第12章 细菌的遗传与变异
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细菌的遗传与变异
❖ The antisense strand (Template strand) of DNA is complementary to the sense strand, and is the one that acts as the template for synthesis of mRNA.
Department of Microbiology, Hebei North University
群体
第一节 细菌的遗传物质
一.染色体（chromosome）
由两条环状双螺旋DNA长链组成， 是遗传的主要物质基础。含细菌的遗 传基因，控制细菌的遗传与变异。
二.质粒（plasmid）
细菌染色体外的遗传物质，编码细 菌多种重要的生物学性状。
Department of Microbiology, Hebei North University
结构——两条互相平行而方向相反的多核苷酸链 功能——储存、复制和传递遗传信息 复制——半保留复制 特点——复制中易发生错误—基因突变
Department of Microbiology, Hebei North University
细菌DNA复制
Department of Microbiology, Hebei North University
质粒基因可编码多种重要的生物学性状：
致育质粒（fertility plasmid、F质粒）编码性菌毛，介导细菌之 间的接合传递；
耐药性质粒（resistance plasmid、R质粒） 编码细菌对抗菌药 物或重金属盐类的耐药性。分两类，一是接合性耐药质粒（R质 粒），另一是非接合耐药性质粒（r质粒)；
形态结构变异
青霉素、溶菌酶
正常形态细菌──────→ L型变异
Department of Microbiology, Hebei North University
群体
第一节 细菌的遗传物质
一.染色体（chromosome）
由两条环状双螺旋DNA长链组成， 是遗传的主要物质基础。含细菌的遗 传基因，控制细菌的遗传与变异。
二.质粒（plasmid）
细菌染色体外的遗传物质，编码细 菌多种重要的生物学性状。
Department of Microbiology, Hebei North University
结构——两条互相平行而方向相反的多核苷酸链 功能——储存、复制和传递遗传信息 复制——半保留复制 特点——复制中易发生错误—基因突变
Department of Microbiology, Hebei North University
细菌DNA复制
Department of Microbiology, Hebei North University
质粒基因可编码多种重要的生物学性状：
致育质粒（fertility plasmid、F质粒）编码性菌毛，介导细菌之 间的接合传递；
耐药性质粒（resistance plasmid、R质粒） 编码细菌对抗菌药 物或重金属盐类的耐药性。分两类，一是接合性耐药质粒（R质 粒），另一是非接合耐药性质粒（r质粒)；
形态结构变异
青霉素、溶菌酶
正常形态细菌──────→ L型变异
细菌的遗传和变异PPT课件
细菌的遗传和变异
遗传使细菌的性 状保持相对稳定
细菌的形态、结构、 生理、抗原性、致病 性和耐药性等性状与 亲代之间存在不同程 度的差异，这种现象 称为变异
变异的种类
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
细菌性状的变异现象
毒力变异
增强
β棒状噬菌体
白喉棒状杆菌 减弱 牛分枝杆菌
13年(230代)
获得白喉毒素
胆汁、甘油、马铃薯培养基
卡介苗
牛分支杆菌 Mycobacterium bovis 在胆汁中适应性 生长，充分减毒 成为预防肺结核 的疫苗。
卡介苗 Bacillus Calmette-Guerin (BCG)
S菌落 R菌落
活 R菌 +
转化的机制
转化 过程
发生转化的因素
细菌性状的变异现象
耐药性变异
