细菌的遗传与变异(1)
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➢ S—R变异常见于肠道杆菌，是由于失去LPS的特异性 寡糖重复单位而引起的。
➢ 变异时不仅菌落的特征发生改变，且细菌的其它性状 也发生了变化。
➢ S型菌的致病性强，但有少数R型菌的致病性强，如结 核分枝杆菌。
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S型菌落
R型菌落
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第二节 细菌遗传变异的物质基础
➢ 染色体 ➢ 质粒 ➢ 转位因子
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质粒DNA的特征
➢ 质粒具有自我复制的能力。 ➢ 质粒DNA所编码的基因产物赋予细菌某
些性状特征。 ➢ 质粒可自行丢失与消除。 ➢ 质粒的转移性。 ➢ 质粒可分为相容性与不相容性两种。
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转位因子
✓ 转位因子：是存在于细菌染色体或质粒DNA分子上
的一段特异性核苷酸序列片段，它能在DNA分子中移 动，不断改变它们在基因组中的位置，能从一个基因 组转移到另一基因组中。
✓ 转位因子有三类：插入序列(IS)；转座子(Tn)；转座 噬菌体或前噬菌体。
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Βιβλιοθήκη Baidu
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、基因损伤后的修复、基因 的转移与重组来实现。
▪ 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。
➢ DNA的损伤修复：当细菌DNA受到损伤时，细胞会用 有效的DNA修复系统进行细致的修复，使损伤降为最 小。
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彷徨试验(fluctuation test)
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影印试验(replica plating)
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二. 基因的转移与重组
➢ 基因转移(gene transfer)：外源性的遗传物质由供体 菌进入某受体菌细胞内的过程。基因重组 (recombination)：转移的基因与受体菌DNA整合在 一起，使受体菌获得供体菌某些特性。
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第一节 细菌的变异现象
➢ 形态结构的变异 ➢ 毒力变异 ➢ 耐药性变异 ➢ 菌落变异
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一. 形态结构的变异
❖ 细菌的大小和形态在不同的生长时期可不同， 生长过程中受外界环境的影响也可发生变异。 如：鼠疫耶氏菌在陈旧培养物上细菌的多形态 性、细菌L型。
❖ 细菌的特殊结构如：荚膜（肺炎链球菌）、芽 胞（炭疽芽孢杆菌）、鞭毛（变形杆菌H-O变 异）也可发生变异。
➢ 外源性遗传物质：供体菌染色体DNA，质粒DNA及噬 菌体基因等。
➢ 细菌的基因转移和重组方式：转化、接合、转导、溶 原性转换、细胞融合。
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1. 转化(transformation):供体菌裂解游离的
DNA片段转入某受体菌细胞内的过程。
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2. 接合(conjugation)
➢ R质粒有耐药传递因子(RTF)和耐药决定子(r) 两部分组成。RTF的功能与F质粒相似，可编 码性菌毛的产生和通过接合转移；R决定子能 编码对抗菌药物的耐药性。
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一. 基因的突变与损伤后修复
➢ 突变(mutation)：是细菌遗传物质的结构发生突然而 稳定的改变，导致细菌性状的遗传性变异。
➢ 基因突变规律：突变率 突变常自然发生，但突变率极 低。突变与选择 突变是随机的，不定向的。回复突变 细菌由野生型变为突变型是正向突变，有时突变株经 过又一次突变可恢复野生型的性状。
➢ 毒力减弱：有毒菌株长期在人工培养基上传代 培养，可是细菌的毒力减弱或消失。卡介苗 (BCG)是有毒的牛分枝杆菌在含有胆汁的甘油、 马铃薯培养基上，经过13年，连续穿230代， 获得的一株毒力减弱但仍保持免疫原性的变异 株。
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三. 耐药性变异
❖ 耐药性变异：细菌对某种抗菌药物由敏感变为 耐药的变异。有些细菌还表现为同时耐受多种 抗菌药物，即多重耐药性。
