2022年醫(yī)學(xué)專題-第05章-細(xì)菌的遺傳變異

第5章細(xì)菌的遺傳變異復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院錢利生(lìshēnɡ)教授

第一頁，共三十一頁。

BCG：牛型結(jié)核桿菌（有毒株）

膽汁(dǎnzhī)-甘油-馬鈴薯培養(yǎng)

13年，230次傳代

減毒株（BCG）基因型變異：BCG表型變異：細(xì)菌L型第二頁，共三十一頁?；蛐秃捅硇妥儺?biànyì)的比較基因型變異(biànyì)表型變異(biànyì)基因結(jié)構(gòu)變化未變可逆性不或極少可逆穩(wěn)定性穩(wěn)定不穩(wěn)定環(huán)境影響涉及細(xì)菌數(shù)不受影響受影響個別全體第三頁，共三十一頁。一、細(xì)菌(xìjūn)的遺傳物質(zhì)細(xì)菌(xìjūn)染色體：dsDNA，3.2～5×106

bp復(fù)制快：105

bp/min

無組蛋白，無內(nèi)含子，為連續(xù)基因單倍體：突變后更易表現(xiàn)第四頁，共三十一頁。質(zhì)粒（plasmid）：復(fù)制能力轉(zhuǎn)移(zhuǎnyí)能力整合能力相容性丟失或消除功能(gōngnéng)：F質(zhì)粒－轉(zhuǎn)移；Vi質(zhì)粒－毒力

R質(zhì)粒－耐藥；Col質(zhì)粒－細(xì)菌素第五頁，共三十一頁。轉(zhuǎn)位因子(yīnzǐ)：IS(insertionsequence):750~1550

bp

兩端重復(fù)序列，與插入有關(guān)中心序列有轉(zhuǎn)位酶基因第六頁，共三十一頁。Tn(transposon):2000~25000

bp

兩端為IS中心序列有與轉(zhuǎn)位無關(guān)(wúguān)基因如：毒素基因、耐藥基因等第七頁，共三十一頁。常見(chánɡjiàn)的插入序列和轉(zhuǎn)座子ISbpTn耐藥或毒素(dúsù)基因IS1768Tn1AP（氨芐青霉素）IS21327Tn6Kan（卡那霉素）IS31300Tn10Tet（四環(huán)素）IS41426Tn551Em（紅霉素）IS51195Tn681E.coliET（腸毒素）第八頁，共三十一頁。整合子（integron，In）：定位于細(xì)菌染色體、質(zhì)?；蜣D(zhuǎn)座子上基本結(jié)構(gòu)：兩端為保守末端，中間為可變區(qū)，含一個或多個(duōɡè)基因盒整合子含有3個功能元件：重組位點；整合酶基因；啟動子通過轉(zhuǎn)座子或接合性質(zhì)粒，使多種耐藥基因在細(xì)菌中進(jìn)行水平傳播第九頁，共三十一頁。噬菌體（bacteriophage）：形態(tài)(xíngtài)結(jié)構(gòu):蝌蚪形衣殼：蛋白質(zhì)核酸：dsDNA分布廣:有菌就有噬菌體宿主特異性：流行病調(diào)查；分型參與細(xì)菌變異：轉(zhuǎn)導(dǎo)(zhuǎndǎo),溶原性轉(zhuǎn)換第十頁，共三十一頁。二、轉(zhuǎn)移(zhuǎnyí)和重組轉(zhuǎn)移：供菌提供DNA；受菌接受DNA重組(zhònɡzǔ)：受菌獲得供菌DNA類型

基因(jīyīn)來源

轉(zhuǎn)移方式轉(zhuǎn)化

供菌

受菌攝入接合

供菌

通過性菌毛轉(zhuǎn)導(dǎo)

