微生物学遗传与变异

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1、第十章第十章 细菌的遗传和变异细菌的遗传和变异Heredity and variation of bacteria第一节 细菌的遗传与变异v遗传性变异遗传性变异/基因型变异基因型变异 genotypic variation v非遗传性变异非遗传性变异/表型变异表型变异 phenotypic variation 遗传性变异 非遗传性变异 基因的改变 + - 遗传性 + - 外界环境 - + 可逆性 - +变异幅度 个别细菌 群体v形态、结构变异v菌落变异v毒力变异v耐药性变异 一、细菌的变异现象 phenomenen of bacterial variationv 3-6%食盐鼠疫耶氏菌 多形态

2、性 陈旧培基物1、形态结构变异、形态结构变异 Variation of morphology and structure 青霉素、溶菌酶正常形态细菌 L型变异 抗体或补体 (部分或完全失去胞壁) 特殊结构的变异 42-43炭疽芽孢杆菌 失去形成芽胞能力, 毒性降低 10-20天 变形杆菌 0.1%石炭酸 迁徙生长（H） 点状生长、单个菌落（O）鞭毛变异基本结构的变异2、菌落变异、菌落变异 variation of colony 光滑型（光滑型（smooth,S） 粗造型粗造型 （rough,R） S-R 变异变异 S型菌株致病性强，一般新分离的菌株为型菌株致病性强，一般新分离的菌株为S型。菌落

3、发型。菌落发生变异后，细菌的理化特性、抗原性、生化能力、毒生变异后，细菌的理化特性、抗原性、生化能力、毒力等也可发生改变。力等也可发生改变。 S S型菌落型菌落R R型菌落型菌落细菌菌落形态变异细菌菌落形态变异3、毒力变异、毒力变异virulent variationv 毒力增强毒力增强 无毒的白喉棒状杆菌感染温和噬菌体后成为有毒株。无毒的白喉棒状杆菌感染温和噬菌体后成为有毒株。- 棒状噬菌体棒状噬菌体 含毒素基因含毒素基因 编码毒素蛋白编码毒素蛋白 v 毒力减弱毒力减弱 有毒菌株变异为弱毒或无毒菌株有毒菌株变异为弱毒或无毒菌株 卡介苗卡介苗 Bacillus of Calmette- Gue

4、rin,BCG : 卡介二氏用有毒的牛结卡介二氏用有毒的牛结核分枝杆菌在含甘油、马铃薯的培养基上，经核分枝杆菌在含甘油、马铃薯的培养基上，经13年连续年连续230次传代所次传代所获得的一毒力减弱但保留有抗原性的变异株。是获得的一毒力减弱但保留有抗原性的变异株。是 用于人工免疫以预用于人工免疫以预防结核病的活疫苗。防结核病的活疫苗。4、耐药性变异、耐药性变异variation of virulencep 细菌对某种抗生素或药物由敏感变为不敏感即为细菌的耐药现象。p 多重耐药株:同时耐受多种抗生素的菌株。p 抗生素依赖菌株：如痢疾志贺菌的赖链霉素菌株。 抗生素抗生素 抗生素抗生素 耐药耐药 敏感敏

5、感 细菌遗传变异的物质基础细菌遗传变异的物质基础 material basis of bacterial heredity and variationv染色体染色体DNA chromosomev质粒质粒 plasmidv转位因子转位因子 transposable elementv噬菌体噬菌体 phage v 染色体染色体DNA chromosomev 无内含子无内含子v 重复序列少重复序列少v 功能相关基因组功能相关基因组 成操纵子成操纵子v 病原菌中存在病原菌中存在毒力島（毒力島（pathogenecity Island)v定义：为染色体外的遗传物质定义：为染色体外的遗传物质,是存在于细菌胞

6、质是存在于细菌胞质中的闭合环状双链中的闭合环状双链DNA, 质粒带有遗传信息，控质粒带有遗传信息，控制细菌某些特定的遗传性状。制细菌某些特定的遗传性状。v医学上重要的质粒有医学上重要的质粒有F质粒（质粒（fertility plasmid）、）、R质粒（质粒（resistance plasmid）、）、Vi质粒质粒(virulent plasmid)等。等。质粒 plasmidv 能自我复制能自我复制v 决定特殊性状；决定特殊性状；v 能自发消除或丢失能自发消除或丢失v 转移性转移性v 质粒的不相容性质粒的不相容性质粒的重要特性：质粒的重要特性：常见的细菌质粒及其功能常见的细菌质粒及其功能vF

7、质粒质粒 fertility plasmid -含性菌毛蛋含性菌毛蛋白基因，编码产生性菌毛。有质粒的细白基因，编码产生性菌毛。有质粒的细菌称雄性菌，能长出性菌毛；无质粒的菌称雄性菌，能长出性菌毛；无质粒的细菌称雌性菌，无性菌毛产生。细菌称雌性菌，无性菌毛产生。 R质粒resistant plasmid 接合性耐药质粒：接合性耐药质粒： conjugative plasmid of drug resistance耐药性质粒耐药性质粒 非接合性质粒非接合性质粒 ：不能通过：不能通过 接合方式传递接合方式传递, 可通可通 过转导方式传递过转导方式传递.毒力质粒virulence plasmid ，V

8、i plasmidv如致病性大肠埃希菌的如致病性大肠埃希菌的ST质粒、质粒、 LT质粒质粒 等。等。v细菌素质粒细菌素质粒 、代谢质粒等。、代谢质粒等。转位因子转位因子 transposable elementv细胞基因组中能改变自身位置的一段细胞基因组中能改变自身位置的一段DNA序列序列。能在能在DNA分子中移动，在细菌基因组中不断改变分子中移动，在细菌基因组中不断改变位置，并可从一个基因组转移到另一个基因组中。位置，并可从一个基因组转移到另一个基因组中。v转位因子主要有：转位因子主要有： 插入序列插入序列 insertion sequence,IS 转座子转座子 transposon,Tn

9、 前噬菌体前噬菌体 prophage 插入序列插入序列insertion sequence,IS 转座子转座子 transposon,Tnprophage概念概念：噬菌体是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微：噬菌体是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒。生物的病毒。噬菌体的病毒特征：噬菌体的病毒特征：v个体微小，能通过滤菌器个体微小，能通过滤菌器v无完整细胞结构无完整细胞结构, 主要由衣壳（蛋白质）和核酸组成主要由衣壳（蛋白质）和核酸组成v专性细胞内寄生专性细胞内寄生v 噬菌体有严格宿主特异性，只感染易感宿主菌。噬菌体有严格宿主特异性，只感染易感宿主菌。 1形态结构：EM下有三种基本形

10、态： 蝌蚪型 微球形 丝形噬菌体与细菌的关系 1 概念：毒性噬菌体能在宿主菌细胞内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并且最终裂解宿主菌。： 吸附吸附 穿入穿入 生物合成生物合成 成熟与释放成熟与释放 2v 概念：概念：噬菌体DNA与宿主菌染色体DNA整合，随宿主菌DNA复制、分裂而传代,建立溶原性周期。v 前噬菌体前噬菌体(prophage):整合在细菌染色体上的噬菌体基因组称为前噬菌体；v 溶原性细菌溶原性细菌(lysogenic bacteria):带有前噬菌体基因组的细菌称为溶原性细菌。v 前噬菌体可使溶原性细菌的表型发生改变,称溶原性转换溶原性转换(lysogenic conversion