第細(xì)菌的遺傳與變異培訓(xùn)課程課件

第細(xì)菌的遺傳與變異（優(yōu)選）第細(xì)菌的遺傳與變異細(xì)菌的遺傳與變異一、細(xì)菌的變異現(xiàn)象形態(tài)結(jié)構(gòu)的變異L型細(xì)菌，莢膜變異，鞭毛變異。2.抗原性變異。3.菌落變異。4.毒力變異卡介苗。5.耐藥性變異。形態(tài)結(jié)構(gòu)變異36%食鹽

鼠疫耶氏菌多形態(tài)性

陳舊培基物

青霉素、溶菌酶

正常形態(tài)細(xì)菌

L型變異抗體或補(bǔ)體

(部分或完全失去胞壁)

特殊結(jié)構(gòu)的變異

4243℃

炭疽桿菌失去形成芽胞能力,毒性降低

1020天

變形桿菌0.1%石炭酸遷徙生長(zhǎng)（H）點(diǎn)狀生長(zhǎng)、單個(gè)菌落（O）鞭毛變異毒力變異增強(qiáng)

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)

聚乙二醇(PEG)起促融合的作用?？赡芘c細(xì)菌的多重耐藥性有關(guān)?？赡芘c細(xì)菌的多重耐藥性有關(guān)。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。conjugation或稱特異性轉(zhuǎn)導(dǎo)，所轉(zhuǎn)導(dǎo)的只限于供體菌染色體上特定的基因。膽汁、甘油、馬鈴薯培養(yǎng)基

牛分枝桿菌卡介苗

13年(230代)細(xì)菌對(duì)某種抗菌藥物有敏感變成耐藥的變異稱為耐藥性變異。轉(zhuǎn)位因子(transposableelement)存在于細(xì)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，能在DNA分子中移動(dòng)。轉(zhuǎn)座噬菌體是一些具有轉(zhuǎn)座功能的溶原性噬菌體。Therearetwokindsoftransduction:generalizedandspecialized.小鼠體內(nèi)肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化試驗(yàn)PhotorhabdusluminescensstrainTT01GenoListbrowser相對(duì)野生型菌株發(fā)生某一性狀的改變，成為突變型。自發(fā)突變率為109~106，誘發(fā)突變率可提高10~1000倍，達(dá)到106~104左右。Helicobacterpyloristrains26694andJ99Multi-GenoListbrowser已完成基因組測(cè)序的致病細(xì)菌種類三、細(xì)菌毒力變異與疾病控制耐藥性變異細(xì)菌對(duì)某種抗菌藥物有敏感變成耐藥的變異稱為耐藥性變異。有些細(xì)菌還同時(shí)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(zhǎng)期培養(yǎng)

菌落變異在陳舊培養(yǎng)基中長(zhǎng)期培養(yǎng)

光滑型菌落粗糙型菌落

S

R

原因失去LPS的特異多糖毒力減弱的菌株可以作為疫苗bleR（博來(lái)霉素）、neoR（新霉素）、strR（鏈霉素）受體菌獲得供體菌DNA特定部位的遺傳特性aureus(A)andS.或稱特異性轉(zhuǎn)導(dǎo)，所轉(zhuǎn)導(dǎo)的只限于供體菌染色體上特定的基因。MycobacteriumulceransstrainAgy99GenoListbrowserGenoListgenomebrowser在轉(zhuǎn)化過(guò)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(guò)10~20個(gè)基因。7thedition.細(xì)菌通過(guò)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?；蚍Q特異性轉(zhuǎn)導(dǎo)，所轉(zhuǎn)導(dǎo)的只限于供體菌染色體上特定的基因。原因失去LPS的特異多糖Bindingoffreedoubled-strandedDNAbyamembrane-boundDNAbindingprotein.有些細(xì)菌還同時(shí)耐受多種抗菌藥物，即多重耐藥性，甚至產(chǎn)生藥物依賴性。Thebacterialchromosomeandbacterialplasmids,asshownintheelectronmicroscope.或稱特異性轉(zhuǎn)導(dǎo)，所轉(zhuǎn)導(dǎo)的只限于供體菌染色體上特定的基因。Thebacterialchromosomeandbacterialplasmids,asshownintheelectronmicroscope.其主要特點(diǎn)是需要一系列的蛋白質(zhì)催化。β棒狀噬菌體

白喉棒狀桿菌獲得白喉毒素ListeriamonocytogenesstrainEGD-eandListeriainnocuastrainCLIP11262Multi-GenoListbrowserThemechanismofgeneralizedtransduction.細(xì)菌的染色體通常僅由一條環(huán)狀雙鏈DNA分子組成細(xì)菌的染色體相對(duì)聚集在一起，形成一個(gè)較為致密的區(qū)域，稱為類核（nucleoid）。TheHPIislandof

