4遺傳、變異護(hù)理

1、 第第4節(jié)節(jié) 細(xì)菌的遺傳與變異細(xì)菌的遺傳與變異 p21 1. 細(xì)菌常見(jiàn)的變異現(xiàn)象。細(xì)菌常見(jiàn)的變異現(xiàn)象。2. 細(xì)菌常見(jiàn)的質(zhì)粒。細(xì)菌常見(jiàn)的質(zhì)粒。 4. 轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)。轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)。重點(diǎn)：重點(diǎn)：細(xì)菌的遺傳（細(xì)菌的遺傳（heredity） 細(xì)菌的生物學(xué)性狀保持細(xì)菌的生物學(xué)性狀保持 相對(duì)穩(wěn)定，且代代相傳。相對(duì)穩(wěn)定，且代代相傳。細(xì)菌的變異（細(xì)菌的變異（variation） 細(xì)菌的子代與親代之間細(xì)菌的子代與親代之間 以及子代與子代之間的以及子代與子代之間的 生物學(xué)性狀出現(xiàn)差異。生物學(xué)性狀出現(xiàn)差異。 細(xì)菌的變異細(xì)菌的變異 遺傳性變異（基因型）遺傳性變異（基因型） 非遺傳性變異（表型）非遺傳性變異（表型

2、） 不受環(huán)境因素影響不受環(huán)境因素影響 受環(huán)境因素影響受環(huán)境因素影響 基因結(jié)構(gòu)改變基因結(jié)構(gòu)改變 基因結(jié)構(gòu)未改變基因結(jié)構(gòu)未改變 不可逆、可遺傳不可逆、可遺傳 可逆、不能遺傳可逆、不能遺傳 一、細(xì)菌常見(jiàn)的變異現(xiàn)象一、細(xì)菌常見(jiàn)的變異現(xiàn)象 形態(tài)、結(jié)構(gòu)變異形態(tài)、結(jié)構(gòu)變異 毒力變異毒力變異 耐藥性變異耐藥性變異 菌落變異菌落變異 卵圓形卵圓形鼠疫耶氏菌鼠疫耶氏菌 l型菌（巨形體、長(zhǎng)絲體）型菌（巨形體、長(zhǎng)絲體） 適宜適宜3%nacl 1. 形態(tài)結(jié)構(gòu)的變異形態(tài)結(jié)構(gòu)的變異 菌體形態(tài)變異：菌體形態(tài)變異： 葡萄球菌葡萄球菌 l型菌（細(xì)胞壁缺陷型細(xì)菌）型菌（細(xì)胞壁缺陷型細(xì)菌）葡萄球菌l型（長(zhǎng)絲體）正常葡萄球菌青霉素、青

3、霉素、 溶菌酶溶菌酶形成莢膜形成莢膜不形成莢膜不形成莢膜莢膜變異：莢膜變異： 肺炎鏈球菌肺炎鏈球菌 營(yíng)養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)/易感機(jī)體易感機(jī)體反復(fù)普通培養(yǎng)基反復(fù)普通培養(yǎng)基遷徙生長(zhǎng)遷徙生長(zhǎng)點(diǎn)狀生長(zhǎng)點(diǎn)狀生長(zhǎng)h-o變異變異變形桿菌的遷徙生長(zhǎng)變形桿菌的遷徙生長(zhǎng)鞭毛變異：鞭毛變異： 變形桿菌變形桿菌普通培養(yǎng)基普通培養(yǎng)基含含0.1%石炭酸培養(yǎng)基石炭酸培養(yǎng)基有鞭毛有鞭毛無(wú)鞭毛無(wú)鞭毛h菌落菌落o菌落菌落甘油、馬鈴薯、膽汁甘油、馬鈴薯、膽汁 13年年230代代 -棒狀桿菌噬菌體棒狀桿菌噬菌體2. 毒力變異毒力變異無(wú)毒無(wú)毒 / 弱毒弱毒有毒牛分枝桿菌有毒牛分枝桿菌減毒株（卡介苗）減毒株（卡介苗） （bacillus of cal

4、mette-guerin， bcg ）無(wú)毒白喉棒狀桿菌無(wú)毒白喉棒狀桿菌有毒株有毒株有毒有毒 / 強(qiáng)毒強(qiáng)毒penicillin3. 耐藥性變異耐藥性變異bs br bd金葡菌（金葡菌（bs） br （80%以上）以上）痢疾桿菌野生菌株痢疾桿菌野生菌株 抗鏈霉素耐藥菌株抗鏈霉素耐藥菌株 依鏈菌株依鏈菌株4. 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 （s型）型） 或在有免疫力的人體內(nèi)或在有免疫力的人體內(nèi) （ r型）型） 細(xì)菌染色體細(xì)菌染色體 細(xì)菌染色體外遺傳物質(zhì)細(xì)菌染色體外遺傳物質(zhì) 質(zhì)粒質(zhì)粒轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座子噬菌體噬菌體二、細(xì)菌的遺傳物質(zhì)二

