微生物学：C4 细菌的遗传与变异
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通过药物敏感试验选择敏感抗生素,指 导临床用药;
通过耐药监测,注意耐药谱的变化和耐 药机制的研究;
3.细菌毒力变异与疾病控制
毒力减弱：
牛型分枝杆菌
13年 230代培养
卡介苗
毒力增强：
白喉棒 β棒状噬菌体 状杆菌
获得白 喉毒素
4.流行病学分析方面的应用
信息,包括染色体、质粒、噬菌体等。
基因型(genotype)细菌的全部基因组构 成了细菌的基因型。
表型(phenotype)在特定外界环境下,细 菌特定基因所表现的形态和生理特性。
变异(variation)细菌子代与亲代间或 子代之间生物学性状出现差异。
遗传变异(genetic variation)细菌的 基因型发生不可逆性、可遗传的变 异,导致新种的产生。
第四章 细菌遗传与变异
1
学习目标
1.概念:遗传、变异、基因型、表型 2.细菌的遗传物质有哪些? 3.细菌基因转移与重组方式的种类? 4.细菌的变异类型和现象有?
2
遗传(heredity)指细菌的特性可通过遗 传物质由亲代传递给子代。
基因(gene)是遗传的基本单位。 基因组(genome)包含细菌的全部遗传
两种不同的细菌经溶菌酶或细胞壁合成 抑制剂处理,形成原生质体;
在聚乙二醇作用下可以使两个细菌细胞 发生融合。
转化：
供体菌 受体菌
转导：
甲菌 噬菌体 乙菌
溶原性转换：
接合：
噬菌体 溶原性细菌
F+菌 F质粒 F-菌
原生质体融合：
去细胞壁
变异菌 变异乙菌 变异菌
F+菌 变异菌
第四节 细菌遗传变异的实际意义
附着在横隔中介体或细胞膜上 有操纵子ຫໍສະໝຸດ Baidu构
6
无内含子,转录后的 RNA无须剪接加工;
非编码DNA少, 基因数与基因组大小成正相关 分析亲 不同细菌染色体G+C含量不同 源关系
细菌种内种间存在广泛的遗传物质的交 换(致病岛、耐药基因等)
有各种功能的识别区域(启动区AUG、终 止区UAA等)
2.质粒(plasmid)
细菌染色体外的遗传物质(外源性) 细菌胞质中的环状闭合的双股DNA 能自我复制,一个质粒为一个复制子 可自行丢失或消除(人工处理) 质粒有转移性,宿主菌范围广
质粒
染色体
8
医学上重要的质粒
①致育(F)质粒:编码性菌毛的功能
②耐药(R)质粒:决定细菌耐药性的产生 ③Col质粒:编码大肠埃希菌产生细菌素 ④毒力(Vi)质粒:编码细菌的毒力因子 ⑤代谢质粒:编码与代谢相关的酶；
15
一、转化(transformation)
是供体菌裂解游离的DNA片段被受体菌
直接摄取,受体菌获得新的性状。
游离DNA
不同源则降解
供
受
体
体
菌 两种DNA同源重组
菌
传代
R型肺链可从S型死菌获得编码荚膜的 遗传物质，转化为S型
二、接合(conjugation) 是细菌通过性菌毛沟通,将遗传物质(主要 是质粒DNA)从供体菌转移给受体菌。
基因、糖发酵基因、毒力基因等) Tn携带的基因可随其转移而发生重组； Tn可分为复合型Tn、Tn3系和接合性Tn
P49 表4－1
复 合 型 Tn
编码与转座 作用有关的
抗生素抗 性基因
编码β-内 酰胺酶
3.整合子(integron In)
一种可移动的DNA分子 定位于染色体和质粒或转座子上 可捕获和整合外源性基因,使其转变成
供体菌
受体菌
2.局限性转导: 温和噬菌体介导, 转导的 DNA只限供菌染色体上的特定基因。
前噬
普
菌体
局
遍
限
性
性
转
转
导
导
