病原生物学-第12章-正式细菌的遗传与变异

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病原生物学-细菌的遗传和变异

（二）质粒（plasmid）
细菌染色体外的遗传物质，是环状闭合的双链DNA。带有遗传性息，能自行复制，随细菌分裂转移到子代细胞，并非细菌生长所必需。特征
– 自我复制能力 – 编码产物赋予细菌某些性状特征 – 可自行丢失与人工消除 – 转移性（接合、转化或转导） – 相容性和不相容性
几种重要的质粒（编码的生物学性状）
吸附穿入生物合成成熟与释放
噬菌现象
液体培养基混浊澄清固体培养基中，出现噬斑（plaque）一定体积内的噬斑形成单位数目（pfu）
温和噬菌体
前噬菌体（prophage）溶原性细菌（lysogenic bacterium）溶原性（lysogeny）溶原性周期和溶菌性周期溶原性转换
意义：
① 改变遗传物质的核苷酸序列
② 影响插入点附近基因的表达（失活）
③ 直接插入一段新序列，造成基因的转移和重组
插入序列（insertion sequence,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
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。
IS Resistance Gene(s) IS
Tn 转座噬菌体或前噬菌体 – 是一些具有转座功能的溶原性噬菌体，当整合到细菌染色体
上，能改变溶原性细菌的某些生物学性状。
转座子的特征
转座子 Tn1 Tn2 Tn3
Tn4 Tn5 Tn6 Tn7 Tn9 Tn10 tn551 Tn971 Tn1681
携带耐药或毒素基因 AP（氨苄青霉素） AP、SM（链霉素）、Su（磺胺） Km（卡那霉素）

细菌的遗传和变异PPT课件

苏缺赖陷型
A+B+C+D+
F质粒的接合
F质粒编码性菌毛，有F质粒的为雄性菌，无F质粒的为雌性菌，细菌通过性菌毛转移F质粒，使雌性菌变为雄性菌。
接合的机制
高频重组菌和F’菌株
F+
Hfr
Hfr
F’
Hfr和F-菌株杂交的机制
Hfr
F-
Hfr
F-
Hfr
F-
Hfr
F-
F’ 和F-菌株杂交的机制
可供参考的国外药典
日本药局方（第14改正本）JP(14) 欧洲药典（第3版）
(European Pharmacopoeia，Ph.Eup) 国际药典（第3版）
(The International Pharmacopoeia,Ph.Int) ——分三卷：第一卷（1977）收载一般分析方
中国药典——正文内容
(1)品名（包括中文名、 (8)性状；
汉语拼音名与英文名）； (9)鉴别；
(2)有机药物的结构式； (10)检查；
(3)分子式与分子量； (11)含量或效价测定；
(4)来源或有机化合物 (12)类别；
的化学名称；
(13)规格；
(5)含量或效价规定； (14)贮藏；
(6)处方；
(15)制剂等。
+ + 群体
一、细菌性状的变异现象
形态的变异
变形杆菌 0.1%石炭酸
迁徙生长（H）
点状生长、单个菌落（O）
可逆
细菌性状的变异现象
结构的变异
指细菌某些结构的丢失（包括基本结构或特殊结构）。
青霉素、溶菌酶
正常形态细菌
L型变异
抗体或补体 (部分或完全失去胞壁)

病原细菌的遗传与变异[可修改版ppt]