5、、細(xì)菌的遺傳物質(zhì)1. 細(xì)菌染色體（細(xì)菌染色體（bacterial chromosome）（1）原核細(xì)胞型微生物，染色體為一條環(huán)狀雙股）原核細(xì)胞型微生物，染色體為一條環(huán)狀雙股 dna，不含組蛋白，不含組蛋白，無(wú)核膜包圍。無(wú)核膜包圍。（2）細(xì)菌基因的結(jié)構(gòu)是連續(xù)的，無(wú)內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄后）細(xì)菌基因的結(jié)構(gòu)是連續(xù)的，無(wú)內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄后 無(wú)需剪切加工。無(wú)需剪切加工。 是細(xì)菌染色體外的遺傳物質(zhì)，是環(huán)狀閉合的雙鏈?zhǔn)羌?xì)菌染色體外的遺傳物質(zhì)，是環(huán)狀閉合的雙鏈 dna。 幾種重要的質(zhì)粒幾種重要的質(zhì)粒 致育質(zhì)粒（致育質(zhì)粒（f質(zhì)粒）質(zhì)粒） 耐藥質(zhì)粒（耐藥質(zhì)粒（r質(zhì)粒）質(zhì)粒） 毒力質(zhì)粒（毒力質(zhì)粒（vi質(zhì)粒）質(zhì)粒） 細(xì)菌素質(zhì)粒（細(xì)

6、菌素質(zhì)粒（col質(zhì)粒）質(zhì)粒） 代謝質(zhì)粒代謝質(zhì)粒2. 質(zhì)粒（質(zhì)粒（plasmid） 質(zhì)粒具有自我復(fù)制的能力。質(zhì)粒具有自我復(fù)制的能力。 質(zhì)粒能編碼某些特定性狀。質(zhì)粒能編碼某些特定性狀。 質(zhì)粒可自行質(zhì)?？勺孕?人工丟失與消除。人工丟失與消除。 質(zhì)?？赏ㄟ^(guò)接合、轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)導(dǎo)等方式在細(xì)菌間轉(zhuǎn)移。質(zhì)?？赏ㄟ^(guò)接合、轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)導(dǎo)等方式在細(xì)菌間轉(zhuǎn)移。 質(zhì)粒的相容性與不相容性。質(zhì)粒的相容性與不相容性。質(zhì)粒的主要特征：質(zhì)粒的主要特征：f+ 雄性菌（具有性菌毛）雄性菌（具有性菌毛） f- 雌性菌（無(wú)性菌毛）雌性菌（無(wú)性菌毛）（1）致育質(zhì)粒（）致育質(zhì)粒（fertility plasmid，f質(zhì)粒）質(zhì)粒）幾種重要的質(zhì)粒幾種重

7、要的質(zhì)粒 與細(xì)菌的有性生殖功能有關(guān)。與細(xì)菌的有性生殖功能有關(guān)。 編碼細(xì)菌對(duì)抗菌藥物的耐藥性。編碼細(xì)菌對(duì)抗菌藥物的耐藥性。 通過(guò)細(xì)菌的性菌毛傳遞質(zhì)粒。通過(guò)細(xì)菌的性菌毛傳遞質(zhì)粒。（2）耐藥性質(zhì)粒（）耐藥性質(zhì)粒（resistance plasmid，r質(zhì)粒）質(zhì)粒） 編碼與該菌致病性有關(guān)的毒力因子。編碼與該菌致病性有關(guān)的毒力因子。 如：大腸埃希菌如：大腸埃希菌 st質(zhì)粒質(zhì)粒 耐熱腸毒素耐熱腸毒素 （stable toxin） lt質(zhì)粒質(zhì)粒 不耐熱腸毒素不耐熱腸毒素 （labile toxin）（3）毒力質(zhì)粒（）毒力質(zhì)粒（ virulence plasmid，vi質(zhì)粒）質(zhì)粒） 編碼細(xì)菌產(chǎn)生細(xì)菌素。編碼細(xì)

