第四章細(xì)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(xué)特征子代與親代之間生物學(xué)特征 （形態(tài)、結(jié)構(gòu)等）的相似性。（形態(tài)、結(jié)構(gòu)等）的相似性。遺傳使細(xì)菌的性狀保遺傳使細(xì)菌的性狀保 持相對(duì)穩(wěn)定，且代代相傳，使其種屬得以保存。持相對(duì)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(xué)特征的子代與親代之間生物學(xué)特征的 差異。變異使細(xì)菌產(chǎn)生新的變種，變種的新特性靠差異。變異使細(xì)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(jìn)化。遺傳得以鞏固，并使物種得以發(fā)展和進(jìn)化。 第四章第四章 細(xì)菌的遺傳與變異細(xì)菌的遺傳與變異 細(xì)菌的變異分為遺傳性變異和非遺傳性變異細(xì)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(xì)菌的基因結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，如是細(xì)菌的基因結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，如 基因突變或基因轉(zhuǎn)移和重組。常發(fā)生于個(gè)別的細(xì)菌，不受環(huán)境因素的影基因突變或基因轉(zhuǎn)移和重組。常發(fā)生于個(gè)別的細(xì)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(xì)菌在一定的環(huán)境條件影響下產(chǎn)生細(xì)菌在一定的環(huán)境條件影響下產(chǎn)生 的變異，其基因結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(gè)別細(xì)胞群體 第一節(jié)第一節(jié) 細(xì)菌的變異現(xiàn)象細(xì)菌的變異現(xiàn)象 v形態(tài)與結(jié)構(gòu)變異形態(tài)與結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)變異形態(tài)與結(jié)構(gòu)變異 青霉素、溶菌酶 正常形態(tài)細(xì)菌 L型變異 抗體或補(bǔ)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(xì)菌形態(tài)結(jié)構(gòu)變異細(xì)菌形態(tài)結(jié)構(gòu)變異 形態(tài)與結(jié)構(gòu)變異形態(tài)與結(jié)構(gòu)變異 v特殊結(jié)

4、構(gòu)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(jié)核分枝桿菌牛型結(jié)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(qiáng)）（毒力增強(qiáng)） 耐藥性變異耐藥性變異 耐藥性變異：細(xì)菌對(duì)某種抗菌藥物由敏感變?yōu)槟退幍淖?異。有些細(xì)菌還表現(xiàn)為同時(shí)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(zhǎng)期培養(yǎng)含鏈霉素培養(yǎng)基長(zhǎng)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(zhǎng)期培養(yǎng)在陳舊培養(yǎng)基中長(zhǎng)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(xì)菌菌落形態(tài)變異細(xì)菌菌落形態(tài)變異 結(jié)核桿菌的干燥型菌落結(jié)核桿菌的干燥型菌落 第二節(jié)第二節(jié) 細(xì)菌遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)細(xì)菌遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ) v細(xì)菌染色體細(xì)菌染色體 v質(zhì)粒質(zhì)粒 v轉(zhuǎn)位因子轉(zhuǎn)位因子 v噬菌體噬菌體 一一 細(xì)菌的染色體細(xì)菌的染色體(chromosom

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

7、丟失與消除、非生命活動(dòng)所必需，可自行丟失與消除 4、可通過接合、轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)導(dǎo)等方式在細(xì)菌間轉(zhuǎn)移、可通過接合、轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)導(dǎo)等方式在細(xì)菌間轉(zhuǎn)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(xué)上重要的質(zhì)粒（二）醫(yī)學(xué)上重要的質(zhì)粒 質(zhì)?；蚩删幋a很多重要的生物學(xué)性狀：質(zhì)粒基因可編碼很多重要的生物學(xué)性狀： 1、致育質(zhì)粒（、致育質(zhì)粒（fertility plasmid,F質(zhì)粒）質(zhì)粒） 2、耐藥質(zhì)粒（、耐藥質(zhì)粒（resistance plasmid,R質(zhì)粒）質(zhì)粒） 3、毒力質(zhì)粒（、毒力質(zhì)粒（virulence plasmid,Vi質(zhì)粒）質(zhì)粒） 4、細(xì)菌素質(zhì)粒：、細(xì)菌素質(zhì)粒： 如如Col質(zhì)粒（質(zhì)粒（