Yersiniaenterocolitica

hasgenesthatencodeahigh-affinityironuptakesystem(darkgrey)neededforextracellulargrowthofthepathogenduringcolonizationofthehost.或稱特異性轉(zhuǎn)導(dǎo)，所轉(zhuǎn)導(dǎo)的只限于供體菌染色體上特定的基因。（1）同源重組(homologousrecombination)是指發(fā)生在姐妹染色單體（sisterchromatin)之間或同一染色體上含有同源序列的DNA分子之間或分子之內(nèi)的重新組合。conjugation插入序列（insertionsequence,IS）Transductionhassubsequentlybeenshowntobequitecommonamongbothtemperateandvirulentphages.可能與細(xì)菌的多重耐藥性有關(guān)。局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)(restrictedtransduction)相對(duì)野生型菌株發(fā)生某一性狀的改變，成為突變型。局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)(restrictedtransduction)其特征時(shí)重組對(duì)中很少或沒(méi)有序列同源性，所以也稱為非同源性重組。第一節(jié)細(xì)菌遺傳物質(zhì)一、細(xì)菌的染色體二、質(zhì)粒三、噬菌體基因組四、轉(zhuǎn)座因子五、整合子一、細(xì)菌染色體細(xì)菌的染色體通常僅由一條環(huán)狀雙鏈DNA分子組成細(xì)菌的染色體相對(duì)聚集在一起，形成一個(gè)較為致密的區(qū)域，稱為類核（nucleoid）。類核無(wú)核膜與胞漿分開(kāi)，類核的中央部分由RNA和支架蛋白組成，外圍是雙鏈閉環(huán)的DNA超螺旋。Thebacterialchromosomeandbacterialplasmids,asshownintheelectronmicroscope.Theplasmids(arrow)arethecircularstructures,muchsmallerthanthemainchromosomalDNA.Thecell(large,whitestructure)wasbrokengentlysotheDNAwouldremainintact第四節(jié)細(xì)菌遺傳變異在醫(yī)學(xué)上的實(shí)際意義插入序列（insertionsequence,IS）毒力減弱的菌株可以作為疫苗MycoplasmapulmonisstrainUABCTIPGenoListbrowserListeriamonocytogenesstrainEGD-eandListeriainnocuastrainCLIP11262Multi-GenoListbrowser供體菌染色體DNA任何部位或質(zhì)粒第三節(jié)基因的轉(zhuǎn)移和重組由野生型變?yōu)橥蛔冃褪钦蛲蛔?，?jīng)再次突變又恢復(fù)到原來(lái)的性狀，稱為回復(fù)突變。轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）epidermidisgenomes.aureusandS.轉(zhuǎn)化供體菌裂解游離的DNA片段被受體菌直接攝取，使受體菌獲得新的性狀。膽汁、甘油、馬鈴薯培養(yǎng)基

牛分枝桿菌卡介苗

13年(230代)2．營(yíng)養(yǎng)缺陷突變型細(xì)菌由原來(lái)能合成某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的原養(yǎng)型，突變?yōu)椴荒芎铣稍撐镔|(zhì)的營(yíng)養(yǎng)缺陷型。分離時(shí)會(huì)有10-6機(jī)會(huì)發(fā)生偏差，噬菌體將其本身DNA上的一段留在微生物染色體上，卻帶走了微生物DNA上二側(cè)中的個(gè)別特定的基因。致病島或毒力島（Pathogenicityisland）是指細(xì)菌染色體上一段具有典型結(jié)構(gòu)特征的基因簇，主要編碼與細(xì)菌的毒力相關(guān)的產(chǎn)物。（1）同源重組(homologousrecombination)是指發(fā)生在姐妹染色單體（sisterchromatin)之間或同一染色體上含有同源序列的DNA分子之間或分子之內(nèi)的重新組合?；蚍Q特異性轉(zhuǎn)導(dǎo)，所轉(zhuǎn)導(dǎo)的只限于供體菌染色體上特定的基因。相對(duì)野生型菌株發(fā)生某一性狀的改變，成為突變型。自發(fā)突變率為109~106，誘發(fā)突變率可提高10~1000倍，達(dá)到106~104左右。Generalstructureofintegron-genecassettesystem.抗體或補(bǔ)體(部分或完全失去胞壁)細(xì)菌染色體的特點(diǎn)（1）環(huán)狀或線性dsDNA，較小580~5220kb；（2）有操縱子結(jié)構(gòu)；（3）非編碼區(qū)少；（4）不編碼的DNA部份所占比例比真核細(xì)胞基因組少得多；（5）在細(xì)菌基因組中編碼順序一般不會(huì)重疊，即不會(huì)出現(xiàn)基因重疊現(xiàn)象；（6）蛋白質(zhì)基因單拷貝，RNA基因多拷貝；（7）在DNA分子中具有各種功能的識(shí)別區(qū)域如復(fù)制起始區(qū)OriC，復(fù)制終止區(qū)TerC，轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)區(qū)和終止區(qū)等。這些區(qū)域往往具有特殊的順序，并且含有反向重復(fù)順序。CircularrepresentationsoftheShigellagenomes.FanYang,JianYang,XiaobingZhang,etal.NucleicAcidsResearch,2005,Vol.33,No.19

致病島或毒力島（Pathogenicityisland）是指細(xì)菌染色體上一段具有典型結(jié)構(gòu)特征的基因簇，主要編碼與細(xì)菌的毒力相關(guān)的產(chǎn)物。毒力島的形成是細(xì)菌通過(guò)基因組水平轉(zhuǎn)移，從一種病原菌轉(zhuǎn)移到另一種細(xì)菌中。毒力島的功能是直接或間接地增強(qiáng)了細(xì)菌的適應(yīng)性，使細(xì)菌和宿主之間相互影響，有助于細(xì)菌生態(tài)學(xué)的適應(yīng)性和致病性，并推進(jìn)了細(xì)菌的演變。A.The

cag

island

of

H.pylori

(causeofstomachulcers)harborsgenesforatypeIVsecretionsystemthatcantranslocatethetoxinCagAintohumancells,causinganinflammatoryresponse.B.TheSP-1islandof