对药物从敏感到耐受称耐药。
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。 含链霉素培基 痢疾杆菌 依链株 长期培养
细菌性状的变异现象
特点：
不仅形态改变，理化性状，毒力， 致病力，抗原性等性状也发生变化 一般性状变弱，例外：结核杆菌、 炭疽杆菌、鼠疫杆菌。
一、细菌性状的变异现象
形态的变异
变形杆菌 0.1%石炭酸 迁徙生长（H） 点状生长、单个菌 落（O）
可逆
细菌性状的变异现象
结构的变异
指细菌某些结构的丢失（包括基本 结构或特殊结构）。
青霉素、溶菌酶
遗传使细菌的性 状保持相对稳定
细菌的形态、结构、 生理、抗原性、致病 性和耐药性等性状与 亲代之间存在不同程 度的差异，这种现象 称为变异
变异的种类
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
细菌性状的变异现象
毒力变异
增强
β棒状噬菌体
白喉棒状杆菌 减弱 牛分枝杆菌
13年(230代)
获得白喉毒素
胆汁、甘油、马铃薯培养基
卡介苗
牛分支杆菌 Mycobacterium bovis 在胆汁中适应性 生长，充分减毒 成为预防肺结核 的疫苗。
卡介苗 Bacillus Calmette-Guerin (BCG)
S菌落 R菌落
活 R菌 +
转化的机制
转化 过程
发生转化的因素
细菌性状的变异现象
耐药性变异
对药物从敏感到耐受称耐药。
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。 含链霉素培基 痢疾杆菌 依链株 长期培养
细菌性状的变异现象
特点：
不仅形态改变，理化性状，毒力， 致病力，抗原性等性状也发生变化 一般性状变弱，例外：结核杆菌、 炭疽杆菌、鼠疫杆菌。
一、细菌性状的变异现象
形态的变异
变形杆菌 0.1%石炭酸 迁徙生长（H） 点状生长、单个菌 落（O）
可逆
细菌性状的变异现象
结构的变异
指细菌某些结构的丢失（包括基本 结构或特殊结构）。
青霉素、溶菌酶
细菌的遗传和变异
5、质粒的转移
细菌质粒可在同种、同属或不同属细菌间转移
方式： 接合性耐药性质粒，通过性菌毛接合转移 非接合性耐药性质粒，通过噬菌体为媒介 将DNA中信息转移；
结果：耐药菌可以将耐药基因转移至敏感菌，
使敏感菌也携带了耐药性，成为耐药菌；
（三）细菌转位子
1 、定义： 为存在于细菌的染色体或质粒上一段
表达调控：
（1）调控部位：起动子、终止子
（2）调节蛋白：阻遏蛋白
（3）效应物分子
乳糖操纵子模型
Francois Jacob和Jacques Monod提出，
E.coli 利用乳糖需两种酶：
LacZ基因编码的半乳糖苷酶→乳糖来自解为葡萄糖、半乳糖LacY基因编码的半乳糖穿透酶→将乳糖运输入细胞内
LacA基因编码转酰基酶→与前两酶一起受调控
减弱：BCG（卡介苗） Calmette 和Guerin 230次历时13年之久 传代培养，毒力减弱，抗原性不变的菌株。预 防接种，不致病，但可获得免疫力。 增强： 无荚膜肺炎链球菌→小白鼠腹腔接种， 毒力增强→产生荚膜；
（五）耐药性变异
对某种药物敏感的细菌变成对该药耐受的
变异称为耐药性变异；
染色体耐药基因的突变 耐药性质粒的转移 转座子的插入 →细菌产生特定的酶类或多肽 类物质→阻挡药物向靶细胞穿 透、发生新的代谢途径；
染色体（核质）
质粒
（一）细菌的染色体
1、特点：
（ 1 ）一条环状双螺旋长链，反复扭曲折叠，
呈负超螺旋结构； （2）长度约菌体1000倍，分子量109dal左右
2、细菌染色体的复制；
E.coli约需要20分钟，平均每分钟105bp
复制叉（replicating fork）
细菌的遗传与变异
三、转 导（Transduction）
以噬菌体为载体，将供体菌的一 段DNA片段转移给受体菌，使其获得 新的性状。
根据转导基因片段的范围，可分为两种：
普遍性转导：
可转移供体菌DNA的任何片段。
局限性转导：
只转移前噬菌体插入部位邻近的供体菌DNA片段
1）普 遍 性 转 导
噬菌体的溶菌周期发生装配错误，误将 供体菌DNA装入噬菌体内成为一个转导噬菌 体，再以正常方式感染另一宿主菌。
