醫(yī)藥-臨床-護(hù)理細(xì)菌的遺傳和變異ppt課件

1、歡迎進(jìn)入學(xué)習(xí) 課堂遺傳使細(xì)菌的性狀保持相對(duì)穩(wěn)定細(xì)菌的遺傳和變異細(xì)菌的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理、抗原性、致病性和耐藥性等性狀與親代之間存在不同程度的差異，這種現(xiàn)象稱(chēng)為變異變異的種類(lèi)遺傳性變異（基因型變異）非遺傳性變異（表型變異）遺傳性變異非遺傳性變異基因改變+-遺傳+-可逆性-+外界環(huán)境-+變異幅度個(gè)別細(xì)胞群體一、細(xì)菌性狀的變異現(xiàn)象形態(tài)的變異變形桿菌 0.1%石炭酸遷徙生長(zhǎng)（H） 點(diǎn)狀生長(zhǎng)、單個(gè)菌 落（O） 可逆細(xì)菌性狀的變異現(xiàn)象結(jié)構(gòu)的變異指細(xì)菌某些結(jié)構(gòu)的丟失（包括基本結(jié)構(gòu)或特殊結(jié)構(gòu)）。 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)細(xì)菌性狀的變異現(xiàn)象菌落變異SR型變異 光滑型

2、菌落經(jīng)過(guò)多次人工培養(yǎng)變異為粗糙型菌落。細(xì)菌性狀的變異現(xiàn)象毒力變異增強(qiáng) 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)牛分支桿菌 Mycobacterium bovis 置于含膽汁的培養(yǎng)基，逐漸增加膽汁的濃度13年在膽汁中適應(yīng)性生長(zhǎng)，充分減毒成為預(yù)防肺結(jié)核的疫苗?？ń槊?Bacillus Calmette-Guerin (BCG)耐藥性變異對(duì)藥物從敏感到耐受稱(chēng)耐藥。金黃色葡萄球菌有些細(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(lài)性。 含鏈霉素培基痢疾桿菌 依鏈株 長(zhǎng)期培養(yǎng)細(xì)菌性狀的變異現(xiàn)象細(xì)菌性狀的變異現(xiàn)象特點(diǎn)：不僅形態(tài)改變

3、，理化性狀，毒力，致病力，抗原性等性狀也發(fā)生變化一般性狀變?nèi)?，例外：結(jié)核桿菌、炭疽桿菌、鼠疫桿菌。二、遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)染色體和染色體外遺傳物質(zhì) 質(zhì)粒轉(zhuǎn)位因子染色體和質(zhì)粒 染色體細(xì)絲狀雙股，閉合，環(huán)狀DNA鏈，如在DNA復(fù)制中堿基發(fā)生變化，就使子代發(fā)生變異而出現(xiàn)新的性狀。 質(zhì)粒是染色體外的遺傳物質(zhì)，存在于細(xì)胞質(zhì)中，起到傳遞遺傳基因的作用。染色體基因基因DNA基因是一段DNADNA就是脫氧核糖核酸（長(zhǎng)鏈）腺嘌呤（A）鳥(niǎo)嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（C）ATCGAAATTTTTTAAAGGGGGCCCCCGC基因控制Pr因而控制性狀G A TC T AG A UDNAmRNA天冬氨酸 質(zhì)粒 核外

4、環(huán)狀小型DNA獨(dú)立復(fù)制穩(wěn)定遺傳F因子 與有性接合有關(guān)種類(lèi) R因子 與抗藥性有關(guān)COL 編碼免疫蛋白Ti質(zhì)粒 誘癌質(zhì)粒降解散質(zhì)粒：編碼降解有害物質(zhì)的酶用途 基因工程中作為目的基因載體質(zhì)粒原核生物遺傳物質(zhì)存在的另一種方式轉(zhuǎn)位因子1.轉(zhuǎn)位因子是細(xì)菌內(nèi)DNA序列的一個(gè)片段。2.可以在染色體和質(zhì)粒中隨機(jī)轉(zhuǎn)移。3.不能獨(dú)立復(fù)制，必須依附在染色體或質(zhì)粒上與之同時(shí)復(fù)制。轉(zhuǎn)位因子的分類(lèi)按結(jié)構(gòu)與功能不同，可分為兩類(lèi)插入序列：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅7502000個(gè)堿基對(duì)，只有插入功能，不帶有其他遺傳信息。結(jié)構(gòu)：TransposaseABCDEFGGFEDCBA插入序列的作用1.引起突變 2. 插入質(zhì)粒 3.引起相變異H1 g

