細菌的遺傳和變異細菌醫(yī)學微生物學

關(guān)于細菌的遺傳和變異細菌醫(yī)學微生物學第1頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五遺傳性變異（基因型變異）非遺傳性變異（表型變異）遺傳性變異非遺傳性變異基因改變+-遺傳+-可逆性-+外界環(huán)境-+變異幅度個別細胞群體第2頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五細菌的變異現(xiàn)象形態(tài)、結(jié)構(gòu)變異毒力變異耐藥性變異菌落變異第3頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五形態(tài)結(jié)構(gòu)變異

3-6%食鹽

鼠疫耶氏菌多形態(tài)性

陳舊培基物

第4頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五

青霉素、溶菌酶

正常形態(tài)細菌

L型變異抗體或補體

(部分或完全失去胞壁)

第5頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五特殊結(jié)構(gòu)的變異

42-43℃

炭疽桿菌失去形成芽胞能力,毒性降低

10-20天

變形桿菌0.1%石炭酸

遷徙生長（H）點狀生長、單個菌落（O）鞭毛變異第6頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五毒力變異增強

β棒狀噬菌體

白喉棒狀桿菌

獲得白喉毒素減弱

膽汁、甘油、馬鈴薯培養(yǎng)基

牛分枝桿菌卡介苗

13年(230代)

第7頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五耐藥性變異

細菌對某種抗菌藥物有敏感變成耐藥的變異稱為耐藥性變異。金黃色葡萄球菌有些細菌還同時耐受多種抗菌藥物，即多重耐藥性，甚至產(chǎn)生藥物依賴性。含鏈霉素培基

痢疾桿菌依鏈株

長期培養(yǎng)

第8頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五菌落變異

在陳舊培養(yǎng)基中長期培養(yǎng)

光滑型菌落粗糙型菌落

S

R

原因：失去LPS的特異多糖第9頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五細菌遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)基因組：染色體和染色體外遺傳物質(zhì)

質(zhì)粒轉(zhuǎn)位因子第10頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五質(zhì)粒（plasmid）細菌染色體外的遺傳物質(zhì)，是環(huán)狀閉合的雙鏈DNA。帶有遺傳性息，能自行復制，隨細菌分裂轉(zhuǎn)移到子代細胞，并非細菌生長所必需。特征自我復制能力編碼產(chǎn)物賦予細菌某些性狀特征可自行丟失與消除轉(zhuǎn)移性相容性和不相容性第11頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五幾種重要的質(zhì)粒致育質(zhì)粒（F質(zhì)粒）耐藥質(zhì)粒毒力質(zhì)粒（Vi質(zhì)粒）細菌素質(zhì)粒代謝質(zhì)粒第12頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五轉(zhuǎn)位因子是存在于細菌染色體或質(zhì)粒DNA分子上的一段特異性核苷酸序列片段，它能在DNA分子中移動，不斷改變它們在基因組的位置，能從一個基因組轉(zhuǎn)移到另一個基因組中。第13頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五插入序列（insertionsequence,IS）是最小的轉(zhuǎn)位因子，＜2kb，不攜帶任何已知與插入功能無關(guān)的基因區(qū)域轉(zhuǎn)座子（transposon,Tn）＞2kb，除攜帶與轉(zhuǎn)位有關(guān)的基因外，還攜帶耐藥性基因、抗金屬基因、毒素基因及其他結(jié)構(gòu)基因。可能與細菌的多重耐藥性有關(guān)。IS

ISResistanceGene(s)Tn第14頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五轉(zhuǎn)座子的特征轉(zhuǎn)座子攜帶耐藥或毒素基因Tn1Tn2Tn3AP（氨芐青霉素）Tn4AP、SM（鏈霉素）、Su（磺胺）Tn5Km（卡那霉素）Tn6KmTn7TMP（甲氧芐氨嘧啶）、SMTn9Cm（氯霉素）Tn10Tc（四環(huán)素）tn551Em（紅霉素）Tn971EmTn1681大腸埃希菌（腸毒素基因）第15頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五轉(zhuǎn)座噬菌體或前噬菌體是一些具有轉(zhuǎn)座功能的溶原性噬菌體，當整合到細菌染色體上，能改變?nèi)茉约毦哪承┥飳W性狀。第16頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五細菌的變異機制基因的突變和損傷后修復基因的轉(zhuǎn)移和重組第17頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五基因的轉(zhuǎn)移和重組基因轉(zhuǎn)移（genetransfer）外源性的遺傳物質(zhì)由供體菌轉(zhuǎn)入某受體菌細胞的過程稱為基因轉(zhuǎn)移。重組（recombination）轉(zhuǎn)移的基因與受體菌DNA整合在一起稱為重組，使受體菌獲得供體菌的某些性狀。細菌的基因轉(zhuǎn)移和重組可通過轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導、溶原性轉(zhuǎn)換和原生質(zhì)體融合等方式進行。第18頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五轉(zhuǎn)化（transformation）供體菌裂解游離的DNA片段被受體菌直接攝取，使受體菌獲得新的性狀。第19頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五轉(zhuǎn)化試驗第20頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五轉(zhuǎn)化因子（transformingprinciple）在轉(zhuǎn)化過程中，轉(zhuǎn)化的DNA片段稱為轉(zhuǎn)化因子，分子量小于107，最多不超過10~20個基因。感受態(tài)（competence）第21頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五接合（conjugation）細菌通過性菌毛相互連接溝通，將遺傳物質(zhì)（主要是質(zhì)粒DNA）從供體菌轉(zhuǎn)移給受體菌。

