五章節(jié)細(xì)菌遺傳與變異ppt課件

1、第五章第五章 細(xì)菌的遺傳與變異細(xì)菌的遺傳與變異 遺傳遺傳(heredity)：使細(xì)菌的性狀堅(jiān)持相對(duì)穩(wěn)定，且代代相傳，：使細(xì)菌的性狀堅(jiān)持相對(duì)穩(wěn)定，且代代相傳，使其菌種得以保管。使其菌種得以保管。 變異變異(variation)：在一定條件下，子代與親代之間以及子代與：在一定條件下，子代與親代之間以及子代與子代之間的生物學(xué)性狀出現(xiàn)的差別。子代之間的生物學(xué)性狀出現(xiàn)的差別。 細(xì)菌的變異分為遺傳性變異和非遺傳性變異。細(xì)菌的變異分為遺傳性變異和非遺傳性變異。 遺傳性變異：是細(xì)菌的基因構(gòu)造發(fā)生了改動(dòng)，故又稱(chēng)遺傳性變異：是細(xì)菌的基因構(gòu)造發(fā)生了改動(dòng)，故又稱(chēng) 基因基因型變異。常發(fā)生于個(gè)別的細(xì)菌，不受環(huán)境要素的影響

2、，變異發(fā)型變異。常發(fā)生于個(gè)別的細(xì)菌，不受環(huán)境要素的影響，變異發(fā)生后是不可逆的，產(chǎn)生的新性狀可穩(wěn)定地遺傳給后代。生后是不可逆的，產(chǎn)生的新性狀可穩(wěn)定地遺傳給后代。 非遺傳性變異：細(xì)菌在一定的環(huán)境條件影響下產(chǎn)生的變異，非遺傳性變異：細(xì)菌在一定的環(huán)境條件影響下產(chǎn)生的變異，其基因構(gòu)造未改動(dòng)，稱(chēng)為表型變異。易遭到環(huán)境要素的影響，其基因構(gòu)造未改動(dòng)，稱(chēng)為表型變異。易遭到環(huán)境要素的影響，凡在此環(huán)境要素作用下的一切細(xì)菌都出現(xiàn)變異，而且當(dāng)環(huán)境中凡在此環(huán)境要素作用下的一切細(xì)菌都出現(xiàn)變異，而且當(dāng)環(huán)境中的影響要素去除后，變異的性狀又可復(fù)原，表型變異不能遺傳。的影響要素去除后，變異的性狀又可復(fù)原，表型變異不能遺傳。 第一節(jié)

3、第一節(jié) 細(xì)菌的變異景象細(xì)菌的變異景象形狀構(gòu)造的變異毒力變異耐藥性變異菌落變異v細(xì)菌的大小和形狀在不同的生長(zhǎng)時(shí)期可不同，生長(zhǎng)過(guò)程中受外界環(huán)境的影響也可發(fā)生變異。如：鼠疫耶氏菌在陳舊培育物上細(xì)菌的多形狀性、細(xì)菌L型。v細(xì)菌的特殊構(gòu)造如：莢膜肺炎鏈球菌、芽胞炭疽芽孢桿菌、鞭毛變形桿菌H-O變異也可發(fā)生變異。一一. 形狀構(gòu)造的變異形狀構(gòu)造的變異毒力加強(qiáng)：無(wú)毒力的白喉棒狀桿菌常寄居在咽毒力加強(qiáng)：無(wú)毒力的白喉棒狀桿菌常寄居在咽喉部，不致?。划?dāng)感染了喉部，不致??；當(dāng)感染了-棒狀噬菌體后變成棒狀噬菌體后變成溶原性細(xì)菌，那么獲得產(chǎn)生白喉毒素的才干，溶原性細(xì)菌，那么獲得產(chǎn)生白喉毒素的才干，引起白喉。引起白喉。毒力

