病原生物學(xué)細(xì)菌的遺傳與變異PPT課件

1、第5 5章 細(xì)菌的遺傳與變異 學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容 常見(jiàn)的細(xì)菌變異現(xiàn)象 細(xì)菌遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ) 細(xì)菌遺傳性變異的機(jī)制 細(xì)菌遺傳變異的應(yīng)用 學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求 1 1）熟悉細(xì)菌常見(jiàn)的變異現(xiàn)象，并掌握與細(xì)菌遺傳變異有）熟悉細(xì)菌常見(jiàn)的變異現(xiàn)象，并掌握與細(xì)菌遺傳變異有 關(guān)的物質(zhì)基礎(chǔ)。關(guān)的物質(zhì)基礎(chǔ)。 2 2）熟悉細(xì)菌變異的機(jī)制以及細(xì)菌基因轉(zhuǎn)移與重組的四種）熟悉細(xì)菌變異的機(jī)制以及細(xì)菌基因轉(zhuǎn)移與重組的四種 方式。方式。 3 3）了解其它內(nèi)容。）了解其它內(nèi)容。 遺傳（遺傳（heredityheredity） 親子代間生物學(xué)性狀的相似性稱(chēng)為遺傳。親子代間生物學(xué)性狀的相似性稱(chēng)為遺傳。 變異（變異（variationva

2、riation） 親子代間以及子代之間生物學(xué)性狀的差異性稱(chēng)為變異。親子代間以及子代之間生物學(xué)性狀的差異性稱(chēng)為變異。 遺傳性變異（基因型變異）遺傳性變異（基因型變異）：細(xì)菌的：細(xì)菌的基因結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，如基因突變或重組，不可逆，可遺傳給后發(fā)生了改變，如基因突變或重組，不可逆，可遺傳給后 代。代。 非遺傳性變異（表型變異）非遺傳性變異（表型變異）：環(huán)境因素改變環(huán)境因素改變所致，基因結(jié)構(gòu)未發(fā)生變異，可逆，不可遺傳。所致，基因結(jié)構(gòu)未發(fā)生變異，可逆，不可遺傳。 一、概念一、概念 （一）形態(tài)結(jié)構(gòu)變異（一）形態(tài)結(jié)構(gòu)變異 （1 1）形態(tài)變異）形態(tài)變異 （2 2）結(jié)構(gòu)變異）結(jié)構(gòu)變異 （二）生理特性變異（

3、二）生理特性變異 （1 1）毒力變異）毒力變異 （2 2）耐藥性變異）耐藥性變異 二、常見(jiàn)的細(xì)菌變異現(xiàn)象 （一）形態(tài)結(jié)構(gòu)變異（一）形態(tài)結(jié)構(gòu)變異 3 3%-6%-6%食鹽瓊脂培養(yǎng)基食鹽瓊脂培養(yǎng)基 鼠疫桿菌鼠疫桿菌( (典型形態(tài)典型形態(tài)) )多形態(tài)性多形態(tài)性( (衰殘型衰殘型) ) 形態(tài)結(jié)構(gòu)變異形態(tài)結(jié)構(gòu)變異 青霉素、溶菌酶青霉素、溶菌酶 正常形態(tài)細(xì)菌正常形態(tài)細(xì)菌 L L型變異型變異 抗體或補(bǔ)體抗體或補(bǔ)體 ( (部分或完全失去胞壁部分或完全失去胞壁) ) 正常葡萄球菌 葡萄球菌L型 形態(tài)結(jié)構(gòu)變異形態(tài)結(jié)構(gòu)變異 特殊結(jié)構(gòu)的變異（芽胞、鞭毛從有特殊結(jié)構(gòu)的變異（芽胞、鞭毛從有無(wú)）無(wú)） 42-4342-43

4、（1 1）炭疽桿菌）炭疽桿菌失去形成芽胞能力失去形成芽胞能力, , 毒性毒性 10-2010-20天天 降低降低 （2 2）變形桿菌）變形桿菌 1%1%石炭酸石炭酸 單個(gè)菌落（鞭毛）單個(gè)菌落（鞭毛） 遷徙生長(zhǎng)遷徙生長(zhǎng) （H H菌落）菌落） （OO菌落）菌落） 1 1、毒力變異（有利有弊）、毒力變異（有利有弊） 棒狀桿菌噬菌體棒狀桿菌噬菌體 白喉棒狀桿菌白喉棒狀桿菌 獲得白喉毒素獲得白喉毒素 ( (無(wú)毒無(wú)毒) () (有毒有毒) ) 膽汁、甘油、馬鈴薯培養(yǎng)基膽汁、甘油、馬鈴薯培養(yǎng)基 牛型結(jié)核桿菌牛型結(jié)核桿菌卡介苗卡介苗 （強(qiáng)毒（強(qiáng)毒） 1313年年(230(230代代) ) （弱毒）（弱毒） 卡