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质粒
❖ 质粒(plasmid)：是细菌染色体以外的遗传物质，
是环状闭合的双链DNA。
❖ 质粒基因可编码多种重要的生物学性状：1)致育质粒 （F质粒）与有性生殖功能关联；2)耐药性质粒 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； 3)毒力质粒（Vi质粒） 编码与该菌致病性有关 的毒力因子；4)细菌素质粒 编码细菌产生细菌素；5) 代谢质粒 编码产生相关的代谢酶。
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。
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3-6%食盐 鼠疫耶氏菌 —————→ 多形态性
陈旧培基物
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4
青霉素、溶菌酶 正常形态细菌 —— ————→
抗体或补体
L型变异
(部分或完全失去胞壁)
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二. 毒力变异
➢ 毒力增强：无毒力的白喉棒状杆菌常寄居在咽 喉部，不致病；当感染了β-棒状噬菌体后变成 溶原性细菌，则获得产生白喉毒素的能力，引 起白喉。
❖ 从抗生素广泛应用以来，细菌对抗生素耐药的 不断增长是世界范围内的普遍趋势，给临床治 疗带来很大的困难，并成为当今医学上的重要 问题。
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四. 菌落变异
➢ 细菌的菌落主要有光滑(smooth,S)型和粗糙 (rough,R)型两种。S型菌落表面光滑、湿润、边缘整 齐。经人工培养多次传代后菌落表面边为粗糙、干燥、 边缘不整齐，称S—R变异。
第五章 细菌的遗传与变异
▪ 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。
▪ 细菌的变异分为遗传性变异和非遗传性变异。
遗传性变异：是细菌的基因结构发生了改变，故又称 基因
接合：是细菌通过性菌
毛相互连接沟通，将遗 传物质（主要是质粒 DNA）从供体菌转移给 受体菌。能通过结合方 式转移的质粒称为接合 性质粒，不能通过性菌 毛在细菌间转移的质粒 为非接合性质粒。
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R质粒的接合
➢ 细菌的耐药性与耐药性的基因突变及R质粒的 接合转移等有关。
➢ 变异时不仅菌落的特征发生改变，且细菌的其它性状 也发生了变化。
➢ S型菌的致病性强，但有少数R型菌的致病性强，如结 核分枝杆菌。
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S型菌落
R型菌落
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第二节 细菌遗传变异的物质基础
➢ 染色体 ➢ 质粒 ➢ 转位因子
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质粒DNA的特征
➢ 质粒具有自我复制的能力。 ➢ 质粒DNA所编码的基因产物赋予细菌某
些性状特征。 ➢ 质粒可自行丢失与消除。 ➢ 质粒的转移性。 ➢ 质粒可分为相容性与不相容性两种。
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转位因子
✓ 转位因子：是存在于细菌染色体或质粒DNA分子上
的一段特异性核苷酸序列片段，它能在DNA分子中移 动，不断改变它们在基因组中的位置，能从一个基因 组转移到另一基因组中。
✓ 转位因子有三类：插入序列(IS)；转座子(Tn)；转座 噬菌体或前噬菌体。
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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、基因损伤后的修复、基因 的转移与重组来实现。
▪ 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。
➢ DNA的损伤修复：当细菌DNA受到损伤时，细胞会用 有效的DNA修复系统进行细致的修复，使损伤降为最 小。
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彷徨试验(fluctuation test)
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影印试验(replica plating)
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二. 基因的转移与重组
➢ 基因转移(gene transfer)：外源性的遗传物质由供体 菌进入某受体菌细胞内的过程。基因重组 (recombination)：转移的基因与受体菌DNA整合在 一起，使受体菌获得供体菌某些特性。