Salmonellatyphimurium

(typhusandfoodpoisoning)encodesatypeIIIsecretionsystem(grey),secretedproteins(darkgrey),andregulatoryproteins.Thesameislandincludesmetabolicproteinsunrelatedtovirulence.C.TheHPIislandof

Yersiniaenterocolitica

hasgenesthatencodeahigh-affinityironuptakesystem(darkgrey)neededforextracellulargrowthofthepathogenduringcolonizationofthehost.D.ThevSALislandof

multipledrug-resistant

Staphylococcusaureus

(MRSA)

encodesaremarkablyhighnumberof

enterotoxins.二、質(zhì)粒(plasmid)細(xì)菌染色體外的遺傳物質(zhì)，環(huán)狀閉合的雙股DNA?？删幋a許多重要的生物學(xué)性狀。

質(zhì)粒DNA的特性:具有自我復(fù)制能力。緊密型質(zhì)粒；松弛型質(zhì)粒。編碼的基因產(chǎn)物賦予細(xì)菌某些性狀特征?？勺孕衼G失與消除?？稍诩?xì)菌間轉(zhuǎn)移。分相容性與不相容性兩種。

Availableatlasesfor

ShigellaboydiiSb227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(xì)菌素質(zhì)粒代謝質(zhì)粒四、轉(zhuǎn)位因子轉(zhuǎn)位因子(transposableelement)存在于細(xì)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，能在DNA分子中移動(dòng)。種類

插入序列（insertionsequence,IS）

轉(zhuǎn)座子（transposon,Tn）

轉(zhuǎn)座噬菌體是一些具有轉(zhuǎn)座功能的溶原性噬菌體。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(wú)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?？赡芘c細(xì)菌的多重耐藥性有關(guān)。IS

ISResistanceGene(s)Tn

插入序列和轉(zhuǎn)座子的模式圖插入序列序列長(zhǎng)度（bp）轉(zhuǎn)座子耐藥基因或毒素基因IS1768Tn1、Tn2、Tn3ampR（氨芐青霉素）IS21331Tn4smR（鏈霉素）、suR（磺胺）、ampR（氨芐青霉素）、HgR（汞）IS31258Tn5bleR（博來(lái)霉素）、neoR（新霉素）、strR（鏈霉素）IS41426Tn6、Tn903kanR（卡那霉素）IS51195Tn7dfrA1（甲氧芐啶）、

sat1（鏈霉素）、

aadA1（氨基糖甙類）IS6051887Tn9cat（氯霉素）IS10R1329Tn10tetR、tetA、tetC、tetD（四環(huán)素）IS50R1534Tn917、

Tn551ermB（紅霉素）IS903B1057Tn1681大腸埃希菌耐熱腸毒素ISR11259Tn5422cadA（鎘抗性基因）常見(jiàn)的插入序列和轉(zhuǎn)座子五、整合子整合子(Integron，In)是一種運(yùn)動(dòng)性DNA分子，可捕獲和整合外源性基因，使其轉(zhuǎn)變?yōu)楣δ苄曰虻谋磉_(dá)單位。整合子定位于染色體和質(zhì)?；蜣D(zhuǎn)座子上，由兩端的保守末端和中間的可變區(qū)構(gòu)成，含三個(gè)功能元件整合酶基因、重組位點(diǎn)和啟動(dòng)子，均位于整合子5ˊ保守末端。TheintIgenecodesforatyrosinerecombinase(integrase)thatcatalyzessite-specificrecombinationbetween59-baseelements(59-be)andtheattIsite,resultinginintegrationorexcisionofgenecassettes.Cassettesinthefreecircularformaretranscriptionallysilent,butthecapturedlinearcassettescomeunderthecontroloftheintegron-associatedPcpromoter.Generalstructureofintegron-genecassettesystem.第二節(jié)細(xì)菌基因突變基因突變是指DNA堿基對(duì)的置換、插入或缺失所致的基因結(jié)構(gòu)的變化?？煞贮c(diǎn)突變和染色體畸變。堿基置換包括轉(zhuǎn)換和顛換；插入或缺失導(dǎo)致移碼突變。1．為提高抗菌藥物的療效，防止耐藥菌株的擴(kuò)散，應(yīng)在治療前先做藥物敏感試驗(yàn)，選擇用藥。Generalstructureofintegron-genecassettesystem.當(dāng)其轉(zhuǎn)導(dǎo)并整合到受體菌中，使受體菌獲得供體菌的某些遺傳性狀。常見(jiàn)的插入序列和轉(zhuǎn)座子由野生型變?yōu)橥蛔冃褪钦蛲蛔?，?jīng)再次突變又恢復(fù)到原來(lái)的性狀，稱為回復(fù)突變。Thebacterialchromosomeandbacterialplasmids,asshownintheelectronmicroscope.但其基因型的改變不會(huì)很大，常用DNA分子雜交及細(xì)菌核酸探針等方法來(lái)測(cè)定某特異性DNA片段，協(xié)助診斷。PhotorhabdusluminescensstrainTT01GenoListbrowser轉(zhuǎn)座噬菌體是一些具有轉(zhuǎn)座功能的溶原性噬菌體。二、突變型細(xì)菌及其分離相對(duì)野生型菌株發(fā)生某一性狀的改變，成為突變型。外源性的遺傳物質(zhì)由供體菌轉(zhuǎn)入某受體菌細(xì)胞的過(guò)程稱為基因轉(zhuǎn)移。第四節(jié)細(xì)菌遺傳變異在醫(yī)學(xué)上的實(shí)際意義其主要特點(diǎn)是需要一系列的蛋白質(zhì)催化。白喉棒狀桿菌、A群鏈球菌、肉毒梭菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌、霍亂弧菌可編碼許多重要的生物學(xué)性狀。Themechanismofgeneralizedtransduction.TheHPIislandof