四、溶原性转换(lysogenic conversion)
前噬菌体 白喉棒 β棒状噬菌体 状杆菌
溶原性细菌 获得新性状
获得白 喉毒素
原生质体融合(protoplast fusion)
耐链霉素
R质粒
耐青霉素 耐磺胺药
二、细菌基因组中主要的特殊结构
转位因子:是细菌的基因组中一段特异 的,具有转位特性的独立的DNA序列。
不依赖于同源重组,可在染色体、质粒 和噬菌体基因组间转位。
主要有插入序列、转座子和整合子等
转位因子
10
1.插入序列(IS)：
是最小、最简单的转位因子; 长度为数百～2000个碱基对(1～2个基因
编码量),不携带与转位无关的已知基因; IS两侧末端有反向重复序列,为重组酶
的识别位点; 细菌染色体和质粒 中含有多种IS,每种 IS还可有多个拷贝
2.转座子(transposon Tn）
较长(2000～25000bp),结构较复杂 Tn两端的IS携带与转位有关的基因 还携带其他基因(耐药基因抗重金属
功能性基因的表达单位。 In通过转座子或接合性质粒,使多重耐
药基因在细菌中进行水平传播
14
第二节 细菌基因突变 (自学)
第三节 基因的转移与重组
基因转移:外源性的遗传物质由供体 菌进入某受体菌细胞内的过程。。
基因重组:转移的基因与受体菌DNA 整合在一起,使受体菌获得供体菌某 些特性。
细菌的基因转移和重组方式有转化、 接合、转导、溶原性转换 。
表型变异(phenotypic variation)因外 界因素所致,同一环境中的大多数菌 体的性状发生可逆性、非遗传性的 改变。
第一节 细菌基因组
一、细菌基因组的主要组成 细菌染色体(核质) 质粒 噬菌体基因组
染色体
质粒
5
1.细菌的染色体(chromosome)
＞90%为一条环状双螺旋DNA,大小范围 在580～5220kb之间;
F质粒的接合
R质粒的接合：R质粒由耐药传递因子(RTF) 和耐药决定子(r)两部分组成。
A-Antibiotics
三、转导(transduction) 是以噬菌体为载体,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。
有宿主特异性,故转导只发生在同种菌间
1. 普遍性转导: 毒性与温和噬菌体均 可介导,转导的DNA 可是供菌染色体上 的任何部分。
一、形态结构的变异与细菌学诊断
环境条件改变,药物,补体等作用下可导 致细菌形态结构的变异,影响细菌鉴定;
了解细菌的变异现象和规律,才能正确诊 断细菌性疾病;
利用分子生物学技术进行细菌快速鉴定
鼠疫杆菌
多形态性
3-6%食盐 陈旧培基物
S型菌落
R型菌落
2.细菌的耐药变异与控制
细菌的耐药性变异和播散给临床治疗 带来困难;
通过耐药监测,注意耐药谱的变化和耐 药机制的研究;
3.细菌毒力变异与疾病控制
毒力减弱：
牛型分枝杆菌
13年 230代培养
卡介苗
毒力增强：
白喉棒 β棒状噬菌体 状杆菌
获得白 喉毒素
4.流行病学分析方面的应用
信息,包括染色体、质粒、噬菌体等。
基因型(genotype)细菌的全部基因组构 成了细菌的基因型。
表型(phenotype)在特定外界环境下,细 菌特定基因所表现的形态和生理特性。
变异(variation)细菌子代与亲代间或 子代之间生物学性状出现差异。
遗传变异(genetic variation)细菌的 基因型发生不可逆性、可遗传的变 异,导致新种的产生。
第四章 细菌遗传与变异
1
学习目标
1.概念:遗传、变异、基因型、表型 2.细菌的遗传物质有哪些? 3.细菌基因转移与重组方式的种类? 4.细菌的变异类型和现象有?
