第五章細(xì)菌的遺傳變異學(xué)案

1、第五章細(xì)菌的遺傳變異學(xué)案 BCG：牛型結(jié)核桿菌（有毒株） 膽汁-馬鈴薯培養(yǎng) 13230次傳代 減毒株（BCG）基因型變異：BCG 表型變異：細(xì)菌L型基因型和表型變異的比較基因型變異表型變異基因結(jié)構(gòu) 變化 未變可逆性 不或極少 可逆穩(wěn)定性 穩(wěn)定 不穩(wěn)定環(huán)境影響涉及細(xì)菌數(shù)不受影響 受影響 個(gè)別 全體一、細(xì)菌的遺傳物質(zhì) 細(xì)菌染色體：dsDNA，3.25106 bp 復(fù)制快：105 bp/min 無(wú)組蛋白，無(wú)內(nèi)含子，為連續(xù)基因 單倍體：突變后更易表現(xiàn)質(zhì)粒（plasmid）：復(fù)制能力轉(zhuǎn)移能力整合能力相容性丟失或消除 功能：F質(zhì)粒轉(zhuǎn)移；Vi質(zhì)粒毒力 R質(zhì)粒耐藥；Col質(zhì)粒細(xì)菌素 轉(zhuǎn)位因子：IS (inse

2、rtion sequence): 7501550 bp 兩端重復(fù)序列，與插入有關(guān) 中心序列有轉(zhuǎn)位酶基因Tn (transposon): 200025000 bp 兩端為IS 中心序列有與轉(zhuǎn)位無(wú)關(guān)基因 如：毒素基因、耐藥基因等常見(jiàn)的插入序列和轉(zhuǎn)座子IS bp Tn 耐藥或毒素基因 IS1 768 Tn1 AP（氨芐青霉素） IS2 1327 Tn6 Kan（卡那霉素） IS3 1300 Tn10 Tet（四環(huán)素） IS4 1426 Tn551 Em（紅霉素） IS5 1195 Tn681 E.coli ET（腸毒素）整合子（integron，In）：定位于細(xì)菌染色體、質(zhì)?；蜣D(zhuǎn)座子上基本結(jié)構(gòu)：兩端

3、為保守末端，中間為可變區(qū)，含一個(gè)或多個(gè)基因盒整合子含有3個(gè)功能元件：重組位點(diǎn)；整合酶基因；啟動(dòng)子通過(guò)轉(zhuǎn)座子或接合性質(zhì)粒，使多種耐藥基因在細(xì)菌中進(jìn)行水平傳播 噬菌體（bacteriophage）：形態(tài)結(jié)構(gòu): 蝌蚪形衣殼：蛋白質(zhì)核酸：dsDNA 分布廣: 有菌就有噬菌體宿主特異性：流行病調(diào)查；分型參與細(xì)菌變異：轉(zhuǎn)導(dǎo), 溶原性轉(zhuǎn)換二、轉(zhuǎn)移和重組轉(zhuǎn)移：供菌提供DNA；受菌接受DNA重組：受菌獲得供菌DNA類型 基因來(lái)源 轉(zhuǎn)移方式 轉(zhuǎn)化 供菌 受菌攝入 接合 供菌 通過(guò)性菌毛轉(zhuǎn)導(dǎo) 供菌 噬菌體媒介 溶原性轉(zhuǎn)換 噬菌體 前噬菌體 轉(zhuǎn)化（transformation）： 受菌主動(dòng)攝取外源性DNA 供菌死亡時(shí)

4、釋放或人工方法提取DNA 影響因素：供受菌基因型： 同源性；親緣關(guān)系近，轉(zhuǎn)化率高感受態(tài)（competence）： 生理活動(dòng)過(guò)程中攝取 轉(zhuǎn)化因子的最佳時(shí)期 環(huán)境因素：Mg2、Ca2等可促進(jìn)轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction） 噬菌體媒介 將供菌DNA轉(zhuǎn)給受菌 分普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)和局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)毒性噬菌體，溫和噬菌體 包裝錯(cuò)誤： 任何部位細(xì)菌DNA片段轉(zhuǎn)導(dǎo)性噬菌體： 宿主菌DNA， 無(wú)噬菌體DNA受菌接受轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體(供菌)DNA受菌獲得供菌性狀 普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)： 局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)：溫和性噬菌體 脫落錯(cuò)誤：前噬菌體及兩邊的細(xì)菌DNA轉(zhuǎn)導(dǎo)性噬菌體：噬菌體DNA及細(xì)菌DNA 接合（conjugation） 通過(guò)性菌毛將供菌

5、DNA轉(zhuǎn)給受體菌，受體菌獲得供體菌性狀F質(zhì)粒（fertility factor, 致育因子）接觸：細(xì)胞質(zhì)溝通轉(zhuǎn)移：F質(zhì)粒進(jìn)入F菌，1分鐘完成復(fù)制：F菌轉(zhuǎn)為F菌Hfr（高頻重組菌株）： F質(zhì)粒與染色體整合 具有結(jié)合和轉(zhuǎn)移功能 細(xì)菌染色體轉(zhuǎn)移頻率高，F(xiàn)質(zhì)粒低 受體菌獲得供體菌性狀 用于繪制基因圖Hfr轉(zhuǎn)移細(xì)菌染色體過(guò)程 R質(zhì)粒 耐藥傳遞因子： 編碼性菌毛 r決定因子：耐藥 溶原性轉(zhuǎn)換（lysogenic conversion） 噬菌體DNA與菌染色體整合 受菌獲得新的性狀 如白喉?xiàng)U菌：-噬菌體-外毒素基因 不產(chǎn)毒白喉?xiàng)U菌 產(chǎn)毒白喉?xiàng)U菌三、基因突變影印平板：自發(fā)的，隨機(jī)的，非誘導(dǎo)的藥 物僅起選擇作用

6、 突變的性質(zhì)：突變率：10-610-9自發(fā)突變與誘發(fā)突變突變與選擇回復(fù)突變與抑制突變彷徨試驗(yàn)：隨機(jī)的、非定向的突變是在接觸噬 菌體之前就已發(fā)生，噬菌體對(duì)突變 僅起篩選而不是誘導(dǎo)作用。突變型細(xì)菌及其分離： 耐藥性突變型 藥敏試驗(yàn) 營(yíng)養(yǎng)缺陷突變型 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)篩選 條件致死性突變型 溫度敏感試驗(yàn) 發(fā)酵陰性突變型 乳糖發(fā)酵試驗(yàn) 診斷困難 HO變異：如傷寒沙門菌鞭毛 SR變異：消失莢膜或多糖 抗原性改變 毒力下降，生化反應(yīng)改變治療困難：耐藥 預(yù)防：BCG四、實(shí)際應(yīng)用 Ames試驗(yàn)： 基因工程載體：質(zhì)粒，噬菌體工程菌和酶：限制性內(nèi)切酶，連接酶選擇目的基因，細(xì)菌中表達(dá)，如胰島素、白介素、干擾素等基因工程疫苗1.細(xì)菌基因