5、介苗是由法國(guó)巴斯德研究所的卡默特和介林（卡介苗是由法國(guó)巴斯德研究所的卡默特和介林（Calmette ;其基因結(jié)構(gòu)是連續(xù)編碼的、其基因結(jié)構(gòu)是連續(xù)編碼的、 無(wú)內(nèi)含子。無(wú)內(nèi)含子。 細(xì)菌染色體細(xì)菌染色體DNADNA的復(fù)制：已證明大腸埃希菌的的復(fù)制：已證明大腸埃希菌的DNADNA是雙向復(fù)制。是雙向復(fù)制。 細(xì)菌染色體DNA （二）質(zhì)粒（二）質(zhì)粒 質(zhì)粒是細(xì)菌染色體外、不依賴(lài)于染色體而自我復(fù)制的遺傳物質(zhì)，是環(huán)質(zhì)粒是細(xì)菌染色體外、不依賴(lài)于染色體而自我復(fù)制的遺傳物質(zhì)，是環(huán) 狀閉合的雙鏈狀閉合的雙鏈DNADNA。 幾種重要的質(zhì)粒幾種重要的質(zhì)粒 致育質(zhì)粒（致育質(zhì)粒（F F質(zhì)粒）：質(zhì)粒）：編碼性菌毛的合成編碼性菌毛的合

6、成 耐藥質(zhì)粒（耐藥質(zhì)粒（R R質(zhì)粒）：質(zhì)粒）：編碼細(xì)菌對(duì)抗菌藥物和重金編碼細(xì)菌對(duì)抗菌藥物和重金 屬鹽類(lèi)的耐藥性。屬鹽類(lèi)的耐藥性。 毒力質(zhì)粒（毒力質(zhì)粒（ViVi質(zhì)粒）：質(zhì)粒）：編碼與該菌致病性有關(guān)的毒編碼與該菌致病性有關(guān)的毒 力因子。力因子。 細(xì)菌素質(zhì)粒（細(xì)菌素質(zhì)粒（ColCol質(zhì)粒）：質(zhì)粒）：編碼各種細(xì)菌素。編碼各種細(xì)菌素。 代謝質(zhì)粒：代謝質(zhì)粒：編碼與代謝相關(guān)的各種酶類(lèi)。編碼與代謝相關(guān)的各種酶類(lèi)。 質(zhì)粒的特征質(zhì)粒的特征 自我復(fù)制能力，為復(fù)制子，單拷貝或多拷貝自我復(fù)制能力，為復(fù)制子，單拷貝或多拷貝 緊密型質(zhì)粒和松弛型質(zhì)粒緊密型質(zhì)粒和松弛型質(zhì)粒 編碼產(chǎn)物賦予細(xì)菌某些性狀特征編碼產(chǎn)物賦予細(xì)菌某些性狀

7、特征 可自行丟失與消除可自行丟失與消除 有轉(zhuǎn)移性有轉(zhuǎn)移性 可分為相容性和不相容性可分為相容性和不相容性 （三）噬菌體（三）噬菌體 1.概念：概念：噬菌體是感染細(xì)菌、真菌、放線菌或螺旋體等微生物的病毒，在葡萄球菌和志賀菌中首先發(fā)現(xiàn)。噬菌體是感染細(xì)菌、真菌、放線菌或螺旋體等微生物的病毒，在葡萄球菌和志賀菌中首先發(fā)現(xiàn)。 v2.噬菌體的特性：噬菌體的特性： 個(gè)體微小，需用電鏡觀察，可以通過(guò)個(gè)體微小，需用電鏡觀察，可以通過(guò) 細(xì)菌濾器細(xì)菌濾器 沒(méi)有完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，由蛋白質(zhì)和核沒(méi)有完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，由蛋白質(zhì)和核 酸組成酸組成 專(zhuān)性細(xì)胞內(nèi)寄生的微生物專(zhuān)性細(xì)胞內(nèi)寄生的微生物 蝌蚪形噬菌體結(jié)構(gòu)模式圖 3 3、噬菌體

8、的種類(lèi)、噬菌體的種類(lèi) 毒性噬菌體毒性噬菌體( (virulent phage)virulent phage) 能在宿主菌細(xì)胞內(nèi)復(fù)制增殖能在宿主菌細(xì)胞內(nèi)復(fù)制增殖, ,產(chǎn)生許多子代噬菌體，并最產(chǎn)生許多子代噬菌體，并最 終裂解細(xì)菌，稱(chēng)為毒性噬菌體。終裂解細(xì)菌，稱(chēng)為毒性噬菌體。 溫和噬菌體溫和噬菌體( (temperate phage)temperate phage) 噬菌體基因與宿主菌染色體整合，不產(chǎn)生子代噬菌體，噬菌體基因與宿主菌染色體整合，不產(chǎn)生子代噬菌體， 但噬菌體但噬菌體DNADNA能隨細(xì)菌能隨細(xì)菌DNADNA復(fù)制，并隨細(xì)菌的分裂而傳復(fù)制，并隨細(xì)菌的分裂而傳 代，稱(chēng)為溫和噬菌體或溶原性噬菌體

