05 细菌的遗传和变异

第五章细菌的遗传和变异Heredityandvariationofbacteria细菌的遗传与变异遗传性变异非遗传性变异基因型变异表型变异genotypicvariationphenotypicvariation细菌的变异现象phenomenenofbacterialvariation形态结构变异Variationofmorphologyandstructure细菌L型——在青霉素、溶菌酶、补体等作用下，使菌细胞壁发生缺陷。细菌呈多态性，革兰染色阴性。H-O变异——细菌失去鞭毛菌落变异variationofcolony光滑型（smooth,S）粗造型（rough,R）S-R变异S型菌株致病性强，一般新分离的菌株为S型。菌落发生变异后，细菌的理化特性、抗原性、生化能力、毒力等也可发生改变。毒力变异virulentvariation毒力增强——无毒的白喉棒状杆菌感染温和噬菌体后成为有毒株。β-corynephage含毒素基因编码毒素蛋白毒素减弱——有毒菌株变异为弱毒或无毒菌株卡介苗BacillusofCalmette-Guerin,BCG:卡介二氏用有毒的牛结核分枝杆菌在含甘油、马铃薯的培养基上，经13年连续230次传代所获得的一毒力减弱但保留有抗原性的变异株。是用于人工免疫以预防结核病的活疫苗。耐药性变异variationofvirulence细菌对某种抗生素或药物由敏感变为不敏感即为细菌的耐药现象。细菌耐药性的产生，一方面是细菌等微生物自然生存能力所表现的一种自然现象，另一方面与人类行为密切相关。例如抗生素的广泛应用。目前耐药菌株越来越多，并随着新抗生素的不断问世，多重耐药株也不断增多，呈现全球范围的普遍趋势。抗生素抗生素耐药敏感细菌遗传变异的物质基础materiabasisofbacterialheredityandvariation染色体DNAchromosome质粒plasmid转位因子transposableelement染色体DNAchromosome质粒plasmid定义：是存在于细菌胞质中的闭合环状双链DNA,为染色体外的遗传物质。质粒带有遗传信息，控制细菌某些特定的遗传性状。如编码菌毛、细菌素、毒素和耐药性。医学上重要的质粒有F质粒（fertilityplasmid）、R质粒（resistanceplasmid）、Vi质粒(virulentplasmid)等。质粒的重要特性：①决定特殊性状；②能自我复制；③能转移。染色体DNA质粒自我复制从细菌的亲代到子代、从一个细菌到另一个细菌的转移常见的细菌质粒及其功能F质粒fertilityplasmid------含性菌毛蛋白基因，编码产生性菌毛。有质粒的细菌称雄性菌，能长出性菌毛；无质粒的细菌称雌性菌，无性菌毛产生。R质粒resistantplasmid接合性耐药质粒：conjugativeplasmidofdrugresistance耐药性质粒非接合性质粒：不能通过接合方式传递毒力质粒virulentplasmid，Viplasmid如致病性大肠埃希菌的ST质粒、LT质粒等。细菌素质粒、代谢质粒等。转位因子transposableelement是存在于细菌染色体或质粒DNA分子中的一段特异性核苷酸序列片段，能在DNA分子中移动，在细菌基因组中不断改变位置，并可从一个基因组转移到另一个基因组中。转位因子主要有：插入序列insertionsequence,IS转座子transposon,Tn转座噬菌体tranposablephageorprophageTnprophageIS中心序列IS＜2kb2~8kb＜2kb细菌染色体DNAIS只编码与转位作用有关的酶转位酶transposases在此酶的作用下，通过碱基配对起插入作用。其基因的两端可以为反向重复序列invertedrepeat,IR，也可以是同向重复序列。IS在细菌染色体、质粒和温和噬菌体DNA中广泛存在，为其正常组分。Tn带有IS,但Tn的中心序列可含多个基因，如抗性基因。ATGCATACGATn3Tn7Tn5ATGCAATGCA氯霉素TACGTTACGT氨苄青霉素卡那霉素transposaseISTn细菌变异的机制Mechanismofbacterialvariation一、基因突变genemutation有抗生素无抗生素有抗生素基因突变理论标记点无菌印模培养液培养液(浑浊)(澄清)影印培养二、基因的转移与重组genetranferandrecombination1.转化transformation供体菌游离的DNA片段被受体菌直接摄取，使受体菌获得新的性状。ⅡRⅢSⅡRⅢSDNA2.接合conjugation细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物质（主要是质粒DNA）从供体菌转移给受体菌。F质粒的接合R质粒的接合F质粒的接合接合与Hfr3.转导transduction定义：以温和噬菌体为载体，将供体菌的一段DNA转移到受体菌内，使受体菌获得新的性状。完全转导类型：普遍性转导流产转导局限性转导4.溶原性转换lysogenicconversion定义：细菌感染带有毒素基因的温和噬菌体时，使宿主菌成为溶原状态，并获得新的性状。常见的细菌及其所产生的毒素有：白喉棒状杆菌链球菌产气荚膜梭菌肉毒梭菌白喉毒素致热外毒素α毒素肉毒毒素5.原生质体融合protoplastfusion将两种不同的细菌经溶菌酶或青霉素等处理，失去细胞壁成为原生质体以后进行相互融合的过程。细菌遗传变异的实际意义----理解细菌致病的机制及其规律----在诊断和防治方面的应用----测定致癌物质----分子生物学与基因工程