醫(yī)學(xué)微生物學(xué)6、遺傳變異(人衛(wèi))

醫(yī)學(xué)微生物學(xué)6、遺傳變異(人衛(wèi))第一頁，共52頁。形態(tài)變異

3-6%食鹽

鼠疫桿菌────→多形態(tài)性(衰殘型)。

瓊脂培基

第一節(jié)細(xì)菌的變異現(xiàn)象第二頁，共52頁。L型變異

青霉素、溶菌酶

正常形態(tài)細(xì)菌──────→L型變異

(部分或完全失去胞壁)

第三頁，共52頁。特殊結(jié)構(gòu)變異

42-43℃

炭疽桿菌────→失去形成芽胞能力,

10-20天毒性降低

第四頁，共52頁。特殊結(jié)構(gòu)變異變形桿菌（H）1%石炭酸（O）遷徙生長菌落樣生長鞭毛變異第五頁，共52頁。菌落變異

陳舊培養(yǎng)基中長期培養(yǎng)

光滑型菌落─────→粗糙型菌落

S失去LPS的特異性R

多糖重復(fù)單位SR變異為全面變異。第六頁，共52頁。毒力變異

β棒狀噬菌體

白喉棒狀桿菌────→獲得白喉毒素

膽汁、甘油、馬鈴薯培養(yǎng)基

牛型結(jié)核桿菌────────→卡介苗

13年(230代)第七頁，共52頁。耐藥性變異金黃色葡萄球菌耐PNC的菌株已從1946年的14%上升至目前的85%。有些細(xì)菌還表現(xiàn)為同時(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(耐藥菌株)

長期培養(yǎng)

第八頁，共52頁。第二節(jié)細(xì)菌的遺傳物質(zhì)一、細(xì)菌染色體（chromosome）環(huán)狀雙螺旋的DNA長鏈、按一定結(jié)構(gòu)反復(fù)回旋成松散的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)附著于橫隔中介體或細(xì)胞膜第九頁，共52頁。

特點(diǎn)1.相對(duì)較小，只有一個(gè)復(fù)制起始位點(diǎn)2.結(jié)構(gòu)基因多為單拷貝基因3.功能相關(guān)的基因高度集中成操縱子4.具有連續(xù)的基因結(jié)構(gòu)，無內(nèi)含子,轉(zhuǎn)錄后的RNA無需剪切5.大部分基因具有編碼功能，且編碼序列多無重疊6.具有各種功能的識(shí)別區(qū)（含有特殊順序）第十頁，共52頁。細(xì)菌染色體的復(fù)制－－半保留復(fù)制第十一頁，共52頁。

致病島（pathogenicityisland）－－位于致病菌染色體上－－常為分子量較大（20～100kbp）的基因群－－毒力相關(guān)基因的外源性DNA片斷－－兩側(cè)往往含有重復(fù)序列或插入序列－－其G＋C％與密碼使用與宿主菌染色體有明顯差異第十二頁，共52頁。

細(xì)菌染色體外的遺傳物質(zhì)，為環(huán)狀、閉合的雙股DNA；能自我復(fù)制；賦予細(xì)菌的某些重要的生物學(xué)性狀；并非細(xì)菌生命活動(dòng)所必需，可以自然丟失，也可以在細(xì)菌間轉(zhuǎn)移；具有相容性與不相容性。二、質(zhì)粒（plasmid)第十三頁，共52頁。第十四頁，共52頁。第十五頁，共52頁。質(zhì)粒的分類：1、接合性質(zhì)粒與非接合性質(zhì)粒2、嚴(yán)緊型質(zhì)粒與松弛型質(zhì)粒3、相容性質(zhì)粒與不相容性質(zhì)粒4、具質(zhì)?；蚓幋a的生物學(xué)性狀分毒力質(zhì)粒（Vi）；細(xì)菌素質(zhì)粒（col）等致育性質(zhì)粒（F）；耐藥性質(zhì)粒（R）第十六頁，共52頁。三、轉(zhuǎn)座因子（tranponsableelement)

細(xì)菌染色體或質(zhì)粒DNA分子中一段特異的核苷酸序列片段，可在DNA分子中隨機(jī)轉(zhuǎn)移，但須依附于染色體或質(zhì)粒同時(shí)復(fù)制。主要有三類：插入序列（IS）轉(zhuǎn)座子Tn

