第五章 細(xì)菌的遺傳變異

1、第六章第六章 細(xì)菌的遺傳變異細(xì)菌的遺傳變異 n細(xì)菌的遺傳：細(xì)菌的遺傳：指親代細(xì)菌與子代細(xì)菌的相似性，它指親代細(xì)菌與子代細(xì)菌的相似性，它 使細(xì)菌的性狀保持相對(duì)穩(wěn)定，是各種細(xì)菌存在的根據(jù)。使細(xì)菌的性狀保持相對(duì)穩(wěn)定，是各種細(xì)菌存在的根據(jù)。 n細(xì)菌的變異：細(xì)菌的變異：指親代與子代以及子代細(xì)菌之間的不指親代與子代以及子代細(xì)菌之間的不 相似性，細(xì)菌得以發(fā)展進(jìn)化。相似性，細(xì)菌得以發(fā)展進(jìn)化。 第一節(jié)第一節(jié) 細(xì)菌遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)細(xì)菌遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ) 一一. 基因組（基因組（genome） 位于核體，是遺傳的主要物質(zhì)基位于核體，是遺傳的主要物質(zhì)基 礎(chǔ)。環(huán)狀雙鏈雙螺旋礎(chǔ)。環(huán)狀雙鏈雙螺旋DNA鏈組成，鏈組成， 二二. 質(zhì)

2、粒（質(zhì)粒（plasmid） 細(xì)菌染色體外的遺傳物質(zhì)，編碼細(xì)菌染色體外的遺傳物質(zhì)，編碼 細(xì)菌各種重要的生物學(xué)性狀。細(xì)菌各種重要的生物學(xué)性狀。 1.致育質(zhì)?；蛑掠|(zhì)?；騀質(zhì)粒（質(zhì)粒（fertility plasmid） 編碼性菌毛的質(zhì)粒編碼性菌毛的質(zhì)粒 2.毒力質(zhì)?；蚨玖|(zhì)粒或Vi質(zhì)粒（質(zhì)粒（virulence plasmid） 編碼細(xì)菌各種毒力因子，編碼菌毛質(zhì)粒，編碼細(xì)菌各種毒力因子，編碼菌毛質(zhì)粒，ST和和LT質(zhì)粒質(zhì)粒 3. 耐藥質(zhì)?；蚰退庂|(zhì)?；騌質(zhì)粒（質(zhì)粒（resistance plasmid） 細(xì)菌對(duì)抗菌藥物或重金屬鹽類的抗性細(xì)菌對(duì)抗菌藥物或重金屬鹽類的抗性 4. 細(xì)菌素質(zhì)粒細(xì)菌素質(zhì)粒 控制

3、細(xì)菌產(chǎn)生菌素控制細(xì)菌產(chǎn)生菌素 (一）質(zhì)粒的種類一）質(zhì)粒的種類 1.質(zhì)?？梢宰陨韽?fù)制。質(zhì)?？梢宰陨韽?fù)制。 2.質(zhì)粒編碼細(xì)菌各種重要的生物學(xué)性狀質(zhì)粒編碼細(xì)菌各種重要的生物學(xué)性狀 。 3.質(zhì)?？勺孕衼G失或經(jīng)人工處理而消除。質(zhì)?？勺孕衼G失或經(jīng)人工處理而消除。 4.質(zhì)?？赊D(zhuǎn)移。質(zhì)粒可轉(zhuǎn)移。 5.具有相容性和不相容性。具有相容性和不相容性。 (二二) 質(zhì)粒的特點(diǎn)質(zhì)粒的特點(diǎn) 三、轉(zhuǎn)座因子（三、轉(zhuǎn)座因子（transposable element）：）： 是細(xì)菌基因組中能改變自身位置的一類獨(dú)特的是細(xì)菌基因組中能改變自身位置的一類獨(dú)特的DNA片段，片段， 即在染色體上可移動(dòng)的即在染色體上可移動(dòng)的DNA片斷。依賴自