9、。代，稱(chēng)為溫和噬菌體或溶原性噬菌體。 毒性噬菌體和其溶菌周期毒性噬菌體和其溶菌周期 吸附吸附 穿入穿入 生物合成生物合成 裝配與成熟裝配與成熟 釋放釋放 固體培養(yǎng)基上形成噬斑 前噬菌體前噬菌體 整合在細(xì)菌基因組中的噬菌體基因組稱(chēng)為前噬菌體（整合在細(xì)菌基因組中的噬菌體基因組稱(chēng)為前噬菌體（prophageprophage） 溶原性細(xì)菌溶原性細(xì)菌 帶有前噬菌體基因組的細(xì)菌稱(chēng)為溶原性細(xì)菌（帶有前噬菌體基因組的細(xì)菌稱(chēng)為溶原性細(xì)菌（lysogenic bacteriumlysogenic bacterium） 溶原性轉(zhuǎn)換（溶原性轉(zhuǎn)換（lysogenic conversionlysogenic conver

10、sion） 當(dāng)細(xì)菌處于溶原期，某些前噬菌體攜帶的外源性基因會(huì)在細(xì)菌內(nèi)表達(dá)，從而改變細(xì)菌的某些生物學(xué)性狀，當(dāng)細(xì)菌處于溶原期，某些前噬菌體攜帶的外源性基因會(huì)在細(xì)菌內(nèi)表達(dá)，從而改變細(xì)菌的某些生物學(xué)性狀， 稱(chēng)為溶原性轉(zhuǎn)換稱(chēng)為溶原性轉(zhuǎn)換 。 白喉棒狀桿菌產(chǎn)生白喉毒素，是因其前噬菌體（白喉棒狀桿菌產(chǎn)生白喉毒素，是因其前噬菌體（-棒狀噬棒狀噬 菌體）帶有毒素蛋白結(jié)構(gòu)基因（菌體）帶有毒素蛋白結(jié)構(gòu)基因（toxtox基因）?；颍?。 溫和噬菌體的溶原性：溫和噬菌體的溶原性： 前噬菌體偶爾可自發(fā)或在某些理化和生物因素的誘導(dǎo)下脫離宿主菌基因組而進(jìn)入溶菌周期，產(chǎn)生成熟噬前噬菌體偶爾可自發(fā)或在某些理化和生物因素的誘導(dǎo)下脫

11、離宿主菌基因組而進(jìn)入溶菌周期，產(chǎn)生成熟噬 菌體，導(dǎo)致細(xì)菌裂解。溫和噬菌體的這種產(chǎn)生成熟噬菌體顆粒和溶解宿主菌的菌體，導(dǎo)致細(xì)菌裂解。溫和噬菌體的這種產(chǎn)生成熟噬菌體顆粒和溶解宿主菌的潛在能力潛在能力稱(chēng)為溶原性稱(chēng)為溶原性 （lysogenylysogeny）。）。 溫和噬菌體感染細(xì)菌后有二種生活周期：溫和噬菌體感染細(xì)菌后有二種生活周期： 溶源性周期溶源性周期: :隨宿主菌隨宿主菌DNADNA復(fù)制傳遞給子代菌；復(fù)制傳遞給子代菌； 溶菌性周期溶菌性周期: :在宿主菌內(nèi)生物合成，裂解宿主菌，產(chǎn)生子代噬菌體。在宿主菌內(nèi)生物合成，裂解宿主菌，產(chǎn)生子代噬菌體。 （四）轉(zhuǎn)位因子（轉(zhuǎn)座子） 概念：概念：是存在于是存

