病原微生物细菌的遗传与变异

目的要求1.掌握：细菌的遗传物质；插入序列、转座子的概念；细菌的基因转移和重组的几种方式（转化、接合、转导、溶原性转换、原生质体融合）的概念和机制；2.熟悉：遗传变异的原理；细菌的变异现象。3.了解：细菌基因突变的规律；遗传变异在医学上的应用。细菌染色体质粒噬菌体转座子整合子插入序列第一节细菌基因组主要成分主要的特殊结构1.细菌染色体（bacterialchromosome）：为一条环状双螺旋的DNA分子组成的细菌染色体相对聚集在一起，形成一个较为致密的区域，称为类核（nucleoid）。共价闭合环状双股螺旋DNA，类核折叠盘旋成松散网状结构，裸露于胞质内，无核膜包裹不含有组蛋白无内含子，转录后无需剪切染色体上的耐药基因(drugresistancegene)和致病岛(pathogenicityisland)的存在，反映了细菌种内和种间存在广泛的遗传交换致病岛：致病菌染色体上编码与毒力相关基因的外源DNA片段，是分子量较大（20～100kb）的基因群。细菌染色体噬菌体基因组(bacteriophage)•温和噬菌体—前噬菌体插入序列(insertionsequence,IS)•是最小的转位因子，＜2kb•不携带任何已知与插入功能无关的基因区域•两侧末端有反向重复序列•能介导高频重组菌株的形成转座子(transposon,Tn)•＞2kb，除携带与转位有关的基因外，还携带耐药性基因、抗金属基因、毒素基因及其他结构基因。•可能与细菌的多重耐药性有关。整合子(Integron,In)•是一种可以动的DNA分子，具有独特结构看捕获和整合外源性基因，是之转变为功能性基因的表达单位，可通过转座子或接合性质粒，使多种耐药基因在细菌中进行水平传播。第二节细菌基因突变突变(mutation)：是细菌遗传物质的结构(核苷酸序列)发生突然而稳定的改变，导致细菌性状的遗传性改变(突变型)。点突变(又称为小突变):细菌DNA上核苷酸序列的改变,仅为一个或几个碱基的置换、插入、丢失。单点突变；多点突变染色体畸变(大突变):染色体重排、倒位、重复、缺失一、基因突变规律可以自发突变，也可以诱发突变突变率：指细菌生长时发生突变的频率。自发突变率：10-9~10-6诱发突变率：10-6~10-4（10~1000倍）突变与选择回复突变与抑制突变正向突变：野生型→突变型回复突变(表型)：突变株→野生株(第二次抑制突变后)二、突变型细菌及其分离•抗性突变型：耐药性突变•营养缺陷突变型•条件致死性突变型：温度敏感突变株•发酵阴性突变型第三节、基因的转移和重组ABCD供体菌供体菌DNA片段受体菌供体DNA受体DNADNA接合蛋白细菌的转化F+F-F+F-F+F+F+F+F质粒接合通过性菌毛的接触沟通将接合性质粒从供菌转移到受菌。DonorRecipientF质粒的接合高频重组株(Hfr)Hfr接合•F’质粒：Hfr菌中的F质粒有时会从染色体上脱离，终止Hfr状态，从染色体上脱离的F质粒还会携带有相邻染色体DNA片段，称为F’质粒ACDB转导（transduction）•由噬菌体介导，将供菌的DNA片段转入受菌，使受菌获得供菌的部分遗传性状。•分为普遍性转导和局限性转导普遍性转导1、在噬菌体成熟装配过程中，误将宿主（供菌）染色体片段或质粒片段装入噬菌体内，产生转导噬菌体。当它感染其他菌时，便将供菌DNA转入受菌。2、任何供菌DNA片段都有可能被误装入噬菌体内，故成为普遍性转导。3、毒性噬菌体和温和噬菌体都能介导普遍转导。普遍性转导供体菌受体菌普遍性转导结局转导噬菌体完全转导流产转导局限性转导1、进入溶原期的温和噬菌体，以前噬菌体形式整合在细菌染色体的某一位置，当其自发或经诱导中止溶原状态，前噬菌体脱离细菌染色体时，脱离的前噬菌体基因携带出与它紧密连锁的细菌的DNA片断，使受体菌获得供体菌的某种遗传性状的过程。2、所转导的只限于供体菌染色体上特定的基因。如λ噬菌体进入大肠埃希菌。局限性转导12溶原性转换(lysogenicconversion)在温和噬菌体的溶原期，因前噬菌体与细菌染色体整合而导致细菌基因型发生改变而获得新的性状。无毒的白喉杆菌感染了β-棒状杆菌噬菌体后变成了产毒的白喉杆菌。五、原生质体融合(protoplastfusion)人工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后进行相互融合的过程。融合剂：PEG（聚乙二醇）应用：基因转输、实验工具第四节细菌遗传变异的实际意义•在疾病的诊断、治疗与预防中的应用•在测定致癌物质中的应用•在流行病学中的应用•在基因工程中的应用目的基因（从生物体细胞基因组中制备的DNA片段）载体（质粒、噬菌体）重组DNA分子工程菌（大肠埃希菌、酵母菌）目的基因产物：胰岛素、干扰素、生长因子、白细胞介素、乙肝疫苗等连接酶转移人工培养基因工程方面的应用思考题一、名词解释1．接合（conjugation）2．转导（transduction）3．转化（transformation）二、简答题1．举例说明细菌变异类型。2．简述F+菌、F-菌、Hfr菌和F’菌的区别3．简述质粒的概念及主要特性。4．简述普遍性转导与局限性转导的区别。5．何谓彷徨试验？意义如何？6.何谓影印培养试验？意义如何？