F′质粒：
Hfr菌中的F质粒可以从细菌染色体上 切离下来，终止其Hfr状态，切离时可能 带有染色体上临近的基因，这种质粒称为 F′质粒。
2）R质粒的接合
R质粒由耐药传递因子（RTF）和耐药（r） 决定子两部分组成，这两部分可单独，也可结 合在一起，只有结合在一起才能发生质粒的接 合性传递。
RTF的功能与F质粒相似，因此可介导类似 F质粒的接合过程；r决定子能编码对抗菌药物 的耐药性。
2、温 和 噬 菌 体
1）概 念：
前噬菌体： 整合在宿主菌染色体上的噬菌体基因组。
溶原性细菌：带有前噬菌体基因组的细菌 。 溶原状态：
噬菌体基因随溶原性细菌的分裂而传给子代 的状态。
2）溶原性周期和溶菌性周期
温和噬菌体感染宿主菌后所建立的溶原 状态可中断，前噬菌体可自发或在一定理化 因素诱导下从宿主菌染色体切离下来，重新 复制新的子代噬菌体，最终裂解细菌。
（5）质粒的相容性与不相容性
3、几种常见质粒：
F质粒 R质粒 Col质粒
fertility factor
性菌毛有关
resistance plasmid 与耐药性有关
Col plasmid
编码大肠菌素
Vi质粒 virulence plasmid 与细菌毒力有关
细菌的遗传和变异
温和噬菌体可有溶原性周期和溶菌性周期，而毒性 噬菌体只有一个溶菌性周期
噬菌体与宿主的相互关系
四 转座因子
转座因子(transposzble element)又称跳跃基因 (jumping gene)：
是指存在于细菌染色体或质粒DNA分子上一段特异 的具有转移特性的核苷酸序列它在基因组不必借助 同源序列就可以移动，可以直接从基因组的一个位 点转移到另一个位点的（供体和受体）。
第十二章 微生物的遗传和变异
遗传(heredity)：使微生物的性状保持相对稳 定，且代代相传，使其物种得以保存。 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。
江苏大学 医学院 申红星
基因:是一个相对独立的可遗传生物学功能 单位. 基因组:是指某一生物种类的遗传信息总和. 基因型:一种生物遗传物质的总和构成该生 物的基因型. 表性:由基因表达产物决定,生物所表现的生 物学性状。
是最小的转位因子，＜2kb，除了和转座功能相关的基因外，
不携带任何已知与插入功能无关的基因区域。IS两端有反向重 复序列。
2.转座子（transposon,Tn）
＞2kb，除携带与转座有关的基因外，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)
噬菌体的抗原性
噬菌体具有抗原性，能刺激机体产生特异性抗体。 该抗体能抑制相应噬菌体侵袭敏感细菌， 但对已吸附或已进入宿主菌的噬菌体不起作用， 噬菌体仍能复制增殖。
噬菌体的抵抗力
噬菌体对理化因素与多数化学消毒剂的抵抗 力比一般细菌的繁殖体强； 能抵抗乙醚、氯仿和乙醇，一般经75℃ 30min或更久才能被灭活。噬菌体能耐受低 温和冰冻， 对紫外线和X射线敏感，一般经紫外线照射 10～15min即失去活性。
医学微生物学笔记 - 细菌的遗传与变异
细菌的遗传与变异●遗传（heredity）：使微生物的性状保持相对稳定，子代与亲代生物学的性状基本相同，且代代相传。
●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，有利于物种的进化。
●基因型（genotype）：细菌的遗传物质。
●表型（phenotype）：基因表现出的各种性状。
●遗传性变异：是细菌的基因结构发生了改变，故又称基因型变异。
常发生于个别的细菌，不受环境因素的影响，变异发生后是不可逆的，产生的新性状可稳定地遗传给后代。
●非遗传性变异：细菌在一定的环境条件影响下产生的变异，其基因结构未改变，称为表型变异。
易受到环境因素的影响，凡在此环境因素作用下的所有细菌都出现变异，而且当环境中的影响因素去除后，变异的性状又可复原，表型变异不能遗传。
