代與親代之間生物學特征子代與親代之間生物學特征 （形態(tài)、結構等）的相似性。（形態(tài)、結構等）的相似性。遺傳使細菌的性狀保遺傳使細菌的性狀保 持相對穩(wěn)定，且代代相傳，使其種屬得以保存。持相對穩(wěn)定，且代代相傳，使其種屬得以保存。 變異變異(variation)：子代與親代之間生物學特征的子代與親代之間生物學特征的 差異。變異使細菌產(chǎn)生新的變種，變種的新特性靠差異。變異使細菌產(chǎn)生新的變種，變種的新特性靠 遺傳得以鞏固，并使物種得以發(fā)展和進化。遺傳得以鞏固，并使物種得以發(fā)展和進化。 第四章第四章 細菌的遺傳與變異細菌的遺傳與變異 細菌的變異分為遺傳性變異和非遺傳性變異細菌

2、的變異分為遺傳性變異和非遺傳性變異 v遺傳性變異（基因型變異）遺傳性變異（基因型變異）：是細菌的基因結構發(fā)生了改變，如是細菌的基因結構發(fā)生了改變，如 基因突變或基因轉移和重組。常發(fā)生于個別的細菌，不受環(huán)境因素的影基因突變或基因轉移和重組。常發(fā)生于個別的細菌，不受環(huán)境因素的影 響，不可逆，可遺傳。響，不可逆，可遺傳。 v非遺傳性變異（表型變異）非遺傳性變異（表型變異）：細菌在一定的環(huán)境條件影響下產(chǎn)生細菌在一定的環(huán)境條件影響下產(chǎn)生 的變異，其基因結構未改變。易受到環(huán)境因素的影響，可逆，不能遺傳。的變異，其基因結構未改變。易受到環(huán)境因素的影響，可逆，不能遺傳。 遺傳性變異非遺傳性變異 基因改變+-

3、遺傳+- 可逆性-+ 外界環(huán)境-+ 變異幅度個別細胞群體 第一節(jié)第一節(jié) 細菌的變異現(xiàn)象細菌的變異現(xiàn)象 v形態(tài)與結構變異形態(tài)與結構變異 v毒力變異毒力變異 v耐藥性變異耐藥性變異 v抗原性變異抗原性變異 v菌落變異菌落變異 形態(tài)結構變異 鼠疫耶爾森菌鼠疫耶爾森菌 3-6%食鹽食鹽 多形態(tài)性多形態(tài)性 陳舊培基物陳舊培基物 形態(tài)與結構變異形態(tài)與結構變異 青霉素、溶菌酶 正常形態(tài)細菌 L型變異 抗體或補體 (部分或完全失去胞壁) 葡萄球菌的葡萄球菌的L型變異型變異 有莢膜的肺炎球菌有莢膜的肺炎球菌無莢膜的肺炎球菌無莢膜的肺炎球菌 細菌形態(tài)結構變異細菌形態(tài)結構變異 形態(tài)與結構變異形態(tài)與結構變異 v特殊結

4、構的變異 炭疽桿菌炭疽桿菌 42-43 10-20天天 失去形成芽胞能力失去形成芽胞能力, 毒性降低毒性降低 變形桿菌（變形桿菌（H） 失去鞭毛（失去鞭毛（O） 1%石碳酸石碳酸 毒力變異毒力變異 牛型結核分枝桿菌牛型結核分枝桿菌 膽汁、甘油、馬鈴薯培養(yǎng)基膽汁、甘油、馬鈴薯培養(yǎng)基 13年年(230代代) 卡介苗卡介苗 （毒力減弱）（毒力減弱） 白喉棒狀桿菌白喉棒狀桿菌 棒狀噬菌體棒狀噬菌體 獲得白喉毒素獲得白喉毒素 （毒力增強）（毒力增強） 耐藥性變異耐藥性變異 耐藥性變異：細菌對某種抗菌藥物由敏感變?yōu)槟退幍淖?異。有些細菌還表現(xiàn)為同時耐受多種抗菌藥物，即多重耐 藥性。 痢疾桿菌痢疾桿菌 含鏈