痢疾杆菌
含链霉素培基
依链株
长期培养
二.细菌遗传变异的物质基础
➢ （一）细菌的染色体 ➢ （二）染色体外的遗传物质
1.细菌的质粒 2.噬菌体 3.转位因子
（一）细菌的染色体
❖ 是裸露的DNA，无组蛋白包绕。由一条双股环状DNA分子反复回旋盘绕而成，附着在横隔中介体或细菌膜上。
❖ 基因与真核细菌不同，基因是连续的,无内含子，转录后形成的mRNA不必再剪切、拼接，可直接翻译成多肽。
多子代噬菌体，并最终裂解细菌。 ❖ 温和噬菌体：噬菌体基因与宿主染色体整合，不
产生子代噬菌体，但噬菌体DNA能随细菌DNA 复制，并随细菌的分裂而传代。
1) 噬菌体的溶菌性周期
❖ 噬菌体的复制周期或溶菌周期：从噬菌体吸附至细菌溶解释放出子代噬菌体的过程。
❖ 增殖方式：毒性噬菌体在敏感菌内以复制方式进行增殖。
❖ 细菌的特殊结构：如荚膜（肺炎链球菌）、芽胞（炭疽芽孢杆菌）、鞭毛（变形杆菌H-O变异）也可发生变异。
（一）形态结构的变异
❖
3-6%食盐
鼠疫耶氏菌
多形态性
陈旧培基物
❖
青霉素、溶菌酶
正分或完全失去胞壁)
（二）菌落变异
➢ 细菌的菌落：有光滑(S)型和粗糙(R)型两种。 ➢ S型表面光滑、湿润、边缘整齐。经人工培养多次传代后
❖ DNA的复制，在大肠杆菌已被证明是双向复制。 ❖ 自大肠杆菌提取的DNA是一条完整的DNA链，分子量仅为
人体细胞DNA量的0.1%。大肠杆菌的DNA约为4×106个碱基对，因此约有5000多个基因，可编码几千种多肽。
（二）染色体外的遗传物质
1.质粒
❖ 概念：是细菌染色体以外的遗传物质，是环状闭合的双链DNA。质粒基因可编码多种重要的生物学性状。

细菌的遗传与变异精品PPT课件

n 接合性质粒主要包括F质粒、R质粒、Col 质粒和毒力质粒。
25
接合（conjugation ）
►F质粒的接合
Donor
F+
F-
F+
F-
Recipient
F+
F+
F+
F+ 26
接合（conjugation ）
27
接合（conjugation ）
►F质粒的接合（高频重组株Hfr）
F+
F+
Hfr
8
细菌的基因组
质粒是细菌染色体外的遗 2、质粒（plasmid）传物质，是环状闭合的双
链DNA。
有自我复制能力编码产物赋予细菌某些性状特征 ►质粒的特征可自行丢失与消除具有转移性
9
细菌的基因组
►几种重要的质粒：
F质粒
带有F质粒的为雄性菌，能长出性菌毛；无F质粒的为雌性菌，无性菌毛。
R质粒
转座子 Tn1 Tn2 Tn3
Tn4 Tn5 Tn6 Tn7 Tn9 Tn10 tn551 Tn971 Tn681
转座子的特征
携带耐药或毒素基因 AP（氨苄青霉素） AP、SM（链霉素）、Su（磺胺） Km（卡那霉素） Km （卡那霉素） TMP（甲氧苄氨嘧啶）、SM
Cm（氯霉素） Tc（四环素） Em（红霉素） Em （红霉素）大肠埃希菌（肠毒素基因） 15
细菌的遗传与变异
1
第四节遗传和变异
一、遗传与变异的概念二、常见的细菌变异现象三、细菌的基因组四、细菌变异的机制五、细菌遗传变异研究的意义
2
遗传和变异概念
1、遗传
指亲代的特性可通过遗传物质传递给子代，保证物种的稳定性。