Yersiniaenterocolitica

hasgenesthatencodeahigh-affinityironuptakesystem(darkgrey)neededforextracellulargrowthofthepathogenduringcolonizationofthehost.突變的類型

倒位、重復(fù)、缺失、置換、插入一、基因突變規(guī)律1．自發(fā)突變與誘發(fā)突變自發(fā)突變自然發(fā)生，是隨機(jī)的、不定向的。人工誘導(dǎo)產(chǎn)生的突變?yōu)檎T發(fā)突變，可提高細(xì)菌的突變率，許多理化因子都具誘變活性。2．突變率是指細(xì)菌生長(zhǎng)時(shí)發(fā)生突變的頻率。自發(fā)突變率為109~106，誘發(fā)突變率可提高10~1000倍，達(dá)到106~104左右。3．突變與選擇要從菌群中找出個(gè)別突變株，必須將菌群置于一種有利于突變株而不利于其他菌的環(huán)境中，才能將突變株篩選出來(lái)。4．回復(fù)突變與抑制突變從自然界分離的未發(fā)生突變的菌株稱為野生型。相對(duì)野生型菌株發(fā)生某一性狀的改變，成為突變型。由野生型變?yōu)橥蛔冃褪钦蛲蛔?，?jīng)再次突變又恢復(fù)到原來(lái)的性狀，稱為回復(fù)突變?；貜?fù)突變往往不是基因型恢復(fù)，而是表型的恢復(fù)。二、突變型細(xì)菌及其分離1．抗性突變型包括噬菌體抗性突變和耐藥性突變。2．營(yíng)養(yǎng)缺陷突變型細(xì)菌由原來(lái)能合成某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的原養(yǎng)型，突變?yōu)椴荒芎铣稍撐镔|(zhì)的營(yíng)養(yǎng)缺陷型?？捎眠x擇培養(yǎng)基篩選。3．條件致死突變型

突變的細(xì)菌在某些特定條件下不能存活，而在另一適當(dāng)條件下仍可正常生長(zhǎng)。如溫度敏感突變株（temperaturesensitivemutant，Ts株），可作為菌苗。4．發(fā)酵陰性突變型突變?cè)斐赡撤N酶的缺陷，使細(xì)菌失去發(fā)酵某種糖的能力。Replicaplatingmethodfordetectionofnutritionalmutants.溫度敏感突變株的篩選第三節(jié)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(xì)胞的過(guò)程稱為基因轉(zhuǎn)移。重組（recombination）基因重組是指由于不同DNA鏈的斷裂和連接而產(chǎn)生的DNA片段的交換和重新組合，形成新的DNA分子的過(guò)程。重組產(chǎn)物為重組體DNA(recombinantDNA)。重組的類型（1）同源重組(homologousrecombination)是指發(fā)生在姐妹染色單體（sisterchromatin)之間或同一染色體上含有同源序列的DNA分子之間或分子之內(nèi)的重新組合。其主要特點(diǎn)是需要一系列的蛋白質(zhì)催化。（2）位點(diǎn)特異性重組（sitespecificrecombination）重組發(fā)生在特殊位點(diǎn)上，此位點(diǎn)含有短的同源序列，供重組蛋白識(shí)別。（3）轉(zhuǎn)座重組（transpositionrecombination）由轉(zhuǎn)座因子產(chǎn)生的特殊的行為。轉(zhuǎn)座的機(jī)制依賴DNA的交錯(cuò)剪切和復(fù)制，但不依賴于同源序列。（4）異常重組分為兩類，末端連接和鏈滑動(dòng)。其特征時(shí)重組對(duì)中很少或沒(méi)有序列同源性，所以也稱為非同源性重組。HomologousrecombinationbetweenpSL4andE.coliCSH60-31chromosomalDNA大腸桿菌tyrR基因剔除及其對(duì)苯丙氨酸生物合成的影響.