第一节细菌的遗传物质●DNA的结构与功能：结构——两条互相平行而方向相反的多核苷酸链功能——储存、复制和传递遗传信息复制——半保留复制特点——复制中易发生错误—基因突变蛋白合成——分子生物学中心法则（DNA-RNA-蛋白质）●基因与基因的转录结构基因——编码结构蛋白质基因结构非结构基因——编码功能蛋白质基因转录●遗传信息的翻译第二节细菌的遗传与变异一、染色体（chromosome）①一条环状双螺旋DNA长链，按一定构型反复回旋形成松散的网状结构；②缺乏组蛋白，无核膜包裹；③约含有5000个基因；二、质粒——是细菌染色体以外的遗传物质，是闭合环状的双链DNA。
1、质粒的特征：①质粒具有自我复制的能力。
②质粒DNA所编码的基因产物赋予细菌某些性状特征。
③质粒可自行丢失与消除。
④质粒的转移性。
⑤质粒可分为相容性与不相容性两种。
2、质粒的分类（1）根据质粒能否通过细菌的接合作用进行传递①接合性质粒②非接合性质粒（2）根据质粒在细菌内拷贝数多少①严紧型质粒②松弛型质粒（3）根据相容性①相容性——几种质粒同时共存于同一菌体内②不相容性——不能同时共存*可借此对质粒进行分组、分群。
细菌的遗传和变异
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
温和噬菌体（temperate phage）/ 溶原性噬菌体（lysogenic phage）
– 噬菌体基因与宿主菌染色体整合，不产生子代 噬菌体，但噬菌体DNA能随细菌DNA复制，并 随细菌的分裂而传代
牛分枝杆菌
卡介苗
13年(230代)
.
7
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 1946年对青霉素的耐药率 14%，目前超过80%
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。
含链霉素培基
痢疾杆菌
依链株
长期培养
.
8
菌落变异
在陈旧培养基中长期培养
突变与选择 突变是随机的、不定向的，外界环境 不能决定突变，只能对突变进行选择。
以耐药突变体为例
实验：影印试验
说明：耐药突变株在接触药物之前出现，药物的作 用是选择耐药株，淘汰敏感株
结论：细菌基因突变产生耐药性，与抗生素的使用 无关
具有相对稳定性；
可发生回复突变
.
36
突变与选择证明实验
影印培养 replica plating (Lederberg 1952)
IS Resistance Gene(s) IS
Tn 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。
.
32
转座子的特征
转座子 Tn1 Tn2 Tn3
Tn4 Tn5 Tn6 Tn7 Tn9 Tn10 tn551 Tn971 Tn1681
– 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
温和噬菌体（temperate phage）/ 溶原性噬菌体（lysogenic phage）
– 噬菌体基因与宿主菌染色体整合，不产生子代 噬菌体，但噬菌体DNA能随细菌DNA复制，并 随细菌的分裂而传代
牛分枝杆菌
卡介苗
13年(230代)
.
7
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 1946年对青霉素的耐药率 14%，目前超过80%
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。
含链霉素培基
痢疾杆菌
依链株
长期培养
.
8
菌落变异
在陈旧培养基中长期培养
突变与选择 突变是随机的、不定向的，外界环境 不能决定突变，只能对突变进行选择。
以耐药突变体为例
实验：影印试验
说明：耐药突变株在接触药物之前出现，药物的作 用是选择耐药株，淘汰敏感株
结论：细菌基因突变产生耐药性，与抗生素的使用 无关
具有相对稳定性；
可发生回复突变
.
36
突变与选择证明实验
影印培养 replica plating (Lederberg 1952)
IS Resistance Gene(s) IS
Tn 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。
.