2
遗传(heredity)指细菌的特性可通过遗 传物质由亲代传递给子代。
基因(gene)是遗传的基本单位。 基因组(genome)包含细菌的全部遗传
两种不同的细菌经溶菌酶或细胞壁合成 抑制剂处理,形成原生质体;
在聚乙二醇作用下可以使两个细菌细胞 发生融合。
转化：
供体菌 受体菌
转导：
甲菌 噬菌体 乙菌
溶原性转换：
接合：
噬菌体 溶原性细菌
F+菌 F质粒 F-菌
原生质体融合：
去细胞壁
变异菌 变异乙菌 变异菌
F+菌 变异菌
第四节 细菌遗传变异的实际意义
附着在横隔中介体或细胞膜上 有操纵子ຫໍສະໝຸດ Baidu构
6
无内含子,转录后的 RNA无须剪接加工;
非编码DNA少, 基因数与基因组大小成正相关 分析亲 不同细菌染色体G+C含量不同 源关系
细菌种内种间存在广泛的遗传物质的交 换(致病岛、耐药基因等)
有各种功能的识别区域(启动区AUG、终 止区UAA等)
2.质粒(plasmid)
细菌染色体外的遗传物质(外源性) 细菌胞质中的环状闭合的双股DNA 能自我复制,一个质粒为一个复制子 可自行丢失或消除(人工处理) 质粒有转移性,宿主菌范围广
质粒
染色体
8
医学上重要的质粒
①致育(F)质粒:编码性菌毛的功能
②耐药(R)质粒:决定细菌耐药性的产生 ③Col质粒:编码大肠埃希菌产生细菌素 ④毒力(Vi)质粒:编码细菌的毒力因子 ⑤代谢质粒:编码与代谢相关的酶；
15
一、转化(transformation)
是供体菌裂解游离的DNA片段被受体菌
直接摄取,受体菌获得新的性状。
游离DNA
不同源则降解
供
受
体
体
菌 两种DNA同源重组
菌
传代
R型肺链可从S型死菌获得编码荚膜的 遗传物质，转化为S型
二、接合(conjugation) 是细菌通过性菌毛沟通,将遗传物质(主要 是质粒DNA)从供体菌转移给受体菌。
基因、糖发酵基因、毒力基因等) Tn携带的基因可随其转移而发生重组； Tn可分为复合型Tn、Tn3系和接合性Tn
P49 表4－1
复 合 型 Tn
编码与转座 作用有关的
抗生素抗 性基因
编码β-内 酰胺酶
3.整合子(integron In)
一种可移动的DNA分子 定位于染色体和质粒或转座子上 可捕获和整合外源性基因,使其转变成
供体菌
受体菌
2.局限性转导: 温和噬菌体介导, 转导的 DNA只限供菌染色体上的特定基因。
前噬
普
菌体
局
遍
限
性
性
转
转
导
导
四、溶原性转换(lysogenic conversion)
前噬菌体 白喉棒 β棒状噬菌体 状杆菌
溶原性细菌 获得新性状
获得白 喉毒素
原生质体融合(protoplast fusion)
耐链霉素
R质粒
耐青霉素 耐磺胺药
二、细菌基因组中主要的特殊结构
转位因子:是细菌的基因组中一段特异 的,具有转位特性的独立的DNA序列。
不依赖于同源重组,可在染色体、质粒 和噬菌体基因组间转位。
主要有插入序列、转座子和整合子等
转位因子
10
1.插入序列(IS)：
是最小、最简单的转位因子; 长度为数百～2000个碱基对(1～2个基因
编码量),不携带与转位无关的已知基因; IS两侧末端有反向重复序列,为重组酶
的识别位点; 细菌染色体和质粒 中含有多种IS,每种 IS还可有多个拷贝
2.转座子(transposon Tn）
较长(2000～25000bp),结构较复杂 Tn两端的IS携带与转位有关的基因 还携带其他基因(耐药基因抗重金属
功能性基因的表达单位。 In通过转座子或接合性质粒,使多重耐
药基因在细菌中进行水平传播
14
第二节 细菌基因突变 (自学)
第三节 基因的转移与重组
基因转移:外源性的遗传物质由供体 菌进入某受体菌细胞内的过程。。
基因重组:转移的基因与受体菌DNA 整合在一起,使受体菌获得供体菌某 些特性。
细菌的基因转移和重组方式有转化、 接合、转导、溶原性转换 。
表型变异(phenotypic variation)因外 界因素所致,同一环境中的大多数菌 体的性状发生可逆性、非遗传性的 改变。
第一节 细菌基因组
一、细菌基因组的主要组成 细菌染色体(核质) 质粒 噬菌体基因组
染色体
质粒
5
1.细菌的染色体(chromosome)
＞90%为一条环状双螺旋DNA,大小范围 在580～5220kb之间;
F质粒的接合
R质粒的接合：R质粒由耐药传递因子(RTF) 和耐药决定子(r)两部分组成。
A-Antibiotics
三、转导(transduction) 是以噬菌体为载体,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。
有宿主特异性,故转导只发生在同种菌间
1. 普遍性转导: 毒性与温和噬菌体均 可介导,转导的DNA 可是供菌染色体上 的任何部分。
一、形态结构的变异与细菌学诊断
环境条件改变,药物,补体等作用下可导 致细菌形态结构的变异,影响细菌鉴定;
了解细菌的变异现象和规律,才能正确诊 断细菌性疾病;
利用分子生物学技术进行细菌快速鉴定
鼠疫杆菌
多形态性
3-6%食盐 陈旧培基物
S型菌落
R型菌落
2.细菌的耐药变异与控制
细菌的耐药性变异和播散给临床治疗 带来困难;