醫(yī)學(xué)微生物學(xué)第五遺傳與變異

1、第五章第五章遺傳與變異遺傳與變異遺傳遺傳：子代與親代性狀的相似性。子代與親代性狀的相似性。變異變異：子代與親代性狀的差異性。子代與親代性狀的差異性。 基因型變異：基因型變異：基因結(jié)構(gòu)的改變?？蛇z傳?；蚪Y(jié)構(gòu)的改變。可遺傳。 表型變異：表型變異：基因結(jié)構(gòu)未改變。不可遺傳?；蚪Y(jié)構(gòu)未改變。不可遺傳。第一節(jié)第一節(jié) 細(xì)菌的遺傳物質(zhì)細(xì)菌的遺傳物質(zhì) 一、形態(tài)結(jié)構(gòu)的變異一、形態(tài)結(jié)構(gòu)的變異 L L型細(xì)菌，莢膜變異，鞭毛變異。型細(xì)菌，莢膜變異，鞭毛變異。 二、毒力變異二、毒力變異 卡介苗卡介苗 三、耐藥性變異三、耐藥性變異 四、菌落變異四、菌落變異 五、抗原性變異五、抗原性變異 S型菌落型菌落R型菌落型菌落細(xì)菌

2、遺傳物質(zhì)的基礎(chǔ)是細(xì)菌遺傳物質(zhì)的基礎(chǔ)是染色體染色體； 其化學(xué)本質(zhì)是其化學(xué)本質(zhì)是DNADNA。 細(xì)菌的基因組細(xì)菌的基因組 染色體染色體 染色體外的遺傳物質(zhì)染色體外的遺傳物質(zhì) 質(zhì)粒質(zhì)粒 轉(zhuǎn)位因子轉(zhuǎn)位因子 環(huán)狀、雙股、超螺旋環(huán)狀、雙股、超螺旋DNADNA長(zhǎng)鏈。長(zhǎng)鏈。染色體宿主菌質(zhì)粒細(xì)菌染色體外的遺傳物質(zhì)，細(xì)菌染色體外的遺傳物質(zhì)， 環(huán)狀閉合的雙股環(huán)狀閉合的雙股DNADNA。 可編碼許多重要的生物學(xué)性狀可編碼許多重要的生物學(xué)性狀 致育質(zhì)粒致育質(zhì)粒F質(zhì)粒質(zhì)粒代謝質(zhì)粒代謝質(zhì)粒細(xì)菌細(xì)菌素質(zhì)粒Col質(zhì)粒毒力質(zhì)粒毒力質(zhì)粒Vi質(zhì)粒質(zhì)粒耐藥性質(zhì)粒耐藥性質(zhì)粒R質(zhì)粒質(zhì)粒質(zhì)粒質(zhì)粒DNADNA的特性的特性: :1.1.具有自我

3、復(fù)制能力。具有自我復(fù)制能力。 緊密型質(zhì)粒；松弛型質(zhì)粒。緊密型質(zhì)粒；松弛型質(zhì)粒。2.2.編碼的基因產(chǎn)物賦予細(xì)菌某些性狀特征。編碼的基因產(chǎn)物賦予細(xì)菌某些性狀特征。3.3.可自行丟失與消除?？勺孕衼G失與消除。4.4.可在細(xì)菌間轉(zhuǎn)移。可在細(xì)菌間轉(zhuǎn)移。5.5.相容性與不相容性。相容性與不相容性。 是細(xì)菌基因組中能改變自身位置的一段是細(xì)菌基因組中能改變自身位置的一段DNADNA序列。序列。 存在于細(xì)菌染色體或質(zhì)粒存在于細(xì)菌染色體或質(zhì)粒DNADNA分子上，能分子上，能在在DNADNA分子中移動(dòng)分子中移動(dòng)，能從一個(gè)基因組轉(zhuǎn)移到另，能從一個(gè)基因組轉(zhuǎn)移到另一個(gè)基因組中。一個(gè)基因組中。 1.1.插入序列（插入序列（

