第三讲 细菌的变异, 致病机理

第4章细菌的变异

第一节细菌遗传与变异的概念

(concept of bacterial heredity and mutation)

一,细菌的遗传性(bacterial heredity)。

二,细菌的变异性(bacterial mutation)。

第二节细菌的遗传物质

一、细菌染色体

（一）大小与形状

双链、环状，109 Dal, 2.64χ109

400kb(kilobase),1.36mm，400个基因。

（二）染色体的复制

origin 复制起点

replicating fork 复制叉

replicon 复制子

二、质粒 plasmid

(一)质粒的大小和形状

(二)质粒的复制

少数杂合质粒超过一个replicon

(三)质粒的共同特性

1．具有自我复制能力

2．决定生物学效应

3．转移特性

4．相容性( compatibility)

5．自行丢失与消除( curing)

细菌接合型非接合型质粒的区别

接合型非接合型 conjugative nonconjugative 大小大，>40kb <7.5kb

拷贝数少，1-几个/每个染色体多,>10个/每个染色体

复制特性紧密型松驰型

传递后代一分为二随机分配

(四)质粒控制的性状

1．抗生素抗性 R 因子

2．毒素

3.adherence or colonization 所需的表面结构

4.细菌素 Col

5.其它

cryptic plasmid

第三节细菌的变异现象

一、细菌形态结构及菌落性状的变异

（一）菌形及结构的变异

细菌的L-型变异。

原生质体(protoplast): 革兰阳性菌，胞壁完全缺损。球形体(spheroplast)：革兰阴性菌，胞壁部分缺损。

(二),菌落性状的变异

光滑型（S型),

粗糙型(R 型),

二.细菌的毒力变异

强毒株：virulent strain

弱毒株：attenuated strain

无毒株：avirulent strain

三,细菌的耐药性变异

四,细菌的抗原变异

五,细菌的酶活性变异

第四节细菌变异的机理

一、细菌变异类型：

遗传型变异Genotypic variation:

表现型变异Phenotypic variation:

（一）致死突变型

（二）条件突变型

（三）抗性突变型

（四）营养缺陷型

二,基因突变机制

突变(mutation)

变异株(variant)

（一）自发突变(spontaneous mutation)

自发突变率10-9--10-6

（二）诱发突变:(induced mutation )

比自发突变要增高10～10000倍

1．碱基置换 (substitution)

转换 (transition)

颠换 (transversion)

2．移码突变

(三)突变与选择

Darwinian evolution

三,基因的重组与转移

基因重组(gene recombination)：

基因转移

转化(Transformation)受体菌直接摄取外源DNA,实现基因转移

转导(transduction)通过噬菌体实现基因转移

溶源性转换(lysogenic conversion)溶源噬菌体基因组转移给受体菌染色体接合(conjugation) 通过细菌间桥（性菌毛）实现基因转移

(一)转化(Transformation)

1928年，Griffith 转化实验

1944年，Avery 证实转化因子为DNA

(二) 转导(transduction)

噬菌体的一些特性：

基因组：双链DNA，单链DNA，RNA

生活期： Eclipse, Latent period , Rise period

分类： Virulent

Temperate lytic growth

Lysogeny prophage 染色体整合λ噬菌体

质粒样 P1噬菌体

1.普遍性转导 generlized transduction

流产转导 abotive transduction

2.局限性转导 specilized transduction

(三) 溶源性转换(lysogenic conversion)

温和噬菌体含有一些基因对噬菌体的生活过程无影响，但赋予细菌一些功能，这些基因的表达称溶源性转换(lysogenic conversion)。

细菌由溶源性转换产生的外毒素及性状改变

Diphtheria toxin by Corynebacterium diphtheria

Erythrogenic toxin by Streptococcus pyogenes

Botulinum toxin by Clostridium botulinum

Shiga-like toxin by E coli

Salmonella O 抗原

(四) 接合(conjugation)

致育因子(fertility factor)简称为F factor

或性因子(sex factor)

F+菌

Hfr菌

F’质粒

R’质粒

（五）转座子（transposons）

转座子: DNA片段，可以从DNA的一个位点转移到相同

或不同DNA分子的其他靶位点。

转座（transposition）。

1．N onreplicative transposition

2．R eplicative transposition

转座与同源的重组的区别：

转座涉及靶序列的复制，

单个转座子有不同的靶序列。

R质粒中转座子的情况：

1．一个转座子中含多个抗性基因

2．多个抗性转座子分散在不同位置

3．Composite transposon:

由一个转座子插入另一个转座子形成。