8、菌產(chǎn)生細(xì)菌素。 如：大腸埃希菌如：大腸埃希菌 大腸菌素大腸菌素 col質(zhì)粒質(zhì)粒（coliciogenic plasmid）（4）細(xì)菌素質(zhì)粒）細(xì)菌素質(zhì)粒 編碼相關(guān)的代謝酶。編碼相關(guān)的代謝酶。如：沙門(mén)菌如：沙門(mén)菌 發(fā)酵乳糖發(fā)酵乳糖（5）代謝質(zhì)粒）代謝質(zhì)粒代謝質(zhì)粒代謝質(zhì)粒3. 轉(zhuǎn)座子（轉(zhuǎn)座子（transposon，tn） 概念：是一類在細(xì)菌的染色體、質(zhì)?；蚴删w之概念：是一類在細(xì)菌的染色體、質(zhì)?；蚴删w之 間自行移動(dòng)的遺傳成分，是基因組中一段間自行移動(dòng)的遺傳成分，是基因組中一段 特異的具有轉(zhuǎn)位特性的獨(dú)立的特異的具有轉(zhuǎn)位特性的獨(dú)立的dna序列。序列。 意義：意義：與細(xì)菌的多重耐藥性有關(guān)。與細(xì)菌的多重耐

9、藥性有關(guān)。 轉(zhuǎn)座子發(fā)現(xiàn)：美國(guó)一女科學(xué)家，轉(zhuǎn)座子發(fā)現(xiàn)：美國(guó)一女科學(xué)家，40年代末發(fā)現(xiàn)，年代末發(fā)現(xiàn)， 60年代被認(rèn)可，年代被認(rèn)可，1983年得諾獎(jiǎng)。年得諾獎(jiǎng)。轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座子 攜帶的耐藥基因攜帶的耐藥基因tn1 tn2 tn3 ap（氨芐青霉素）（氨芐青霉素）tn4 ap 、str（鏈霉素）、（鏈霉素）、su（磺胺）（磺胺）tn5 kan（卡那霉素）（卡那霉素）tn6 kantn7 tmp（甲氧芐氨嘧啶）、（甲氧芐氨嘧啶）、strtn9 cam（氯霉素）（氯霉素）tn10 tet（四環(huán)素）（四環(huán)素）tn551 em（紅霉素）（紅霉素）tn971 em點(diǎn)突變：一對(duì)或少數(shù)幾對(duì)鹼基對(duì)的置換、增加或缺失。點(diǎn)突

10、變：一對(duì)或少數(shù)幾對(duì)鹼基對(duì)的置換、增加或缺失。染色體畸變：較大范圍的核苷酸序列發(fā)生易位、缺失、染色體畸變：較大范圍的核苷酸序列發(fā)生易位、缺失、 重復(fù)、倒位等變化。重復(fù)、倒位等變化。 突變率突變率-自然突變率自然突變率 （10-610-9）-誘導(dǎo)突變率誘導(dǎo)突變率 （10-410-6）（一）基因突變（一）基因突變 突變與選擇突變與選擇 -影印培養(yǎng)試驗(yàn)：證明影印培養(yǎng)試驗(yàn)：證明突變是自發(fā)的。突變是自發(fā)的。三、細(xì)菌變異的機(jī)制三、細(xì)菌變異的機(jī)制影印培影印培養(yǎng)試驗(yàn)養(yǎng)試驗(yàn)1. 突變時(shí)自發(fā)的、隨機(jī)的突變時(shí)自發(fā)的、隨機(jī)的2. 突變發(fā)生在接觸抗生素之前突變發(fā)生在接觸抗生素之前3. 抗生素起篩選突變株作用抗生素起篩選突

11、變株作用 外源性遺傳物質(zhì)外源性遺傳物質(zhì) 供體菌染色體供體菌染色體dna片段片段 質(zhì)粒質(zhì)粒dna 噬菌體基因噬菌體基因 方式：方式：轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)、溶原性轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)、溶原性轉(zhuǎn)換。（二）基因的轉(zhuǎn)移與重組（二）基因的轉(zhuǎn)移與重組 基因轉(zhuǎn)移：外源性遺傳物質(zhì)由供體菌轉(zhuǎn)入某受體基因轉(zhuǎn)移：外源性遺傳物質(zhì)由供體菌轉(zhuǎn)入某受體 菌內(nèi)的過(guò)程。菌內(nèi)的過(guò)程。 基因重組：轉(zhuǎn)移的基因與受體菌基因重組：轉(zhuǎn)移的基因與受體菌dna整合在一起。整合在一起。 供體菌裂解游離的供體菌裂解游離的dna片段被受體菌直接攝取，片段被受體菌直接攝取，并將其整合到受體菌基因中，使受體菌獲得新的性狀。并將其整合到受體菌基因中，使受體菌獲

