细菌的遗传与变异_PPT幻灯片

质粒特征 ①自我复制能力：一个质粒是一个复制子 ②可自行丢失与清除
质粒非是细菌生命活动必须的遗传物质 ③可在细菌间转移 ④相容性与不相容性 ⑤编码细菌某些特定性状：
如 致育性、耐药性、致病性
3、转位因子(transposable element)
（1）概念：细菌基因组内能改变自身 位置的一段核苷酸序列
掌握：
教 ❖ 细菌质粒的概念及主要性质，F质粒 学 及R质粒的概念。 目 熟悉： 标 ❖ 细菌的遗传物质。细菌的变异现象。
了解：
❖ 细菌的遗传变异在医学上的应用。
思考：
❖ 与细菌性状相关的遗传物质有哪些？ ❖ 细菌有哪些方式可改变遗传物质 ❖ 细菌的遗传与变异有何用途
遗传(heredity)：细菌的性状保持相对 稳定，且代代相传。
第四节 细菌遗传变异在医学上的实际意义
(一)形态结构变异与细菌学诊断 变异细 菌失去典型特性，影响正确诊断
H→O变异：如伤寒沙门菌鞭毛 S→R变异：消失荚膜或多糖 抗原性改变 毒力下降，生化反应改变
形态结构变异
3-6%食盐
鼠疫耶氏菌
多形性
正常形态细菌 青霉素、溶菌酶 L型变异
蜡样芽胞杆菌L型的镜下形态（多形性）
(六)基因工程
DNA体外重组技术
选择目的基因，工 程菌中表达，如 胰岛素、白介素、 干扰素等
基因工程疫苗
[教学内容] ❖ 细菌的遗传物质基础：
细菌的染色体，质粒，转座因子。 ❖ 基因的转移与重组：
转化、转导、接合，细菌变异的实 际意义。 ❖ 细菌的遗传变异在医学上的应用。
习题
1.卡介苗（BCG） 2.细菌质粒的概念及种类？ 3.影印试验验证何种理论？
白喉棒状杆菌β棒状噬菌体 获得白喉毒素
减弱 胆汁、甘油、 牛分枝杆菌 马铃薯培养基 卡介苗
13年(230代)
(四)流行病学分析
分子生物学的方法追踪传染源或 相关基因的转移和播散。
(五)检测致癌物
对细菌有诱变作用的化学物质，一般 均有致癌的可能性。常采用细菌作为模 型进行可疑致癌物的筛选。
常用试验： Ames试验 原理：是突变菌在诱变剂的作用下可能会 发生回复突变而恢复其原有性状。
结构的变异 荚膜、鞭毛、芽胞
炭疽杆菌
42-43℃ 10-20天
失去形成芽胞能力, 毒性降低
变形杆菌 有鞭毛
0.1%苯酚
失去鞭毛
H-O变异
(二)细菌耐药变异与控制 ：药敏试验
药敏试验：是指测定某种细菌对某种 抗菌药物敏感程度的体外试验。
临床上可通过合理用药等措施， 降低耐药性突变的发生机会。
(三)细菌毒力变异与疾病预防 增强
第二节 细菌基因突变
细菌遗传物质的结构发生稳定的 改变，导致细菌性状的遗传性变异
范围：点突变或小突变 大突变（染色体畸变）
诱因：自发突变、诱发突变
方式：碱基置换、移码突变
特点：随机性和可回复性
1952年，Lederberg等设计了影印试验 （replica plating），筛选耐药菌株
抗生素敏感 细菌接种于
2）转座子（transposon,Tn）
除两端的IS外还带有与转座无关的耐 药、毒力等基因，并随Tn转座发生转移 重组，致染色体突变，促使生物变异。
4、整合子（integron，In）
1989年Strokes和Hall首次提出整 合子的概念。
存在于染色体、质粒或转座子上的一 种运动性DNA分子，具有独特结构可捕 获和整合外源性基因，使之转变成为功 能性基因的表达单位。
➢基因重组(recombination)
转移的基因与受体菌DNA整合在一起。
基因转移重组的方式：
1.转化（Transformation）
受体菌直接摄取供体菌 游离DNA片段，整合后 改变了受体菌的遗传 性状。
如 小鼠体内肺炎链球菌的转化试验
2.接合（Conjugation）
遗传物质通过性菌毛 由供体菌传递给受体 菌，使受体菌遗传性 状发生改变的过程。
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。
细菌的遗传保证了物种的稳定性， 变异则产生变种或新种，有利于物种的进化
第一节 细菌基因组
细菌染色体 包括
染色体以外遗传物质
质粒 噬菌体基因组
1、细菌染色体
特征： ① 多数为一条环状dsDNA。
② 非编码序列少、基因多为单拷贝、 无内含子、操纵子结构。
⑤致病岛（pathogenicity island） 病原菌基因组中存在编码与细菌毒力 或致病性相关因子的外源DNA片段。
2、质粒种类
① 致育质粒或称F 质 粒 （ fertility plasmid） ② 耐药性质粒 ③ 毒力质粒或Vi质粒 ④ Col质粒－细菌素 ⑤ 代谢质粒－乳糖酶
①F质粒的接合 ②R质粒的接合
Hfr F-
Hfr F-
Hfr重组的F-
3.转导（Transduction）
以温和噬菌体为载体， 把供体菌的基因转移到 受体菌，使受体菌获得 新性状的过程
１普遍性转导 完全转导 流产转导
2 局限性转导
普
遍 性 结果
转
导
局限性转导（restricted transduction）
（2）特点：
① 是细菌菌体内可移动的遗传物质
② 能在质粒间、染色体间、质粒与 染色体之间、染色体内自行转移位置
③ 转座作用依赖自身合成的特异性 转座酶（tansposase）
（3）分类 1）插入序列（insertion sequence,IS）
特点：最简单的转座因子。结构中 不含与转座无关的功能性表达基因。 可独立存在，也可成为转座子的一 部分。
影印培养示意图
影印试验证实：
1.细菌耐药性突变是自发的，随机的， 非诱导的；
2.药物仅起选择作用
3.突变发生越早，产生抗性突变株就越 多。
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第三节 基因的转移和重组
细菌间基因的转移与重组是发生遗 传性变异的重要原因之一。
➢基因转移(gene transfer)
遗传物质由供体菌进入受体菌体内的过程。
或称特异性转导
溶原期时，噬菌体DNA发生偏差分离，将 自身的一段DNA留在细菌染色体上，而带 走了细菌DNA上两侧的基因。当其转导并 整合到受体菌中，使受体菌获得供体菌的 某些遗传性状。
4.溶原性转换（Lysogenic conversion）
温和噬菌体的DNA整合到宿主菌染色体 DNA后，成为溶原状态导致遗传性变异。