1、第四章 细菌的遗传(ychun)与变异,遗传：子代的性状与亲代相似(xin s)；变异：子代与亲代，子代与子代在性状上的差异。遗传使细菌的性状保持相对稳定，使种属得以保存。变异可使细菌产生新变种，变种的新特性靠遗传得以巩固，使物种得以发展进化。,第一页，共四十六页。,分类 1、遗传变异（基因型变异）遗传物质结构改变，可传给后代；2、非遗传性变异（表型变异）外界环境条件的作用引起(ynq)，不能遗传，去诱可复原。,第二页，共四十六页。,常见的变异(biny)现象举例 1.形态结构变异（1）细菌L型变异（2）特殊结构变异 荚膜、芽胞 H-O,第三页，共四十六页。,有荚膜的肺炎球菌,细菌形态(xng
2、ti)结构变异,荚膜的变异(biny),第四页，共四十六页。,S型菌落(jnlu),R型菌落(jnlu),菌落(jnlu)的变异,2.菌落的变异：S-R变异（肠道杆菌）,第五页，共四十六页。,3.毒力变异（1）增强（白喉杆菌(gnjn)）（2）减弱（卡介苗）,第六页，共四十六页。,4.耐药性变异：指细菌(xjn)对药物所具有的相对抵抗性（对某种抗菌药由敏感变为耐受）。（1）单一耐药（2）多重耐药性（3）对药物的依赖性,第七页，共四十六页。,第一节 细菌基因组1、细菌的染色体缺乏组蛋白，外无核膜包围，是一个环状双螺(shun lu)旋DNA长链，反复盘绕成疏松网状结构，附着在横隔中介体或细胞膜上
3、。,第八页，共四十六页。,细菌染色体特征 较小（580-5220kb)；功能上相关的几个基因组成操纵子结构，仅一个复制启动位点转录一条mRNA链，然后分别(fnbi)合成各自的蛋白；基因是连续的，无内含子成分，转录的 RNA无须加工剪切；,第九页，共四十六页。,不编码的DNA比真核细胞基因组少得多，只有一少部分是不翻译的；与病毒(bngd)基因组相比，仅有少数基因存在重叠现象；多数情况下结构基因在基因组中都是单拷贝。,第十页，共四十六页。,2、质粒(plasmid)是细菌染色体外的遗传物质，存在于细胞质中的环状闭合(b h)的双链DNA分子。自行丢失/人工处理消失,第十一页，共四十六页。,质粒
4、的主要(zhyo)特征,具有自我复制能力；携带(xidi)的遗传信息能赋予宿主菌某些生物学性状（致育性、耐药性、致病性），利于在特定条件下生存；不是细菌生命活动所必需的遗传物质；质粒的转移性，可通过接合、转化、转导等方式在细菌间转移；,第十二页，共四十六页。,按能否通过细菌接合作用进行基因传递分接合性质(xngzh)粒：40-100kbp的大质粒；非接合性质粒：15kbp及以下的小质粒。F质粒、多数的R质粒属于接合性质粒,质粒分类(fn li),第十三页，共四十六页。,按质粒能否共存于同一菌体内分相容性和不相容性;按质粒在菌体内的数量分：松弛型和紧密性按质粒编码的生物学性状(xngzhung)
5、分：致育质粒（F质粒，编码性菌毛）；耐药性质粒：编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性；,第十四页，共四十六页。,按质粒的生物学性状分毒力质粒（Vi质粒）；细菌素质粒（如Col质粒）；代谢质粒（编码产生相关(xinggun)的代谢酶，如脲酶、枸橼酸盐利用酶等）。,第十五页，共四十六页。,3、噬菌体基因组温和(wnh)噬菌体前噬菌体,第十六页，共四十六页。,转座元件（transposable element)：是存在于细菌染色体、质粒或噬菌体基因组中的一段特异性核苷酸序列片段，能在DNA分子中移动。改变核苷酸序列或影响插入(ch r)点附近的基因表达。是个活跃分子噢！,二、细菌基因组中的特殊(t
6、sh)结构,第十七页，共四十六页。,2、按结构和功能不同分二类：插入序列（insertion sequence,IS）：在细菌中最早发现的最简单的一类转座元件，只有插入功能，不带其它遗传信息。IS只编码一种参与(cny)转移作用的转座酶,第十八页，共四十六页。,转座子（transposon,Tn）结构较复杂，除两端的插入序列外，还携带有其它基因（耐药性、毒力）这些基因可随转座子转移重组(zhn z)，造成大的染色体突变。转座行为导致DNA分子发生重排，促使生物变异及进化。见图4-1：插入序列与转座子（P.50）,第十九页，共四十六页。,表4-1 转座子基因(jyn)编码的耐药性,第二十页，共四
7、十六页。,3、整合(zhn h)子(integron,In)是一种运动性DNA分子，可捕获整合外源基因。定位于染色体和质粒或转座子上，是细菌固有的一种遗传单位，通过捕获外源性基因来增强细菌生存能力。整合子的3个功能元件：整合酶基因、重组位点、启动子,第二十一页，共四十六页。,第二节 细菌的基因突变一、基因突变规律(gul)基因突变：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。原因：自发突变、人工诱变类型：点突变（碱基置换）：转换、颠换多点突变（置换、缺失、插入）染色体畸变：大段染色体缺失、重复、异位,第二十二页，共四十六页。,诱变剂：紫外线、高温、辐射、化学物质（亚硝酸盐