12、在于細(xì)菌染色體細(xì)菌染色體或或質(zhì)粒質(zhì)粒DNADNA分子分子上的一段上的一段可移動(dòng)可移動(dòng)的特異性核苷酸序列，能不斷地改變它們的特異性核苷酸序列，能不斷地改變它們 在基因組的位置，能從一個(gè)基因組轉(zhuǎn)移到另一個(gè)基因組中。在基因組的位置，能從一個(gè)基因組轉(zhuǎn)移到另一個(gè)基因組中。 種類(lèi)：種類(lèi)： 插入序列（插入序列（ISIS）：）：最簡(jiǎn)單或序列較短的轉(zhuǎn)座子，長(zhǎng)度不超過(guò)最簡(jiǎn)單或序列較短的轉(zhuǎn)座子，長(zhǎng)度不超過(guò)2 2kbpkbp，僅攜帶轉(zhuǎn)座基因。僅攜帶轉(zhuǎn)座基因。 轉(zhuǎn)座子（轉(zhuǎn)座子（TnTn）：）：長(zhǎng)度超過(guò)長(zhǎng)度超過(guò)2 2kbpkbp，有轉(zhuǎn)座基因，還有其它特殊功能的基因，如耐藥性基因。有轉(zhuǎn)座基因，還有其它特殊功能的基因，如耐藥

13、性基因。 轉(zhuǎn)座噬菌體：轉(zhuǎn)座噬菌體：屬溫和噬菌體，含有與轉(zhuǎn)位功能有關(guān)的基因和反向重復(fù)序列，如大腸埃希菌屬溫和噬菌體，含有與轉(zhuǎn)位功能有關(guān)的基因和反向重復(fù)序列，如大腸埃希菌MuMu 噬菌體。噬菌體。 我是個(gè)活躍分子噢！ 插入序列：插入序列：是最小的轉(zhuǎn)位因子，長(zhǎng)度不超過(guò)是最小的轉(zhuǎn)位因子，長(zhǎng)度不超過(guò)2 2kbkb，不攜帶任何已知與插入功能，不攜帶任何已知與插入功能 無(wú)關(guān)的基因區(qū)域，往往是插入后與插入點(diǎn)附近的序列共同起作用，可能是原細(xì)無(wú)關(guān)的基因區(qū)域，往往是插入后與插入點(diǎn)附近的序列共同起作用，可能是原細(xì) 胞正常代謝的調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)之一。胞正常代謝的調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)之一。 TransposaseABCDEFGGFEDCBA

14、 v 轉(zhuǎn)座子：轉(zhuǎn)座子：長(zhǎng)度一般超過(guò)長(zhǎng)度一般超過(guò)2 2kbkb，除攜帶與轉(zhuǎn)位有關(guān)的基因外，還攜帶耐藥性基因、抗重，除攜帶與轉(zhuǎn)位有關(guān)的基因外，還攜帶耐藥性基因、抗重 金屬基因、毒素基因及其他結(jié)構(gòu)基因等。因此當(dāng)金屬基因、毒素基因及其他結(jié)構(gòu)基因等。因此當(dāng)TnTn插入某一基因時(shí)，一方面可引起插入某一基因時(shí)，一方面可引起 插入基因失活產(chǎn)生基因突變，另一方面可因帶入耐藥性基因而使細(xì)菌獲得耐藥性。插入基因失活產(chǎn)生基因突變，另一方面可因帶入耐藥性基因而使細(xì)菌獲得耐藥性。 轉(zhuǎn)座子可能與細(xì)菌的多重耐藥性有關(guān)。轉(zhuǎn)座子可能與細(xì)菌的多重耐藥性有關(guān)。 IS ISResistance Gene(s) IS ISResista

15、nce Gene(s) 轉(zhuǎn)座噬菌體轉(zhuǎn)座噬菌體 tranposablephageorprophage 大腸桿菌大腸桿菌Mu Mu 噬菌體：溫和噬菌體、同時(shí)含有與轉(zhuǎn)座功能有噬菌體：溫和噬菌體、同時(shí)含有與轉(zhuǎn)座功能有 關(guān)的基因和反向重復(fù)序列。關(guān)的基因和反向重復(fù)序列。 小結(jié) 細(xì)菌遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)： 1、細(xì)菌染色體 2、質(zhì)粒 3、噬菌體 4、轉(zhuǎn)位因子 說(shuō)了這么多，嚴(yán)重記不?。?開(kāi)開(kāi)心吧！開(kāi)開(kāi)心吧！ 一、基因的突變與損傷后修復(fù)一、基因的突變與損傷后修復(fù) 突變突變 DNADNA的損傷修復(fù)的損傷修復(fù) 二、基因的轉(zhuǎn)移與重組二、基因的轉(zhuǎn)移與重組 轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化 接合接合 轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo) 溶源性轉(zhuǎn)換溶源性轉(zhuǎn)換 第二節(jié)第二節(jié) 細(xì)

16、菌遺傳性變異的機(jī)制細(xì)菌遺傳性變異的機(jī)制 （熟悉）（熟悉） 一、基因突變與損傷后的修復(fù)一、基因突變與損傷后的修復(fù) 多位點(diǎn)突變（多位點(diǎn)突變（multisite mutation)multisite mutation) 點(diǎn)突變（點(diǎn)突變（point mutationpoint mutation） 轉(zhuǎn)換（轉(zhuǎn)換（transitiontransition） 顛換（顛換（transversiontransversion） 移碼突變（移碼突變（transhift mutationtranshift mutation） v損傷后的修復(fù)：細(xì)菌損傷后的修復(fù)：細(xì)菌DNADNA受到損傷時(shí)，細(xì)菌會(huì)啟用受到損傷時(shí)，細(xì)菌會(huì)啟用

