4细菌的遗传和变异

诱导
溶原性细菌（lysogenic bacterium）
溶菌性周期
四：噬菌现象
液体培养基 混浊 澄清 固体培养基中，出现噬斑（plaque）
五：噬菌体的应用
细菌的鉴定与分型
– 噬菌体与宿主菌的关系有高度特异性，可用于未知细 菌的鉴定和分型。如应用伤寒沙门菌Vi噬菌体可将有 Vi抗原的伤寒沙门菌分成96个噬菌体型。
分子生物学研究的重要工具
– 噬菌体基因数量少，结构比细菌和高等细胞简单得多， 而且容易获得大量的突变体。
细菌感染的诊断与治疗
– 应用噬菌体效价增长试验可检测标本中的相应细菌。 在怀疑有某种细菌存在的标本中，加入一定数量的已 知噬菌体，37℃孵育6~8h，再测定该噬菌体的效价。
– 辅助治疗，如应用铜绿假单胞菌噬菌体治疗创口感染。
抗体或补体
(部分或完全失去胞壁)
Hale Waihona Puke 特殊结构变异变形杆菌（0.1%石碳酸） H-O变异：细菌失去 鞭毛
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)
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。
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。
诱导
溶原性细菌（lysogenic bacterium）
溶菌性周期
四：噬菌现象
液体培养基 混浊 澄清 固体培养基中，出现噬斑（plaque）
五：噬菌体的应用
细菌的鉴定与分型
– 噬菌体与宿主菌的关系有高度特异性，可用于未知细 菌的鉴定和分型。如应用伤寒沙门菌Vi噬菌体可将有 Vi抗原的伤寒沙门菌分成96个噬菌体型。
（三） 噬菌体
概念：噬菌体（bacteriophage，phage） 是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋 体等微生物的病毒。
特征：1. 个体微小，可通过滤菌器； 2. 结构简单 （蛋白质和核酸）； 3. 只能在微生物细胞内复制增殖。
分布：广泛。
一：生物学性状
形态
– 蝌蚪形、微球形和丝形
化学组成
– 蛋白质与核酸 （dsDNA）
温和噬菌体（temperate phage）/ 溶原性噬菌体（lysogenic phage）
– 噬菌体基因与宿主菌基因组整合，噬菌体基因 随细菌DNA复制而复制，并随细菌的分裂而分 配至子代细菌基因组中，细菌并不裂解。
毒性噬菌体复制周期
吸附 穿入 生物合成 成熟与释放
温和噬菌体
溶原性周期
前噬菌体（prophage）
分子生物学研究的重要工具
– 噬菌体基因数量少，结构比细菌和高等细胞简单得多， 而且容易获得大量的突变体。
细菌感染的诊断与治疗
– 应用噬菌体效价增长试验可检测标本中的相应细菌。 在怀疑有某种细菌存在的标本中，加入一定数量的已 知噬菌体，37℃孵育6~8h，再测定该噬菌体的效价。
– 辅助治疗，如应用铜绿假单胞菌噬菌体治疗创口感染。
抗原性
抵抗力
二：噬菌体结构
头部：蛋白质衣壳； 内含DNA/RNA
头部
尾部：包括中空尾管、 尾鞘、尾丝、尾刺等。 尾鞘
尾部 尾丝是吸附宿主细胞表面 特殊受体部位。
尾丝
三：噬菌体的种类
毒性噬菌体（virulent phage）
– 能在宿主菌细胞内复制增殖，产生许多子代噬 菌体，并最终裂解细菌，称为毒性噬菌体
抗原性
抵抗力
二：噬菌体结构
头部：蛋白质衣壳； 内含DNA/RNA
头部
尾部：包括中空尾管、 尾鞘、尾丝、尾刺等。 尾鞘
尾部 尾丝是吸附宿主细胞表面 特殊受体部位。
尾丝
三：噬菌体的种类
毒性噬菌体（virulent phage）
– 能在宿主菌细胞内复制增殖，产生许多子代噬 菌体，并最终裂解细菌，称为毒性噬菌体
含链霉素培基
痢疾杆菌
依链株
长期培养
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
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 噬菌体和转位因子
（一 ）染色体（chromosome）
一条环状双螺旋DNA长链，按一定构型反复回旋 形成松散的网状结构； 缺乏组蛋白，无核膜包裹； 约含有5000个基因； 双向复制，全过程约20min。
温和噬菌体（temperate phage）/ 溶原性噬菌体（lysogenic phage）
– 噬菌体基因与宿主菌基因组整合，噬菌体基因 随细菌DNA复制而复制，并随细菌的分裂而分 配至子代细菌基因组中，细菌并不裂解。
毒性噬菌体复制周期
吸附 穿入 生物合成 成熟与释放
温和噬菌体
溶原性周期
前噬菌体（prophage）
（三） 噬菌体
概念：噬菌体（bacteriophage，phage） 是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋 体等微生物的病毒。
特征：1. 个体微小，可通过滤菌器； 2. 结构简单 （蛋白质和核酸）； 3. 只能在微生物细胞内复制增殖。
分布：广泛。
一：生物学性状
形态
– 蝌蚪形、微球形和丝形
化学组成
– 蛋白质与核酸 （dsDNA）
细菌基因型变异与表型变异的区别
特点 基因结构改变 可逆性 稳定性 出现频率
基因型变异
有 极少 强 低
表型变异
无 常见 弱 高
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
形态结构变异
有荚膜的肺炎球菌
无荚膜的肺炎球菌
细菌形态结构变异
形态结构变异
L型变异
正常形态细菌
青霉素、溶菌酶
L型变异
（二）质粒（plasmid）
细菌染色体外的遗传物质， 是环状闭合的双链DNA。 带有遗传性息，能自行复 制，随细菌分裂转移到子 代细胞，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
特征 – 可自行丢失与消除 – 转移性 – 相容性和不相容性
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
第四节 细菌的遗传和变异
遗传(heredity)：使细菌的性状保持相对稳定，
且代代相传，使其菌种得以保存。
变异(variation)：在一定条件下，子代与亲代
之间以及子代与子代之间的生物学性状出现的 差异。
细菌变异的概念
细菌在繁衍过程中出现的子代与亲代间的性 状差异。可分为基因型变异(genotypic variation)与表型变异(phenotypic variation)。