5、霉素培養(yǎng)基長期培養(yǎng)含鏈霉素培養(yǎng)基長期培養(yǎng) 依鏈株依鏈株(耐藥菌株耐藥菌株) 抗原性變異抗原性變異 vO抗原和抗原和H抗原的變異抗原的變異 菌落變異菌落變異 在陳舊培養(yǎng)基中長期培養(yǎng)在陳舊培養(yǎng)基中長期培養(yǎng) 光滑型菌落光滑型菌落 粗糙型菌落粗糙型菌落 光滑型菌落（）光滑型菌落（）粗糙型菌落（）粗糙型菌落（） S S型菌落型菌落R R型菌落型菌落 細菌菌落形態(tài)變異細菌菌落形態(tài)變異 結核桿菌的干燥型菌落結核桿菌的干燥型菌落 第二節(jié)第二節(jié) 細菌遺傳變異的物質基礎細菌遺傳變異的物質基礎 v細菌染色體細菌染色體 v質粒質粒 v轉位因子轉位因子 v噬菌體噬菌體 一一 細菌的染色體細菌的染色體(chromosom

6、e) 細菌的染色體是環(huán)狀雙螺旋細菌的染色體是環(huán)狀雙螺旋DNA長鏈，上有許多編碼細菌長鏈，上有許多編碼細菌 生物學性狀的基因，是細菌的主要遺傳物質生物學性狀的基因，是細菌的主要遺傳物質。 二二 質粒質粒(plasmid) 是細菌染色體之外的遺傳物質，存在于細胞質中，為是細菌染色體之外的遺傳物質，存在于細胞質中，為 環(huán)狀閉合的雙鏈環(huán)狀閉合的雙鏈DNA。 大質粒：含幾百個基因大質粒：含幾百個基因 小質粒：含小質粒：含20-30個基因個基因 （一）質粒的基本特征（一）質粒的基本特征 1、有自我復制能力、有自我復制能力 2、編碼細菌的一些特殊的性狀、編碼細菌的一些特殊的性狀 3、非生命活動所必需，可自行

7、丟失與消除、非生命活動所必需，可自行丟失與消除 4、可通過接合、轉化或轉導等方式在細菌間轉移、可通過接合、轉化或轉導等方式在細菌間轉移 5、分相容性與不相容性兩種、分相容性與不相容性兩種 （二）醫(yī)學上重要的質粒（二）醫(yī)學上重要的質粒 質?；蚩删幋a很多重要的生物學性狀：質?；蚩删幋a很多重要的生物學性狀： 1、致育質粒（、致育質粒（fertility plasmid,F質粒）質粒） 2、耐藥質粒（、耐藥質粒（resistance plasmid,R質粒）質粒） 3、毒力質粒（、毒力質粒（virulence plasmid,Vi質粒）質粒） 4、細菌素質粒：、細菌素質粒： 如如Col質粒（質粒（

8、Col plasmid）編碼大腸菌）編碼大腸菌 素的質粒素的質粒 三三 轉位因子轉位因子 是存在細菌的染色體或質粒是存在細菌的染色體或質粒DNA分子上的一段特異性分子上的一段特異性 核苷酸序列片段，它能在核苷酸序列片段，它能在DNA分子中移動，不斷改變它們分子中移動，不斷改變它們 的基因組位置，從一個基因組轉移到另一個基因組中。的基因組位置，從一個基因組轉移到另一個基因組中。 轉位因子轉位因子 四四 噬菌體噬菌體 噬菌體噬菌體(bacteriophage)：是能感染細菌、真：是能感染細菌、真 菌、放線菌或螺旋體等微生物的病毒。菌、放線菌或螺旋體等微生物的病毒。 噬菌體分布極廣，凡是有細菌的場所

9、，就可噬菌體分布極廣，凡是有細菌的場所，就可 能有相應的噬菌體的存在。能有相應的噬菌體的存在。 （一）噬菌體的生物學性狀（一）噬菌體的生物學性狀 v形態(tài)與結構：形態(tài)與結構： v 噬菌體有三噬菌體有三 種形態(tài)：蝌蚪種形態(tài)：蝌蚪 形、微球形和形、微球形和 絲形，但絲形，但多數(shù)多數(shù) 為蝌蚪形為蝌蚪形。 噬菌體噬菌體 細菌細胞細菌細胞 噬菌體的特點噬菌體的特點 噬菌體具有嚴格的宿主特異性，即某一種噬菌體只難噬菌體具有嚴格的宿主特異性，即某一種噬菌體只難 感染某一種微生物，甚至只能感染某一種微生物中的某一感染某一種微生物，甚至只能感染某一種微生物中的某一 型。因此可用來鑒定和分型。型。因此可用來鑒定和分

