細菌遺傳變異

關于細菌遺傳變異遺傳（heredity):子代與親代生物學性狀的相似。generalstabilityon“l(fā)ikeness”inthecharacteristicsofprogenyandparent變異（variation):

子代與親代以及子代與子代之間生物學性狀的差異。thedifferencebetweenprogenyandparent.

Heritablevariation:geneticsubstancechangesNonheritablevariation:environmentchanges第2頁,共30頁，2024年2月25日，星期天遺傳性變異(hereditaryvariation)or（基因型變異genotypicvariation)非遺傳性變異(non-hereditaryvariation)

（表型變異phenotypicvariation）遺傳性變異和非遺傳性變異的區(qū)別遺傳性變異非遺傳性變異基因改變+-遺傳+-可逆性-+外界環(huán)境-+變異幅度個別細胞群體第3頁,共30頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)細菌的變異現(xiàn)象

variationphenomenaofbacteria

形態(tài)、結構變異毒力變異耐藥性變異菌落變異第4頁,共30頁，2024年2月25日，星期天1.形態(tài)結構變異

variation

ofshapeandstructurea.形態(tài)的變異：遲緩期對數(shù)期穩(wěn)定期、衰退期（大）（?。ǘ嘈托裕゜.L型變異青霉素、溶菌酶

正常形態(tài)細菌

L型變異(Lform)

(Normalbacterium)

抗體或補體(部分或完全失去(antibodyorcomplement)胞壁)

第5頁,共30頁，2024年2月25日，星期天c.

3-6%NaCl

鼠疫耶氏菌多形態(tài)性(polymorphism)

陳舊培基物

第6頁,共30頁，2024年2月25日，星期天d.特殊結構的變異(variationofbacterialspecialstructures)

42-43℃

炭疽桿菌失去形成芽胞能力,毒性降低

10-20天

變形桿菌0.1%石炭酸

遷徙生長（H）點狀生長、單個菌落（O）(H:薄膜（德語hauch）O：無薄膜（德語ohnhauch）鞭毛變異即(H-O變異)第7頁,共30頁，2024年2月25日，星期天2.毒力變異(virulencevariation)

增強(enhancement):

β棒狀噬菌體

白喉棒狀桿菌

獲得白喉毒素(C.diphtheriae)(diphtheria-toxin)

減弱(weakness):

膽汁、甘油、馬鈴薯培養(yǎng)基

牛分枝桿菌卡介苗(BCG)

13年(230代)

第8頁,共30頁，2024年2月25日，星期天3.耐藥性變異(resistancevariation)

細菌對某種抗菌藥物由敏感變成耐藥的變異稱為耐藥性變異。

耐藥性突變（drug-resistantmutation

機制重組（recombination)

耐藥性質(zhì)粒的轉移（transmissionofRplasmid)e.g.金黃色葡萄球菌含鏈霉素培基

痢疾桿菌依鏈株(Streptomycin-dependentStrain)

長期培養(yǎng)

第9頁,共30頁，2024年2月25日，星期天4.菌落變異

colonyvariation

在陳舊培養(yǎng)基中長期培養(yǎng)

光滑型菌落粗糙型菌落

S

(smoothcolony)

R(roughcolony)

原因：失去LPS的特異多糖(reason:lossofspecificpolysaccharideofLPS)菌落變異即(S-R變異)第10頁,共30頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)細菌遺傳變異的物質(zhì)基礎基因組(genome)：

染色體(chromosome)（mentionedabove)

染色體外遺傳物質(zhì)

(extra-chromosomalgeneticelements)

質(zhì)粒

轉位因子第11頁,共30頁，2024年2月25日，星期天ChromosomalDNAornucleoidgenerallyacircular,double-strandedmoleculeofDNAthatisalsocallednucleoid第12頁,共30頁，2024年2月25日，星期天質(zhì)粒（plasmid）細菌染色體外的遺傳物質(zhì)，是環(huán)狀閉合的雙鏈DNA。帶有遺傳性息，能自行復制，隨細菌分裂轉移到子代細胞，并非細菌生長所必需。(Extra-chromosomalgeneticsubstance,circular,double-strandedDNAmolecule,notessentialforbacterialgrowth)特征自我復制能力(autonomousreplication)編碼產(chǎn)物賦予細菌某些性狀特征(confersomefeaturesonbacteria)可自行丟失與消除(canbelost)轉移性(transferable)相容性和不相容性(incompatibleandcompatible)第13頁,共30頁，2024年2月25日，星期天幾種重要的質(zhì)粒致育質(zhì)粒（Fplasmid）耐藥質(zhì)粒(Rplasmid)毒力質(zhì)粒（Viplasmid)細菌素質(zhì)粒(Colplasmid)第14頁,共30頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)細菌的變異機制