Knockoutof

tyrRGenein

Escherichiacoli

andItsEffectsonthePhenylalanineBiosynthesis.BIOCHIMICAetBIOPHYSICASINICA.2003,

35(8):

728–733

PhageattachmentsitesareregionsofDNArequiredforsite-specificrecombination.36%食鹽

鼠疫耶氏菌多形態(tài)性

陳舊培基物Thesameislandincludesmetabolicproteinsunrelatedtovirulence.轉(zhuǎn)化（transformation）一、影響細(xì)菌學(xué)診斷已完成基因組測(cè)序的致病細(xì)菌種類可編碼許多重要的生物學(xué)性狀。毒力島的形成是細(xì)菌通過(guò)基因組水平轉(zhuǎn)移，從一種病原菌轉(zhuǎn)移到另一種細(xì)菌中。插入或缺失導(dǎo)致移碼突變。由野生型變?yōu)橥蛔冃褪钦蛲蛔?，?jīng)再次突變又恢復(fù)到原來(lái)的性狀，稱為回復(fù)突變。AnIntroductiontoGeneticAnalysis.可能與細(xì)菌的多重耐藥性有關(guān)。相對(duì)野生型菌株發(fā)生某一性狀的改變，成為突變型。在轉(zhuǎn)化過(guò)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(guò)10~20個(gè)基因。原生質(zhì)體融合(protoplastfusion)

Molecular

process

of

site-specific

recombination

by

transposition細(xì)菌的基因轉(zhuǎn)移和重組可通過(guò)轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)、溶原性轉(zhuǎn)換和原生質(zhì)體融合等方式進(jìn)行。基因的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化（transformation）轉(zhuǎn)化供體菌裂解游離的DNA片段被受體菌直接攝取，使受體菌獲得新的性狀。小鼠體內(nèi)肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化試驗(yàn)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。致病島或毒力島（Pathogenicityisland）是指細(xì)菌染色體上一段具有典型結(jié)構(gòu)特征的基因簇，主要編碼與細(xì)菌的毒力相關(guān)的產(chǎn)物。conjugationdfrA1（甲氧芐啶）、sat1（鏈霉素）、aadA1（氨基糖甙類）PhotorhabdusluminescensstrainTT01GenoListbrowser（4）異常重組分為兩類，末端連接和鏈滑動(dòng)。其主要特點(diǎn)是需要一系列的蛋白質(zhì)催化。外源性的遺傳物質(zhì)由供體菌轉(zhuǎn)入某受體菌細(xì)胞的過(guò)程稱為基因轉(zhuǎn)移。Helicobacterpyloristrains26694andJ99Multi-GenoListbrowser3．突變與選擇要從菌群中找出個(gè)別突變株，必須將菌群置于一種有利于突變株而不利于其他菌的環(huán)境中，才能將突變株篩選出來(lái)。奈氏腦膜炎球菌A型Z2491（1）同源重組(homologousrecombination)是指發(fā)生在姐妹染色單體（sisterchromatin)之間或同一染色體上含有同源序列的DNA分子之間或分子之內(nèi)的重新組合。相對(duì)野生型菌株發(fā)生某一性狀的改變，成為突變型。遷徙生長(zhǎng)（H）點(diǎn)狀生長(zhǎng)、單個(gè)菌落（O）溶原性轉(zhuǎn)換（lysogenicconversion）細(xì)菌的染色體通常僅由一條環(huán)狀雙鏈DNA分子組成細(xì)菌的染色體相對(duì)聚集在一起，形成一個(gè)較為致密的區(qū)域，稱為類核（nucleoid）。MycobacteriumulceransstrainAgy99GenoListbrowser轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）膽汁、甘油、馬鈴薯培養(yǎng)基

牛分枝桿菌卡介苗

13年(230代)細(xì)菌的基因轉(zhuǎn)移和重組可通過(guò)轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)、溶原性轉(zhuǎn)換和原生質(zhì)體融合等方式進(jìn)行。編碼的基因產(chǎn)物賦予細(xì)菌某些性狀特征。轉(zhuǎn)化因子（transformingprinciple）在轉(zhuǎn)化過(guò)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(guò)10~20個(gè)基因。感受態(tài)（competence）MechanismofDNAtransferbytransformationinagram-positivebacterium.Bindingoffreedoubled-strandedDNAbyamembrane-boundDNAbindingprotein.(b)Passageofoneofthetwostrandsintothecellwhilenucleaseactivitydegradestheotherstrand.(c)Thesinglestrandinthecellisboundbyspecificproteins,andrecombinationwithhomologousregionsofthebacterialchromosomemediatedbyRecAproteinoccurs.(d)Transformedcell.接合（conjugation）細(xì)菌通過(guò)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(guò)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)粒和毒力質(zhì)粒等。非接合性質(zhì)粒亦叫不能自我轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒。它們雖然具有自主復(fù)制的遺傳信息，但失去了控制細(xì)胞接合轉(zhuǎn)移的基因，因此是不能夠從一個(gè)細(xì)胞自我轉(zhuǎn)移到另一個(gè)細(xì)胞，ColE1質(zhì)粒。conjugationconjugation（7）在DNA分子中具有各種功能的識(shí)別區(qū)域如復(fù)制起始區(qū)OriC，復(fù)制終止區(qū)TerC，轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)區(qū)和終止區(qū)等。ListeriamonocytogenesstrainEGD-eandListeriainnocuastrainCLIP11262Multi-GenoListbrowserListeriamonocytogenesstrainEGD-eandListeriainnocuastrainCLIP11262Multi-GenoListbrowserTn917、Tn551二、預(yù)防耐藥菌株的擴(kuò)散ampR（氨芐青霉素）其主要特點(diǎn)是需要一系列的蛋白質(zhì)催化。細(xì)菌的基因轉(zhuǎn)移和重組可通過(guò)轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)、溶原性轉(zhuǎn)換和原生質(zhì)體融合等方式進(jìn)行。其主要特點(diǎn)是需要一系列的蛋白質(zhì)催化。（3）轉(zhuǎn)座重組（transpositionrecombination）由轉(zhuǎn)座因子產(chǎn)生的特殊的行為。轉(zhuǎn)座子（transposon,Tn）ListeriamonocytogenesstrainEGD-eandListeriainnocuastrainCLIP11262Multi-GenoListbrowser大腸桿菌tyrR基因剔除及其對(duì)苯丙氨酸生物合成的影響.pylori

