第05章細(xì)菌的遺傳變異2小時(shí)

第5章細(xì)菌的遺傳變異遺傳（heredity)變異(variation)基因型(genotype)表型(phenotype)基因型變異(genotypicvariation)：BCG

表型變異(phenotypicvariation)：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)

相對較小，有一個(gè)起始復(fù)制位點(diǎn)幾個(gè)基因組成操縱子，轉(zhuǎn)錄一條mRNA，各自的蛋白質(zhì)，幾個(gè)操縱子由一個(gè)調(diào)控基因(regulatorygene)調(diào)控。基因連續(xù)，沒有內(nèi)含子(intron)，轉(zhuǎn)錄不需加工剪接。不編碼的DNA比真核細(xì)胞少，大部分DNA編碼蛋白質(zhì)。與病毒不同，少數(shù)基因重疊現(xiàn)象，大部編碼基因不重疊。結(jié)構(gòu)基因是單拷貝，編碼rRNA的基因是多拷貝的，快速合成蛋白質(zhì)。特點(diǎn)質(zhì)粒具有自我復(fù)制的能力。質(zhì)粒編碼基因產(chǎn)物決定某些特定性狀。耐藥性、致育性、致病性質(zhì)粒可自行丟失與消除。非生命所必須，性狀丟失。質(zhì)粒通過多種方式轉(zhuǎn)移。接合和非接合性質(zhì)?？煞譃橄嗳菪耘c不相容性

質(zhì)粒DNA的特征

1)致育質(zhì)粒（F質(zhì)粒）

2)耐藥性質(zhì)粒

編碼細(xì)菌對抗菌藥物或重金屬鹽類的耐藥性。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；

3)毒力質(zhì)粒（Vi質(zhì)粒）編碼與該菌致病性有關(guān)的毒力因子；

4)細(xì)菌素質(zhì)粒

編碼細(xì)菌素；col質(zhì)粒

5)代謝質(zhì)粒

編碼相關(guān)的代謝酶。

質(zhì)粒(plasmid)

是細(xì)菌基因組中能改變自身位置的一段DNA序列，這種轉(zhuǎn)座作用可以發(fā)生在同一染色體上，也可在染色體之間或質(zhì)粒之間，甚至在染色體和質(zhì)粒之間。轉(zhuǎn)座酶(transposase)

插入序列（insertionsequence)轉(zhuǎn)座子(transposon)轉(zhuǎn)座因子（transposableelement)

插入序列

750～1550bp，最短的轉(zhuǎn)座因子，兩端反向重復(fù)序列，重組酶的識別位點(diǎn)。中心有轉(zhuǎn)位酶基因，與轉(zhuǎn)座有關(guān)。染色體和質(zhì)粒具有。

轉(zhuǎn)座子(transposon，Tn)：2～2.5kb,兩端為IS,中心有與轉(zhuǎn)位無關(guān)基因，如毒素基因、耐藥基因等，可轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)座使插入處基因完整性破壞，基因結(jié)構(gòu)分子重排。常見的插入序列和轉(zhuǎn)座子ISbpTn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.coliET（腸毒素）固有的遺傳單位，位于細(xì)菌染色體、質(zhì)?；蜣D(zhuǎn)座子上，是運(yùn)動(dòng)性的DNA分子，可捕獲外源性基因。成為功能性基因表達(dá)單位。兩端為保守末端，中間為可變區(qū)，含一個(gè)或多個(gè)基因盒，一個(gè)結(jié)構(gòu)基因（耐藥基因）和堿基對，基因盒是單一的可移動(dòng)的DNA分子，只有當(dāng)它被整合子捕獲并整合到整合子中才能轉(zhuǎn)錄。

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，位于5”保守末端。通過轉(zhuǎn)座子或接合性質(zhì)粒，使多種耐藥基因在細(xì)菌中進(jìn)行水平傳播整合子（integron，In）：二、轉(zhuǎn)移和重組基因的轉(zhuǎn)移和重組是遺傳性變異的原因，供菌提供DNA；受菌接受DNA重組；受菌獲得供菌DNA和性狀。同源重組（homologousrecombination)

緊密相關(guān)DNA，外源性單鏈DNA取代非同源重組（nonhomologousrecombination)

不相關(guān)DNA。位點(diǎn)專一重組酶作用下，缺失或插入的DNA聯(lián)結(jié)。如轉(zhuǎn)座子、前噬菌體。獲得性狀。

一、轉(zhuǎn)化（transformation）：

供體菌裂解釋放的DNA片段被受菌直接攝取，使受體菌獲得了新的性狀。+吸附攝入重組突變株DNA受體

影響因素：供受菌基因型：

同源性；親緣關(guān)系近，轉(zhuǎn)化率高受菌的生理狀態(tài)：

感受態(tài)（competence），正電荷，細(xì)胞膜通透性增高。人工誘導(dǎo)。

環(huán)境因素：Mg2＋、Ca2＋等可促進(jìn)轉(zhuǎn)化

細(xì)菌通過性菌毛溝通，將供菌DNA轉(zhuǎn)給受體菌，受體菌獲得供體菌性狀。二、接合（conjugation）F＋F＋F＋F-F質(zhì)粒的接合電鏡下的接合Hfr（高頻重組菌株）：F質(zhì)?？梢杂坞x，也可以與染色體整合有性菌毛，接合方式，轉(zhuǎn)移染色體細(xì)菌染色體轉(zhuǎn)移頻率高，F(xiàn)質(zhì)粒低F質(zhì)粒位于染色體末端，接合過程受因素影響，F(xiàn)+質(zhì)粒不可能進(jìn)入F-，F(xiàn)-很少轉(zhuǎn)化為F+。受體菌獲得供體菌性狀F質(zhì)粒也可以脫落，終止Hfr狀態(tài)。Hfr轉(zhuǎn)移細(xì)菌染色體過程R質(zhì)粒的接合單獨(dú)存在不能發(fā)生質(zhì)粒接合性傳遞a）組成耐藥性傳遞因子（resistancetransferfactor，RTF）耐藥決定子存在方式：RTFrRTF+r

RTF:編碼性菌毛和轉(zhuǎn)移質(zhì)粒

r決定子：編碼耐藥性b）功能ISRTFr決定子RTFr決定子ISTn9Tn4Tn5R質(zhì)粒結(jié)構(gòu)圖(三）轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）

噬菌體媒介，將供菌DNA轉(zhuǎn)給受菌。普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)示意圖前噬菌體gal

bio正常脫離斷裂和再接偏差脫離galbio

galbio

gal

bio

gal

biogal

bio

gal斷裂和再接局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)彷徨試驗(yàn)：隨機(jī)的、非定向，突變是在接觸噬菌體之前，噬菌體對突變僅起篩選而不是誘導(dǎo)作用。

突變的性質(zhì)：突變率：10-6～10-9自發(fā)突變與誘發(fā)突變突變與選擇回復(fù)突變與抑制突變突變型細(xì)菌及其分離：

耐藥性突變型藥敏試驗(yàn)營養(yǎng)缺陷突變型營養(yǎng)物質(zhì)篩選條件致死性突變型ts株。

發(fā)酵陰性突變型乳糖發(fā)酵試驗(yàn)

診斷困難

H→O變異：如傷寒沙門菌鞭毛

S→R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

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細(xì)菌的