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第四章细菌的遗传与变异
Heredity and Variation of Bacterium 医学微生物学
(Medical Microbiology)
学习目标
●掌握：细菌的四种遗传物质和两种变异机制；
●熟悉：细菌的两种变异类型、五种变异现象和六个实际意义。
第一节细菌常见的变异现象和变异类型
1. 细菌遗传与变异的概念
●细菌的遗传：指亲代细菌的特性可通过遗传物质传递给子代；有利于细菌种群优势及其基因得以保存和传递，保证了物种的稳定性
●细菌的变异：为了更好地适应环境压力和变化，子代细菌的某些特性相对于亲代发生了改变，可产生株、型、亚种或新种
●细菌的基因型(genotype):是指某株细菌的全部遗传信息, 即其基因组(genome)的特征性特点，决定了种间的相似性和个体间的差异性
●细菌的表型(phenotype):在特定外界环境条件下，某株细菌在生长中所表现出的生物学特性、致病性和免疫性等方面的特征性表现
2. 细菌常见的变异现象
●形态与结构变异：●菌落变异:●毒力变异：●抗原性变异:●耐药性变异：非常常见和重要，见下一章单独讲
大小和形态
特殊结构[荚膜、芽胞、鞭毛（H-O ）]
L 型
菌落大小、颜色、性状(S-R)
消失、减弱；
增强
血清群或血清型
减毒活疫苗
3. 细菌的变异类型
●遗传性变异或基因型变异(genotypic variation):遗传物质发生改变, 该变异可稳定传递给子代
●非遗传性变异或表型变异(phenotypic variation):遗传物质未发生改变, 该变异是可逆的，不能传递给子代。
细菌变异的现象
微生物变异的现象可见于微生物的各种性状，表现为形态、结构、菌落、抗原性、毒力、酶活性、耐药性、空斑、宿主范围等的变异。
分类：遗传性变异和非遗传性变异。
遗传性变异：微生物的基因型发生改变，变异的性状能稳定地传给子代，并且不可逆转。
非遗传性变异：微生物在一定的环境条件下发生的变异，不能稳定地传给子代，当环境条件改变，可能恢复原来性状。
(一)形态与结构变异：细菌在不同的生长时期菌体形态和大小可以不同，生长过程中受外界环境条件的影响也可发生形态变异。
如：L 型细菌，荚膜变异，鞭毛变异。
(二)培养特性变异：
1、S-R变异：指新从患者分离的沙门菌常为光滑型，经人工培养后菌落呈现粗糙型。
常伴有抗原、毒力某些生化特性的改变。
2、病毒突变株：
1)空斑突变株：有些病毒在敏感细胞内连续培养传代过程中产生大小外形不同于野生型的空斑。
2)宿主依赖性变异株：由于终止密码子取代原有编码氨基酸的密码子的无义突变，使之翻译的肽链变短，丧失了原有的蛋白功能。
(三)毒力变异：有毒力减弱和增强两种。
如卡介苗是一株毒力减弱而保留抗原性的变异株，预防接种对人不致病，却可使人获得免疫力。
(四)耐药性变异：是对某种抗菌药物敏感的细菌变成对该药物耐受的变异。
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。
(五)热源性变异：
(六)酶活性变异：。
举例说明细菌变异的类型及意义细菌变异是指细菌在繁殖过程中发生基因突变或基因重组等遗传变化，从而导致细菌个体的遗传特征发生改变。
细菌变异可以分为点突变、插入突变、缺失突变、倒位突变、重组等多种类型。
这些变异的类型及其意义如下：1. 点突变：点突变是指细菌染色体上的一个碱基被替换成另一个碱基，导致细菌个体某个基因序列的改变。
例如，大肠杆菌中的突变基因可以导致细菌对某种抗生素的抵抗力增强，从而使该抗生素无法有效杀死细菌，造成抗生素耐药性的问题。
2. 插入突变：插入突变是指在细菌染色体的特定位置插入一段外源DNA序列，改变了细菌的遗传信息。
例如，细菌中的质粒可以通过插入突变的方式获得新的功能基因，使细菌能够分解特定的有机物，从而适应新的环境。
3. 缺失突变：缺失突变是指细菌染色体上的一个或多个基因序列被删除，导致细菌个体失去了某些功能。
例如，某些细菌中的缺失突变可以导致细菌在特定的培养基上无法生长，限制了它们的生存环境。
4. 倒位突变：倒位突变是指细菌染色体上的一段基因序列发生了倒位重排，改变了基因的顺序。
这种突变可能导致细菌个体的遗传信息发生错位，影响到细菌的生长和适应能力。
5. 重组：重组是指细菌染色体上的两个或多个基因序列发生了交换，导致新的基因序列组合。
这种重组可以增加细菌的遗传多样性，提高其适应环境的能力。
6. 染色体重排：染色体重排是指细菌染色体上的一段或多段基因序列发生了重新排列，导致基因的顺序发生改变。
这种重排可以使细菌在适应新环境时获得更好的优势。
7. 复制突变：复制突变是指细菌染色体上的一段基因序列发生了重复，导致细菌个体拥有多个相同的基因。
这种突变可能增加细菌的遗传稳定性，提高其抗逆能力。
8. 逆转录：逆转录是指细菌染色体上的mRNA被逆转录酶逆转录成cDNA，然后被整合到细菌染色体上。
这种逆转录能够改变细菌的基因组结构，增加基因的多样性。
9. 编辑突变：编辑突变是指细菌染色体上的mRNA被RNA编辑酶修饰，导致mRNA的碱基序列发生改变。
常见细菌的变异现象
常见的细菌变异现象及其意义:
(1)形态与结构变异:
1细胞壁缺陷型(L型)变异:临床上由于抗菌药物用不当,可使病人体内细菌发生L型变异。
某些L型细菌有致病性,可引起肾盂肾炎、骨髓炎、心内膜炎等疾病。
2荚膜变异:
例如从病人标本中分离的肺炎球菌有较厚的荚膜,致病性强,但在无血清的培养基中传代数次后,可失去荚膜,致病性亦随之减弱。
3鞭毛变异:例如:将有鞭毛的变形杆菌接种在普通固体培养基表面,由于鞭毛的动力作用,细菌呈弥散生长;若将此变形杆菌接种于含1%石炭酸的培养基中培养,则鞭毛生长受抑制，生长仅限于接种部位。
4芽胞变异:例如将能形成芽胞,毒力强的炭疽杆菌置42℃培养10－20天后,则丧失形成芽胞的能力,毒力也随之减弱。
2)菌落变异:
细菌的菌落可分为光滑型(smooth ,S)和粗糙型(rough，R)两种。
S－R变异常见于肠道杆菌,如沙门菌属与志贺菌属的细菌。
新从患者中分离的菌株,其菌落呈S型,但经人工培养基多次传代后，菌落变为R型。
当细菌发生S-R变异时,其毒力、生化反应与抗原性等也常常发生改变。
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"3)毒力变异:
细菌的毒力变异可表现为毒力减弱或增强,如用于预防结核病的卡介苗(BCG)即是将有毒力的牛型结核杆菌置于含甘油、胆汁、马铃薯的培养基中，经过230次移种,历时13年而获得的一种毒力减弱、抗原性完整的变异种。
2)耐药性变异:原来对某种抗菌药物敏感的细菌可以发生变异而成为耐药菌株,这种现象称为耐药性变异。
如金黄色葡萄球菌对青霉素的耐药菌株目前已高达95%以上。
常见的耐药菌还有结核杆菌、痢疾杆菌、绿脓杆菌(铜绿假单胞菌)等,这给临床治疗带来了一定困难。
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