微生物学药学专业微生物的遗传与变异.ppt

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第四章第四章细菌的遗传与变异细菌的遗传与变异遗传遗传：

使细菌的性状保持相对稳定，且代代相传，使其菌种得使细菌的性状保持相对稳定，且代代相传，使其菌种得以保存。

以保存。

变异变异：

在一定条件下，子代与亲代之间以及子代与子代之间的在一定条件下，子代与亲代之间以及子代与子代之间的生物学性状出现的差异。

生物学性状出现的差异。

细菌的变异分为细菌的变异分为遗传性变异遗传性变异和和非遗传性变异非遗传性变异。

遗传性变异：

是细菌的基因结构发生了改变，故又称是细菌的基因结构发生了改变，故又称基因基因型变异型变异。

常发生于个别的细菌，不受环境因素的影响，变异发常发生于个别的细菌，不受环境因素的影响，变异发生后是不可逆的，产生的新性状可稳定地遗传给后代。

生后是不可逆的，产生的新性状可稳定地遗传给后代。

非遗传性变异：

细菌在一定的环境条件影响下产生的变异，细菌在一定的环境条件影响下产生的变异，其基因结构未改变，称为其基因结构未改变，称为表型变异表型变异。

易受到环境因素的影响，。

易受到环境因素的影响，可逆的，不能遗传。

可逆的，不能遗传。

第一节第一节细菌的变异现象细菌的变异现象形态结构的变异毒力变异耐药性变异菌落变异v细菌的大小和形态细菌的大小和形态在不同的生长时期可不同，生长在不同的生长时期可不同，生长过程中受外界环境的影响也可发生变异。

如：

鼠疫过程中受外界环境的影响也可发生变异。

如：

鼠疫耶氏菌在陈旧培养物上细菌的多形态性、细菌耶氏菌在陈旧培养物上细菌的多形态性、细菌LL型。

型。

v细菌的特殊结构细菌的特殊结构如：

荚膜（肺炎链球菌）、芽胞如：

荚膜（肺炎链球菌）、芽胞（炭疽芽孢杆菌）、鞭毛（变形杆菌（炭疽芽孢杆菌）、鞭毛（变形杆菌H-OH-O变异）也可变异）也可发生变异。

发生变异。

一一.形态结构的变异形态结构的变异v概念：

概念：

细胞壁受损后仍能生长和分裂的细菌。

在一般环境中不能耐受细胞壁受损后仍能生长和分裂的细菌。

在一般环境中不能耐受菌体内的高渗透压而将会涨破死亡。

在高渗环境下，仍可存活。

菌体内的高渗透压而将会涨破死亡。

在高渗环境下，仍可存活。

v特点：

特点：

1.1.多形性，多数革兰染色阴性多形性，多数革兰染色阴性2.2.在高渗低琼脂含血清平板上缓慢生长，形成荷包蛋样细小菌落。

在高渗低琼脂含血清平板上缓慢生长，形成荷包蛋样细小菌落。

3.3.仍有一定的致病力，常引起慢性感染及反复发作的感染。

仍有一定的致病力，常引起慢性感染及反复发作的感染。

4.4.用抗生素治疗多数效果不佳。

用抗生素治疗多数效果不佳。

细菌细胞壁缺陷型（细菌细菌细胞壁缺陷型（细菌LL型）型）毒力增强：

毒力增强：

无毒力的白喉棒状杆菌常寄居在咽喉部，不致病；无毒力的白喉棒状杆菌常寄居在咽喉部，不致病；当感染了当感染了-棒状噬菌体后变成溶原性细菌，则获得产生白棒状噬菌体后变成溶原性细菌，则获得产生白喉毒素的能力，引起白喉。

喉毒素的能力，引起白喉。

毒力减弱：

有毒菌株长期在人工培养基上传代培养，可使细有毒菌株长期在人工培养基上传代培养，可使细菌的毒力减弱或消失。

菌的毒力减弱或消失。

卡介苗卡介苗（BCG）BCG）是有毒的牛结核分枝杆是有毒的牛结核分枝杆菌在含有胆汁、甘油、马铃薯培养基上，经过菌在含有胆汁、甘油、马铃薯培养基上，经过1313年，连续传年，连续传230230代，获得的一株毒力减弱但仍保持免疫原性的变异株。