4、insertion sequence IS） 大小約大小約750-1550bp750-1550bp；兩端有反向重復(fù)序列；兩端有反向重復(fù)序列； 編碼轉(zhuǎn)座酶及與轉(zhuǎn)錄有關(guān)的調(diào)節(jié)蛋白；編碼轉(zhuǎn)座酶及與轉(zhuǎn)錄有關(guān)的調(diào)節(jié)蛋白； 與基因的重組有關(guān)。與基因的重組有關(guān)。 2.2.轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座子（transposon Tn） 大小約大小約2000-25000bp2000-25000bp ； 由由IS及其他功能基因組成。及其他功能基因組成。 TransposaseABCDEFGGFEDCBAIS ISResistance Gene(s) 是一種運(yùn)動(dòng)性的是一種運(yùn)動(dòng)性的DNADNA分子；分子； 定位于細(xì)菌染色體、質(zhì)?；蜣D(zhuǎn)座子

5、上；定位于細(xì)菌染色體、質(zhì)?；蜣D(zhuǎn)座子上； 結(jié)構(gòu)：兩端保守末端和中間可變區(qū)；結(jié)構(gòu)：兩端保守末端和中間可變區(qū)； 功能：捕獲和整合外源基因。功能：捕獲和整合外源基因。 前噬菌體前噬菌體 溫和噬菌體溫和噬菌體第三節(jié)第三節(jié) 基因的轉(zhuǎn)移和重組基因的轉(zhuǎn)移和重組 基因轉(zhuǎn)移基因轉(zhuǎn)移( (gene transfer)gene transfer)： 外源性遺傳物質(zhì)由供體菌轉(zhuǎn)入某外源性遺傳物質(zhì)由供體菌轉(zhuǎn)入某 受體菌內(nèi)的過程。受體菌內(nèi)的過程。 基因重組基因重組( (gene recombination)gene recombination)： 轉(zhuǎn)移的基因與受體菌轉(zhuǎn)移的基因與受體菌DNADNA整合在一整合在一 起的過程。起

6、的過程。 供體菌供體菌( (donor)donor) 受體菌受體菌( (recipient)recipient) 接合接合 轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo) 基因轉(zhuǎn)移基因轉(zhuǎn)移 轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化 溶原性轉(zhuǎn)換溶原性轉(zhuǎn)換 細(xì)胞融合細(xì)胞融合 1.1.轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化（transformationtransformation） 供體菌游離的供體菌游離的DNADNA片段被受體菌直接片段被受體菌直接 攝取，使受體菌獲得新的性狀。攝取，使受體菌獲得新的性狀。 轉(zhuǎn)化因子：轉(zhuǎn)化因子：游離的游離的DNADNA片段。分子量小于片段。分子量小于1X101X107 7。 感感 受受 態(tài)：態(tài)：受體菌能攝取外源受體菌能攝取外源DNADNA片段的生理狀態(tài)。片段的生理

7、狀態(tài)。 感受態(tài)一般出現(xiàn)在細(xì)菌對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的后期，感受態(tài)一般出現(xiàn)在細(xì)菌對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的后期， 持續(xù)時(shí)間約持續(xù)時(shí)間約3-43-4小時(shí)小時(shí) 細(xì)菌的轉(zhuǎn)化細(xì)菌的轉(zhuǎn)化2.2.接合接合( (conjugation)conjugation) 細(xì)菌通過性菌毛，將遺傳物質(zhì)從供體菌細(xì)菌通過性菌毛，將遺傳物質(zhì)從供體菌 轉(zhuǎn)移給受體菌的過程。轉(zhuǎn)移給受體菌的過程。 F F質(zhì)粒質(zhì)粒 高頻重組菌（高頻重組菌（HfrHfr） R R質(zhì)粒質(zhì)粒 F+F-接合 細(xì)菌的接合細(xì)菌的接合F+F-F+F-F+F+F+F+HfrF-HfrF-HfrF-HfrF-Hfr 菌 株 的形 成及 其接 合作 用FFFFFF-FF-F，質(zhì)粒的形成及其接合作用F