(causeofstomachulcers)harborsgenesforatypeIVsecretionsystemthatcantranslocatethetoxinCagAintohumancells,causinganinflammatoryresponse.分離時(shí)會(huì)有10-6機(jī)會(huì)發(fā)生偏差，噬菌體將其本身DNA上的一段留在微生物染色體上，卻帶走了微生物DNA上二側(cè)中的個(gè)別特定的基因。4．回復(fù)突變與抑制突變從自然界分離的未發(fā)生突變的菌株稱為野生型。其主要特點(diǎn)是需要一系列的蛋白質(zhì)催化。重組產(chǎn)物為重組體DNA(recombinantDNA)。NormallyticeventsandtheproductionofparticlestransducingthegalactosegenesinanEscherichiacolicellcontainingalambdaprophagebleR（博來(lái)霉素）、neoR（新霉素）、strR（鏈霉素）R質(zhì)粒的接合日本首先分離到抗多種藥物的宋內(nèi)志賀菌多重耐藥菌株，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(gè)細(xì)菌轉(zhuǎn)移到另一個(gè)細(xì)菌中。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(guò)接合轉(zhuǎn)移耐藥（r）決定子質(zhì)粒的接合過(guò)程模式圖TheHPIislandof

Yersiniaenterocolitica

hasgenesthatencodeahigh-affinityironuptakesystem(darkgrey)neededforextracellulargrowthofthepathogenduringcolonizationofthehost.（3）轉(zhuǎn)座重組（transpositionrecombination）由轉(zhuǎn)座因子產(chǎn)生的特殊的行為。普氏立克次體MadridE溶原性轉(zhuǎn)換（lysogenicconversion）大腸桿菌tyrR基因剔除及其對(duì)苯丙氨酸生物合成的影響.奈氏腦膜炎球菌B型MC58插入序列（insertionsequence,IS）已完成基因組測(cè)序的致病細(xì)菌種類Replicaplatingmethodfordetectionofnutritionalmutants.Cassettesinthefreecircularformaretranscriptionallysilent,butthecapturedlinearcassettescomeunderthecontroloftheintegron-associatedPcpromoter.整合子定位于染色體和質(zhì)?；蜣D(zhuǎn)座子上，由兩端的保守末端和中間的可變區(qū)構(gòu)成，含三個(gè)功能元件整合酶基因、重組位點(diǎn)和啟動(dòng)子，均位于整合子5ˊ保守末端。分離時(shí)會(huì)有10-6機(jī)會(huì)發(fā)生偏差，噬菌體將其本身DNA上的一段留在微生物染色體上，卻帶走了微生物DNA上二側(cè)中的個(gè)別特定的基因。致病島或毒力島（Pathogenicityisland）是指細(xì)菌染色體上一段具有典型結(jié)構(gòu)特征的基因簇，主要編碼與細(xì)菌的毒力相關(guān)的產(chǎn)物。膽汁、甘油、馬鈴薯培養(yǎng)基

牛分枝桿菌卡介苗

13年(230代)第四節(jié)細(xì)菌遺傳變異在醫(yī)學(xué)上的實(shí)際意義分相容性與不相容性兩種。（1）同源重組(homologousrecombination)是指發(fā)生在姐妹染色單體（sisterchromatin)之間或同一染色體上含有同源序列的DNA分子之間或分子之內(nèi)的重新組合。插入或缺失導(dǎo)致移碼突變?；蚍Q特異性轉(zhuǎn)導(dǎo)，所轉(zhuǎn)導(dǎo)的只限于供體菌染色體上特定的基因。dfrA1（甲氧芐啶）、sat1（鏈霉素）、aadA1（氨基糖甙類）GenoListgenomebrowser外源性的遺傳物質(zhì)由供體菌轉(zhuǎn)入某受體菌細(xì)胞的過(guò)程稱為基因轉(zhuǎn)移。

轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）以噬菌體為載體，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(dǎo)（generalizedtransduction）局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（restrictedtransduction）Transductionhassubsequentlybeenshowntobequitecommonamongbothtemperateandvirulentphages.Therearetwokindsoftransduction:generalizedandspecialized.Generalizedtransducingphagescancarryanypartofthechromosome,whereasspecializedtransducingphagescarryonlyrestrictedpartsofthebacterialchromosome.AnIntroductiontoGeneticAnalysis.7thedition.GriffithsAJF,MillerJH,SuzukiDT,etal.NewYork:W.H.Freeman;2000.

