第四章：细菌的遗传和变异 PPT

分布：广泛。
形态与结构
– 蝌蚪形、微球形和丝形
化学组成
– 蛋白质与核酸
抗原性 抵抗力
头部：内含DNA/RNA
头部
尾部：包括中空尾管、 尾鞘、尾丝、尾刺等。 尾丝是吸附宿主细胞 表面特殊受体部位。
尾丝与受体
特特异异性性！ 菌表面结合
尾部
尾鞘收缩
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）
抗体或补体
(部分或完全失去胞壁)
特殊结构的变异
42-43℃
炭疽杆菌
失去形成芽胞能力, 毒性降低
10-20天
变形杆菌 0.1%石炭酸
迁徙生长（H）
点状生长、单个菌落（O）
鞭毛变异
增强
β棒状噬菌体
白喉棒状杆菌
获得白喉毒素
减弱
胆汁、甘油、马铃薯培养基
牛分枝杆菌
卡介苗
13年(230代)
大家应该也有点累了，稍作休息
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
（一）. 突变
➢ 突变(mutation)：是细菌遗传物质的结构发生 突然而稳定的改变，导致细菌性状的遗传性变 异。
– 日本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。
– 健康人中大肠埃希菌30%~50%有R质粒，而致 病性大肠埃希菌90%有R质粒。
– 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
– 耐药传递因子（resistance transfer factor,RTF）
质粒 噬菌体 转位因子
（一 ）染色体（chromosome）
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
发生
自发突变（spontaneous mutation)突变率低10-10——10-
6
诱发突变（induced mutation)提高10-6——10-4
表现型
野生株（wild strain)没有发生突变的菌细胞 突变株（mutant strain)突变后的菌细胞
基因突变规律
随机发生，不定向； 突变与选择 突变是随机的、不定向的，外界环境 不能决定突变，只能对突变进行选择。 以耐药突变体为例 实验：影印试验 说明：耐药突变株在接触药物之前出现，药物的作 用是选择耐药株，淘汰敏感株 结论：细菌基因突变产生耐药性，与抗生素的使用 无关 具有相对稳定性； 可发生回复突变
Hfr：少数F质粒可整合至受体菌染色体上，与 染色体一起复制，这种与F质粒重组的细菌称 为Hfr。
Hfr
F-
Hfr
F-
Hfr
F-
Hfr
F-
高频重组菌中的F质粒有时从染色体上 脱离下来，带有染色体上邻近的基因，称为F’ 质粒。
F+菌，Hfr，F’菌都是雄性菌。
F’
F-
F’
F-
F’
F’
F’
F’
R质粒的接合
几种重要的质粒（编码的生物学性状）
– 致育质粒（F质粒） – 耐药质粒（R质粒） – 毒力质粒（Vi质粒） – 细菌素质粒（COL质粒） – 代谢质粒
（三）噬菌体
概念：噬菌体（bacteriophage，phage） 是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋 体等微生物的病毒。
特征：1. 个体微小，可通过滤菌器； 2. 没有完整的细胞结构； 3. 专性细胞内寄生，复制增殖。
转化因子 （transforming principle ）
–在转化过程中，转 化的DNA片段称为 转化因子 ，分子量 小于107，最多不超 过10~20个基因。
感受态 （competence）
F质粒的接合
Donor F+
F+
F-
F+
F-
Recipient
F+
F+
F+
F+
F+
F+
Hfr
高频重组菌（high frequency recombination）
突变与选择证明实验
影印培养 replica plating (Lederberg 1952)
影印用无 菌丝绒布
无抗生素平板
含抗生素平板
3 3
耐药菌株
1
2
标记点
含抗生素培养管 （细菌生长 混浊）
含抗生素培养管 （细菌不生长 澄清）
影印后丝绒布上 对应菌落
（二）基因的转移和重组
基因转移（gene transfer）
prophage: 整合在细菌基 因组中的噬菌体基因组
溶原性细菌
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
– 外源性的遗传物质由供体菌转入某受体菌细胞的 过程称为基因转移。
重组（ recombination）
– 转移的基因与受体菌DNA整合在一起称为重组， 使受体菌获得供体菌的某些性状。
细菌的基因转移和重组可通过转化、接合、 转导、溶原性转换和原生质体融合等方式进 行。
供体菌裂解游离的DNA片段被受体菌直接 摄取，使受体菌获得新的性状。
大家有疑问的，可以询问和交流
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 1946年对青霉素的耐药率 14%，目前超过80%
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。
含链霉素培基
痢疾杆菌
依链株
长期培养
细菌遗传变异的物质基础
细菌的遗传物质是DNA 基因组：染色体和染色体外遗传物质
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
普遍性转导
generalized transduction
第四章：细菌的遗传和变异
遗传性变异（基因型变异）：是基因结构发生了改 变，特点是不可逆的，产生的新的性状可稳定的遗传 给后代。
非遗传性变异（表型变异）：是影响因素去除后， 变异的性状又可复原，不可遗传。
形态改变 3-6%食盐
鼠疫耶氏菌
多形态性
陈旧培基物ห้องสมุดไป่ตู้
L型变异
正常形态细菌
青霉素、溶菌酶
L型变异