5、eneH1 flagellaISH2 geneH2 flagella沙門(mén)氏菌 H 抗原的相變異轉(zhuǎn)位因子的分類(lèi)轉(zhuǎn)座子：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有20008000個(gè)堿基對(duì)，除了攜帶與轉(zhuǎn)位有關(guān)的序列外，還攜帶某些結(jié)構(gòu)基因，如耐藥性，毒力等，可隨插入而轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)：IS ISResistance Gene(s)IS ISResistance Gene(s)轉(zhuǎn)座子的作用 轉(zhuǎn)移抗性基因三、細(xì)菌變異的機(jī)制（一）基因突變（單個(gè)細(xì)菌的）概念：細(xì)菌的遺傳基因發(fā)生突然而穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)改變，導(dǎo)致細(xì)菌性狀的遺傳性變異。本質(zhì)：DNA核苷酸序列的改變基因突變的類(lèi)型根據(jù)改變片段的大小分為：小突變（點(diǎn)突變）是由于個(gè)別堿基的置換、插入或缺失引起的較少

6、的性狀變異。大突變（染色體突變）是由于大段DNA發(fā)生易位、缺失、重復(fù)引起的較大的性狀變異。突變的規(guī)律（以細(xì)菌耐藥性為例說(shuō)明）產(chǎn)生突變的幾率極低（突變率一般為10-6-10-9）某些外界的理化因素可顯著提高突變率，這種作用稱(chēng)為誘變。在群體上，各種性狀都可發(fā)生突變，且彼此是獨(dú)立的。突變的規(guī)律由于突變的根源是遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變，因此突變后的新性狀是穩(wěn)定的，可遺傳的。突變的結(jié)果與突變的原因間不相對(duì)應(yīng)。突變后的某一性狀可以同樣的頻率回復(fù)到原有的 性狀。即回復(fù)突變突變的自發(fā)性和不對(duì)應(yīng)性證明即突變是隨機(jī)的，不定向的，外界因素不能決定細(xì)菌的性狀如何改變。如抗青霉素的突變并非由于接觸青霉素所引起，青霉素只是起到

7、篩選的作用（除去敏感菌，留下耐藥菌），突變不是誘導(dǎo)的結(jié)果。（影印試驗(yàn)）影印培養(yǎng)無(wú)藥培養(yǎng)基含藥培養(yǎng)基影印培養(yǎng)試驗(yàn) 原始敏感菌種（二）基因的轉(zhuǎn)移與重組（兩個(gè)細(xì)菌之間的）基因轉(zhuǎn)移（gene transfer） 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。重組（ recombination）轉(zhuǎn)移的基因與受體菌DNA整合在一起稱(chēng)為重組，使受體菌獲得供體菌的某些性狀?；蜣D(zhuǎn)移和重組的方式轉(zhuǎn)化：受體菌直接攝取供體菌的游離DNA片段，并將其整合到自己的基因中去，獲得供體菌部分遺傳特性的過(guò)程。 攝取供體菌 受體菌 DNA轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)材料方法動(dòng)物實(shí)驗(yàn)細(xì)菌培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)S型菌無(wú)細(xì)胞抽提液試驗(yàn)光滑型（S）粗糙型

8、（R）有 莢 膜菌落光滑分泌毒素致 病無(wú) 莢 膜菌落粗糙無(wú) 毒不 致 病SSS三個(gè)血清型RRR三個(gè)血清型實(shí)驗(yàn)材料： 肺炎雙球菌活的S菌加活R菌和熱死S菌抽血分離死加活S菌死加活R菌或死S菌活轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（1）動(dòng)物實(shí)驗(yàn)殺死 無(wú)菌落生長(zhǎng) 體外培養(yǎng) 活菌 體外培養(yǎng) 菌落 菌落多菌落少 體外混合培養(yǎng)殺死 活菌 轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（2）細(xì)菌培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)大量R菌落活R菌S菌無(wú)細(xì)胞抽提液+活R菌+S菌DNAS菌落轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（3）S型菌無(wú)細(xì)胞抽提液試驗(yàn)S菌PrS菌多糖R菌落活R菌+轉(zhuǎn)化的機(jī)制轉(zhuǎn)化過(guò)程發(fā)生轉(zhuǎn)化的因素（1）親緣關(guān)系越近，轉(zhuǎn)化率越高。（2）受體菌要處于感受態(tài)，此時(shí)細(xì)菌表面有一種吸附DNA受體，易吸收供體菌的DNA而發(fā)生