8、、烷化剂、丫啶类染料(rnlio)等）。二、突变型细菌1、耐药性突变体2、营养缺陷型突变体3、条件致死性突变体（最常见ts株,mutation,第二十三页，共四十六页。,第三节 基因的转移与重组(zhn z)转移：外源性遗传物质由供体菌转入到受 体菌的过程。重组：转移的基因与受体菌DNA整合在一起。,第二十四页，共四十六页。,外源遗传物质包括(boku)：供菌染色体基因组 质粒DNA 噬菌体基因组,第二十五页，共四十六页。,基因转移和重组(zhn z)方式：1转化(transformation)：受体菌直接摄取供体菌的DNA片段，使受体菌获得新性状。转化的DNA片段称为转化因子。,第二十六页，
9、共四十六页。,第二十七页，共四十六页。,第二十八页，共四十六页。,2接合(conjugation)细菌通过性菌毛连接沟通，将遗传物质（质粒）从供菌转移(zhuny)给受菌。类型有：（1）F质粒的接合 见图,第二十九页，共四十六页。,接合时F因子的转移(zhuny)与复制,F+,F,染色体,F质粒,高频(o pn)重组株（Hfr）：F因子整合到细菌环状DNA上，这种整合状态F菌株叫Hfr（高频重组）。,第三十页，共四十六页。,（2）R质粒的接合 细菌耐药性与染色体基因突变和R质粒的接合转移有关。R质粒由两部分组成 耐药传递因子（RTF，相当于F质粒可编码性菌毛和通过接合转移）；耐药决定(judn
10、g)因子（r决定因子，编码对药物的耐受性）,第三十一页，共四十六页。,IS,r决定(judng)因子,IS,RTF,r决定(judng)因子,R质粒结构(jigu)示意图,RTF,第三十二页，共四十六页。,3转导(transduction)以噬菌体为载体，将供菌的一段DNA转移(zhuny)到受体菌内，并获得新性状。,第三十三页，共四十六页。,根据转导DNA片段的范围可分为(fn wi)：（1）普遍性转导：转导供体菌染色体或质 粒任何DNA片段。这种错误包装是随机的，任何供菌DNA片段都有可能被误装入噬菌体内。,第三十四页，共四十六页。,普遍性转导(zhun do)模式图,第三十五页，共四十六
11、页。,（2）局限性转导被转导的基因位于(wiy)前噬菌体两侧的供菌基因。,第三十六页，共四十六页。,前噬菌体,正常(zhngchng)脱离,断裂(dun li)和再接,偏差(pinch)脱离,gal,bio,bio,bio,断裂和再接,局限性转导示意图,第三十七页，共四十六页。,普遍性转导(zhun do)与局限性转导(zhun do)的区别,第三十八页，共四十六页。,4溶原性转换(lysogenic conversion)指噬菌体基因整合于细菌染色体上（噬菌体作为(zuwi)供体），使细菌处于溶原状态并获得新性状。如：-棒状噬菌体白喉毒素基因 A群链球菌红疹毒素,第三十九页，共四十六页。,第
12、四十页，共四十六页。,5原生质体融合(protoplast fusion)两个细菌失去细胞壁成为原生质体后的相互(xingh)融合过程。是一种有价值实验工具（经培养可重新出现胞壁，再按其遗传标志选择需要的重组菌）。,第四十一页，共四十六页。,原生质体融合(rngh)(protoplast fusion),第四十二页，共四十六页。,第四节 细菌遗传变异在医学上的意义 1.影响细菌学诊断(zhndun)(表型改变)2.细菌耐药变异与控制 3.细菌的毒力变异与疾病控制（制备菌苗）4.检测致癌物 5.在基因工程方面的应用（工程菌）,第四十三页，共四十六页。,基因工程是根据遗传变异中细菌可因基因转移和重
13、组而获得新性状的原理设计的。切取目的基因连接到载体上转移到 工程菌内，大量表达(biod)目的基 因产物。目前已大量用于胰岛素、干扰素、多种生长激素和乙肝疫苗等生物制品的生产。,第四十四页，共四十六页。,名词解释：质粒、溶原性转换、transformation（转化）transduction（转导）conjugation（接合）论述题：1）试述细菌耐药质粒的组成，接合与耐药性的关系(gun x)。2）比较普遍性转导与局限性转导的区别。,复习(fx)思考题,第四十五页，共四十六页。,内容(nirng)总结,第四章 细菌的遗传与变异。遗传使细菌的性状保持相对稳定，使种属得以保存。得以巩固，使物种得以发展进化(jnhu)。指细菌对药物所具有的相对抵抗性（对某。酶、枸橼酸盐利用酶等）。转座元件（transposable element)：是存在于细菌染色体、质粒或噬菌体基因组中的一段特异性核苷酸序列片段，能在DNA分子中移动。3、整合子(integron,In)是一种运动性DNA分子，可捕获整合外源基因。A群链球菌红疹毒素,第四十六页，共四十六页。,