8、質(zhì)粒傳遞乳糖發(fā)酵性狀 R R質(zhì)粒質(zhì)粒耐藥傳遞因子耐藥傳遞因子（resistance transfer factor,RTF）與與F質(zhì)粒相似，編碼性菌毛的產(chǎn)生和通過接合轉(zhuǎn)移質(zhì)粒相似，編碼性菌毛的產(chǎn)生和通過接合轉(zhuǎn)移耐藥（耐藥（r）決定子）決定子3.3.轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)（transductiontransduction） 以噬菌體為載體，將供體菌的一段以噬菌體為載體，將供體菌的一段 DNADNA轉(zhuǎn)移到受體菌內(nèi)，使受體菌獲得新轉(zhuǎn)移到受體菌內(nèi)，使受體菌獲得新 的性狀。的性狀。 普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)( (generalized transduction)generalized transduction) 局限性轉(zhuǎn)

9、導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)( (restricted transduction)restricted transduction)普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo):任何供菌任何供菌DNA片段片段裝配錯(cuò)誤，誤將染色體片段或質(zhì)粒裝入噬菌體內(nèi)，1/105107galbiogalbiogalbio局局限限性性轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)導(dǎo)galbiogalbiogalbiogalbiobiogal局局限限性性轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)導(dǎo)4.4.溶原性轉(zhuǎn)換溶原性轉(zhuǎn)換（lysogeniclysogenic conversion) conversion) 當(dāng)噬菌體感染細(xì)菌時(shí)，宿主菌染色體獲得了當(dāng)噬菌體感染細(xì)菌時(shí)，宿主菌染色體獲得了噬菌體的噬菌體的DNADNA片段，使其成為溶原

10、狀態(tài)時(shí)而使細(xì)片段，使其成為溶原狀態(tài)時(shí)而使細(xì)菌獲得新的性狀。菌獲得新的性狀。如棒狀桿菌噬菌體感染白喉棒狀桿菌5.5.原生質(zhì)體融合原生質(zhì)體融合( (protoplast fusion)protoplast fusion) 將兩種不同的細(xì)菌經(jīng)溶菌酶或青霉素將兩種不同的細(xì)菌經(jīng)溶菌酶或青霉素 等處理，失去細(xì)胞壁成為原生質(zhì)體后等處理，失去細(xì)胞壁成為原生質(zhì)體后 進(jìn)行相互融合的過程。進(jìn)行相互融合的過程。第四節(jié)第四節(jié) 基基 因因 突突 變變 1 1. .突變突變: :細(xì)菌遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生突然而細(xì)菌遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生突然而 穩(wěn)定的改變，致細(xì)菌性狀發(fā)生的穩(wěn)定的改變，致細(xì)菌性狀發(fā)生的 遺傳性變異。遺傳性變異。 堿基

11、置換（轉(zhuǎn)換和顛換）移碼突變?nèi)笔Щ虿迦胪蛔冏贤饩€誘變?nèi)笔Щ虿迦胪蛔?堿基轉(zhuǎn)換H2.2.基因突變的規(guī)律基因突變的規(guī)律: : 自發(fā)突變與誘發(fā)突變自發(fā)突變與誘發(fā)突變 突變率：突變率：自發(fā)突變自發(fā)突變 低低；誘發(fā)突變誘發(fā)突變 高高。 突變與選擇：突變與選擇：隨機(jī)性隨機(jī)性 ；選擇性。；選擇性。 回復(fù)突變回復(fù)突變：往往是新突變往往是新突變 野生型：野生型：細(xì)菌在自然環(huán)境下具有的表現(xiàn)型。細(xì)菌在自然環(huán)境下具有的表現(xiàn)型。 突變型：突變型：發(fā)生突變后的菌株。發(fā)生突變后的菌株。 野生型野生型-突變型突變型-野生型野生型第五節(jié)第五節(jié)細(xì)菌遺傳變異在醫(yī)學(xué)上的細(xì)菌遺傳變異在醫(yī)學(xué)上的實(shí)際意義實(shí)際意義在疾病的診斷、治療與預(yù)防中的應(yīng)用 細(xì)菌變異：形態(tài)、結(jié)構(gòu)、染色性、生化特性、抗原性及毒力等方面的變異，使得診斷復(fù)雜化。 耐藥菌株日益增多，預(yù)防耐藥性。 減毒菌株和無毒株可制備成疫苗。在測(cè)定致