9、轉(zhuǎn)化。從出現(xiàn)到消失約為分鐘(對(duì)數(shù)期的后期）（3）雙鏈有轉(zhuǎn)化能力，單鏈沒(méi)有基因轉(zhuǎn)移和重組的方式接合：細(xì)菌通過(guò)性菌毛連接溝通，將遺傳物質(zhì)從供體菌轉(zhuǎn)移給受體菌，使受體菌獲得供體菌的某些性狀.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)粒，F(xiàn)質(zhì)粒、R質(zhì)粒、Col質(zhì)粒和毒力質(zhì)粒等。 性菌毛供體菌 受體菌 F R等+A+B+C-D-色絲缺陷型A-B-C+D+ 蘇缺賴(lài)陷型接 合 及 其 發(fā) 現(xiàn)A+B+C+D+F質(zhì)粒的接合F質(zhì)粒編碼性菌毛，有F質(zhì)粒的為雄性菌，無(wú)F質(zhì)粒的為雌性菌，細(xì)菌通過(guò)性菌毛轉(zhuǎn)移F質(zhì)粒，使雌性菌變?yōu)樾坌跃?。接合的機(jī)制高頻重組菌和F菌株F+HfrHfrFHfr和F-菌株雜交的機(jī)制HfrF-

10、HfrF-HfrF-HfrF-F 和F-菌株雜交的機(jī)制FFFFFF-FF-雄性菌株 Hfr菌株 F 菌株 菌株 （雌株）因子和接合 F+ 菌株FF+F+F+F+FFF+FHfrHfrF（多數(shù)情況下）F+HfrHfrHfr（少數(shù)情況下）雄性菌株與雌性菌株接合結(jié)果R質(zhì)粒的接合R質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)組成：耐藥傳遞因子（RTF) 編碼性菌毛與F質(zhì)粒功能相似起傳遞基因的作用。耐藥決定因子 編碼對(duì)抗菌藥物的耐藥性Tn 9Tn 21Tn 10Tn 8RTFR determinantR質(zhì)粒的接合兩者必須同時(shí)存在才能將耐藥性轉(zhuǎn)移給其它細(xì)菌。所以許多細(xì)菌即使從未接觸過(guò)某些藥物，也可以從耐藥菌株直接獲得R質(zhì)粒而產(chǎn)生耐藥性。一

11、個(gè)R質(zhì)?？捎卸喾N耐藥基因，產(chǎn)生對(duì)多種藥物的耐藥性。基因轉(zhuǎn)移和重組的方式轉(zhuǎn)導(dǎo)：是以溫和噬菌體為載體，將供體菌的遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移到受體菌，使受體菌獲得供體菌的某些性狀。 溫和噬菌體載體供體菌 受體菌轉(zhuǎn)導(dǎo)的分類(lèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)分為：普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（溫和噬菌體裂解期） 完全轉(zhuǎn)導(dǎo) 流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo) 局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（溫和噬菌體溶源期） 供體A-B+普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)A-B+A+B-少數(shù)受體A+B+經(jīng)重組形成轉(zhuǎn)導(dǎo)子鼠傷寒沙門(mén)氏菌A+B-多數(shù)受體形成溶源菌A-B+色氨酸缺陷型A+B-組氨酸缺陷型結(jié)果完全轉(zhuǎn)導(dǎo)流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)未整合整合galbiogalbio宿主基因組整合不正常切離（10-410-6）正常切離正常dgaldbio局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)裂解物的形成局限性轉(zhuǎn)

12、導(dǎo)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)基因轉(zhuǎn)移和重組的方式溶源性轉(zhuǎn)換：溫和噬菌體在溶源期以前噬菌體的形式在細(xì)菌內(nèi)與細(xì)菌的染色體發(fā)生重組，使細(xì)菌獲得新的性狀。（白喉?xiàng)U菌，肉毒桿菌） 溫和噬菌體載體供體菌 受體菌溶源性轉(zhuǎn)換特點(diǎn)溫和噬菌體并不攜帶外源供體菌的基因獲得新性狀的是溶源化的宿主細(xì)胞獲得的性狀可隨噬菌體的消失而同時(shí)消失基因來(lái)源轉(zhuǎn)移方式transformation供體菌直接攝取conjugation供體菌性菌毛transduction供體菌噬菌體為載體lysogenic conversion噬菌體整合1.診斷方面：防止誤診2.治療方面：防止耐藥菌株的產(chǎn)生和擴(kuò)散，需合理使用抗生素：藥敏試驗(yàn)、足量全療程用藥、聯(lián)合用藥、首選經(jīng)濟(jì)易得高度敏感的藥物