4、減弱：有毒菌株長(zhǎng)期在人工培育基上傳代毒力減弱：有毒菌株長(zhǎng)期在人工培育基上傳代培育，可是細(xì)菌的毒力減弱或消逝?？ń槊缗嘤?，可是細(xì)菌的毒力減弱或消逝。卡介苗(BCG)是有毒的牛分枝桿菌在含有膽汁的甘油、是有毒的牛分枝桿菌在含有膽汁的甘油、馬鈴薯培育基上，經(jīng)過(guò)馬鈴薯培育基上，經(jīng)過(guò)13年，延續(xù)穿年，延續(xù)穿230代，代，獲得的一株毒力減弱但仍堅(jiān)持免疫原性的變異獲得的一株毒力減弱但仍堅(jiān)持免疫原性的變異株。株。二二. 毒力變異毒力變異v耐藥性變異：細(xì)菌對(duì)某種抗菌藥物由敏感變?yōu)槟退幍淖儺?。有些?xì)菌還表現(xiàn)為同時(shí)耐受多種抗菌藥物，即多重耐藥性。v從抗生素廣泛運(yùn)用以來(lái)，細(xì)菌對(duì)抗生素耐藥的不斷增長(zhǎng)是世界范圍內(nèi)的普遍趨

5、勢(shì)，給臨床治療帶來(lái)很大的困難，并成為當(dāng)今醫(yī)學(xué)上的重要問(wèn)題。三三. 耐藥性變異耐藥性變異 細(xì)菌的菌落主要有光滑(smooth,S)型和粗糙(rough,R)型兩種。S型菌落外表光滑、潮濕、邊緣整齊。經(jīng)人工培育多次傳代后菌落外表邊為粗糙、枯燥、邊緣不整齊，稱(chēng)SR變異。 SR變異常見(jiàn)于腸道桿菌，是由于失去LPS的特異性寡糖反復(fù)單位而引起的。 變異時(shí)不僅菌落的特征發(fā)生改動(dòng)，且細(xì)菌的其它性狀也發(fā)生了變化。 S型菌的致病性強(qiáng)，但有少數(shù)R型菌的致病性強(qiáng)，如結(jié)核分枝桿菌。四四. 菌落變異菌落變異S型菌落型菌落R型菌落型菌落第二節(jié)第二節(jié) 細(xì)菌遺傳變異的物質(zhì)根底細(xì)菌遺傳變異的物質(zhì)根底染色體質(zhì)粒轉(zhuǎn)位因子v質(zhì)粒質(zhì)粒(

6、plasmid)：是細(xì)菌染色體以外的遺傳物質(zhì)，：是細(xì)菌染色體以外的遺傳物質(zhì)，是環(huán)狀閉合的雙鏈?zhǔn)黔h(huán)狀閉合的雙鏈DNA。v質(zhì)?；蚩删幋a多種重要的生物學(xué)性狀：質(zhì)?；蚩删幋a多種重要的生物學(xué)性狀：1)致致育質(zhì)粒育質(zhì)粒F質(zhì)粒與有性生殖功能關(guān)聯(lián)；質(zhì)粒與有性生殖功能關(guān)聯(lián)；2)耐耐藥性質(zhì)粒藥性質(zhì)粒 編碼細(xì)菌對(duì)抗菌藥物或重金屬鹽類(lèi)編碼細(xì)菌對(duì)抗菌藥物或重金屬鹽類(lèi)的耐藥性。分兩類(lèi)，一是接合性耐藥質(zhì)粒的耐藥性。分兩類(lèi)，一是接合性耐藥質(zhì)粒R質(zhì)粒，另一是非接合耐藥性質(zhì)粒；質(zhì)粒，另一是非接合耐藥性質(zhì)粒； 3)毒力質(zhì)毒力質(zhì)粒粒Vi質(zhì)粒質(zhì)粒 編碼與該菌致病性有關(guān)的毒力編碼與該菌致病性有關(guān)的毒力因子；因子；4)細(xì)菌素質(zhì)粒細(xì)菌素