细菌的遗传和变异

温和噬菌体可有溶原性周期和溶菌性周期，而毒性噬菌体只有一个溶菌性周期
噬菌体与宿主的相互关系
四转座因子

转座因子(transposzble element)又称跳跃基因 (jumping gene)：

是指存在于细菌染色体或质粒DNA分子上一段特异的具有转移特性的核苷酸序列它在基因组不必借助同源序列就可以移动，可以直接从基因组的一个位点转移到另一个位点的（供体和受体）。
第十二章微生物的遗传和变异
遗传(heredity)：使微生物的性状保持相对稳定，且代代相传，使其物种得以保存。变异(variation)：在一定条件下，子代与亲代之间以及子代与子代之间的生物学性状出现的差异。
江苏大学医学院申红星
基因:是一个相对独立的可遗传生物学功能单位. 基因组:是指某一生物种类的遗传信息总和. 基因型:一种生物遗传物质的总和构成该生物的基因型. 表性:由基因表达产物决定,生物所表现的生物学性状。
是最小的转位因子，＜2kb，除了和转座功能相关的基因外，
不携带任何已知与插入功能无关的基因区域。IS两端有反向重复序列。
2.转座子（transposon,Tn）
＞2kb，除携带与转座有关的基因外，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。
IS
Resistance Gene(s)
噬菌体的抗原性
噬菌体具有抗原性，能刺激机体产生特异性抗体。该抗体能抑制相应噬菌体侵袭敏感细菌，但对已吸附或已进入宿主菌的噬菌体不起作用，噬菌体仍能复制增殖。
噬菌体的抵抗力
噬菌体对理化因素与多数化学消毒剂的抵抗力比一般细菌的繁殖体强；能抵抗乙醚、氯仿和乙醇，一般经75℃ 30min或更久才能被灭活。噬菌体能耐受低温和冰冻，对紫外线和X射线敏感，一般经紫外线照射 10～15min即失去活性。

病原细菌的遗传与变异标准版

❖ 与多重耐药性有关。耐药质粒从一个细菌转移到另一个细菌中。
R质粒的组成
❖ 由耐药传递因子(RTF)和耐药决定因子(r)两部分组成。
❖ 耐药传递因子（RTF）：与F质粒相似，编码性菌毛的产生和通过接合转移。
❖ 耐药（r）决定子：能编码对抗菌药物的耐药性。
R质粒决定耐药的机制
❖ ①使细菌产生灭活抗生素的酶类：如β－内酰胺酶能水解青霉素、头孢霉素等的β －内酰胺环而使其失去作用。又如通过耐药菌株产生磷酸转移酶以ATP为辅基，使链霉素、卡那霉素及新霉素等氨基糖苷类抗生素失活。
从噬菌体吸附至细菌溶解释放出子代噬菌体的过程。
❖ 增殖方式：毒性噬菌体在敏感菌内以复制方式进行增殖。
❖ 增殖过程包括：
吸附穿入、生物合成、成熟释放。
吸附
吸附是噬菌体与菌体表面受体发生特异性结合的过程，其特异性取决于噬菌体蛋白与宿主菌表面受体分子结构的互补性。
毒性噬菌体的复制周期—溶菌性周期
❖ 3)细菌素质粒：编码细菌产生细菌素；
❖ 4)毒力质粒（Vi质粒）：编码与该菌致病性有关的毒力因子；
❖ 5)代谢质粒：编码产生相关的代谢酶。
ห้องสมุดไป่ตู้
2.噬菌体
❖ 噬菌体：是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒。
❖ 噬菌体具有病毒的一些特性：个体微小、没有细胞结构、专性细胞内寄生。
❖ 噬菌体分布：极广，凡是有细菌的场所，就可能有相应的噬菌体的存在。
接合性质粒：能通过结合方式转移的质粒，如F质粒、R质粒、Col 质粒和毒力质粒等。
非接合性质粒：不能通过性菌毛在细菌间转移的质粒为
（1）F质粒的接合
（2）R质粒的接合
❖ 首先分离到抗多种药物的宋内志贺菌多重耐药株，多重耐药性很难用基因突变解释。