(mechanismsofbacterialvariation)(一)基因的突變（mutation)1.Definition：微生物某些遺傳物質(zhì)發(fā)生突然而穩(wěn)定的改變（astableheritablechangeofbacterialgene)2.頻率(frequency):10-6

---10-93.種類:自發(fā)突變（spontaneousmutation)誘發(fā)突變（inducedmutation)4.染色體畸變(chromosomalaberration)第15頁,共30頁，2024年2月25日，星期天（二）基因的轉移和重組基因轉移（genetransfer）外源性的遺傳物質(zhì)由供體菌轉入某受體菌細胞的過程稱為基因轉移。重組（recombination）轉移的基因與受體菌DNA整合在一起稱為重組，使受體菌獲得供體菌的某些性狀。細菌的基因轉移和重組可通過轉化、接合、轉導、溶原性轉換和原生質(zhì)體融合等方式進行。第16頁,共30頁，2024年2月25日，星期天1.轉化（transformation）供體菌裂解游離的DNA片段被受體菌直接攝取，使受體菌獲得新的性狀。Definition:

GeneticrecombinationinwhichabacteriumdirectlytakesupafreeDNAfragmentandthenincorporateitintotherecipientbacterialgenome,resultinginthealterationofbacterialgeneticconstitution.第17頁,共30頁，2024年2月25日，星期天轉化試驗第18頁,共30頁，2024年2月25日，星期天2.接合（conjugation）細菌通過性菌毛相互連接溝通，將遺傳物質(zhì)（主要是質(zhì)粒DNA）從供體菌轉移給受體菌。(BacterialDNAistransferredfromdonorbacteriumtorecipientbacteriumbyFpilus.)接合性質(zhì)粒：能通過接合方式轉移的質(zhì)粒稱為接合性質(zhì)粒，F(xiàn)質(zhì)粒、R質(zhì)粒、Col質(zhì)粒和毒力質(zhì)粒等。F質(zhì)粒是最早發(fā)現(xiàn)的一種質(zhì)粒。第19頁,共30頁，2024年2月25日，星期天MechanismofF+xF-CrossesF+F-F+F-F+F+F+F+F+第20頁,共30頁，2024年2月25日，星期天R質(zhì)粒的接合日本首先分離到抗多種藥物的宋內(nèi)志賀菌多重耐藥株，多重耐藥性很難用基因突變解釋。健康人中大腸埃希菌30%~50%有R質(zhì)粒，而致病性大腸埃希菌90%有R質(zhì)粒。與多重耐藥性有關。耐藥質(zhì)粒從一個細菌轉移到另一個細菌中。第21頁,共30頁，2024年2月25日，星期天R質(zhì)粒耐藥傳遞因子（resistancetransferfactor,RTF）與F質(zhì)粒相似，編碼性菌毛的產(chǎn)生和通過接合轉移耐藥（r）決定子第22頁,共30頁，2024年2月25日，星期天3.轉導（transduction）以溫和噬菌體為載體，將供體菌的一段DNA轉移到受體菌內(nèi)，使受體菌獲得新的性狀。（DonorbacteriumDNAistransferredtorecipientbacteriumbyphage)普遍性轉導（generalizedtransduction）局限性轉導（restrictedtransduction）第23頁,共30頁，2024年2月25日，星期天Themechanismofgeneralized

transduction第24頁,共30頁，2024年2月25日，星期天4.溶原性轉換（lysogenicconversion）當噬菌體感染細菌時，宿主菌染色體中獲得了噬菌體的DNA片段，使其成為溶原狀態(tài)時而致細菌獲得新的性狀(ThepresenceofprophageDNAconstitutesageneticalterationtothehostcell.)(。白喉棒狀桿菌、A群鏈球菌、肉毒梭菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌、霍亂弧菌第25頁,共30頁，2024年2月25日，星期天基因來源轉移方式transformation供體菌直接攝取conjugation供體菌性菌毛transduction供體菌噬菌體為載體lysogenicconversion噬菌體整合5.原生質(zhì)體融合(protoplastfusion)

融合劑

細胞去壁二倍體（diploid)第26頁,共30頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)細菌遺傳變異的實際意義在疾病的診斷及預防中的應用細菌耐藥性變異與抗