17、DNADNA修復(fù)系統(tǒng)對(duì)損修復(fù)系統(tǒng)對(duì)損 傷進(jìn)行細(xì)致的修復(fù)，以使損傷降為最小，但損傷修復(fù)本身也會(huì)出現(xiàn)傷進(jìn)行細(xì)致的修復(fù)，以使損傷降為最小，但損傷修復(fù)本身也會(huì)出現(xiàn) 錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。 基因突變的特點(diǎn)（了解）基因突變的特點(diǎn)（了解） 1.1.自發(fā)性和不對(duì)應(yīng)性自發(fā)性和不對(duì)應(yīng)性 2.2.稀有性稀有性 自然突變率極低。（自然突變率極低。（1010-6 -6 1010-9 -9 ） ） 3.3.可誘發(fā)性可誘發(fā)性 4.4.獨(dú)立性獨(dú)立性 5.5.穩(wěn)定性穩(wěn)定性 6.6.可逆性可逆性 （回復(fù)突變（回復(fù)突變 恢復(fù)原先的表型，但不一定是原先恢復(fù)原先的表型，但不一定是原先 的基因型。）的基因型。） p影印試驗(yàn)(replica pla

18、ting) 二、基因的轉(zhuǎn)移和重組 基因轉(zhuǎn)移概念：基因轉(zhuǎn)移概念： 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(chēng)為基因轉(zhuǎn)移（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(chēng)為基因轉(zhuǎn)移（gene transfergene transfer） 。 重組概念：重組概念： 轉(zhuǎn)移的基因與受體菌轉(zhuǎn)移的基因與受體菌DNADNA整合在一起稱(chēng)為重組（整合在一起稱(chēng)為重組（ recombinationrecombination），使受體菌獲得供體菌的某些性狀。），使受體菌獲得供體菌的某些性狀。 基因轉(zhuǎn)移和重組的方式：基因轉(zhuǎn)移和重組的方式： 可通過(guò)可通過(guò)轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)、溶原性轉(zhuǎn)換和細(xì)胞融合轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)、溶原性轉(zhuǎn)

19、換和細(xì)胞融合等方式進(jìn)行。（等方式進(jìn)行。（重要重要） （一）轉(zhuǎn)化（transformation） 轉(zhuǎn)化是供體菌裂解后，游離的轉(zhuǎn)化是供體菌裂解后，游離的DNADNA片段被受體菌直接攝取，并整合到受體菌的基因組中，使受體菌獲得新的片段被受體菌直接攝取，并整合到受體菌的基因組中，使受體菌獲得新的 性狀。性狀。 轉(zhuǎn)化現(xiàn)象在肺炎鏈球菌、葡萄球菌和流感嗜血桿菌等中被證實(shí)。轉(zhuǎn)化現(xiàn)象在肺炎鏈球菌、葡萄球菌和流感嗜血桿菌等中被證實(shí)。 S型細(xì)菌， 菌體有莢 膜，有毒 性,菌落光 滑。 R型細(xì)菌， 菌體無(wú)莢 膜，無(wú)毒 性,菌落粗菌落粗 糙糙。 19441944年，艾弗里等人的年，艾弗里等人的 實(shí)驗(yàn)不僅揭開(kāi)了實(shí)驗(yàn)不僅揭

20、開(kāi)了“格里格里 菲斯之謎菲斯之謎”，并且在世，并且在世 界上第一次證明基因就界上第一次證明基因就 在在DNADNA上。上。 OswaldTheodoreAvery （18771955） v轉(zhuǎn)化因子（transformingprinciple） 在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，轉(zhuǎn)化的DNA片段稱(chēng)為轉(zhuǎn)化 因子，分子量小于107，最多不超過(guò) 1020個(gè)基因。 v感受態(tài)（competence） 受體菌能從周?chē)h(huán)境吸收外源性DNA進(jìn)行 轉(zhuǎn)化的生理狀態(tài)?？勺园l(fā)產(chǎn)生，也可人工 誘導(dǎo)。 （二）接合（conjugation） 接合是細(xì)菌通過(guò)接合是細(xì)菌通過(guò)性菌毛性菌毛相互連接溝通，將遺傳物質(zhì)（相互連接溝通，將遺傳物質(zhì)（主主 要是質(zhì)

