细菌的遗传与变异讲义
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Cm（氯霉素）抗性基因 Tc（四环素）抗性、重金属抗性、氧化应激等基因 Em（红霉素）抗性基因 大肠埃希菌耐热肠毒素（ST） Km抗性基因
• 医学微生物学 （第9版）
2. 整合子（integron）
（1）定位于细菌染色体、质粒或转座子上 （2）基本结构：两端为保守末端，中间为
可变区，含一个或多个基因盒 （3）整合子含有3个功能元件：特异性重
2. 噬菌体（phage）
（1）侵袭细菌或真菌的病毒 （2）蝌蚪型：头部由核心（DNA 或 RNA）与蛋白质衣壳组成；尾部为蛋白质，与吸附宿主有关 （3）感染细菌的结果
溶菌性周期：毒性噬菌体、温和噬菌体 溶原性周期：温和噬菌体、前噬菌体（prophage）、溶原性细菌
• 医学微生物学 （第9版）
3. 质粒（plasmid）
转座子 Tn1 Tn2 Tn3 Tn4 Tn5 Tn6 Tn7
Tn9 Tn10 Tn551 Tn1681 Tn903
常见转座子及插入序列
插入的识别序列
IS1 IS2 IS50L, ISR IS4 Tn7R, Tn7L 为位点识别序列
IS1 IS10-R IS2 IS1 ISR1
耐药基因或毒素基因
AP（氨苄青霉素）抗性基因(b-内酰胺酶) AP、Sm（链霉素）、Su（磺胺）等抗性基因 Km（卡那霉素）、BLM（博莱霉素）、Sm等抗性基因 Km等抗性基因 TMP（甲氧苄氨嘧啶）、Sm、壮观霉素等抗性基因 （含有整合子）
• 医学微生物学 （第9版）
三、基因的诱发突变
（一）人工诱导可提高细菌的突变率，称为诱发突变 （二）诱发突变发生率可达到每一世代10-6~10-4 （三）诱变剂：
物理诱变剂：X线、紫外线、电离辐射 等 化学诱变剂：亚硝酸盐、烷化剂及吖啶橙染料
丝裂霉素、黄曲霉素B1 等
• 医学微生物学 （第9版）
AATTCGT
反向重复序列
转座酶基因
ACGAATT
反向重复序列 IS 的命名： IS1，IS2…ISn
插入序列, insertion sequence, IS
gene 1
gene 2
gene 3
gene n
IS
Tn 的命名： Tn1，Tn2…Tnn
IS
转座子, Transposon, Tn
• 医学微生物学 （第9版）
了解 1. 细菌的变异现象 2. 细菌遗传变异研究的实际意义
第一节
细菌基因组 bacterial genome
• 医学微生物学 （第9版）
二、细菌基因组
（一）细菌基因组的主要组成
1. 细菌染色体（bacterial chromosome）
（1）dsDNA，单倍体，无组蛋白，无内含子 （2）大多数基因为单拷贝，而rRNA基因则为多拷贝 （3）代谢岛、毒力岛的G+C百分比和密码子使用偏向性与细菌染色体有明显差异
（1）双股闭合环状DNA分子
（2）自主复制
（3）编码某些生物学表型
（4）可丢失和转移，与细菌生命无关
（5）分类 A. 是否可通过细菌的接合作用传递 接合性质粒（conjugative plasmid）；非接合性质粒（non-conjugative plasmid） B. 宿主菌中的拷贝数 严紧型质粒（stringent plasmid）；松弛型质粒（relaxed plasmid） C. 质粒的相容性 相容性质粒；不相容性质粒 D. 质粒基因编码的生物学性状 F质粒；R质粒；Vi质粒；Col质粒 等
组位点、整合酶基因、启动子 （4）通过转座子或接合性质粒，使பைடு நூலகம்种耐
药基因在细菌中进行水平传播
attl attC
基因盒1
整合子可存在 于 质粒、转座 子和基因组中
基因盒2
整合子, integron
• 医学微生物学 （第9版）
一、细菌变异机制
（一）突变
1. 点突变
转换（transition） 颠换（transversion）
2. 插入或缺失突变：移码突变
（二）染色体畸变(多点突变)
1. 染色体重排 2. 倒位（inversion） 3. 重复（duplication） 4. 染色体缺失
• 医学微生物学 （第9版）