8、Col plasmid）編碼大腸菌）編碼大腸菌 素的質(zhì)粒素的質(zhì)粒 三三 轉(zhuǎn)位因子轉(zhuǎn)位因子 是存在細(xì)菌的染色體或質(zhì)粒是存在細(xì)菌的染色體或質(zhì)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(dòng)，不斷改變它們分子中移動(dòng)，不斷改變它們 的基因組位置，從一個(gè)基因組轉(zhuǎn)移到另一個(gè)基因組中。的基因組位置，從一個(gè)基因組轉(zhuǎn)移到另一個(gè)基因組中。 轉(zhuǎn)位因子轉(zhuǎn)位因子 四四 噬菌體噬菌體 噬菌體噬菌體(bacteriophage)：是能感染細(xì)菌、真：是能感染細(xì)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(xì)菌的場(chǎng)所

9、，就可噬菌體分布極廣，凡是有細(xì)菌的場(chǎng)所，就可 能有相應(yīng)的噬菌體的存在。能有相應(yīng)的噬菌體的存在。 （一）噬菌體的生物學(xué)性狀（一）噬菌體的生物學(xué)性狀 v形態(tài)與結(jié)構(gòu)：形態(tài)與結(jié)構(gòu)： 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(xì)菌細(xì)胞細(xì)菌細(xì)胞 噬菌體的特點(diǎn)噬菌體的特點(diǎn) 噬菌體具有嚴(yán)格的宿主特異性，即某一種噬菌體只難噬菌體具有嚴(yán)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(duì)理化因素及多數(shù)化學(xué)消毒劑的抵抗力比一噬菌體對(duì)理化因素及多數(shù)化學(xué)消毒劑的抵抗力比一 般細(xì)菌的繁殖體強(qiáng)般細(xì)菌的繁殖體強(qiáng),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(duì)紫外線和和冰凍，但對(duì)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(guān)系（二）噬菌體與宿主菌的相互關(guān)系 毒性噬菌體毒性噬菌體(virulent phage)：能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制：能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制 增殖，產(chǎn)生許多子代噬菌體，并最終裂解細(xì)菌增殖，產(chǎn)生許多子代噬菌體，并最終裂解細(xì)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(xì)菌細(xì)菌DNA復(fù)制，并隨細(xì)菌的分裂而傳代。復(fù)制，并隨細(xì)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(xì)菌溶原性細(xì)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(dǎo)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(dǎo)下，脫離宿主菌染色 體進(jìn)入溶菌周期，導(dǎo)致細(xì)菌裂解。體進(jìn)入溶菌周期，導(dǎo)致細(xì)菌裂解。 第三節(jié)第三節(jié) 細(xì)菌變異的發(fā)生機(jī)制細(xì)菌變異的發(fā)生機(jī)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(zhì)核酸的結(jié)構(gòu)是指生物體的遺傳物質(zhì)核酸的結(jié)構(gòu) 發(fā)生了突然而穩(wěn)定的變化。突變可導(dǎo)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(dǎo)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(fù)和抑制：未發(fā)生突變的原始菌株稱為）突變的回復(fù)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(zhuǎn)移與重組基因轉(zhuǎn)移與重組 基因轉(zhuǎn)移（基因轉(zhuǎn)移（gene transfer）：外源性的遺傳物質(zhì)由供體菌）：外源性的遺傳物質(zhì)由供體菌 進(jìn)入某受體菌的過程。進(jìn)入某受體菌的過程。 基因重組（基因重組（recombination）：轉(zhuǎn)移的基因與受體菌）：轉(zhuǎn)移的基因與受體菌DN