轉(zhuǎn)座噬菌體（Mu噬菌體）第十七頁，共52頁。TransposaseABCDEFGGFEDCBA插入序列（insertionsequence,IS）--最小的轉(zhuǎn)位因子，長度不超過2kb--不攜帶任何與插入功能無關(guān)的基因區(qū)域--往往插入后與插入點(diǎn)附近序列共同起作用可能是原細(xì)胞正常代謝的調(diào)節(jié)開關(guān)之一第十八頁，共52頁。--轉(zhuǎn)座子可能與細(xì)菌的多重耐藥性有關(guān)

IS

ISResistanceGene(s)IS

ISResistanceGene(s)轉(zhuǎn)座子（transposon,Tn）--長度>2kb，除攜帶與轉(zhuǎn)位有關(guān)的基因,

還攜帶多種結(jié)構(gòu)基因第十九頁，共52頁。四、整合子（Integron，In)

一種運(yùn)動(dòng)性的DNA分子，具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)可捕獲和整合外源性基因，使之轉(zhuǎn)化為功能性基因的表達(dá)單位。可存在于染色體、質(zhì)粒或轉(zhuǎn)座子上，是細(xì)菌固有的遺傳單位。

又稱為整合子—基因盒系統(tǒng)（integron-genecassettessystem）第二十頁，共52頁。組成中間的可變區(qū)域1個(gè)或多個(gè)基因盒3’端保守區(qū)（3CS）5’端保守區(qū)（5CS）整合子—基因盒系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)第二十一頁，共52頁。5’3’intIgene2gene1

整合子結(jié)構(gòu)示意圖attIABCP1P25′3′geneRYYYAACGTTRRRYattCattC第二十二頁，共52頁。5CSintI基因編碼整合酶integrase，催化基因盒整合至具有同源性的短序列（attI或attC）之間外源基因整合位點(diǎn)attI兩個(gè)啟動(dòng)區(qū)域據(jù)intI基因的不同，可將In分為六類整合酶啟動(dòng)子可變區(qū)啟動(dòng)子第二十三頁，共52頁。由3個(gè)ORF組成

qacE1編碼季胺類化合物耐藥性

sul1編碼磺胺類藥物耐藥性

ORF5功能不明3CS第二十四頁，共52頁?；蚝校╣enecassettes）可移動(dòng)的小分子DNA，僅攜帶一個(gè)基因和一個(gè)特異性重組位點(diǎn)（即attC），不含啟動(dòng)子目前發(fā)現(xiàn)的基因盒攜帶的基因絕大多數(shù)為抗生素耐藥基因第二十五頁，共52頁。

細(xì)菌的許多相關(guān)基因串聯(lián)排列在染色體的特定部位，其上游有啟動(dòng)子和操縱基因序列，共同構(gòu)成一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，稱為操縱子。

其上游有調(diào)節(jié)基因控制操縱子的活動(dòng)。第三節(jié)細(xì)菌基因表達(dá)的調(diào)節(jié)第二十六頁，共52頁。一、抑制基因轉(zhuǎn)錄1、阻遏蛋白：抑制基因轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)，有操縱基因結(jié)合區(qū)和誘導(dǎo)物結(jié)合區(qū)。2、輔阻遏物：酶反應(yīng)的終末產(chǎn)物或結(jié)構(gòu)相似的化合物，與阻遏蛋白和操縱基因結(jié)合，抑制基因轉(zhuǎn)錄。

第二十七頁，共52頁。二、促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄分解物基因激活蛋白（CAP）能增強(qiáng)RNA聚合酶和啟動(dòng)子的結(jié)合，明顯提高基因的轉(zhuǎn)錄與翻譯。第二十八頁，共52頁。一、突變突變（mutation)—遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生突然而穩(wěn)定的改變，包括置換、插入、缺失。分為：點(diǎn)突變和染色體畸變自然突變誘發(fā)突變第四節(jié)細(xì)菌變異的機(jī)理第二十九頁，共52頁。