32
转座子的特征
转座子 Tn1 Tn2 Tn3
Tn4 Tn5 Tn6 Tn7 Tn9 Tn10 tn551 Tn971 Tn1681
细菌的遗传和变异
变型容易识别和检出。因此， 变型容易识别和检出。因此，细菌一直 直被用做研究生物遗传与变异规律的实 被用做研究生物遗传与变异规律的实验 验材料。 验材料。 材料。 材料。 利用分子生物学技术，构建“基因 利用分子生物学技术，构建“
工程菌”，生产新药、疫苗、食品添加 工程菌” 生产新药、疫苗、 剂，或者用于环保等。 或者用于环保等。
接合
F’
F-
F’
F-
F’
F’
F’
F’
接合
• R质粒的接合
– 日本首先分离到抗多种药物的宋内志贺菌多重 耐药株，多重耐药性很难用基因突变解释。 – 健康人中大肠埃希菌30%~50%有R质粒，而致 病性大肠埃希菌90%有R质粒。 – R质粒与耐药性有关，尤其与多重耐药性有关 。耐药质粒从一个细菌转移到另一个细菌中。
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。 • 金黄色葡萄球菌耐青霉素的菌株已从1946年 的14%上升至目前的80%。 • 有些细菌还表现为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。 • 含链霉素培基 痢疾杆菌─────→依链株(耐药菌株) 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 或在有免疫力的人体内 R
• 失去LPS的特异性多糖重复单位
细菌遗传变异的物质基础
细菌遗传物质DNA 细菌遗传物质DNA
细菌染色体是一个裸露的闭合环状 的双链DNA分子，有核蛋白，缺乏组蛋 分子，有核蛋白， 的双链 分子 白，无核膜包裹。 无核膜包裹。
转化试验
转化
• 转化因子（transforming principle ）
– 在转化过程中，转化的DNA片段称为转化因 子 ，分子量小于107，最多不超过10~20个基 10 10~20 因。
工程菌”，生产新药、疫苗、食品添加 工程菌” 生产新药、疫苗、 剂，或者用于环保等。 或者用于环保等。
接合
F’
F-
F’
F-
F’
F’
F’
F’
接合
• R质粒的接合
– 日本首先分离到抗多种药物的宋内志贺菌多重 耐药株，多重耐药性很难用基因突变解释。 – 健康人中大肠埃希菌30%~50%有R质粒，而致 病性大肠埃希菌90%有R质粒。 – R质粒与耐药性有关，尤其与多重耐药性有关 。耐药质粒从一个细菌转移到另一个细菌中。
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。 • 金黄色葡萄球菌耐青霉素的菌株已从1946年 的14%上升至目前的80%。 • 有些细菌还表现为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。 • 含链霉素培基 痢疾杆菌─────→依链株(耐药菌株) 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 或在有免疫力的人体内 R
• 失去LPS的特异性多糖重复单位
细菌遗传变异的物质基础
细菌遗传物质DNA 细菌遗传物质DNA
细菌染色体是一个裸露的闭合环状 的双链DNA分子，有核蛋白，缺乏组蛋 分子，有核蛋白， 的双链 分子 白，无核膜包裹。 无核膜包裹。
转化试验
转化
• 转化因子（transforming principle ）
– 在转化过程中，转化的DNA片段称为转化因 子 ，分子量小于107，最多不超过10~20个基 10 10~20 因。
细菌的遗传与变异医学微生物学
05 未来展望
深入理解细菌遗传与变异机制
深入研究细菌基因组结构和功能