二、基因的自发突变
（一）突变自发产生 （二）自发突变率约为每一世代10-10~10-6 （三）突变是自发的，随机的
• 医学微生物学 （第9版）
五、回复突变与抑制突变
（一）野生型（wild type）: 从自然界分离的未发生突变的菌株 （二）突变型（mutant type）: 相对于野生型菌株发生某一性状的改变 （三）正向突变（forward mutation）: 细菌由野生型变为突变型 （四）回复突变（reverse mutation）: 突变株经过第二次突变可恢复野生型的性状
细菌的遗传 与变异
第一节 细菌基因组 第二节 细菌基因突变 第三节 基因的转移与重组 第四节 细菌遗传变异在医学上的实际意义
重点难点
掌握 1. 细菌基因组 2. 基因的转移与重组方式种类与定义 3. 噬菌体及其相关概念
熟悉 1. 噬菌体与宿主菌相互关系，溶菌周期及溶原状态 2. 细菌基因突变的规律与机制
四、突变与选择
（一）突变的发生是随机，不定向的 在细菌群体中仅少数细菌发生突变
（二）彷徨试验证明 随机的、非定向的突变是在接触噬菌体之
前就已发生，噬菌体对突变仅起筛选而不是诱导 作用
细菌自然突变的检出试验（彷徨试验） 备注：图片源自人卫社《医学微生物学》第8版，主 编李凡、徐志凯。（P51， 图4-2）
1. 基因型回复突变 （genotypic reversion），机率很低 2. 表型回复突变（phenotypic reversion）
抑制突变（suppressor mutation）：包括基因内抑制（intragenic suppression）和基因间抑制（extragenic suppression）
• 医学微生物学 （第9版）
（二）细菌基因组中的主要特殊结构
1. 转位因子或转座元件（transposable element）
（1）插入序列 (insertion sequence， IS ) 750~2000 bp 两端重复序列，与插入有关 中心序列有转位酶基因
（2）转座子 (transposon, Tn) 2000~25000 bp 两端为IS 中心序列有与转位无关基因, 如：毒素基因、 耐药基因等
• 医学微生物学 （第9版）
2. 整合子（integron）
（1）定位于细菌染色体、质粒或转座子上 （2）基本结构：两端为保守末端，中间为
可变区，含一个或多个基因盒 （3）整合子含有3个功能元件：特异性重
2. 噬菌体（phage）
（1）侵袭细菌或真菌的病毒 （2）蝌蚪型：头部由核心（DNA 或 RNA）与蛋白质衣壳组成；尾部为蛋白质，与吸附宿主有关 （3）感染细菌的结果
溶菌性周期：毒性噬菌体、温和噬菌体 溶原性周期：温和噬菌体、前噬菌体（prophage）、溶原性细菌
• 医学微生物学 （第9版）
3. 质粒（plasmid）
转座子 Tn1 Tn2 Tn3 Tn4 Tn5 Tn6 Tn7
Tn9 Tn10 Tn551 Tn1681 Tn903
常见转座子及插入序列
插入的识别序列
IS1 IS2 IS50L, ISR IS4 Tn7R, Tn7L 为位点识别序列
IS1 IS10-R IS2 IS1 ISR1
耐药基因或毒素基因
AP（氨苄青霉素）抗性基因(b-内酰胺酶) AP、Sm（链霉素）、Su（磺胺）等抗性基因 Km（卡那霉素）、BLM（博莱霉素）、Sm等抗性基因 Km等抗性基因 TMP（甲氧苄氨嘧啶）、Sm、壮观霉素等抗性基因 （含有整合子）
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三、基因的诱发突变
（一）人工诱导可提高细菌的突变率，称为诱发突变 （二）诱发突变发生率可达到每一世代10-6~10-4 （三）诱变剂：
物理诱变剂：X线、紫外线、电离辐射 等 化学诱变剂：亚硝酸盐、烷化剂及吖啶橙染料
丝裂霉素、黄曲霉素B1 等
• 医学微生物学 （第9版）
AATTCGT
反向重复序列
转座酶基因
ACGAATT
反向重复序列 IS 的命名： IS1，IS2…ISn
插入序列, insertion sequence, IS
gene 1
gene 2
