遗传与变异
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✓ 编码细菌的毒力性状的基因群； ✓ 发现：两侧含有重复序列/插入序列；
▪ 在种内和种间进行广泛的交换； ▪ 剪切该段基因、毒力下降/消失。
第一节 细菌的遗传物质
与细菌遗传变异相关的物质
➢ 质粒- plasmid
▪ 是染色体以外的遗传物质—环状闭合的双股DNA；
质
▪ 存在于细菌的细胞质中，具有自主复制的能力；
学
上
毒力质粒 / Vi质粒(virulence plasimd)：致病性大肠杆菌—肠毒素；
重
要 的
细菌素编码质粒 ：Col质粒编码大肠杆菌的大肠菌素；
质 粒
编码与代谢有关酶的质粒：沙门菌发酵乳糖
第一节 细菌的遗传物质
与细菌遗传变异相关的物质
▪ 转位子-transposon, Tn
▪ 存在于细菌染色体或质粒DNA分子上的一段特异性核苷
转座子 Tn1 Tn2 Tn3 Tn4 Tn5 Tn6 Tn7 Tn9 Tn10 Tn551 Tn971 Tn1681
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）
基因区域。 转座子（transposon,Tn） – ＞2kb，除携带与转位有关的基因(如：IS)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
第一节 细菌的遗传物质
与细菌遗传变异相关的物质
▪ 转位子-transposon, Tn
第一节 细菌的遗传物质
细菌的变异现象 ➢ 形态与结构的变异
1. 细菌的L型变异
鼠疫耶氏菌
正常霍乱弧菌
3-6%食盐 陈旧培基物
霍乱弧菌L型 鼠疫耶氏菌 多形态性
第一节 细菌的遗传物质
细菌的变异现象 ➢ 形态与结构的变异
2. 细菌荚膜的变异 — 肺炎球菌 3. 细菌芽胞的变异 — 炭疽杆菌 4. 细菌鞭毛的变异 — 普通变形杆菌
第五章 遗传与变异 heredity and variation
遗传与变异的基础概念
遗传(heredity)
微生物的生物学性状保持相对稳定，子代与亲代之间生物学 性状具有相似性，且代代相传； 不同种属的物种得以保存。
变异(variation)
在一定条件下，子代与亲代之间的生物学性状出现的差异； 进化—产生新的变种——赋予该物种适应复杂环境的能力。
细菌的变异现象 ➢ 耐药性变异
▪ 细菌对某种抗菌药物有敏感变成耐药的变异称为耐药性变异。
▪ 金黄色葡萄球菌 对青霉素的耐药
对甲氧西林的耐药
1946年 14%； 目前 ≥90% 目前 ≥70%
▪ 多重耐药性：同时耐多种抗菌药物。
第一节 细菌的遗传物质
与细菌遗传变异相关的物质
编
码
➢ 细菌染色体- bacterial chromosome
普通平板 1%石碳酸平板
迁徙现象 H菌落(德语hauch：簿膜) O菌落 (德语ohne hauch ：无簿膜)
H-O变异
第一节 细菌的遗传物质
细菌的变异现象
➢ 抗原性变异
O-Ag H-Ag
的变异
➢ 菌落的变异
▪ 光滑型菌落(smooth,S)： 标本的第一代培养 致病性强
▪ 粗糙型菌落(rough,R) ： 体外继续培养时变异 失去LPS特异性多糖 致病性、抗原性、生化反应等改变
S-R变异
第一节 细菌的遗传物质
细菌的变异现象 ➢ 毒力变异
▪ 毒力增强 β棒状噬菌体
白喉棒状杆菌
获得白喉毒素
▪ 毒力减弱
牛分枝杆菌 分裂一代/18~24h
胆汁、甘油、马铃薯培养基
13年(230代)
卡介苗
Bacillus of Calmette – Guerin, BCG
第一节 细菌的遗传物质
第三节 基因的转移和重组
基因转移gene transfer： 外源性遗传物质进入受体菌 重组-gene recombination： 转移的外源基因与受体菌DNA的整合
第三节 基因的转移和重组
➢ 转化(transformation) ➢ 接合(conjugation) ➢ 转导(transduction) ➢ 溶原性转换(lysogenic conversion) ➢ 原生质融合 (protoplast fusion)