普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)(generalizedtransduction)：在噬菌體DNA裝入外殼蛋白組成新的噬菌體時(shí)，大約在105~7次裝配中有一次裝配錯(cuò)誤。誤將微生物殘留的DNA片段裝入噬菌體的外殼蛋白中，成為一個(gè)轉(zhuǎn)導(dǎo)性的噬菌體。誤裝的DNA片段可以是菌體染色體上的任何部分，質(zhì)粒也可被裝入，故稱普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)。

局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)(restrictedtransduction)：細(xì)菌由溶原期轉(zhuǎn)入裂解期，噬菌體DNA又從微生物染色體上分離。分離時(shí)會(huì)有10-6機(jī)會(huì)發(fā)生偏差，噬菌體將其本身DNA上的一段留在微生物染色體上，卻帶走了微生物DNA上二側(cè)中的個(gè)別特定的基因。分離時(shí)會(huì)有10-6機(jī)會(huì)發(fā)生偏差，噬菌體將其本身DNA上的一段留在微生物染色體上，卻帶走了微生物DNA上二側(cè)中的個(gè)別特定的基因。突變的類型

倒位、重復(fù)、缺失、置換、插入細(xì)菌的染色體通常僅由一條環(huán)狀雙鏈DNA分子組成細(xì)菌的染色體相對(duì)聚集在一起，形成一個(gè)較為致密的區(qū)域，稱為類核（nucleoid）。Theoutermostcirclesindicatethegenome細(xì)菌的染色體通常僅由一條環(huán)狀雙鏈DNA分子組成細(xì)菌的染色體相對(duì)聚集在一起，形成一個(gè)較為致密的區(qū)域，稱為類核（nucleoid）?；撔枣溓蚓鶰1中毒性休克綜合癥是最小的轉(zhuǎn)位因子，＜2kb，不攜帶任何已知與插入功能無(wú)關(guān)的基因區(qū)域。在轉(zhuǎn)化過(guò)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(guò)10~20個(gè)基因。coliCSH60-31chromosomalDNA其主要特點(diǎn)是需要一系列的蛋白質(zhì)催化。其主要特點(diǎn)是需要一系列的蛋白質(zhì)催化。局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（restrictedtransduction）StaphylococcusaureusstrainsN315andMu50Multi-GenoListbrowser突變的類型

倒位、重復(fù)、缺失、置換、插入或稱特異性轉(zhuǎn)導(dǎo)，所轉(zhuǎn)導(dǎo)的只限于供體菌染色體上特定的基因。AnIntroductiontoGeneticAnalysis.Tn917、Tn551其主要特點(diǎn)是需要一系列的蛋白質(zhì)催化。GenoListgenomebrowser它們雖然具有自主復(fù)制的遺傳信息，但失去了控制細(xì)胞接合轉(zhuǎn)移的基因，因此是不能夠從一個(gè)細(xì)胞自我轉(zhuǎn)移到另一個(gè)細(xì)胞，ColE1質(zhì)粒。Generalstructureofintegron-genecassettesystem.Themechanismofgeneralizedtransduction.Inreality,onlyaverysmallminorityofphageprogeny(1in10,000)carriesdonorgenes.Generalizedtransduction:onepossiblemechanismbywhichvirus(phage)particlescontaininghostDNAcanbeformed或稱特異性轉(zhuǎn)導(dǎo)，所轉(zhuǎn)導(dǎo)的只限于供體菌染色體上特定的基因。ListeriamonocytogenesstrainEGD-eandListeriainnocuastrainCLIP11262Multi-GenoListbrowserPhotorhabdusluminescensstrainTT01GenoListbrowser普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)與局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)NormallyticeventsandtheproductionofparticlestransducingthegalactosegenesinanEscherichiacolicellcontainingalambdaprophage大腸桿菌tyrR基因剔除及其對(duì)苯丙氨酸生物合成的影響.（6）蛋白質(zhì)基因單拷貝，RNA基因多拷貝；二、突變型細(xì)菌及其分離PhotorhabdusluminescensstrainTT01GenoListbrowser4．回復(fù)突變與抑制突變從自然界分離的未發(fā)生突變的菌株稱為野生型。AnIntroductiontoGeneticAnalysis.毒力變異包括增強(qiáng)和減弱。（4）不編碼的DNA部份所占比例比真核細(xì)胞基因組少得多；（1）同源重組(homologousrecombination)是指發(fā)生在姐妹染色單體（sisterchromatin)之間或同一染色體上含有同源序列的DNA分子之間或分子之內(nèi)的重新組合。Therearetwokindsoftransduction:generalizedandspecialized.（優(yōu)選）第細(xì)菌的遺傳與變異CircularrepresentationofthesequencedS.供體菌受體菌轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體細(xì)菌DNA噬菌體DNAgeneralizedtransduction局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)(restrictedtransduction)或稱特異性轉(zhuǎn)導(dǎo)，所轉(zhuǎn)導(dǎo)的只限于供體菌染色體上特定的基因。溶原期時(shí)，噬菌體DNA整合在細(xì)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(xì)菌染色體上，而帶走了細(xì)菌DNA上兩側(cè)的基因。當(dāng)其轉(zhuǎn)導(dǎo)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(dǎo)的只限于供體菌上個(gè)別的基因。NormallyticeventsandtheproductionofparticlestransducingthegalactosegenesinanEscherichiacolicellcontainingalambdaprophageUnderrareconditions,thephagegenomeisexcisedincorrectly.Lambdadgal(defectivegalactose)undertheassistanceofhelper,thedefectivephagecanbereplicatedandcantransducethegalactosegenes結(jié)果完全轉(zhuǎn)導(dǎo)流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)未整合整合普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)與局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)的區(qū)別區(qū)別要點(diǎn)普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)基因轉(zhuǎn)導(dǎo)發(fā)生的時(shí)期裂解期溶原期轉(zhuǎn)導(dǎo)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(dǎo)的后果完全轉(zhuǎn)導(dǎo)或流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)受體菌獲得供體菌DNA特定部位的遺傳特性轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率受體菌的10-7轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率較普遍轉(zhuǎn)導(dǎo)增加1000倍(10-4)普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)與局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)溶原性轉(zhuǎn)換（lysogenicconversion）當(dāng)噬菌體感染細(xì)菌時(shí)，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(shí)而致細(xì)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、霍亂弧菌原生質(zhì)體融合(protoplastfusion)