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第一节 细菌的变异现象
➢ 形态结构的变异 ➢ 毒力变异 ➢ 耐药性变异 ➢ 菌落变异
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一. 形态结构的变异
❖ 细菌的大小和形态在不同的生长时期可不同， 生长过程中受外界环境的影响也可发生变异。 如：鼠疫耶氏菌在陈旧培养物上细菌的多形态 性、细菌L型。
❖ 细菌的特殊结构如：荚膜（肺炎链球菌）、芽 胞（炭疽芽孢杆菌）、鞭毛（变形杆菌H-O变 异）也可发生变异。
➢ 外源性遗传物质：供体菌染色体DNA，质粒DNA及噬 菌体基因等。
➢ 细菌的基因转移和重组方式：转化、接合、转导、溶 原性转换、细胞融合。
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1. 转化(transformation):供体菌裂解游离的
DNA片段转入某受体菌细胞内的过程。
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2. 接合(conjugation)
➢ R质粒有耐药传递因子(RTF)和耐药决定子(r) 两部分组成。RTF的功能与F质粒相似，可编 码性菌毛的产生和通过接合转移；R决定子能 编码对抗菌药物的耐药性。
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一. 基因的突变与损伤后修复
➢ 突变(mutation)：是细菌遗传物质的结构发生突然而 稳定的改变，导致细菌性状的遗传性变异。
➢ 基因突变规律：突变率 突变常自然发生，但突变率极 低。突变与选择 突变是随机的，不定向的。回复突变 细菌由野生型变为突变型是正向突变，有时突变株经 过又一次突变可恢复野生型的性状。
➢ 毒力减弱：有毒菌株长期在人工培养基上传代 培养，可是细菌的毒力减弱或消失。卡介苗 (BCG)是有毒的牛分枝杆菌在含有胆汁的甘油、 马铃薯培养基上，经过13年，连续穿230代， 获得的一株毒力减弱但仍保持免疫原性的变异 株。
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三. 耐药性变异
❖ 耐药性变异：细菌对某种抗菌药物由敏感变为 耐药的变异。有些细菌还表现为同时耐受多种 抗菌药物，即多重耐药性。
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质粒
❖ 质粒(plasmid)：是细菌染色体以外的遗传物质，
是环状闭合的双链DNA。
❖ 质粒基因可编码多种重要的生物学性状：1)致育质粒 （F质粒）与有性生殖功能关联；2)耐药性质粒 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； 3)毒力质粒（Vi质粒） 编码与该菌致病性有关 的毒力因子；4)细菌素质粒 编码细菌产生细菌素；5) 代谢质粒 编码产生相关的代谢酶。
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。
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3-6%食盐 鼠疫耶氏菌 —————→ 多形态性
陈旧培基物
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青霉素、溶菌酶 正常形态细菌 —— ————→
抗体或补体
L型变异
(部分或完全失去胞壁)
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二. 毒力变异
➢ 毒力增强：无毒力的白喉棒状杆菌常寄居在咽 喉部，不致病；当感染了β-棒状噬菌体后变成 溶原性细菌，则获得产生白喉毒素的能力，引 起白喉。
❖ 从抗生素广泛应用以来，细菌对抗生素耐药的 不断增长是世界范围内的普遍趋势，给临床治 疗带来很大的困难，并成为当今医学上的重要 问题。
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四. 菌落变异
➢ 细菌的菌落主要有光滑(smooth,S)型和粗糙 (rough,R)型两种。S型菌落表面光滑、湿润、边缘整 齐。经人工培养多次传代后菌落表面边为粗糙、干燥、 边缘不整齐，称S—R变异。
第五章 细菌的遗传与变异
▪ 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。
▪ 细菌的变异分为遗传性变异和非遗传性变异。
遗传性变异：是细菌的基因结构发生了改变，故又称 基因
接合：是细菌通过性菌
毛相互连接沟通，将遗 传物质（主要是质粒 DNA）从供体菌转移给 受体菌。能通过结合方 式转移的质粒称为接合 性质粒，不能通过性菌 毛在细菌间转移的质粒 为非接合性质粒。
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R质粒的接合
➢ 细菌的耐药性与耐药性的基因突变及R质粒的 接合转移等有关。