gene 3
gene n
IS
Tn 的命名： Tn1，Tn2…Tnn
IS
转座子, Transposon, Tn
• 医学微生物学 （第9版）
了解 1. 细菌的变异现象 2. 细菌遗传变异研究的实际意义
第一节
细菌基因组 bacterial genome
• 医学微生物学 （第9版）
二、细菌基因组
（一）细菌基因组的主要组成
1. 细菌染色体（bacterial chromosome）
（1）dsDNA，单倍体，无组蛋白，无内含子 （2）大多数基因为单拷贝，而rRNA基因则为多拷贝 （3）代谢岛、毒力岛的G+C百分比和密码子使用偏向性与细菌染色体有明显差异
（1）双股闭合环状DNA分子
（2）自主复制
（3）编码某些生物学表型
（4）可丢失和转移，与细菌生命无关
（5）分类 A. 是否可通过细菌的接合作用传递 接合性质粒（conjugative plasmid）；非接合性质粒（non-conjugative plasmid） B. 宿主菌中的拷贝数 严紧型质粒（stringent plasmid）；松弛型质粒（relaxed plasmid） C. 质粒的相容性 相容性质粒；不相容性质粒 D. 质粒基因编码的生物学性状 F质粒；R质粒；Vi质粒；Col质粒 等
组位点、整合酶基因、启动子 （4）通过转座子或接合性质粒，使பைடு நூலகம்种耐
药基因在细菌中进行水平传播
attl attC
基因盒1
整合子可存在 于 质粒、转座 子和基因组中
基因盒2
整合子, integron
• 医学微生物学 （第9版）
一、细菌变异机制
（一）突变
1. 点突变
转换（transition） 颠换（transversion）
2. 插入或缺失突变：移码突变
（二）染色体畸变(多点突变)
1. 染色体重排 2. 倒位（inversion） 3. 重复（duplication） 4. 染色体缺失
• 医学微生物学 （第9版）
二、基因的自发突变
（一）突变自发产生 （二）自发突变率约为每一世代10-10~10-6 （三）突变是自发的，随机的
• 医学微生物学 （第9版）
五、回复突变与抑制突变
（一）野生型（wild type）: 从自然界分离的未发生突变的菌株 （二）突变型（mutant type）: 相对于野生型菌株发生某一性状的改变 （三）正向突变（forward mutation）: 细菌由野生型变为突变型 （四）回复突变（reverse mutation）: 突变株经过第二次突变可恢复野生型的性状
细菌的遗传 与变异
第一节 细菌基因组 第二节 细菌基因突变 第三节 基因的转移与重组 第四节 细菌遗传变异在医学上的实际意义
重点难点
掌握 1. 细菌基因组 2. 基因的转移与重组方式种类与定义 3. 噬菌体及其相关概念
熟悉 1. 噬菌体与宿主菌相互关系，溶菌周期及溶原状态 2. 细菌基因突变的规律与机制
四、突变与选择
（一）突变的发生是随机，不定向的 在细菌群体中仅少数细菌发生突变
（二）彷徨试验证明 随机的、非定向的突变是在接触噬菌体之
前就已发生，噬菌体对突变仅起筛选而不是诱导 作用
细菌自然突变的检出试验（彷徨试验） 备注：图片源自人卫社《医学微生物学》第8版，主 编李凡、徐志凯。（P51， 图4-2）
1. 基因型回复突变 （genotypic reversion），机率很低 2. 表型回复突变（phenotypic reversion）
抑制突变（suppressor mutation）：包括基因内抑制（intragenic suppression）和基因间抑制（extragenic suppression）
• 医学微生物学 （第9版）
（二）细菌基因组中的主要特殊结构
1. 转位因子或转座元件（transposable element）
（1）插入序列 (insertion sequence， IS ) 750~2000 bp 两端重复序列，与插入有关 中心序列有转位酶基因
（2）转座子 (transposon, Tn) 2000~25000 bp 两端为IS 中心序列有与转位无关基因, 如：毒素基因、 耐药基因等