细菌的遗传和变异 ppt课件

18
毒性噬菌体复制周期
吸附穿入生物合成成熟与释放
毒性噬菌体裂解细菌的过程示意图
19
20
21
22
23
噬菌现象
液体培养基混浊
澄清
固体培养基中，出现噬斑（plaque）
一定体积内的噬斑形成单位数目（pfu）
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温和噬菌体
前噬菌体（prophage）溶原性细菌（lysogenic bacterium）溶原性（lysogeny）溶原状态溶原性周期和溶菌性周期溶原性转换
粗糙型菌落 R
原因：失去LPS的特异多糖
7
毒力变异
增强白喉棒状杆菌
减弱
牛分枝杆菌
β棒状噬菌体获得白喉毒素
胆汁、甘油、马铃薯培养基
卡介苗
13年(230代)
8
耐药性变异
细菌对某种抗菌药物有敏感变成耐药的变异称为耐药性变异。
金黄色葡萄球菌
有些细菌还同时耐受多种抗菌药物，即多重耐药性，甚至产生药物依赖性。
噬菌体
17
噬菌体与宿主的相互关系
噬菌体的种类
毒性噬菌体（virulent phage）
能在宿主菌细胞内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌，称为毒性噬菌体
温和噬菌体（temperate phage）/ 溶原性噬菌体（lysogenic phage）
噬菌体基因与宿主菌染色体整合，不产生子代噬菌体，但噬菌体DNA能随细菌DNA复制，并随细菌的分裂而传代
（一）染色体
12
（二）质粒（plasmid）
细菌染色体外的遗传物质，是环状闭合的双链 DNA。带有遗传性息，能自行复制，随细菌分裂转移到子代细胞，并非细菌生长所必需。

细菌的遗传与变异 ppt课件

如：淋球菌（用第四代环丝氨酸）
结核
（耐异烟肼）
痢疾菌（多重耐药菌株，药物依赖性菌株链霉素）
PPT课件 15
——金黄色葡萄球菌耐青霉素的菌株已从1946 年的14%上升至目前的80%。
A、金葡菌 —青霉素 B、耐药金葡菌 —甲氧西林耐药金葡菌 —万古霉素
PPT课件 16
耐万古霉素肠球菌以接合方式传递
细菌的遗传与变异
PPT课件
1
1、遗传 VS 变异
(1)遗传：生命体通过核酸的复制和分配使亲代的性
状传递给子代，致使子代与亲代的生物学性状基本相同，且代代相传，遗传使细菌的性状保持相对稳定。
(2)变异：在一定条件下，子代与亲代、子代相互之间，
生物学性状发生不同程度的稳定性差异。
PPT课件
2
A、遗传性变异（基因型变异）
a金葡菌青霉素耐万古霉素肠球菌以接合方耐万古霉素肠球菌以接合方b耐药金葡菌甲氧西林耐药金葡菌万古霉素式传递常见致病菌的耐药原因细菌药物耐药原因金葡菌青霉素产生b内酰胺酶甲氧西林合成pbp2膜结合蛋白降低药物对膜的亲和力膜结合蛋白降低药物对膜的亲和力四环素药物泵出肠球菌青霉素酶四环素核糖体改变绿脓杆菌青霉素酶或pbp改变氨基糖苷类酶或核糖体改变抗菌药物的作用靶位耐药性细菌在世界各地的分布二细菌遗传变异的物质基础细菌的遗传物质是dna大多为单倍体基因组细菌的基因组是指染色体和染色体以外遗传物质所携带基因的总称
• 两端的保守末端 • 中间的可变区：基因盒（多为耐药基因）
5`保守末端含有功能元件
• 整合酶基因，产物催化基因盒的整合与切除 • 重组位点 • 启动子
PPT课件
35
三、细菌变异的机制
——基因的突变与损伤后修复 ——基因的转移与重组