7、質(zhì)粒 編碼細(xì)菌產(chǎn)生細(xì)菌素；編碼細(xì)菌產(chǎn)生細(xì)菌素；5)代謝質(zhì)粒代謝質(zhì)粒 編碼產(chǎn)生相關(guān)的代謝酶。編碼產(chǎn)生相關(guān)的代謝酶。 質(zhì)粒質(zhì)粒質(zhì)粒具有自我復(fù)制的才干。質(zhì)粒DNA所編碼的基因產(chǎn)物賦予細(xì)菌某些性狀特征。質(zhì)?？勺孕袉适c消除。質(zhì)粒的轉(zhuǎn)移性。質(zhì)粒可分為相容性與不相容性?xún)煞N。質(zhì)粒質(zhì)粒DNA的特征的特征轉(zhuǎn)位因子：是存在于細(xì)菌染色體或質(zhì)粒轉(zhuǎn)位因子：是存在于細(xì)菌染色體或質(zhì)粒DNA分分子上的一段特異性核苷酸序列片段，它能在子上的一段特異性核苷酸序列片段，它能在DNA分子中挪動(dòng)，不斷改動(dòng)它們?cè)诨蚪M中的分子中挪動(dòng)，不斷改動(dòng)它們?cè)诨蚪M中的位置，能從一個(gè)基因組轉(zhuǎn)移到另一基因組中。位置，能從一個(gè)基因組轉(zhuǎn)移到另一基因組中。

8、轉(zhuǎn)位因子有三類(lèi)：插入序列轉(zhuǎn)位因子有三類(lèi)：插入序列(IS)；轉(zhuǎn)座子；轉(zhuǎn)座子(Tn)；轉(zhuǎn)座噬菌體或前噬菌體。轉(zhuǎn)座噬菌體或前噬菌體。轉(zhuǎn)位因子轉(zhuǎn)位因子遺傳性變異：是由基因構(gòu)造發(fā)生改動(dòng)所遺傳性變異：是由基因構(gòu)造發(fā)生改動(dòng)所致，主要經(jīng)過(guò)基因突變、基因損傷后的致，主要經(jīng)過(guò)基因突變、基因損傷后的修復(fù)、基因的轉(zhuǎn)移與重組來(lái)實(shí)現(xiàn)。修復(fù)、基因的轉(zhuǎn)移與重組來(lái)實(shí)現(xiàn)。非遺傳性變異：是細(xì)菌在環(huán)境要素等影非遺傳性變異：是細(xì)菌在環(huán)境要素等影響下出現(xiàn)的變化，這種變化不是因基因響下出現(xiàn)的變化，這種變化不是因基因構(gòu)造的變化而產(chǎn)生的。構(gòu)造的變化而產(chǎn)生的。第三節(jié)第三節(jié) 細(xì)菌變異的機(jī)制細(xì)菌變異的機(jī)制 突變突變(mutation)：是細(xì)菌遺傳物

9、質(zhì)的構(gòu)造發(fā)生忽然而穩(wěn)：是細(xì)菌遺傳物質(zhì)的構(gòu)造發(fā)生忽然而穩(wěn)定的改動(dòng)，導(dǎo)致細(xì)菌性狀的遺傳性變異。定的改動(dòng)，導(dǎo)致細(xì)菌性狀的遺傳性變異。 基因突變規(guī)律：突變率基因突變規(guī)律：突變率 突變常自然發(fā)生，但突變率極突變常自然發(fā)生，但突變率極低。突變與選擇低。突變與選擇 突變是隨機(jī)的，不定向的?；貜?fù)突變突變是隨機(jī)的，不定向的。回復(fù)突變 細(xì)菌由野生型變?yōu)橥蛔冃褪钦蛲蛔?，有時(shí)突變株經(jīng)細(xì)菌由野生型變?yōu)橥蛔冃褪钦蛲蛔儯袝r(shí)突變株經(jīng)過(guò)又一次突變可恢復(fù)野生型的性狀。過(guò)又一次突變可恢復(fù)野生型的性狀。 DNA的損傷修復(fù)：當(dāng)細(xì)菌的損傷修復(fù)：當(dāng)細(xì)菌DNA遭到損傷時(shí)，細(xì)胞會(huì)用遭到損傷時(shí)，細(xì)胞會(huì)用有效的有效的DNA修復(fù)系統(tǒng)進(jìn)展細(xì)致的

