第五章 細菌的遺傳變異

1、第六章第六章 細菌的遺傳變異細菌的遺傳變異 n細菌的遺傳：細菌的遺傳：指親代細菌與子代細菌的相似性，它指親代細菌與子代細菌的相似性，它 使細菌的性狀保持相對穩(wěn)定，是各種細菌存在的根據(jù)。使細菌的性狀保持相對穩(wěn)定，是各種細菌存在的根據(jù)。 n細菌的變異：細菌的變異：指親代與子代以及子代細菌之間的不指親代與子代以及子代細菌之間的不 相似性，細菌得以發(fā)展進化。相似性，細菌得以發(fā)展進化。 第一節(jié)第一節(jié) 細菌遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)細菌遺傳的物質(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） 細菌染色體外的遺傳物質(zhì)，編碼細菌染色體外的遺傳物質(zhì)，編碼 細菌各種重要的生物學(xué)性狀。細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） 編碼細菌各種毒力因子，編碼菌毛質(zhì)粒，編碼細菌各種毒力因子，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） 細菌對抗菌藥物或重金屬鹽類的抗性細菌對抗菌藥物或重金屬鹽類的抗性 4. 細菌素質(zhì)粒細菌素質(zhì)粒 控制

3、細菌產(chǎn)生菌素控制細菌產(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)粒編碼細菌各種重要的生物學(xué)性狀質(zhì)粒編碼細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)?？赊D(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)粒的特點質(zhì)粒的特點 三、轉(zhuǎn)座因子（三、轉(zhuǎn)座因子（transposable element）：）： 是細菌基因組中能改變自身位置的一類獨特的是細菌基因組中能改變自身位置的一類獨特的DNA片段，片段， 即在染色體上可移動的即在染色體上可移動的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。常引起細菌致病性和耐藥性的變化。包括插入序轉(zhuǎn)位酶。常引起細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）：）： 位于細菌染色體內(nèi)的，分子結(jié)構(gòu)和功能有別于細菌位于細菌染色體內(nèi)的，分子結(jié)構(gòu)和功能有別于細菌 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) 基因變異機制基因變異機制 一一 基因突變：基因突變：指生物細胞遺傳物質(zhì)指生物細胞遺傳物質(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。 它是生物進化的個重要因素。它是生物進化的個重要因素。 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.點突變點突變 ：相應(yīng)基因上的相應(yīng)基因上的DNA鏈中一個或少數(shù)鏈中一個或少數(shù) 幾個核苷酸對的改變幾個核苷酸對的改變 。 （一）類型（一）類型 按細菌基因突變條件不同：按細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)由供體菌進入受體菌細胞內(nèi)的過外源性的遺傳物質(zhì)由供體菌進入受體菌細胞內(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。細 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片段直接進入受片段直接進入受 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) 實實 驗驗: 研究肺炎球菌時發(fā)現(xiàn)。研究肺炎球菌時發(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 長出長出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，在離體條件下進行了轉(zhuǎn)化試驗：為轉(zhuǎn)化因子的各種成分，在離體條件下進行了轉(zhuǎn)化試驗： 只有只有S S型細菌的型細菌

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) ：細胞生活周期中的一種特殊的生理狀態(tài)。細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 個別特定基因的個別特定基因的 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：是兩個完整的細菌細胞通過性菌毛直接接觸，由是兩個完整的細菌細胞通過性菌毛直接接觸，由 供體細菌將質(zhì)粒供體細菌將質(zhì)粒DNA轉(zhuǎn)移給受體細菌的過程。轉(zhuǎn)移給受體細菌的過程。 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)從供體細胞向受體細胞轉(zhuǎn)移，但傳物質(zhì)從供體細胞向受體細胞轉(zhuǎn)移，但DNA轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 移方式不同：轉(zhuǎn)化是通過受體菌的細胞膜；接移方式不同：轉(zhuǎn)化是通過受體菌的細胞膜；接 合是通過細菌性菌毛；轉(zhuǎn)導(dǎo)是通過噬菌體。合是通過細菌性菌毛；轉(zhuǎn)導(dǎo)是通過噬菌體。 細菌轉(zhuǎn)移方式的比較細菌轉(zhuǎn)移方式的比較 第四節(jié)第四節(jié) 細菌遺傳變異研究的實際意義（略）細菌遺傳變異研究的實際意義（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，不但要熟悉細菌的典型特性，還要了要作出正確診斷，不但要熟悉細菌的典型特性，還要了 解細菌變異的規(guī)律。解細菌變異的規(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)藥敏試驗指導(dǎo)臨床用藥。由于耐藥菌株增多，應(yīng)根