4、身合成的特異性片斷。依賴自身合成的特異性 轉(zhuǎn)位酶。常引起細(xì)菌致病性和耐藥性的變化。包括插入序轉(zhuǎn)位酶。常引起細(xì)菌致病性和耐藥性的變化。包括插入序 列、轉(zhuǎn)座子、列、轉(zhuǎn)座子、Mu噬菌體、基因盒噬菌體、基因盒-整合子系統(tǒng)。整合子系統(tǒng)。 四、毒力島（四、毒力島（pathogenicity island，PAI）：）： 位于細(xì)菌染色體內(nèi)的，分子結(jié)構(gòu)和功能有別于細(xì)菌位于細(xì)菌染色體內(nèi)的，分子結(jié)構(gòu)和功能有別于細(xì)菌 染色體的毒力基因群。染色體的毒力基因群。 第二節(jié)第二節(jié) 基因變異機(jī)制基因變異機(jī)制 一一 基因突變：基因突變：指生物細(xì)胞遺傳物質(zhì)指生物細(xì)胞遺傳物質(zhì)DNA 分子結(jié)構(gòu)突分子結(jié)構(gòu)突 然發(fā)生了穩(wěn)定的可遺傳的變化

5、。然發(fā)生了穩(wěn)定的可遺傳的變化。 它是生物進(jìn)化的個(gè)重要因素。它是生物進(jìn)化的個(gè)重要因素。 按發(fā)生改變的范圍大?。喊窗l(fā)生改變的范圍大?。?1.染色體畸變?nèi)旧w畸變 ：染色體的一大段發(fā)生了變化。染色體的一大段發(fā)生了變化。 2.點(diǎn)突變點(diǎn)突變 ：相應(yīng)基因上的相應(yīng)基因上的DNA鏈中一個(gè)或少數(shù)鏈中一個(gè)或少數(shù) 幾個(gè)核苷酸對(duì)的改變幾個(gè)核苷酸對(duì)的改變 。 （一）類型（一）類型 按細(xì)菌基因突變條件不同：按細(xì)菌基因突變條件不同： 1.自發(fā)突變自發(fā)突變 ：自然發(fā)生的突變，突變率很低。自然發(fā)生的突變，突變率很低。 2.人工誘變?nèi)斯ふT變 ：應(yīng)用誘變因素的影響下而發(fā)生的突變，應(yīng)用誘變因素的影響下而發(fā)生的突變， 其突變率常高于自

6、然突變。其突變率常高于自然突變。 二二 基因的轉(zhuǎn)移與重組基因的轉(zhuǎn)移與重組 外源性的遺傳物質(zhì)由供體菌進(jìn)入受體菌細(xì)胞內(nèi)的過外源性的遺傳物質(zhì)由供體菌進(jìn)入受體菌細(xì)胞內(nèi)的過 程稱為基因轉(zhuǎn)移（程稱為基因轉(zhuǎn)移（gene transfer)；轉(zhuǎn)移的基因與受；轉(zhuǎn)移的基因與受 體菌體菌DNA整合在一起稱為重組整合在一起稱為重組(recombination)。細(xì)。細(xì) 菌基因轉(zhuǎn)移和重組的主要方式有菌基因轉(zhuǎn)移和重組的主要方式有轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、接合轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、接合等。等。 轉(zhuǎn)化：轉(zhuǎn)化：供體菌游離的供體菌游離的DNA片段直接進(jìn)入受片段直接進(jìn)入受 體菌，使受體菌獲得新的性狀。體菌，使受體菌獲得新的性狀。 一、轉(zhuǎn)化一、轉(zhuǎn)化(tra

7、nsformation) 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn): 研究肺炎球菌時(shí)發(fā)現(xiàn)。研究肺炎球菌時(shí)發(fā)現(xiàn)。 v加加S菌菌DNA v加加S菌菌DNA及及DNA酶以酶以 外的酶外的酶 v加加S菌的菌的DNA和和DNA酶酶 v加加S菌的菌的RNA v加加S菌的蛋白質(zhì)菌的蛋白質(zhì) v加加S菌的莢膜多糖菌的莢膜多糖 活活R菌菌 長(zhǎng)出長(zhǎng)出S菌菌 只有只有R菌菌 1944 1944年年AveryAvery從熱死從熱死S S型型S. pneumoniaeS. pneumoniae中提純了可能作中提純了可能作 為轉(zhuǎn)化因子的各種成分，在離體條件下進(jìn)行了轉(zhuǎn)化試驗(yàn)：為轉(zhuǎn)化因子的各種成分，在離體條件下進(jìn)行了轉(zhuǎn)化試驗(yàn)： 只有只有S S型細(xì)菌的型細(xì)菌

