1、第5章,细菌的遗传变异复旦大学上海医学院钱利生(l shn)教授,第一页，共三十一页。,BCG：牛型结核杆菌（有毒株）胆汁(dnzh)-甘油-马铃薯培养 13年，230次传代 减毒株（BCG）基因型变异：BCG 表型变异：细菌L型,第二页，共三十一页。,基因型和表型变异(biny)的比较,基因型变异(biny),表型变异(biny),基因结构,变化 未变,可逆性,不或极少 可逆,稳定性,稳定 不稳定,环境影响,涉及细菌数,不受影响 受影响,个别 全体,第三页，共三十一页。,一、细菌(xjn)的遗传物质,细菌(xjn)染色体：dsDNA，3.25106 bp 复制快：105 bp/min 无组蛋
2、白，无内含子，为连续基因 单倍体：突变后更易表现,第四页，共三十一页。,质粒（plasmid）：,复制能力转移(zhuny)能力整合能力相容性丢失或消除,功能(gngnng)：F质粒转移；Vi质粒毒力 R质粒耐药；Col质粒细菌素,第五页，共三十一页。,转位因子(ynz)：IS(insertion sequence):7501550 bp 两端重复序列，与插入有关 中心序列有转位酶基因,第六页，共三十一页。,Tn(transposon):200025000 bp 两端为IS 中心序列有与转位无关(wgun)基因 如：毒素基因、耐药基因等,第七页，共三十一页。,常见(chn jin)的插入序列和
3、转座子,IS bp Tn 耐药或毒素(d s)基因,IS1 768 Tn1 AP（氨苄青霉素）,IS2 1327 Tn6 Kan（卡那霉素）,IS3 1300 Tn10 Tet（四环素）,IS4 1426 Tn551 Em（红霉素）,IS5 1195 Tn681 E.coli ET（肠毒素）,第八页，共三十一页。,整合子（integron，In）：定位于细菌染色体、质粒或转座子上基本结构：两端为保守末端，中间为可变区，含一个或多个(du)基因盒整合子含有3个功能元件：重组位点；整合酶基因；启动子通过转座子或接合性质粒，使多种耐药基因在细菌中进行水平传播,第九页，共三十一页。,噬菌体（bacte
4、riophage）：,形态(xngti)结构:蝌蚪形衣壳：蛋白质核酸：dsDNA,分布广:有菌就有噬菌体宿主特异性：流行病调查；分型参与细菌变异：转导(zhun do),溶原性转换,第十页，共三十一页。,二、转移(zhuny)和重组,转移：供菌提供DNA；受菌接受DNA重组(zhn z)：受菌获得供菌DNA,类型 基因(jyn)来源 转移方式,转化 供菌 受菌摄入,接合 供菌 通过性菌毛,转导 供菌 噬菌体媒介,溶原性转换 噬菌体 前噬菌体,第十一页，共三十一页。,转化（transformation）：受菌主动摄取外源性DNA 供菌死亡时释放或人工(rngng)方法提取DNA,第十二页，共三十
5、一页。,影响因素：供受菌基因型：同源性；亲缘关系近，转化率高感受态（competence）：生理活动过程中摄取(shq)转化因子的最佳时期 环境因素：Mg2、Ca2等可促进转化,第十三页，共三十一页。,转导(zhun do)（transduction）噬菌体媒介 将供菌DNA转给受菌 分普遍性转导和局限性转导,第十四页，共三十一页。,毒性(d xn)噬菌体，温和噬菌体 包装错误：任何部位细菌DNA片段转导性噬菌体：宿主菌DNA，无噬菌体DNA受菌接受转导噬菌体(供菌)DNA受菌获得供菌性状,普遍性转导(zhun do)：,第十五页，共三十一页。,局限性转导(zhun do)：温和性噬菌体,脱落
6、错误：前噬菌体及两边(lingbin)的细菌DNA转导性噬菌体：噬菌体DNA及细菌DNA,第十六页，共三十一页。,接合（conjugation）通过性菌毛将供菌DNA转给受体菌，受体菌获得(hud)供体菌性状,第十七页，共三十一页。,F质粒（fertility factor,致育因子(ynz)）,接触：细胞质沟通转移(zhuny)：F质粒进入F菌，1分钟完成复制：F菌转为F菌,第十八页，共三十一页。,Hfr（高频重组菌株）：F质粒与染色体整合 具有结合和转移功能(gngnng)细菌染色体转移频率高，F质粒低 受体菌获得供体菌性状 用于绘制基因图,第十九页，共三十一页。,Hfr转移(zhuny)
7、细菌染色体过程,第二十页，共三十一页。,R质粒 耐药传递(chund)因子：编码性菌毛 r决定因子：耐药,第二十一页，共三十一页。,溶原性转换(zhunhun)（lysogenic conversion）噬菌体DNA与菌染色体整合 受菌获得新的性状 如白喉杆菌：-噬菌体-外毒素基因 不产毒白喉杆菌 产毒白喉杆菌,第二十二页，共三十一页。,三、基因突变(j yn t bin),影印平板：自发的，随机(su j)的，非诱导的药 物仅起选择作用,第二十三页，共三十一页。,突变(tbin)的性质：突变率：10-610-9自发突变与诱发突变突变与选择回复突变与抑制突变,第二十四页，共三十一页。,彷徨试验
8、：随机的、非定向的突变(tbin)是在接触噬 菌体之前就已发生，噬菌体对突变 仅起筛选而不是诱导作用。,第二十五页，共三十一页。,突变型细菌及其分离：耐药性突变型 药敏试验(shyn)营养缺陷突变型 营养物质筛选 条件致死性突变型 温度敏感试验 发酵阴性突变型 乳糖发酵试验,第二十六页，共三十一页。,诊断困难(kn nn)HO变异：如伤寒沙门菌鞭毛 SR变异：消失荚膜或多糖 抗原性改变 毒力下降，生化反应改变治疗困难：耐药 预防：BCG,四、实际(shj)应用,第二十七页，共三十一页。,Ames试验(shyn)：,第二十八页，共三十一页。,基因工程(jyn gngchng),载体：质粒，噬菌体
9、工程菌和酶：限制性内切酶，连接酶选择(xunz)目的基因，细菌中表达，如胰岛素、白介素、干扰素等基因工程疫苗,第二十九页，共三十一页。,1.细菌基因(jyn)转移和重组的类型及其主要差异？2.何谓BCG、transposon、R质粒、Hfr、lysogenic conversion和Ames试验？3.影印试验验证何种理论？突变型细菌有哪些？,思考题,第三十页，共三十一页。,内容(nirng)总结,第5章。胆汁-甘油(n yu)-马铃薯培养。环境因素：Mg2、Ca2等可促进转化。分普遍性转导和局限性转导。F质粒（fertility factor,致育因子）。转移：F质粒进入F菌，1分钟完成。受体菌获得供体菌性状。如白喉杆菌：-噬菌体-外毒素基因。突变率：10-610-9。自发突变与诱发突变。工程菌和酶：限制性内切酶，连接酶。思考题,第三十一页，共三十一页。,