21、粒要是質(zhì)粒DNADNA）從供體菌轉(zhuǎn)移給受體菌。）從供體菌轉(zhuǎn)移給受體菌。 接合性質(zhì)粒：接合性質(zhì)粒：能通過(guò)接合方式轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒稱(chēng)為接合性質(zhì)能通過(guò)接合方式轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒稱(chēng)為接合性質(zhì) 粒，粒，F(xiàn) F質(zhì)粒、質(zhì)粒、R R質(zhì)粒、質(zhì)粒、ColCol質(zhì)粒和毒力質(zhì)粒。質(zhì)粒和毒力質(zhì)粒。 1.質(zhì)粒的接合 (F +X F- F + ） F+F-F+F- F+F+F+F+ Donor Recipient oriT 高頻重組菌高頻重組菌(High frequency recombinant,(High frequency recombinant, Hfr)Hfr)：F F質(zhì)粒能穩(wěn)定地被整合到染色體所形成的細(xì)菌質(zhì)粒能穩(wěn)定地被整合到

22、染色體所形成的細(xì)菌。 HfrF-HfrF- HfrF-HfrF- HfrHfr接合 接合 F F- -菌 菌 F F- - 菌（接合狀態(tài)可自發(fā)解離或受外界因素 菌（接合狀態(tài)可自發(fā)解離或受外界因素 影響中斷，很難獲完整影響中斷，很難獲完整F F質(zhì)粒）質(zhì)粒） 從從HfrHfr菌中染色體上脫離下來(lái)的菌中染色體上脫離下來(lái)的F F質(zhì)粒有時(shí)會(huì)攜帶相鄰的染質(zhì)粒有時(shí)會(huì)攜帶相鄰的染 色體基因或色體基因或DNADNA片段，稱(chēng)為片段，稱(chēng)為F F質(zhì)粒（該菌被稱(chēng)為質(zhì)粒（該菌被稱(chēng)為F F菌）。菌）。 F+F+菌、菌、HfrHfr、F F三種菌都有性菌毛，均可通過(guò)接合方式進(jìn)三種菌都有性菌毛，均可通過(guò)接合方式進(jìn) 行基因的轉(zhuǎn)移

23、。行基因的轉(zhuǎn)移。 2.R2.R質(zhì)粒的接合質(zhì)粒的接合 R R質(zhì)粒發(fā)現(xiàn)質(zhì)粒發(fā)現(xiàn) 19591959年首先由日本學(xué)者分離到抗多種藥物的宋內(nèi)志賀菌年首先由日本學(xué)者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。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健康人中大腸埃希菌30%50%30%50%有有R R質(zhì)粒，而致病性大腸質(zhì)粒，而致病性大腸 埃希菌埃希菌90%90%有有R R質(zhì)粒。質(zhì)粒。 R R質(zhì)粒與耐藥性有關(guān)，尤其與多重耐藥性有關(guān)。耐藥質(zhì)粒質(zhì)粒與耐藥性有關(guān)，尤其與多重耐藥性有關(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。從一個(gè)細(xì)菌轉(zhuǎn)移到另一個(gè)細(xì)菌中。 耐藥傳遞因

24、子（耐藥傳遞因子（RTFRTF）：）：與與F F質(zhì)粒相似，編碼性菌毛的產(chǎn)生和通過(guò)接合轉(zhuǎn)移質(zhì)粒相似，編碼性菌毛的產(chǎn)生和通過(guò)接合轉(zhuǎn)移 耐藥（耐藥（r r）決定子：）決定子：r-dirr-dir能編碼對(duì)抗菌藥物的耐藥性，可由幾個(gè)轉(zhuǎn)座子（能編碼對(duì)抗菌藥物的耐藥性，可由幾個(gè)轉(zhuǎn)座子（TnTn）連接相鄰排列，如）連接相鄰排列，如Tn9Tn9帶有氯帶有氯 霉素耐藥基因，霉素耐藥基因，Tn4Tn4帶有氨芐青霉素、磺胺、鏈霉素的耐藥基因，帶有氨芐青霉素、磺胺、鏈霉素的耐藥基因，Tn5Tn5帶有卡那霉素的耐藥基因。帶有卡那霉素的耐藥基因。 r r決定子在與決定子在與RTFRTF結(jié)合的狀態(tài)下結(jié)合的狀態(tài)下, ,才能傳遞