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)體后進(jìn)行相互融合的過(guò)程。聚乙二醇(PEG)起促融合的作用。

第四節(jié)細(xì)菌遺傳變異在醫(yī)學(xué)上的實(shí)際意義一、影響細(xì)菌學(xué)診斷多數(shù)細(xì)菌變異后，其表型改變很大，以致難以識(shí)別。但其基因型的改變不會(huì)很大，常用DNA分子雜交及細(xì)菌核酸探針等方法來(lái)測(cè)定某特異性DNA片段，協(xié)助診斷。二、預(yù)防耐藥菌株的擴(kuò)散1．為提高抗菌藥物的療效，防止耐藥菌株的擴(kuò)散，應(yīng)在治療前先做藥物敏感試驗(yàn)，選擇用藥。2．合理使用抗生素，對(duì)需長(zhǎng)期用藥，易產(chǎn)生耐藥性的慢性疾病，應(yīng)將幾種藥物聯(lián)合應(yīng)用，還應(yīng)考慮免疫調(diào)節(jié)劑的使用。三、細(xì)菌毒力變異與疾病控制毒力變異包括增強(qiáng)和減弱。毒力減弱的菌株可以作為疫苗布魯氏菌病鼠疫卡介苗四、在流行病學(xué)中的應(yīng)用分子生物學(xué)分析方法已被用于流行病學(xué)調(diào)查質(zhì)粒指紋圖（PFP）對(duì)噬菌體的敏感性，對(duì)抗生素的敏感性已完成基因組測(cè)序的致病細(xì)菌種類病原菌株所致疾病基因組大小(Mb)伯氏疏螺旋體B31萊姆病1.44胎兒彎曲菌NCTC-11169胃腸炎1.64肺炎衣原體CWL急性呼吸道疾病0.29肺炎衣原體AR動(dòng)脈硬化癥3.9沙眼衣原體D/UW-3/Ck沙眼1.05沙眼衣原體Mopn沙眼1.07嗜血流感桿菌Rd腦膜炎、中耳炎1.83幽門(mén)螺旋桿菌26695胃潰瘍1.66幽門(mén)螺旋桿菌J99胃潰瘍1.64李斯忒單細(xì)胞菌EGD-2-e李斯忒病、流產(chǎn)2.95分枝麻風(fēng)桿菌麻風(fēng)3.10分枝結(jié)核桿菌H37Rv結(jié)核病4.40生殖道支原體G-37尿道炎0.58肺炎衣原體M129呼吸道疾病0.61奈氏腦膜炎球菌A型Z2491腦膜炎2.18奈氏腦膜炎球菌B型MC58腦膜炎2.27普氏立克次體MadridE斑疹傷寒1.10化膿性鏈球菌M1中毒性休克綜合癥猩紅熱、風(fēng)濕病1.85蒼白螺旋體Nicholas梅毒1.14霍亂弧菌N16961霍亂4.03銅綠假單胞桿菌(綠膿桿菌)PA01條件致病6.30GenoListgenomebrowser

GenoListTheNewMulti-MicrobialGenomebrowser.

SubtiListBacillussubtilisstrain168GenoListbrowser

ColibriEscherichiacolistrainK12GenoListbrowser

TubercuListMycobacteriumtuberculosisstrainH37RvGenoListbrowser

LepromaMycobacteriumlepraestrainTNGenoListbrowser

BoviListMycobacteriumbovisstrainAF2122/97GenoListbrowser

BuruListMycobacteriumulceransstrainAgy99GenoListbrowser

ListiListListeriamonocytogenesstrainEGD-eandListeriainnocuastrainCLIP11262Multi-GenoListbrowser

LegioListLegionellapneumophilaParisstrainandLegionellapneumophilaLensstrainMulti-GenoListbrowser

PyloriGeneHelicobacterpyloristrains26694andJ99Multi-GenoListbrowser

MypuListMycoplasmapulmonisstrainUABCTIPGenoListbrowser

CyanoListSynechocystisPCC6803andAnabaenaPCC7120Multi-GenoListbrowser

AureoListStaphylococcusaureusstrainsN315andMu50Multi-GenoListbrowser

StreptoPneumoListStreptococcuspneumoniaestrainsR6andTigr4Multi-GenoListbrowser

SagaListStreptococcusagalactiaestrainNEM316GenoListbrowser

PhotoListPhotorhabdusluminescensstrainTT01GenoListbrowser

CandidaDBCandidaalbicansstrainSC5314GenoListbrowserCircularrepresentationofthesequencedS.aureusandS.epidermidisgenomes.Eachconcentric