随着基因组学技术的发展，未来将更深入地了解细菌基因组的组成、结构和功 能，揭示细菌遗传与变异的内在机制。
探索细菌基因表达调控机制
研究细菌基因表达的调控机制，包括转录、翻译和蛋白质修饰等过程，有助于 发现新的抗菌药物靶点。
开发新型抗菌药物和疫苗
人卫生习惯的改善。
加强抗菌药物管理和监管
02
制定更严格的抗菌药物使用政策和管理制度，遏制抗菌药物的
滥用，降低细菌抗药性的产生。
促进国际合作与交流
03
加强国际合作与交流，共同应对细菌抗药性的全球挑战，分享
最佳实践和成功经验。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
04 细菌的遗传与变异在医学 中的意义
细菌抗药性的产生和传播
细菌抗药性
指细菌对抗生素等药物产生耐药 性的现象。
产生机制
细菌通过基因突变或获得外源基因 的方式，产生抗药性酶或改变药物 作用靶点，从而对药物产生抵抗力。
传播方式
抗药性细菌可通过直接接触、共同 生活等方式在人群中传播，也可通 过食物、水等媒介传播。
细菌的遗传与变异医学微生物学
目 录
• 细菌的遗传物质 • 细菌的变异 • 细菌的进化 • 细菌的遗传与变异在医学中的意义 • 未来展望
01 细菌的遗传物质
DNA的结构与功能
DNA双螺旋结构
由两条反向平行的脱氧核糖核酸链组 成，碱基通过氢键配对，形成稳定的 双螺旋结构。
DNA的功能
储存遗传信息，指导蛋白质合成，影 响细胞功能和形态。
病原菌的进化与变异
进化机制
病原菌在长期适应环境的过程中， 通过基因突变和基因重组等方式， 不断进化出新的毒力基因和致病
细菌的遗传与变异
2、tRNA和rRNA转录后需加工；
一、细菌的遗传物质
细 菌 的 r R N A 加 工 过 程
一、细菌的遗传物质
（二）质粒(plasmid) 细菌中除主染色体之外，能进 行自主复制的遗传单位。可随细胞 分裂分配到子细胞中。
一、细菌的遗传物质
质粒的性质
1、自我复制； 2、能编码某些特性； 3、可自行丢失或消除； 4、质粒移动性，可转移的质粒具有与转移 有关的基因； 5、质粒的不相容性；
成熟与释放
一、细菌的遗传物质
噬菌现象： 液体培养基：混浊 澄清 固体培养基：出现噬斑（plaque） 一定体积内的噬斑形成单位数目（pfu）
一、细菌的遗传物质 三、噬菌体的类型
(2) 噬菌体感染细菌后，其基 因组整合到细菌染色体中，与细菌 DNA一起复制，随细菌的分裂而传 至子代细菌，细菌并不裂解。 该类噬菌体称为温和噬菌体 (temperate phage)。
（1）二个分离的反向末端重复序列 (inverted terminal repeats, ITR) （2）一个转座酶（transposase)编码基因
IR Transposase Gene IR
一、细菌的遗传物质
2、复合转座子—— Ⅰ类转座子 ——由IS类转座组件构成的复合体。 组成：两端为IS 中间编码抗生素物质
各种生物细胞都可进行原生质体融合
70年代后发展的一种育种新技术
二、细菌的基因转移与重组
原生质体融合的优点：
1、可以提高重组率； 2、双亲可以少带标记或不带标记； 3、可进行多亲本融合； 4、有利于不同种间、属间微生物的 杂交； 5、通过原生质体融合提高产量；
细菌的遗传与变异
一、细菌的遗传物质 二、细菌的基因转移与重组☺ 三、细菌的基因突变
细菌的遗传与变异
35
• 细菌耐药性形成的主要方式是（ E ） A．转换 B．转化 C．转导 D．溶原性状态 E．接合
36
• 编码不细菌致病性有关的质粒是（ D ） A．F质粒 B．R质粒 C．Col质粒
D．Vi质粒E．F′质粒
下列哪种丌是细菌基因转移不重组的方式： （ Ａ ） A．整合B．接合C．溶原性转换D．转化E．转导
10
转座子Tn （transposon）
– ＞2kb，除携带不转位有关的基因外，还携带
耐药性基因、抗金属基因、毒素基因及其他结