代，获得的一株毒力减弱但仍保持免疫原性的变异株。

二二.毒力变异毒力变异v耐药性变异：

耐药性变异：

细菌对某种抗菌药物由敏感变为耐药的变异。

有些细菌还表现为同时耐受多种抗菌药物，即有些细菌还表现为同时耐受多种抗菌药物，即多重耐药性。

多重耐药性。

v从抗生素广泛应用以来，细菌对抗生素耐药的不断从抗生素广泛应用以来，细菌对抗生素耐药的不断增长是世界范围内的普遍趋势，给临床治疗带来很增长是世界范围内的普遍趋势，给临床治疗带来很大的困难，并成为当今医学上的重要问题。

大的困难，并成为当今医学上的重要问题。

三三.耐药性变异耐药性变异细菌的菌落主要有细菌的菌落主要有光滑光滑（smooth,S）smooth,S）型型和和粗糙粗糙（rough,R）rough,R）型型两种。

两种。

SS型菌落表面光滑、湿润、边缘整齐。

经人工培养多次传型菌落表面光滑、湿润、边缘整齐。

经人工培养多次传代后菌落表面边为粗糙、干燥、边缘不整齐，称代后菌落表面边为粗糙、干燥、边缘不整齐，称SRSR变变异。

异。

SRSR变异常见于肠道杆菌。

变异常见于肠道杆菌。

变异时不仅菌落的特征发生改变，且细菌的其它性状也变异时不仅菌落的特征发生改变，且细菌的其它性状也发生了变化。

发生了变化。

SS型菌的致病性强，但有少数型菌的致病性强，但有少数RR型菌的致病性强，如结核型菌的致病性强，如结核分枝杆菌。

分枝杆菌。

四四.菌落变异菌落变异S型菌落型菌落R型菌落型菌落第二节第二节细菌遗传变异的物质基础细菌遗传变异的物质基础一、细菌的染色体一、细菌的染色体二、染色体外遗传物质二、染色体外遗传物质细菌的质粒细菌的质粒噬菌体噬菌体转位因子转位因子细菌的染色体v细菌染色体细菌染色体DNADNA与其他生物相同，由互补的双链核苷与其他生物相同，由互补的双链核苷酸组成。

酸组成。

v细菌的染色体与生物细胞染色体不同，前者不含有细菌的染色体与生物细胞染色体不同，前者不含有组蛋白，基因是连续的。

组蛋白，基因是连续的。

v自大肠杆菌提取的自大肠杆菌提取的DNADNA是一条完整的是一条完整的DNADNA链，分子量链，分子量仅为人体细胞仅为人体细胞DNADNA量的量的0.1%0.1%。

大肠杆菌的。

大肠杆菌的DNADNA约为约为41064106个碱基对，因此约有个碱基对，因此约有40004000个基因，可编码几个基因，可编码几千种多肽。

千种多肽。

v概念概念：

是细菌染色体以外的遗传物质，是环状闭合的双链是细菌染色体以外的遗传物质，是环状闭合的双链DNADNA。

质粒基因可编码多种重要的生物学性状。

v分类：

分类：

1）1）致育质粒（致育质粒（FF质粒）质粒）编码细菌的性菌毛编码细菌的性菌毛2）2）耐药性质粒耐药性质粒编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。

性。

分两类，一是接合性耐药质粒（分两类，一是接合性耐药质粒（RR质粒），另一是非接合耐药质粒），另一是非接合耐药性质粒；性质粒；3）3）毒力质粒（毒力质粒（ViVi质粒）质粒）编码与该菌致病性有关的毒力因子；编码与该菌致病性有关的毒力因子；4）4）代谢质粒代谢质粒编码产生相关的代谢酶。

编码产生相关的代谢酶。

5）5）细菌素质粒细菌素质粒编码细菌产生细菌素；编码细菌产生细菌素；质粒质粒具有自我复制的能力。

具有自我复制的能力。

DNADNA所编码的基因产物赋予细菌某些性状特征。

所编码的基因产物赋予细菌某些性状特征。

可自行丢失与消除。

转移性。

可分为相容性与不相容性两种。

质粒质粒DNADNA的特征的特征v噬菌体噬菌体：

是感染细菌、真菌、放线菌或螺是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒。

旋体等微生物的病毒。

v噬菌体具有病毒的一些特性：

噬菌体具有病毒的一些特性：

11、个体微小、个体微小22、没有细胞结构、没有细胞结构33、专性细胞内寄生、专性细胞内寄生v噬菌体分布：

噬菌体分布：

极广，凡是有细菌的场所，极广，凡是有细菌的场所，就可能有相应的噬菌体的存在。

就可能有相应的噬菌体的存在。

噬菌体噬菌体转位因子：

转位因子：

是存在于细菌染色体或质粒是存在于细菌染色体或质粒DNADNA分子上的一段分子上的一段特异性核苷酸序列片段，它能在特异性核苷酸序列片段，它能在DNADNA分子中移动，不断改变分子中移动，不断改变它们在基因组中的位置，能从一个基因组转移到另一基因组它们在基因组中的位置，能从一个基因组转移到另一基因组中。