12、得新的性狀。 游離游離dna 直接攝取直接攝取供體菌供體菌 受體菌受體菌1.轉(zhuǎn)化（轉(zhuǎn)化（ transformation）細(xì)菌轉(zhuǎn)化現(xiàn)象的發(fā)細(xì)菌轉(zhuǎn)化現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)現(xiàn)試驗(yàn) 重組菌重組菌 轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化 因子因子 + 感受態(tài)感受態(tài) 細(xì)菌細(xì)菌 吸附吸附進(jìn)入進(jìn)入 +重組菌重組菌突變株突變株整合整合復(fù)制復(fù)制原型株原型株基因的轉(zhuǎn)化過(guò)程基因的轉(zhuǎn)化過(guò)程供、受體的基因型供、受體的基因型 親緣關(guān)系愈近，轉(zhuǎn)化率愈高。轉(zhuǎn)化的親緣關(guān)系愈近，轉(zhuǎn)化率愈高。轉(zhuǎn)化的dna片段（轉(zhuǎn)化因片段（轉(zhuǎn)化因子子 ）分子量小于）分子量小于1107，不超過(guò)，不超過(guò)1020個(gè)基因。個(gè)基因。受菌的生理狀態(tài)受菌的生理狀態(tài)只有處于感受態(tài)時(shí)，才能攝取轉(zhuǎn)化因子。感

13、受態(tài)是因?yàn)槠渲挥刑幱诟惺軕B(tài)時(shí)，才能攝取轉(zhuǎn)化因子。感受態(tài)是因?yàn)槠浔砻嬗幸环N吸附表面有一種吸附dna的受體。出現(xiàn)在細(xì)菌對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期后期。的受體。出現(xiàn)在細(xì)菌對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期后期。環(huán)境因素環(huán)境因素 ca2+、mg2+、camp等維持等維持dna穩(wěn)定，促進(jìn)轉(zhuǎn)化。穩(wěn)定，促進(jìn)轉(zhuǎn)化。影響轉(zhuǎn)化的因素：影響轉(zhuǎn)化的因素：供體菌供體菌 受體菌受體菌 經(jīng)性菌毛經(jīng)性菌毛 遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)（質(zhì)粒）（質(zhì)粒）能通過(guò)接合方式轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒有：能通過(guò)接合方式轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒有：f質(zhì)粒、質(zhì)粒、r質(zhì)粒、質(zhì)粒、 col質(zhì)粒、質(zhì)粒、vi質(zhì)粒。質(zhì)粒。2.接合（接合（conjugation） 是細(xì)菌通過(guò)性菌毛相互連接溝通，將遺傳物質(zhì)是細(xì)菌通過(guò)性菌毛相互連接溝通

14、，將遺傳物質(zhì)（質(zhì)粒）從供體菌轉(zhuǎn)移給受體菌。（質(zhì)粒）從供體菌轉(zhuǎn)移給受體菌。 細(xì)菌接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)細(xì)菌接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)試驗(yàn) f質(zhì)粒（質(zhì)粒（fertility plasmid）的接合）的接合f+f+f- f+f- f+ 耐藥傳遞因子耐藥傳遞因子 與與f質(zhì)粒相似，編碼菌毛的產(chǎn)質(zhì)粒相似，編碼菌毛的產(chǎn) （resistance transfer factor） 生和通過(guò)菌毛轉(zhuǎn)移。生和通過(guò)菌毛轉(zhuǎn)移。 (rtf)r質(zhì)粒質(zhì)粒 耐藥（耐藥（r）決定子）決定子 編碼對(duì)抗菌藥物的耐藥性。編碼對(duì)抗菌藥物的耐藥性。tn 9tn 21tn 10tn 8rtfr determinant r質(zhì)粒（質(zhì)粒（resistence pl

15、asmid）的接合）的接合 供體菌供體菌 受體菌受體菌 分：分：普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（generalized transduction） 局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（restricted transduction） 3.轉(zhuǎn)導(dǎo)（轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction） 以以溫和噬菌體溫和噬菌體為載體，將供體菌的一段為載體，將供體菌的一段dna轉(zhuǎn)移到受體轉(zhuǎn)移到受體 菌內(nèi)，使受體菌獲得新的性狀。菌內(nèi)，使受體菌獲得新的性狀。溫和噬菌體溫和噬菌體 溫和噬菌體媒介溫和噬菌體媒介 供體菌供體菌dnatry- his+try+ his-細(xì)菌轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)細(xì)菌轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)試驗(yàn) 由于錯(cuò)誤的包裝將細(xì)菌染色體任何部位基因