供菌

噬菌體媒介溶原性轉(zhuǎn)換

噬菌體

前噬菌體第十一頁，共三十一頁。轉(zhuǎn)化（transformation）：受菌主動攝取外源性DNA供菌死亡時釋放或人工(réngōng)方法提取DNA第十二頁，共三十一頁。影響因素：供受菌基因型：同源性；親緣關(guān)系近，轉(zhuǎn)化率高感受態(tài)（competence）：生理活動過程中攝取(shèqǔ)轉(zhuǎn)化因子的最佳時期環(huán)境因素：Mg2＋、Ca2＋等可促進(jìn)轉(zhuǎn)化第十三頁，共三十一頁。轉(zhuǎn)導(dǎo)(zhuǎndǎo)（transduction）噬菌體媒介將供菌DNA轉(zhuǎn)給受菌分普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)和局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)第十四頁，共三十一頁。毒性(dúxìnɡ)噬菌體，溫和噬菌體包裝錯誤：任何部位細(xì)菌DNA片段轉(zhuǎn)導(dǎo)性噬菌體：宿主菌DNA，無噬菌體DNA受菌接受轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體(供菌)DNA受菌獲得供菌性狀普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)(zhuǎndǎo)：第十五頁，共三十一頁。局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)(zhuǎndǎo)：溫和性噬菌體脫落錯誤：前噬菌體及兩邊(liǎngbiān)的細(xì)菌DNA轉(zhuǎn)導(dǎo)性噬菌體：噬菌體DNA及細(xì)菌DNA第十六頁，共三十一頁。接合（conjugation）通過性菌毛將供菌DNA轉(zhuǎn)給受體菌，受體菌獲得(huòdé)供體菌性狀第十七頁，共三十一頁。F質(zhì)粒（fertilityfactor,致育因子(yīnzǐ)）接觸：細(xì)胞質(zhì)溝通轉(zhuǎn)移(zhuǎnyí)：F質(zhì)粒進(jìn)入F－菌，1分鐘完成復(fù)制：F－菌轉(zhuǎn)為F＋菌第十八頁，共三十一頁。Hfr（高頻重組菌株）：

F質(zhì)粒與染色體整合具有結(jié)合和轉(zhuǎn)移功能(gōngnéng)細(xì)菌染色體轉(zhuǎn)移頻率高，F(xiàn)質(zhì)粒低受體菌獲得供體菌性狀用于繪制基因圖第十九頁，共三十一頁。Hfr轉(zhuǎn)移(zhuǎnyí)細(xì)菌染色體過程第二十頁，共三十一頁。

R質(zhì)粒

耐藥傳遞(chuándì)因子：編碼性菌毛

r決定因子：耐藥第二十一頁，共三十一頁。溶原性轉(zhuǎn)換(zhuǎnhuàn)（lysogenicconversion）

噬菌體DNA與菌染色體整合

受菌獲得新的性狀

如白喉桿菌：β-噬菌體-外毒素基因

不產(chǎn)毒白喉桿菌產(chǎn)毒白喉桿菌第二十二頁，共三十一頁。三、基因突變(jīyīntūbiàn)影印平板：自發(fā)的，隨機(jī)(suíjī)的，非誘導(dǎo)的藥物僅起選擇作用第二十三頁，共三十一頁。突變(tūbiàn)的性質(zhì)：突變率：10-6~10-9自發(fā)突變與誘發(fā)突變突變與選擇回復(fù)突變與抑制突變第二十四頁，共三十一頁。彷徨試驗：隨機(jī)的、非定向的突變(tūbiàn)是在接觸噬菌體之前就已發(fā)生，噬菌體對突變僅起篩選而不是誘導(dǎo)作用。第二十五頁，共三十一頁。突變型細(xì)菌及其分離：

耐藥性突變型藥敏試驗(shìyàn)

營養(yǎng)缺陷突變型營養(yǎng)物質(zhì)篩選條件致死性突變型溫度敏感試驗發(fā)酵陰性突變型乳糖發(fā)酵試驗第二十六頁，共三十一頁。診斷困難(kùnnɑn)

H→O變異：如傷寒沙門菌鞭毛

S→R變異：消失莢膜或多糖抗原性改變毒力下降，生化反應(yīng)改變治療困難：耐藥預(yù)防：BCG四、實際(shíjì)應(yīng)用第二十七頁，共三十一頁。

Ames試驗(shìyàn)：第二十八頁，共三十一頁。基因工程(jīyīngōngchéng)載體：質(zhì)粒，噬菌體工程菌和酶：限制性內(nèi)切酶，連接酶選擇(xuǎnzé)目的基因，細(xì)菌中表達(dá)，如胰島素、白介素、干擾素等基因工程疫苗第二十九頁，共三十一頁。1.細(xì)菌基因(jīyīn)轉(zhuǎn)移和重組的類型及其主要差異？2.何謂BCG、transposon、R質(zhì)粒、Hfr、lysogenicconversion和Ames試驗？3.影印試驗驗證何種理論？突變型細(xì)菌有哪些？思考題第三十頁，共三十一頁。內(nèi)容(nèirón