细菌的遗传和变异

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普遍性转导( generalized transduction)
供体菌
噬菌体DNA
受体菌
细菌DNA
转导噬菌体
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普遍性转导 generalized transduction
前噬菌体从溶原菌染色体上脱离 增殖时噬菌体的DNA大量复制，装配时可能发生错 误 转导噬菌体能以正常方式感染另一宿主菌，将其头 部的供体菌染色体注入受体菌内。 被包装的DNA可以是供体菌染色体上的任何部分。
异
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毒力变异
增强
β棒状噬菌体
白喉棒状杆菌
获得白喉毒素
减弱
胆汁、甘油、马铃薯培养基
牛分枝杆菌
卡介苗
13年(230代)
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耐药性变异
细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药的变异 称为耐药性变异。
金黄色葡萄球菌
有些细菌还同时耐受多种抗菌药物，即多重 耐药性，甚至产生药物依赖性。
重组（ recombination）
– 转移的基因与受体菌DNA整合在一起称为重组， 使受体菌获得供体菌的某些性状。
细菌的基因转移和重组可通过转化、接合、 转导、溶原性转换和原生质体融合等方式进 行。
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转化（transformation）
供体菌裂解游离的DNA片段被受体菌直接 摄取，使受体菌获得新的性状。
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细菌的变异机制
基因的突变 基因的转移和重组
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影印试验(replica plating)
基因的转移和重组 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
基因转移（gene transfer）
– 外源性的遗传物质由供体菌转入某受体菌细胞的 过程称为基因转移。
结果
完全转导
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整合
流产转导
未整合
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R质粒的接合
➢ 细菌的耐药性与耐药性的基因突变及R质粒的接 合转移等有关。
➢ R质粒有耐药传递因子(RTF)和耐药决定子(r)两部 分组成。RTF的功能与F质粒相似，可编码性菌毛 的产生和通过接合转移；R决定子能编码对抗菌 药物的耐药性。
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1. 转化(transformation):供体菌裂解游离的
DNA片段转入某受体菌细胞内的过程。
2. 接合(conjugation) 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
接合： 是细菌通过性菌毛将 遗传物质（主要是质 粒DNA）从供体菌转 移给受体菌。能通过 接合方式转移的质粒 称为接合性质粒。
携带耐药或毒素基因 AP（氨苄青霉素） AP、SM（链霉素）、Su（磺胺） Km（卡那霉素）
Km TMP（甲氧苄氨嘧啶）、SM
Cm（氯霉素） Tc（四环素） Em（红霉素）
Em 大肠埃希菌（肠毒素基因）
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转座噬菌体或前噬菌体
– 是一些具有转座功能的溶原性噬菌体，当整合 到细菌染色体上，能改变溶原性细菌的某些生 物学性状。
细菌染色体外的遗传物质， 是环状闭合的双链DNA。 带有遗传信息，并非细菌 生长所必需。
特征
– 自我复制能力 – 编码产物赋予细菌某些性状 – 可自行丢失与消除 – 转移性 – 相容性和不相容性
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几种重要的质粒
– 致育质粒（F质粒） – 耐药质粒（R质粒） – 毒力质粒（Vi质粒） – 细菌素质粒（Col质粒） – 代谢质粒
– ＞2kb，除携带与转位有关的基因外，还携带耐药性 基因、抗金属基因、毒素基因及其他结构基因。
– 可能与细菌的多重耐药性有关。
IS Resistance Gene(s) IS
Tn
转座子的特征 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
转座子 Tn1 Tn2 Tn3
Tn4 Tn5 Tn6 Tn7 Tn9 Tn10 Tn551 Tn971 Tn1681
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遗传性变异（基因型变异）
非遗传性变异（表型变异）
基因改变 遗传 可逆性 外界环境 变异幅度
遗传性变异 + + -
个别细胞
非遗传性变异 + +
群体
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细菌的变异现象
形态、结构变异 毒力变异 耐药性变异 菌落变异
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形态结构变异
3-6%食盐
鼠疫耶氏菌
多形态性
陈旧培基物
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青霉素、溶菌酶 正常形态细菌
抗体或补体
L型变异
(部分或完全失去胞壁)
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特殊结构的变异
42-43℃
炭疽杆菌
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） 鞭毛变 点状生长、单个菌落（O）
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转导（transduction）
以噬菌体为载体，将供体菌的一段DNA转 移到受体菌内，使受体菌获得新的性状。
– 普遍性转导（generalized transduction） – 局限性转导（restricted transduction）
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含链霉素培基
痢疾杆菌
依链株
长期培养
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菌落变异
在陈旧培养基中长期培养
光滑型菌落
粗糙型菌落
S
R
原因：失去LPS的特异多糖
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细菌遗传变异的物质基础
基因组：染色体和染色体外遗传物质
质粒 转位因子
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质粒（plasmid）
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转位因子
是存在于细菌染色体或质粒DNA分子上的 一段特异性核苷酸序列片段，它能在DNA 分子中移动，不断改变它们在基因组的位 置，能从一个基因组转移到另一个基因组 中。
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插入序列（insertion sequence,IS） – 是最小的转位因子，＜2kb。 转座子（transposon,Tn）