25、給受體菌。才能傳遞給受體菌。 vR質(zhì)粒的組成 R R質(zhì)粒決定耐藥的機(jī)制質(zhì)粒決定耐藥的機(jī)制 使細(xì)菌產(chǎn)生滅活抗生素的酶類(lèi)；使細(xì)菌產(chǎn)生滅活抗生素的酶類(lèi)； R R質(zhì)?？刂萍?xì)菌改變藥物作用的靶部位；質(zhì)粒控制細(xì)菌改變藥物作用的靶部位； R R質(zhì)粒可控制細(xì)菌細(xì)胞對(duì)藥物的通透性。質(zhì)?？煽刂萍?xì)菌細(xì)胞對(duì)藥物的通透性。 Tn 9 Tn 21 Tn 10 Tn 8 RTF R determinant （三）轉(zhuǎn)導(dǎo)（三）轉(zhuǎn)導(dǎo)（transductiontransduction） 轉(zhuǎn)導(dǎo)是以轉(zhuǎn)導(dǎo)是以噬菌體噬菌體為載體，將供體菌的一段為載體，將供體菌的一段DNADNA轉(zhuǎn)移到受體轉(zhuǎn)移到受體 菌內(nèi)，使受體菌獲得供體菌的某些性狀。菌內(nèi)

26、，使受體菌獲得供體菌的某些性狀。 普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（generalized transductiongeneralized transduction） 局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（restricted transductionrestricted transduction） （1 1）普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)）普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo) 普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)：普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)：是是毒性噬菌體毒性噬菌體在復(fù)制過(guò)程中，或者在復(fù)制過(guò)程中，或者前噬菌體前噬菌體在脫在脫 離溶原菌染色體進(jìn)入裂解期的后期，噬菌體的離溶原菌染色體進(jìn)入裂解期的后期，噬菌體的DNADNA已大量復(fù)制，已大量復(fù)制， 裝配時(shí)可能會(huì)發(fā)生裝配錯(cuò)誤裝配時(shí)可能會(huì)發(fā)生裝配錯(cuò)誤，誤將細(xì)菌的

27、，誤將細(xì)菌的DNADNA片段裝入噬菌體片段裝入噬菌體 的頭部，成為一個(gè)轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體。轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體能以正常方式感染的頭部，成為一個(gè)轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體。轉(zhuǎn)導(dǎo)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)。另一宿主菌，并將其頭部的染色體注入受體菌內(nèi)。 被包裝的被包裝的DNADNA可以是供體菌染色體上的任何部分可以是供體菌染色體上的任何部分。 普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo) 普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)的結(jié)果普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)的結(jié)果 完全轉(zhuǎn)導(dǎo)完全轉(zhuǎn)導(dǎo) 外源性外源性DNADNA片段與受體菌的染色體整合，并隨染色體而傳代，稱(chēng)完全片段與受體菌的染色體整合，并隨染色體而傳代，稱(chēng)完全 轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo) 流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo) 外源性外源性DNADNA片

28、段游離在胞質(zhì)中片段游離在胞質(zhì)中, ,既不能與受體菌染色體整合，也不能自既不能與受體菌染色體整合，也不能自 身復(fù)制，只能進(jìn)行轉(zhuǎn)錄、翻譯，表達(dá)相應(yīng)的生物學(xué)性狀，稱(chēng)為流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)身復(fù)制，只能進(jìn)行轉(zhuǎn)錄、翻譯，表達(dá)相應(yīng)的生物學(xué)性狀，稱(chēng)為流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo) （2 2）局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)）局限性轉(zhuǎn)導(dǎo) 局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)或特異性轉(zhuǎn)導(dǎo)，是通過(guò)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)或特異性轉(zhuǎn)導(dǎo)，是通過(guò)溫和噬菌體溫和噬菌體將供體菌將供體菌某些特定的基因某些特定的基因轉(zhuǎn)移給受體菌。轉(zhuǎn)移給受體菌。 如如噬菌體進(jìn)入大腸埃希噬菌體進(jìn)入大腸埃希 菌菌K12K12。 （四）溶原性轉(zhuǎn)換（四）溶原性轉(zhuǎn)換 溶原性轉(zhuǎn)換是當(dāng)溫和噬菌體感染細(xì)菌時(shí)，宿主菌染色體中獲得了噬菌體的溶原性轉(zhuǎn)換是當(dāng)溫和噬

29、菌體感染細(xì)菌時(shí)，宿主菌染色體中獲得了噬菌體的DNADNA片段，使其成為溶原狀態(tài)時(shí)片段，使其成為溶原狀態(tài)時(shí) 而致細(xì)菌獲得新的性狀。而致細(xì)菌獲得新的性狀。 白喉棒狀桿菌白喉棒狀桿菌 基因來(lái)源基因來(lái)源轉(zhuǎn)移方式轉(zhuǎn)移方式 轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化供體菌供體菌直接攝取直接攝取 接合接合供體菌供體菌性菌毛性菌毛 轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)供體菌供體菌噬菌體為載體噬菌體為載體 溶源性轉(zhuǎn)換溶源性轉(zhuǎn)換噬菌體噬菌體整合整合 基因轉(zhuǎn)移與重組基因轉(zhuǎn)移與重組4 4種方式的主要區(qū)別種方式的主要區(qū)別 第三節(jié)第三節(jié) 微生物遺傳變異的應(yīng)用微生物遺傳變異的應(yīng)用 在細(xì)菌分類(lèi)學(xué)上的應(yīng)用在細(xì)菌分類(lèi)學(xué)上的應(yīng)用 在疾病的診斷、治療與預(yù)防中的應(yīng)用在疾病的診斷、治療與預(yù)防中的應(yīng)