中。

转位因子有三类：

插入序列插入序列（IS）IS）、转座子、转座子（TnTn）、MuMu噬菌体或噬菌体或前噬菌体。

前噬菌体。

转位因子转位因子突变突变：

是细菌遗传物质的结构发生突然而稳定的是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。

改变，导致细菌性状的遗传性变异。

染色体畸变：

涉及大段涉及大段DNADNA的易位、缺失、重复或的易位、缺失、重复或倒位等变化，结果导致细菌死亡。

倒位等变化，结果导致细菌死亡。

基因突变：

也称点也称点突变，是突变，是DNADNA中一对或少数几对中一对或少数几对硷基的置换、增加或缺失。

硷基的置换、增加或缺失。

第三节第三节细菌变异的机制细菌变异的机制一、一、变异的一般机理变异的一般机理v原因包括：

原因包括：

自然突变及诱发突变。

v基因突变的分子基础：

基因突变的分子基础：

硷基置换硷基置换硷基互变异构硷基互变异构硷基的减少、增加及倒置硷基的减少、增加及倒置v基因突变规律：

基因突变规律：

突变率突变率突变常自然发生，但突变率极低突变常自然发生，但突变率极低突变与选择突变与选择突变是随机的，不定向的。

突变是随机的，不定向的。

回复突变回复突变细菌由野生型变为突变型是正向突变，有时突细菌由野生型变为突变型是正向突变，有时突变株经过又一次突变可恢复野生型的性状。

变株经过又一次突变可恢复野生型的性状。

（一）基因的突变

（一）基因的突变基因转移基因转移：

外源性的遗传物质由供体菌进入某受体外源性的遗传物质由供体菌进入某受体菌细胞内的过程。

菌细胞内的过程。

基因重组基因重组：

转移的基因与受体菌转移的基因与受体菌DNADNA整合在一起，使整合在一起，使受体菌获得供体菌某些特性。

受体菌获得供体菌某些特性。

外源性遗传物质：

供体菌染色体供体菌染色体DNADNA，质粒质粒DNADNA及噬及噬菌体基因等。

菌体基因等。

细菌的基因转移和重组方式：

转化、接合、转导、转化、接合、转导、溶原性转换、细胞融合。

溶原性转换、细胞融合。

（二）基因的转移与重组

（二）基因的转移与重组1.1.接合接合接合：

接合：

是细菌通过性菌是细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗毛相互连接沟通，将遗传物质（主要是质粒传物质（主要是质粒DNADNA）从供体菌转移给受从供体菌转移给受体菌。

体菌。

能通过结合方式转移的能通过结合方式转移的质粒称为质粒称为接合性质粒接合性质粒，不能通过性菌毛在细菌不能通过性菌毛在细菌间转移的质粒为间转移的质粒为非接合非接合性质粒。

性质粒。

细菌的耐药性变易的机理：

1.1.与耐药性的基因突变与耐药性的基因突变2.R2.R质粒的接合转移质粒的接合转移接合性接合性RR质粒：

质粒：

由耐药传递因子由耐药传递因子（RTF）RTF）和耐药决定和耐药决定因子因子（r）r）两部分组成。

两部分组成。

RTFRTF的功能与的功能与FF质粒相似，可质粒相似，可编码性菌毛的产生和通过接合转移；编码性菌毛的产生和通过接合转移；RR决定因子能决定因子能编码对抗菌药物的耐药性。

编码对抗菌药物的耐药性。

非接合性非接合性RR质粒：

质粒：

仅有仅有RR决定决定因因子编码对抗菌药物子编码对抗菌药物的耐药性，无耐药传递因子的耐药性，无耐药传递因子（RTF）RTF）。

RR质粒的接合质粒的接合概念：

概念：

是以温和噬菌体为载体，将供体菌的一段是以温和噬菌体为载体，将供体菌的一段DNADNA转移到受转移到受体菌内，使受体菌获得新的性状。

体菌内，使受体菌获得新的性状。

根据转导基因片段的范围，可将转导分为两类：

1.1.普遍性转导：

普遍性转导：

转导的转导的DNADNA可是供体菌染色体上的任何部分。

可是供体菌染色体上的任何部分。

2.2.局限性转导：

局限性转导：

转导的转导的DNADNA只限供体菌染色体上的特定基因。

只限供体菌染色体上的特定基因。

2.2.转导转导普遍性转导普遍性转导3.3.转化转化:

供体菌裂解

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