构基因。 – 可能不细菌的多重耐药性有关。
11
4.整合子
位于染色体和质粒戒转座子上，自身丌
能移动，但能捕获和整合外源性基因。 基本结构：两端的保守末端和中间的 可变区，可变区含有基因盒。
12
第二节 基因的转移和重组
基因转移： 外源性的遗传物质由供体菌转入受体
菌细胞内的过程。
基因重组： 转移的外源性遗传物质不受体菌DNA 整合在一起，产生新的核苷酸排列顺 序的过程。
13
转化 接合 转导
溶原性转换
原生质体融合
14
一、转化（transformation）
小鼠体内肺炎链球菌转化试验
33
• BCG是有毒牛型分枝杆菌经何种变异而来的（ A） A．失去毒力的变异 B．失去荚膜的变异 C．失去鞭毛的变异 D．失去芽胞的变异 E．失去细胞壁的变异
34
• 细菌遗传的物质基础是（
E ）
A．染色体、核糖体、质粒、整合子 B．染色体、质粒、转座因子、转座子 C．染色体、中介体、转座子、整合子 D．染色体、核糖体、中介体、转座子 E．染色体、质粒、整合子、转座因子
筛选作用。
细菌的遗传与变异
细菌的遗传与变异细菌是微生物界中最简单、最原始的有生命之物。
它们可以通过不同的方式进行繁殖和传播，其中最常见的方式就是分裂繁殖。
在这种过程中，细菌体内的遗传物质会被复制并分配到新生细胞中，从而保证了后代基因的一致性。
但是，细菌的遗传物质并不总是保持不变的，它们也会发生变异，不同的遗传变异会对细菌的生长、繁殖和适应能力产生重要影响。
细菌的遗传基础细菌的遗传信息主要储存在细胞核外的染色体和质粒中。
与动物和植物的遗传物质DNA相似，细菌的DNA也是由基本的碱基单元构成的，包括腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）。
这些碱基组成了一个双螺旋的结构，形成了著名的DNA分子。
然而，与动物和植物的DNA不同的是，细菌的染色体和质粒并没有被包裹在细胞核内，它们可以自由地在细胞质中游动。
此外，一些细菌也具有病毒样的遗传物质，如噬菌体（bacteriophage）和质粒所编码的转座酶等。
细菌的遗传变异在细菌进展的漫长历史中，数以亿计的遗传变异发生了。
这些遗传变异可能来自于突变、水平基因转移、DNA重组等多种机制。
不同的遗传变异会导致细菌表现出不同的特点，如细菌的抗药性、营养代谢能力和环境适应性等。
突变突变是细菌发生遗传变异的最基本机制之一。
突变指的是DNA序列的改变，包括插入、缺失和替代等。
这些变异可能导致突变体表现出与野生型不同的性状，从而具有更高或更低的适应能力。
水平基因转移除了突变之外，细菌还可以通过水平基因转移的方式获得新的基因信息。
这种机制主要包括转化、转导和菌体接触等方式。
在水平基因转移过程中，来自其他种类细菌的遗传信息被导入到目标菌体中，从而产生新的融合基因或者替代基因等。
DNA重组DNA重组是指DNA分子的重组组合，其主要涉及到DNA的切割、重组和连接等过程。
这种机制可以产生新的基因片段、基因组重排和基因组切除等遗传变异模式。
细菌的遗传变异对生态环境的影响细菌的遗传变异对于生态环境的维持和稳定具有重要影响。
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常 见 的 细 菌 变 异 现 象
形态与结构的变异
H-O变异（鞭毛变异、变形杆菌） 芽胞变异（炭疽b） 荚膜变异（肺炎球菌）
菌落变异：S-R变异
毒力的变异：增强、减弱（白喉、BCG ）
耐药性变异：金黄色葡萄球菌、结核杆菌等
形态变异
3-6%食盐
鼠疫杆菌
琼脂培基
多形态性(衰残型)
L型变异——药物、抗体或补体等
链DNA 分子 。
三、 噬菌体（phage）
概念：噬菌体是感染细菌、放线菌、真菌或螺
旋体等微生物的病毒 。
特 点
1. 2.
个体微小，可通过滤菌器。 结构简单，无完整结构。
3.