30、用 病原性診斷病原性診斷 特異性防治特異性防治 微生物基因組研究微生物基因組研究 在測(cè)定致癌物質(zhì)中的應(yīng)用在測(cè)定致癌物質(zhì)中的應(yīng)用 在流行病學(xué)中的應(yīng)用在流行病學(xué)中的應(yīng)用 在基因工程中的應(yīng)用在基因工程中的應(yīng)用 在疾病的診斷、治療與預(yù)防中的應(yīng)用 診斷方面：診斷方面：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(fù)雜化；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(fù)雜化； 治療方面：治療方面：耐藥菌株日益增多，預(yù)防耐藥性；耐藥菌株日益增多，預(yù)防耐藥性； 藥敏實(shí)驗(yàn)藥敏實(shí)驗(yàn) 早期足量早期足量 要有一定療程要有一定療程, ,聯(lián)合用藥聯(lián)合用藥 不要濫用不要濫用 預(yù)防方面：預(yù)

31、防方面：減毒菌株和無(wú)毒株可制備成疫苗。減毒菌株和無(wú)毒株可制備成疫苗。 在測(cè)定致癌物質(zhì)中的應(yīng)用 凡能誘導(dǎo)細(xì)菌發(fā)生突變的物質(zhì)都有可能是致癌物質(zhì)。凡能誘導(dǎo)細(xì)菌發(fā)生突變的物質(zhì)都有可能是致癌物質(zhì)。 AmesAmes實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 傷寒沙門(mén)菌（傷寒沙門(mén)菌（hishis- -）（hishis+ +） 小小 結(jié)結(jié) 1.1.細(xì)菌變異的物質(zhì)基礎(chǔ)。細(xì)菌變異的物質(zhì)基礎(chǔ)。 2.2.解釋細(xì)菌毒力變異、耐藥性變異的概念并舉例說(shuō)明。解釋細(xì)菌毒力變異、耐藥性變異的概念并舉例說(shuō)明。 3.3.細(xì)菌遺傳性變異的機(jī)制有哪些？解釋轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)細(xì)菌遺傳性變異的機(jī)制有哪些？解釋轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn) 導(dǎo)、溶源性轉(zhuǎn)換的概念。導(dǎo)、溶源性轉(zhuǎn)換的概念。 1 1

32、、毒力變異（有利有弊）、毒力變異（有利有弊） 棒狀桿菌噬菌體棒狀桿菌噬菌體 白喉棒狀桿菌白喉棒狀桿菌 獲得白喉毒素獲得白喉毒素 ( (無(wú)毒無(wú)毒) () (有毒有毒) ) 質(zhì)粒的特征質(zhì)粒的特征 自我復(fù)制能力，為復(fù)制子，單拷貝或多拷貝自我復(fù)制能力，為復(fù)制子，單拷貝或多拷貝 緊密型質(zhì)粒和松弛型質(zhì)粒緊密型質(zhì)粒和松弛型質(zhì)粒 編碼產(chǎn)物賦予細(xì)菌某些性狀特征編碼產(chǎn)物賦予細(xì)菌某些性狀特征 可自行丟失與消除可自行丟失與消除 有轉(zhuǎn)移性有轉(zhuǎn)移性 可分為相容性和不相容性可分為相容性和不相容性 溶原性轉(zhuǎn)換（溶原性轉(zhuǎn)換（lysogenic conversionlysogenic conversion） 當(dāng)細(xì)菌處于溶原期，某些前噬菌體攜帶的外源性基因會(huì)在細(xì)菌內(nèi)表達(dá)，從而改變細(xì)菌的某些生物學(xué)性狀，當(dāng)細(xì)菌處于溶原期，某些前噬菌體攜帶的外源性基因會(huì)在細(xì)菌內(nèi)表達(dá)，從而改變細(xì)菌的某些生物學(xué)性狀， 稱(chēng)為溶原性轉(zhuǎn)換稱(chēng)為溶原性轉(zhuǎn)換 。 白喉棒狀桿菌產(chǎn)生白喉毒素，是因其前噬菌體（白喉棒狀桿菌產(chǎn)生白喉毒素，是因其前噬菌體（-棒狀噬棒狀噬 菌體）帶有毒素蛋白結(jié)構(gòu)基因（菌體）帶有毒素