8、的DNADNA才能將才能將S. PneumoniaeS. Pneumoniae的的R R型轉(zhuǎn)化為型轉(zhuǎn)化為S S型。型。 且且DNADNA純度越高，轉(zhuǎn)化效率也越高。純度越高，轉(zhuǎn)化效率也越高。 注：注：受體菌必須處于感受態(tài)才能轉(zhuǎn)化受體菌必須處于感受態(tài)才能轉(zhuǎn)化 感受態(tài)感受態(tài) ：細(xì)胞生活周期中的一種特殊的生理狀態(tài)。細(xì)胞生活周期中的一種特殊的生理狀態(tài)。 轉(zhuǎn)化過程轉(zhuǎn)化過程 二、轉(zhuǎn)導(dǎo)（二、轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction） 轉(zhuǎn)導(dǎo)：轉(zhuǎn)導(dǎo)：以溫和噬菌體為媒介，把供體菌的以溫和噬菌體為媒介，把供體菌的DNA小片段小片段 攜帶到受體菌中，通過交換與整合，使受體菌獲得供體菌攜帶到受體菌中，通過交換與整合，使受體菌獲得供

9、體菌 的部分遺傳性狀的部分遺傳性狀 。 兩種類型：普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)和局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)。兩種類型：普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)和局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)。 1.普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)：普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)：被裝入的被裝入的DNA片段可以是供體片段可以是供體 菌染色體上的任何部分。菌染色體上的任何部分。 局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo) ：為為 噬菌體所介導(dǎo)的噬菌體所介導(dǎo)的 供體菌染色體上供體菌染色體上 個(gè)別特定基因的個(gè)別特定基因的 轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo) 。 2.局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo) 接合：接合：是兩個(gè)完整的細(xì)菌細(xì)胞通過性菌毛直接接觸，由是兩個(gè)完整的細(xì)菌細(xì)胞通過性菌毛直接接觸，由 供體細(xì)菌將質(zhì)粒供體細(xì)菌將質(zhì)粒DNA轉(zhuǎn)移給受體細(xì)菌的過程。轉(zhuǎn)移給受體細(xì)菌的過程。 三、接合（三、接合（con

10、jugation） 接合過程接合過程: 以以F質(zhì)粒接合為例質(zhì)粒接合為例 轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、接合三種方式其本質(zhì)都是遺轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、接合三種方式其本質(zhì)都是遺 傳物質(zhì)從供體細(xì)胞向受體細(xì)胞轉(zhuǎn)移，但傳物質(zhì)從供體細(xì)胞向受體細(xì)胞轉(zhuǎn)移，但DNA轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 移方式不同：轉(zhuǎn)化是通過受體菌的細(xì)胞膜；接移方式不同：轉(zhuǎn)化是通過受體菌的細(xì)胞膜；接 合是通過細(xì)菌性菌毛；轉(zhuǎn)導(dǎo)是通過噬菌體。合是通過細(xì)菌性菌毛；轉(zhuǎn)導(dǎo)是通過噬菌體。 細(xì)菌轉(zhuǎn)移方式的比較細(xì)菌轉(zhuǎn)移方式的比較 第四節(jié)第四節(jié) 細(xì)菌遺傳變異研究的實(shí)際意義（略）細(xì)菌遺傳變異研究的實(shí)際意義（略） 一、在診斷疾病上的應(yīng)用一、在診斷疾病上的應(yīng)用 要作出正確診斷，不但要熟悉細(xì)菌的典型特性，還要了要作出正確診斷，不但要熟悉細(xì)菌的典型特性，還要了 解細(xì)菌變異的規(guī)律。解細(xì)菌變異的規(guī)律。 二、在預(yù)防疾病上的應(yīng)用二、在預(yù)防疾病上的應(yīng)用 利用病原菌的減毒變異株制備活菌苗。利用病原菌的減毒變異株制備活菌苗。 三、在治療疾病上的應(yīng)用三、在治療疾病上的應(yīng)用 由于耐藥菌株增多，應(yīng)根據(jù)藥敏試驗(yàn)指導(dǎo)臨床用藥。由于耐藥菌株增多，應(yīng)根