16、包裝由于錯(cuò)誤的包裝將細(xì)菌染色體任何部位基因包裝入噬菌體頭部，并將其注入受體菌內(nèi)。入噬菌體頭部，并將其注入受體菌內(nèi)。普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（generalized transduction）10-6完全轉(zhuǎn)導(dǎo)：外源性完全轉(zhuǎn)導(dǎo)：外源性dna片段與受體菌的片段與受體菌的 染色體整合并隨染色體而傳代。染色體整合并隨染色體而傳代。 完全轉(zhuǎn)導(dǎo)僅少數(shù)發(fā)生。完全轉(zhuǎn)導(dǎo)僅少數(shù)發(fā)生。流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)：外源性流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)：外源性dna片段游離在胞質(zhì)片段游離在胞質(zhì) 中既不能與受體菌染色體整中既不能與受體菌染色體整 合，也不能自行復(fù)制。合，也不能自行復(fù)制。流產(chǎn)流產(chǎn) 轉(zhuǎn)導(dǎo)占大多數(shù)。轉(zhuǎn)導(dǎo)占大多數(shù)。兩種結(jié)局兩種結(jié)局 所轉(zhuǎn)導(dǎo)的只限于供體菌染色

17、體上特定的基因。所轉(zhuǎn)導(dǎo)的只限于供體菌染色體上特定的基因。 如：如： 噬菌體噬菌體 大腸埃希氏菌大腸埃希氏菌 k12 進(jìn)入進(jìn)入局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（restricted transduction） 區(qū)別要點(diǎn)區(qū)別要點(diǎn) 普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo) 局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)發(fā)生時(shí)期發(fā)生時(shí)期 裂解期裂解期 溶原期溶原期轉(zhuǎn)導(dǎo)的遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)導(dǎo)的遺傳物質(zhì) 供體菌染色體供體菌染色體dna 供體菌染色體供體菌染色體 的任何部位的任何部位 dna的特定部位的特定部位轉(zhuǎn)導(dǎo)后果轉(zhuǎn)導(dǎo)后果 完全轉(zhuǎn)導(dǎo)或流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)完全轉(zhuǎn)導(dǎo)或流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo) 受體菌獲得供體菌受體菌獲得供體菌 dna特定部位的遺傳特定部位的遺傳 特性特性轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率 10-6

18、10-6 普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)與局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)的區(qū)別普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)與局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)的區(qū)別 當(dāng)溫和噬菌體感染細(xì)菌時(shí)，宿主菌染色體獲得當(dāng)溫和噬菌體感染細(xì)菌時(shí)，宿主菌染色體獲得了噬菌體了噬菌體dna片段，使其成為溶原狀態(tài)時(shí)而使細(xì)菌片段，使其成為溶原狀態(tài)時(shí)而使細(xì)菌獲得新的性狀。獲得新的性狀。 例：例： 帶有帶有-棒狀桿菌噬菌體的白喉棒狀桿菌棒狀桿菌噬菌體的白喉棒狀桿菌 產(chǎn)生產(chǎn)生 白喉外毒素白喉外毒素 4.溶原性轉(zhuǎn)換（溶原性轉(zhuǎn)換（lysogenic conversion）診斷：注意細(xì)菌因變異而出現(xiàn)的非典型菌株，防診斷：注意細(xì)菌因變異而出現(xiàn)的非典型菌株，防 止誤診。止誤診。治療：防止耐藥菌株的擴(kuò)散。治療：防止耐藥菌株的擴(kuò)散。預(yù)防：疫苗的制備。預(yù)防：疫苗的制備。四、細(xì)菌遺傳變異在醫(yī)學(xué)上的實(shí)際意義四、細(xì)菌遺傳變異在醫(yī)學(xué)上的實(shí)際意義1. 在疾病的診斷、防治中的應(yīng)用在疾病的診斷、防治中的應(yīng)用ames試驗(yàn)：凡能誘導(dǎo)細(xì)菌基因突變的物質(zhì)都有可能試驗(yàn)：凡能誘導(dǎo)細(xì)菌基因突變的物質(zhì)都有可能 致癌。致癌。his-his+誘變劑誘變劑菌落增加菌落增加 致癌性增加致癌性增加無(wú)組氨酸培養(yǎng)基無(wú)組氨酸培養(yǎng)基2. 在測(cè)定致癌物