具有严格宿主特异性，只能寄 居在相应的易感活菌体内。
蝌蚪形噬菌体结构模式图
（二）噬菌体与宿主菌的相互关系 毒性噬菌体
能在宿主细胞内复制、增殖，产生许多
1.在疾病的诊断、治疗与预防中的应用；
2.在测定致癌物质中的应用； 3.诱变剂在临床和工业生产中的应用； 4.在基因工程中的应用。
思考题
名词解释：噬菌体、转化、转导、接合
第十二章 细菌的遗传与变异
细菌在一定的环境中 生长繁殖，通过DNA 复制，将亲代的各种 性状稳定的传给子代， 使种属保持原有的性 状。
细菌的 遗传
变异
细菌在繁殖过程中由 于外界环境条件发生 改变或细菌的遗传物 质本身发生改变，导 致细菌的生物学性状 发生相应的变化。
第一节 细菌的变异现象
L型细菌变异（形态变异）
转导：是以噬菌体为载体，将供体菌DNA转 移到受体菌中，使受体菌获得供体菌部分遗 传性状的过程。 根据转导基因片段的范围，可将转导分为两 类： 普遍性转导（转导的DNA是供菌染色 体上的任一部分），包括完全转导和流产转 导。 局限性转导（转导的DNA只限供菌染色体上 的特定基因）
普遍性转导( generalized transduction)
非遗传性变异：是细菌在环境因素等影
响下出现的变化，这种变化不是因基因结 构的变化而产生的。
一、基因突变
二、 基因转移与重组
转化
方 式
接合
转导
溶原性转换
1. 接合(conjugation)
接合：是供体菌与受 体菌通过性菌毛相互
沟通，将供体菌的遗
传物质转移给受体菌，
从而使受体菌获得新
遗传性状。
细菌抗药性变异：
10000单位/ ml
青霉素的生产： 20单位/ ml（1943）
数百万-千万单位/次
青霉素的用量： 最高：10万单位/天（40年代）
第二节 细菌遗传变异的物质基础
细菌染色体 质粒 噬菌体
二、质粒
质粒（plasmid）：
是细菌染色体外的
概念：
遗传物质，具有自主复制
能力，是共价闭合环状双
(virulent phage)：子代噬菌体，并最终裂解细菌。 温和噬菌体 感染敏感细菌后不增殖，不引起宿
(temperate phage)：主菌裂解，而是噬菌体的基因整
于细菌染色体中，这样的噬菌体
称为温和噬菌体。
第三节 细菌变异的机制
遗传性变异：是由基因结构发生改变所
致，主要通过基因突变、基因的转移与重 组来实现。
局限性转导( restricted transduction)
4. 溶原性转换(lysogenic conversion)
溶原性噬菌体感 染敏感菌后，基 因组与细菌染色 体重组，使宿主
菌遗传性状发生
改变称为溶原性 转换。
β棒状杆菌噬菌体
溶原性转换
无毒白喉杆菌
产#43;×F－
F质粒的接合
Donor
F+
F-
F+
F-
受体菌
F+
F+
F+
F+
结果：F-菌获得F质粒，变为F＋菌
2. 转化(transformation):受体菌直接摄取供体菌游 离的DNA片段，并将其整合到自身菌体基因中去， 从而获得供体菌部分遗传性状的过程称为转化。
转化试验
3. 转导(transduction)
正常霍乱弧菌
霍乱弧菌L型
H-O变异（变形杆菌）
迁徙现象
0.1%石碳酸
细菌菌落的S-R变异
S型菌落 R型菌落
毒力变异
β棒状杆菌噬菌体 白喉棒状杆菌 获得白喉毒素基因
胆汁、甘油、马铃薯培养基 牛型结核杆菌 卡介苗（BCG） 13年(230代)
耐药变异
耐药金葡
敏感金葡 （对照）
金黄色葡萄球菌纸片敏感试验 外周是对青霉素、呋喃妥因、头孢 克罗、庆大霉素敏感的对照金黄色葡萄球菌NCTC6571株。中间是对 青霉素有耐药性的金黄色葡萄球菌。它对其他抗生素敏感。（诊断敏 感试验琼脂，含5%溶血，18小时，37℃）