转 位
酸序列片段，它能在DNA分子中移动，不断改变它们在基
子 因组的位置，能从一个基因组转移到另一个基因组中。 概
念
第一节 细菌的遗传物质
与细菌遗传变异相关的物质
▪ 转位子-transposon, Tn
插入序列（insertion sequence,IS） – 是最小的转位因子，＜2kb，不携带任何已知与插入功能无关的
粒 的
▪ 携有遗传信息，赋予细菌某些非必须的生物学性状；
概 念
▪ 细菌的质粒可几个共存于一个菌体、可自然丢失；
▪ 可通过结合、转化、转导方式在细菌之间转移；
第一节 细菌的遗传物质
与细菌遗传变异相关的物质
➢ 质粒- plasmid
致育质粒 / F质粒 ： F质粒编码性菌毛，雄性菌，具有致Байду номын сангаас性，
医
耐药性质粒 ：编码细菌对抗菌药物的耐药性；
细
菌
生
物
学
➢ 质粒- plasmid
性
状
的
遗
➢ 噬菌体- bacteriophage & phage
传 物
质
第一节 细菌的遗传物质
与细菌遗传变异相关的物质
➢ 细菌染色体- bacterial chromosome
▪ 细菌为原核细胞型微生物，染色体是环状双螺旋DNA； ▪ 裸露的DNA分子，缺乏组蛋白，无核膜包裹； ▪ 致病岛—pathogenicity island
选择(selection)
微生物与环境的关系； “优生劣汰”——适应环境才能存在、保存。
遗传与变异的基础概念
基因改变 遗传 可逆性 外界环境 变异幅度
遗传性变异
非遗传性变异
基因型变异
表型变异
Genotypic variation phenotypic variation
+
—
+
—
—
+
—
+
个别细胞
群体
基因来源 供体菌 供体菌 供体菌 噬菌体 供体菌
转移方式
直接摄取 性菌毛 噬菌体为载体 整合 直接融合
第三节 基因的转移和重组
➢ 转化(transformation)
✓ 供体菌裂解游离的DNA片段被受体菌 直接摄取并整合到染色体 DNA上， 从而获得供体菌部分遗传性状
▪ 在种内和种间进行广泛的交换； ▪ 剪切该段基因、毒力下降/消失。
第一节 细菌的遗传物质
与细菌遗传变异相关的物质
➢ 质粒- plasmid
▪ 是染色体以外的遗传物质—环状闭合的双股DNA；
质
▪ 存在于细菌的细胞质中，具有自主复制的能力；
学
上
毒力质粒 / Vi质粒(virulence plasimd)：致病性大肠杆菌—肠毒素；
重
要 的
细菌素编码质粒 ：Col质粒编码大肠杆菌的大肠菌素；
质 粒
编码与代谢有关酶的质粒：沙门菌发酵乳糖
第一节 细菌的遗传物质
与细菌遗传变异相关的物质
▪ 转位子-transposon, Tn
▪ 存在于细菌染色体或质粒DNA分子上的一段特异性核苷
转座子 Tn1 Tn2 Tn3 Tn4 Tn5 Tn6 Tn7 Tn9 Tn10 Tn551 Tn971 Tn1681
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）
基因区域。 转座子（transposon,Tn） – ＞2kb，除携带与转位有关的基因(如：IS)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
第一节 细菌的遗传物质
与细菌遗传变异相关的物质
▪ 转位子-transposon, Tn
第一节 细菌的遗传物质
细菌的变异现象 ➢ 形态与结构的变异
1. 细菌的L型变异
鼠疫耶氏菌
正常霍乱弧菌
3-6%食盐 陈旧培基物
霍乱弧菌L型 鼠疫耶氏菌 多形态性
第一节 细菌的遗传物质
细菌的变异现象 ➢ 形态与结构的变异
2. 细菌荚膜的变异 — 肺炎球菌 3. 细菌芽胞的变异 — 炭疽杆菌 4. 细菌鞭毛的变异 — 普通变形杆菌
第五章 遗传与变异 heredity and variation
遗传与变异的基础概念
遗传(heredity)