10、修復(fù)，使損傷降為最修復(fù)系統(tǒng)進(jìn)展細(xì)致的修復(fù)，使損傷降為最小。小。一一. 基因的突變與損傷后修復(fù)基因的突變與損傷后修復(fù)彷徨實(shí)驗(yàn)彷徨實(shí)驗(yàn)(fluctuation test)影印實(shí)驗(yàn)影印實(shí)驗(yàn)(replica plating) 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)入某受體菌細(xì)胞內(nèi)的過(guò)程?；蛑亟M進(jìn)入某受體菌細(xì)胞內(nèi)的過(guò)程?；蛑亟M(recombination)：轉(zhuǎn)移的基因與受體菌：轉(zhuǎn)移的基因與受體菌DNA整合在一整合在一同，使受體菌獲得供體菌某些特性。同，使受體菌獲得供體菌某些特性。 外源性遺傳物質(zhì)：供體菌染色體外源性遺傳物質(zhì)：供體菌染色體D

11、NA，質(zhì)粒，質(zhì)粒DNA及噬及噬菌體基因等。菌體基因等。 細(xì)菌的基因轉(zhuǎn)移和重組方式：轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)、溶細(xì)菌的基因轉(zhuǎn)移和重組方式：轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)、溶原性轉(zhuǎn)換、細(xì)胞交融。原性轉(zhuǎn)換、細(xì)胞交融。二二. 基因的轉(zhuǎn)移與重組基因的轉(zhuǎn)移與重組1. 轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化(transformation):供體菌裂解游供體菌裂解游離的離的DNA片段轉(zhuǎn)入某受體菌細(xì)胞內(nèi)的過(guò)片段轉(zhuǎn)入某受體菌細(xì)胞內(nèi)的過(guò)程。程。2. 接合接合(conjugation)接合：是細(xì)菌經(jīng)過(guò)性接合：是細(xì)菌經(jīng)過(guò)性菌毛相互銜接溝通，菌毛相互銜接溝通，將遺傳物質(zhì)主要是將遺傳物質(zhì)主要是質(zhì)粒質(zhì)粒DNA從供體菌從供體菌轉(zhuǎn)移給受體菌。能經(jīng)轉(zhuǎn)移給受體菌。能經(jīng)過(guò)結(jié)合方式轉(zhuǎn)移的

12、質(zhì)過(guò)結(jié)合方式轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒稱(chēng)為接合性質(zhì)粒，粒稱(chēng)為接合性質(zhì)粒，不能經(jīng)過(guò)性菌毛在細(xì)不能經(jīng)過(guò)性菌毛在細(xì)菌間轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒為非菌間轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒為非接合性質(zhì)粒。接合性質(zhì)粒。細(xì)菌的耐藥性與耐藥性的基因突變及R質(zhì)粒的接合轉(zhuǎn)移等有關(guān)。R質(zhì)粒有耐藥傳送因子(RTF)和耐藥決議子(r)兩部分組成。RTF的功能與F質(zhì)粒類(lèi)似，可編碼性菌毛的產(chǎn)生和經(jīng)過(guò)接合轉(zhuǎn)移；R決議子能編碼對(duì)抗菌藥物的耐藥性。R質(zhì)粒的接合質(zhì)粒的接合轉(zhuǎn)導(dǎo)：是以溫暖噬菌體為載體，將供體菌的一轉(zhuǎn)導(dǎo)：是以溫暖噬菌體為載體，將供體菌的一段段DNA轉(zhuǎn)移到受體菌內(nèi)，是受體菌獲得新的性轉(zhuǎn)移到受體菌內(nèi)，是受體菌獲得新的性狀。狀。根據(jù)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因片段的范圍，可將轉(zhuǎn)導(dǎo)分為兩類(lèi)：根據(jù)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因片段的范圍，可將轉(zhuǎn)導(dǎo)分為兩類(lèi)：普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)的普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)的DNA可是供菌染色體上的可是供菌染色體上的任何部分、局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)的任何部分、局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)的DNA只限供只限供菌染色體上的特定基因。菌染色體上的特定基因。3. 轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)(transduction)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)4