细菌的遗传与变异zzhppt课件

江汉大学医学院
质粒（plasmid)
江汉大学医学院
质粒（ plasmid )
质粒的特性：
自我复制能力编码产物控制细菌某些性状特征可自行丢失与消除转移性相容性和不相容性
江汉大学医学院
几种重要的质粒及相关功能：
致育质粒（ F质粒）：F＋、F－耐药质粒毒力质粒（ Vi 质粒）细菌素质粒（Col质粒）代谢质粒
供体菌
江汉大学医学院
受体菌
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接合 conjugation性菌毛Fra bibliotek供体菌
江汉大学医学院
受体菌
F质粒接合示意图
Donor F+
F+
F-
F+
F-
Recipient
F+
F+
江汉大学医学院
F+
F+
转导 transduction
温和噬菌体
供体菌
江汉大学医学院
受体菌
完全转导流产转导
江汉大学医学院
细菌的遗传与变异
江汉大学医学院张泽华
江汉大学医学院
定
现
义
象
物质
基
机
础
制
江汉大学医学院
重点掌握内容
江汉大学医学院
质粒（plasmid）的概念基因的转移与重组的方式
江汉大学医学院
定义
江汉大学医学院
遗传：子代、亲代性状的相似性
意义：保存细菌种属，维持物种稳定性
变异：子代与亲代或子代与子代间性状的差异性
江汉大学医学院
供体菌
普遍性转导示意图
噬菌体DNA