10、型。 噬菌體對理化因素及多數(shù)化學消毒劑的抵抗力比一噬菌體對理化因素及多數(shù)化學消毒劑的抵抗力比一 般細菌的繁殖體強般細菌的繁殖體強,7530min滅活。噬菌體能耐受低溫滅活。噬菌體能耐受低溫 和冰凍，但對紫外線和和冰凍，但對紫外線和X射線敏感。射線敏感。 （二）噬菌體與宿主菌的相互關系（二）噬菌體與宿主菌的相互關系 毒性噬菌體毒性噬菌體(virulent phage)：能在宿主細胞內復制：能在宿主細胞內復制 增殖，產(chǎn)生許多子代噬菌體，并最終裂解細菌增殖，產(chǎn)生許多子代噬菌體，并最終裂解細菌 溫和噬菌體溫和噬菌體(temperate phage)：噬菌體基因與宿主：噬菌體基因與宿主 菌染色體整合，不

11、產(chǎn)生子代噬菌體，但噬菌體菌染色體整合，不產(chǎn)生子代噬菌體，但噬菌體DNA能隨能隨 細菌細菌DNA復制，并隨細菌的分裂而傳代。復制，并隨細菌的分裂而傳代。 吸附吸附 穿入穿入 生物合成生物合成成熟、釋放成熟、釋放 毒性噬菌體的溶菌性周期毒性噬菌體的溶菌性周期 溫和噬菌體的溶源性周期溫和噬菌體的溶源性周期 前噬菌體前噬菌體 溫和噬菌體的溶菌性周期溫和噬菌體的溶菌性周期 吸附吸附穿入穿入 生物合成生物合成 成熟、釋放成熟、釋放 毒性噬菌體毒性噬菌體的溶菌周期 （一）毒性噬菌體（一）毒性噬菌體 （二）（二） 溫和噬菌體溫和噬菌體 噬菌體噬菌體 核酸核酸 前噬菌體前噬菌體 溶原性細菌溶原性細菌 傳代 噬菌

12、體噬菌體 核酸核酸 前噬菌體前噬菌體 生物合成生物合成成熟、釋放成熟、釋放 前噬菌體可偶爾自發(fā)地或在某些理化和生物因素的誘導下，脫離宿主菌染色前噬菌體可偶爾自發(fā)地或在某些理化和生物因素的誘導下，脫離宿主菌染色 體進入溶菌周期，導致細菌裂解。體進入溶菌周期，導致細菌裂解。 第三節(jié)第三節(jié) 細菌變異的發(fā)生機制細菌變異的發(fā)生機制 一、基因突變一、基因突變 1. 種類種類 突變（突變（mutation）是指生物體的遺傳物質核酸的結構是指生物體的遺傳物質核酸的結構 發(fā)生了突然而穩(wěn)定的變化。突變可導致微生物的某些性狀發(fā)生了突然而穩(wěn)定的變化。突變可導致微生物的某些性狀 發(fā)生遺傳性變異。發(fā)生遺傳性變異。 2. 基因突變的共同特性基因突變的共同特性 （1）稀少性）稀少性 ：自發(fā)突變率：自發(fā)突變率10-910-6 。 （2）突變的回復和抑制：未發(fā)生突變的原始菌株稱為）突變的回復和抑制：未發(fā)生突變的原始菌株稱為 野生株，經(jīng)突變后性狀改變了的菌株稱為突變株。野生株，經(jīng)突變后性狀改變了的菌株稱為突變株。 （3）突變與選擇）突變與選擇 基因轉移與重組基因轉移與重組 基因轉移（基因轉移（gene transfer）：外源性的遺傳物質由供體菌）：外源性的遺傳物質由供體菌 進入某受體菌的過程。進入某受體菌的過程。 基因重組（基因重組（recombination）：轉移的基因與受體菌）：轉移的基因與受體菌DN