突變的規(guī)律（1）稀有性、突變率低，但有可誘導(dǎo)性（2）隨機(jī)性、自發(fā)性，外界因素有助于突變菌株的選擇（3）回復(fù)突變往往是表型回復(fù)第三十頁，共52頁。第三十一頁，共52頁。一）轉(zhuǎn)化（transformation)

供體菌受體菌

游離DNA直接攝取二、基因的轉(zhuǎn)移與重組第三十二頁，共52頁。

條件供、受體菌具有同源性轉(zhuǎn)化因子分子量小于1X107，不超過10-20基因3.受體菌處于感受態(tài)（對(duì)數(shù)生長期）4.環(huán)境中的Ca2+、Mg2+

、cAMP等可維持DNA穩(wěn)定性第三十三頁，共52頁。

感受態(tài)（competence）

細(xì)菌表面帶有大量吸附DNA的受體，包括DNA結(jié)合蛋白、細(xì)胞壁自溶素、各種核酸酶常出現(xiàn)在細(xì)菌的對(duì)數(shù)生長期，持續(xù)時(shí)間不一低滲的氯化鈣、冷休克可人工誘導(dǎo)感受態(tài)第三十四頁，共52頁。

過程第三十五頁，共52頁。第三十六頁，共52頁。二）接合（conjugation)供體菌受體菌性菌毛質(zhì)?；蛉旧wDNA

凡是能通過接合方式轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒稱為接合性質(zhì)粒，包括F質(zhì)粒、R質(zhì)粒等第三十七頁，共52頁。

方式：1)F+ⅹF-2F+

F+F-F+F-F+F+F+F+DonorRecipient第三十八頁，共52頁。F+F+HfrHfr菌株：高頻重組菌株（Highfrequencyofrecombination)F質(zhì)粒整合到染色體上,與染色體一起復(fù)制，整合后的細(xì)菌能以高頻率轉(zhuǎn)移該菌染色體上的基因。

Hfr菌上的F質(zhì)粒也可被正常切割，Hfr菌變?yōu)镕+菌。第三十九頁，共52頁。HfrF-HfrF-HfrF-HfrF-

2）HfrⅹF-F-第四十頁，共52頁。F’F’F’F’F’F-F’F-3）F’質(zhì)粒：Hfr菌上的F質(zhì)粒被異常切割時(shí)，常帶有染色體上幾個(gè)鄰近的基因，可導(dǎo)致其再感染菌遺傳物質(zhì)的改變，此為性導(dǎo)。第四十一頁，共52頁。--編碼對(duì)抗菌藥物的耐藥性4)R質(zhì)粒的接合--R質(zhì)粒與耐藥性有關(guān)，尤其與多重耐藥性有關(guān)--R質(zhì)粒的組成--編碼性菌毛的產(chǎn)生耐藥傳遞因子（RTF）耐藥決定因子--幾個(gè)轉(zhuǎn)座子連接相鄰排列Tn9Tn21Tn10Tn8RTFRdeterminant第四十二頁，共52頁。三）轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction)供體菌受體菌供體DNA溫和噬菌體

轉(zhuǎn)導(dǎo)分為普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)和局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)兩類第四十三頁，共52頁。1.普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（Generalizedtransduction）

裂解末期的裝配錯(cuò)誤所致，可轉(zhuǎn)導(dǎo)供體菌的任一基因片段。分為：（1）完全轉(zhuǎn)導(dǎo)（2）流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)第四十四頁，共52頁。第四十五頁，共52頁。galbiogalbiogalbiogalbiobiogal2.局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)

溶原期的偏差脫落所致，只轉(zhuǎn)導(dǎo)供體菌染色體上個(gè)別特定的基因片段。第四十六頁，共52頁。四）溶原性轉(zhuǎn)換（lysogenicconversion)導(dǎo)致細(xì)菌獲得新的性狀溫和噬菌體以前噬菌體的形式與細(xì)菌染色體發(fā)生重組第四十七頁，共52頁。五）原生質(zhì)體融合（protopastfusion)--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)行彼此融合的過程

--一種人工基因轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，本質(zhì)上與基因轉(zhuǎn)移無關(guān)或關(guān)系很小--聚乙二醇可促使二種原生質(zhì)體的融合第四十八頁，共52頁。三、變異機(jī)理小結(jié)：突變：基因的轉(zhuǎn)移與重組：供體菌方式