微生物的生物学性状保持相对稳定，子代与亲代之间生物学 性状具有相似性，且代代相传； 不同种属的物种得以保存。
变异(variation)
在一定条件下，子代与亲代之间的生物学性状出现的差异； 进化—产生新的变种——赋予该物种适应复杂环境的能力。
细菌的变异现象 ➢ 耐药性变异
▪ 细菌对某种抗菌药物有敏感变成耐药的变异称为耐药性变异。
▪ 金黄色葡萄球菌 对青霉素的耐药
对甲氧西林的耐药
1946年 14%； 目前 ≥90% 目前 ≥70%
▪ 多重耐药性：同时耐多种抗菌药物。
第一节 细菌的遗传物质
与细菌遗传变异相关的物质
编
码
➢ 细菌染色体- bacterial chromosome
普通平板 1%石碳酸平板
迁徙现象 H菌落(德语hauch：簿膜) O菌落 (德语ohne hauch ：无簿膜)
H-O变异
第一节 细菌的遗传物质
细菌的变异现象
➢ 抗原性变异
O-Ag H-Ag
的变异
➢ 菌落的变异
▪ 光滑型菌落(smooth,S)： 标本的第一代培养 致病性强
▪ 粗糙型菌落(rough,R) ： 体外继续培养时变异 失去LPS特异性多糖 致病性、抗原性、生化反应等改变
S-R变异
第一节 细菌的遗传物质
细菌的变异现象 ➢ 毒力变异
▪ 毒力增强 β棒状噬菌体
白喉棒状杆菌
获得白喉毒素
▪ 毒力减弱
牛分枝杆菌 分裂一代/18~24h
胆汁、甘油、马铃薯培养基
13年(230代)
卡介苗
Bacillus of Calmette – Guerin, BCG
第一节 细菌的遗传物质
第三节 基因的转移和重组
基因转移gene transfer： 外源性遗传物质进入受体菌 重组-gene recombination： 转移的外源基因与受体菌DNA的整合
第三节 基因的转移和重组
➢ 转化(transformation) ➢ 接合(conjugation) ➢ 转导(transduction) ➢ 溶原性转换(lysogenic conversion) ➢ 原生质融合 (protoplast fusion)
转 位
酸序列片段，它能在DNA分子中移动，不断改变它们在基
子 因组的位置，能从一个基因组转移到另一个基因组中。 概
念
第一节 细菌的遗传物质
与细菌遗传变异相关的物质
▪ 转位子-transposon, Tn
插入序列（insertion sequence,IS） – 是最小的转位因子，＜2kb，不携带任何已知与插入功能无关的
粒 的
▪ 携有遗传信息，赋予细菌某些非必须的生物学性状；
概 念
▪ 细菌的质粒可几个共存于一个菌体、可自然丢失；
▪ 可通过结合、转化、转导方式在细菌之间转移；
第一节 细菌的遗传物质
与细菌遗传变异相关的物质
➢ 质粒- plasmid
致育质粒 / F质粒 ： F质粒编码性菌毛，雄性菌，具有致Байду номын сангаас性，
医
耐药性质粒 ：编码细菌对抗菌药物的耐药性；
细
菌
生
物
学
➢ 质粒- plasmid
性
状
的
遗
➢ 噬菌体- bacteriophage & phage
传 物
质
第一节 细菌的遗传物质
与细菌遗传变异相关的物质
➢ 细菌染色体- bacterial chromosome
▪ 细菌为原核细胞型微生物，染色体是环状双螺旋DNA； ▪ 裸露的DNA分子，缺乏组蛋白，无核膜包裹； ▪ 致病岛—pathogenicity island
选择(selection)
微生物与环境的关系； “优生劣汰”——适应环境才能存在、保存。
遗传与变异的基础概念
基因改变 遗传 可逆性 外界环境 变异幅度
遗传性变异
非遗传性变异
基因型变异
表型变异
Genotypic variation phenotypic variation
+
—
+
—
—
+
—
+
个别细胞
群体
基因来源 供体菌 供体菌 供体菌 噬菌体 供体菌
转移方式
直接摄取 性菌毛 噬菌体为载体 整合 直接融合
第三节 基因的转移和重组
➢ 转化(transformation)
✓ 供体菌裂解游离的DNA片段被受体菌 直接摄取并整合到染色体 DNA上， 从而获得供体菌部分遗传性状