接合性質(zhì)粒：能通過接合方式轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒稱為接合性質(zhì)粒，F(xiàn)質(zhì)粒、R質(zhì)粒、Col質(zhì)粒和毒力質(zhì)粒等。第22頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五F質(zhì)粒的接合F+F-F+F-F+F+F+F+DonorRecipientF+第23頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五R質(zhì)粒的接合日本首先分離到抗多種藥物的宋內(nèi)志賀菌多重耐藥株，多重耐藥性很難用基因突變解釋。健康人中大腸埃希菌30%~50%有R質(zhì)粒，而致病性大腸埃希菌90%有R質(zhì)粒。與多重耐藥性有關(guān)。耐藥質(zhì)粒從一個細菌轉(zhuǎn)移到另一個細菌中。第24頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五R質(zhì)粒耐藥傳遞因子（resistancetransferfactor,RTF）與F質(zhì)粒相似，編碼性菌毛的產(chǎn)生和通過接合轉(zhuǎn)移耐藥（r）決定子第25頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五轉(zhuǎn)導（transduction）以溫和噬菌體為載體，將供體菌的一段DNA轉(zhuǎn)移到受體菌內(nèi)，使受體菌獲得新的性狀。

普遍性轉(zhuǎn)導（generalizedtransduction）局限性轉(zhuǎn)導（restrictedtransduction）第26頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五普遍性轉(zhuǎn)導

generalizedtransduction

前噬菌體從溶原菌染色體上脫離，進行增殖，在裂解期的后期，噬菌體的DNA已大量復制，裝配時可能會發(fā)生裝配錯誤，誤將細菌的DNA片段裝入噬菌體的頭部，成為一個轉(zhuǎn)導噬菌體。轉(zhuǎn)導噬菌體能以正常方式感染另一宿主菌，并將其頭部的染色體注入受體菌內(nèi)。被包裝的DNA可以是供體菌染色體上的任何部分。第27頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五供體菌受體菌轉(zhuǎn)導噬菌體細菌DNA噬菌體DNA第28頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五第29頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五結(jié)果完全轉(zhuǎn)導流產(chǎn)轉(zhuǎn)導未整合整合第30頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五局限性轉(zhuǎn)導restrictedtransduction或稱特異性轉(zhuǎn)導，所轉(zhuǎn)導的只限于供體菌染色體上特定的基因。溶原期時，噬菌體DNA整合在細菌染色體特定部位，噬菌體DNA發(fā)生偏差分離，將自身的一段DNA留在細菌染色體上，而帶走了細菌DNA上兩側(cè)的基因。當其轉(zhuǎn)導并整合到受體菌中，使受體菌獲得供體菌的某些遺傳性狀。所轉(zhuǎn)導的只限于供體菌上個別的基因。第31頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五普遍性轉(zhuǎn)導與局限性轉(zhuǎn)導的區(qū)別區(qū)別要點普遍性轉(zhuǎn)導局限性轉(zhuǎn)導基因轉(zhuǎn)導發(fā)生的時期裂解期溶原期轉(zhuǎn)導的遺傳物質(zhì)供體菌染色體DNA任何部位或質(zhì)粒噬菌體DNA及供體菌DNA的特定部位轉(zhuǎn)導的后果完全轉(zhuǎn)導或流產(chǎn)轉(zhuǎn)導受體菌獲得供體菌DNA特定部位的遺傳特性轉(zhuǎn)導頻率受體菌的10-7轉(zhuǎn)導頻率較普遍轉(zhuǎn)導增加1000倍(10-4)第32頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五溶原性轉(zhuǎn)換（lysogenicconversion）當噬菌體感染細菌時，宿主菌染色體中獲得了噬菌體的DNA片段，使其成為溶原狀態(tài)時而致細菌獲得新的性狀。白喉棒狀桿菌、A群鏈球菌、肉毒梭菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌、霍亂弧菌第33頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五基因來源轉(zhuǎn)移方式transformation供體菌直接攝取conjugation供體菌性菌毛transduction供體菌噬菌體為載體lysogenicconversion噬菌體整合第34頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五細菌遺傳變異的實際意義在疾病的診斷、治療與預防中的應用在測定致癌物質(zhì)中的應用在流行病學中的應用在基因工程中的應用第35頁，共38頁，2022年，5月20日，19點26分，星期五在疾病的診斷、治療與預防中的應用

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，使得診斷復雜化