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第十二章细菌的遗传与变异
遗传变异
生命的特征——遗传和变异
遗传：生命有机体在生殖过程中表现
出来的子代与亲代之间的相似性。遗传使物种能保持相对稳定。
变异：同种个体之间的差
异性。变异增加了生物对环境的适应性和物种的多样性，为生物进化提供了选择的材料。
遗传变异
学习内容
❖常见的细菌变异现象 ❖细菌遗传变异的物质基础 ❖细菌遗传性变异的机制 ❖细菌遗传变异的应用
噬菌体对理化因素及多数化学消毒剂的抵抗力比一般细菌的繁殖体强,75℃30min灭活。噬菌体能耐受低温和冰冻，但对紫外线和X射线敏感。
遗传变异
（二）噬菌体与宿主菌的相互关系
毒性噬菌体(virulent phage)：能在宿主细胞内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌
温和噬菌体(temperate phage)：噬菌体基因与宿主菌染色体整合，不产生子代噬菌体，但噬菌体DNA能随细菌DNA复制，并随细菌的分裂而传代。
42-43℃
（1）炭疽杆菌────→失去形成芽胞能力, 毒性
10-20天
降低
（2）变形杆菌迁徙生长
1%石炭酸单个菌落（鞭毛）鞭毛变异
（H菌落）
（O菌落）
遗传变异
有荚膜的肺炎球菌
无荚膜的肺炎球菌
细菌形态结构变异
遗传变异（二）生理特性变异
1、毒力变异（有利有弊）
β棒状杆菌噬菌体白喉棒状杆菌──────→ 获得白喉毒素
遗传性变异（基因型变异）：细菌的基因结构发生了改变，如基因突变或重组，不可逆，可遗传给后代。
非遗传性变异（表型变异）：环境因素改变所致，基因结构未发生变异，可逆，不可遗传。
遗传变异
第一节噬菌体
❖ 1.概念：噬菌体是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒，在葡萄球菌和志贺菌中首先发现。
❖ 2.噬菌体的特性：
❖ 细菌染色体DNA的复制：已证明大肠埃希菌的 DNA是双向复制。
遗传变异
细菌染色体DNA
遗传变异
（二）质粒
❖ 质粒是细菌染色体外、不依赖于染色体而自我复制的遗传物质，是环状闭合的双链DNA。
❖ 几种重要的质粒 ▪ 致育质粒（F质粒）：编码性菌毛的合成 ▪ 耐药质粒（R质粒）：编码细菌对抗菌药物和重金属盐类的耐药性。 ▪ 毒力质粒（Vi质粒）：编码与该菌致病性有关的毒力因子。 ▪ 细菌素质粒（Col质粒）：编码各种细菌素。 ▪ 代谢质粒：编码与代谢相关的各种酶类。
(无毒)
(有毒)
遗传变异
胆汁、甘油、马铃薯培养基
牛型结核杆菌────────→卡介苗（强毒） 13年(230代) （弱毒）
卡介苗是由法国巴斯德研究所的卡默特和介林（Calmette & Guerin）两人首创的。卡介二氏于1908年对一株从乳牛脓液分离的毒力很强的牛型结核菌进行了研究，将有毒力的结核杆菌在含有胆汁的甘油马铃薯培养基上连续传代，经13年 230代获得了减毒但保持免疫原性的菌株，为纪念卡默特与介林的功绩，称此菌苗为卡介苗，简称 BCG。用于人工接种以预防结核病。
床用药时参考。（4）加强药政管理，抗菌药物凭处方供应。（5）实行抗菌药物“轮休”制（6）研制新的抗菌药物。
第三节细菌遗传变异的物质基础(掌握)
（一）细菌染色体
❖细菌属于原核细胞型微生物, 细菌染色体是环状双螺旋DNA，不含组蛋白, 无核膜包围。
❖ 细菌基因组是具有一定生物学功能的核苷酸序列，可编码多种的结构蛋白和酶类;其基因结构是连续编码的、无内含子。
3%-6%食盐琼脂培养基鼠疫杆菌(典型形态)────→多形态性(衰残型)
遗传变异
形态结构变异
❖
青霉素、溶菌酶
正常形态细菌──────→ L型变异
抗体或补体
(部分或完全失去胞壁)
正常葡萄球菌
葡萄球菌L型
遗传变异
形态结构变异
3-6%食盐
鼠疫耶尔森菌
多形态性
陈旧培基物
遗传变异
形态结构变异
❖ 特殊结构的变异（芽胞、鞭毛从有→无）
遗传变异吸附成熟、释放
穿入生物合成
毒性噬菌体的溶菌性周期
遗传变异
前噬菌体
温和噬菌体的溶源性周期
遗传变异
噬菌体的溶菌性周期
遗传变异
遗传变异第二节、常见的细菌变异现象
（一）形态结构变异（1）形态变异（2）结构变异（二）生理特性变异（1）毒力变异（2）耐药性变异
遗传变异
（一）形态结构变异
遗传变异
2、耐药性变异（变本加厉）
❖ 概念：细菌对某种抗菌药物有敏感变成耐药的变异称为耐药性变异。
❖ 现状：金黄色葡萄球菌耐青霉素的菌株已从1946年的 14%上升至目前的90%以上。
敏感------单一耐药--------多重耐药性----药物依赖性
含链霉素培基痢疾杆菌─────→依链株(耐药菌株)
长期培养
遗传变异
菌落变异
在陈旧培养基中长期培养
光滑型菌落（Ｓ）
粗糙型菌落（Ｒ）
光滑型菌落
粗糙型菌落
遗传变异
遗传变异
遗传变异
值得我们深思的问题：
❖如何防止细菌的耐药性变异？
（1）合理使用抗生素，用药要足量，疗程要合适，维持体内药物的抑菌浓度。
（2）严格执行消毒隔离制度，防止耐药菌的交叉感染。（3）做好药物敏感试验，提供细菌对药物的敏感程度，供临
遗传变异
质粒的特征
▪ 自我复制能力，为复制子，单拷贝或多拷贝紧密型质粒和松弛型质粒
▪ 编码产不相容性
▪ 个体微小，需用电镜观察，可以通过细菌滤器
▪ 没有完整的细胞结构，由蛋白质和核酸组成
▪ 专性细胞内寄生的微生物
遗传变异
（一）噬菌体的生物学性状
❖ 形态与结构： ❖ 噬菌体有三
种形态：蝌蚪形、微球形和丝形，但多数为蝌蚪形。
遗传变异
噬菌体
细菌细胞
遗传变异
噬菌体的特点
噬菌体具有严格的宿主特异性，即某一种噬菌体只难感染某一种微生物，甚至只能感染某一种微生物中的某一型。因此可用来鉴定和分型。
遗传变异
学习要求
❖1）熟悉细菌常见的变异现象，并掌握与细菌遗传变异有关的物质基础。
❖2）熟悉细菌变异的机制以及细菌基因转移与重组的四种方式。
❖3）了解其它内容。
遗传变异
概述
一、概念
❖ 遗传（heredity）
▪ 亲子代间生物学性状的相似性称为遗传。
❖ 变异（variation）
▪ 亲子代间以及子代之间生物学性状的差异性称为变异。