4.遗传、变异-护理

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,4,节 细菌的遗传与变异,p21,1.,细菌常见的变异现象。,2.,细菌常见的质粒。,4.,转化、接合、转导。,重点：,细菌的遗传（,heredity,）,细菌的生物学性状保持,相对稳定，且代代相传。,细菌的变异（,variation,）,细菌的子代与亲代之间,以及子代与子代之间的,生物学性状出现差异。,细菌的变异,遗传性变异（基因型） 非遗传性变异（表型）,不受环境因素影响 受环境因素影响,基因结构改变 基因结构未改变,不可逆、可遗传 可逆、不能遗传,一、细菌常见的变异现象,形态、结构变异,毒力变异,耐药性变异,菌落变异,卵圆形,鼠疫耶氏菌,L,型菌,（,巨形体、长丝体）,适宜,3%NaCl,1.,形态结构的变异,菌体形态变异：,葡萄球菌,L,型菌（细胞壁缺陷型细菌）,葡萄球菌,L,型（长丝体）,正常葡萄球菌,青霉素、 溶菌酶,形成荚膜,不形成荚膜,荚膜变异：,肺炎链球菌,营养,/,易感机体,反复普通培养基,迁徙生长,点状生长,H-O,变异,变形杆菌的迁徙生长,鞭毛变异：,变形杆菌,普通培养基,含,0.1%,石炭酸培养基,有鞭毛,无鞭毛,H,菌落,O,菌落,甘油、马铃薯、胆汁,13,年,230,代,-,棒状杆菌噬菌体,2.,毒力变异,无毒,/,弱毒,有毒牛分枝杆菌,减毒株（卡介苗）,（,Bacillus of,Calmette,-Guerin,，,BCG,）,无毒白喉棒状杆菌,有毒株,有毒,/,强毒,penicillin,3.,耐药性变异,B,s,B,r,B,d,金葡菌（,B,s,）,B,r,（,80%,以上）,痢疾杆菌野生菌株 抗链霉素耐药菌株 依链菌株,4.,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,型） 或在有免疫力的人体内 （,R,型）,细菌染色体,细菌染色体外遗传物质,质粒,转座子,噬菌体,二、细菌的遗传物质,1.,细菌染色体（,bacterial chromosome,）,（,1,）原核细胞型微生物，染色体为一条环状双股,DNA,，不含组蛋白，,无核膜包围。,（,2,）细菌基因的结构是连续的，无内含子，转录后,无需剪切加工。,是细菌染色体外的遗传物质，是环状闭合的双链,DNA,。,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,2.,质粒（,plasmid,）,质粒具有自我复制的能力。, 质粒能编码某些特定性状。, 质粒可自行,/,人工丢失与消除。, 质粒可通过接合、转化或转导等方式在细菌间转移。, 质粒的相容性与不相容性。,质粒的主要特征：,F+,雄性菌（具有性菌毛）,F,-,雌性菌（无性菌毛）,（,1,）致育质粒（,fertility plasmid,，,F,质粒）,几种重要的质粒,与细菌的有性生殖功能有关。,编码细菌对抗菌药物的耐药性。,通过细菌的性菌毛传递质粒。,（,2,）耐药性质粒（,resistance plasmid,，,R,质粒）,编码与该菌致病性有关的毒力因子。,如：大肠埃希菌,ST,质粒 耐热肠毒素,（,stable toxin,）,LT,质粒 不耐热肠毒素,（,labile toxin,）,（,3,）毒力质粒（,virulence plasmid,，,Vi,质粒）,编码细菌产生细菌素。,如：大肠埃希菌 大肠菌素,Col,质粒,（,Coliciogenic,plasmid,）,（,4,）细菌素质粒,编码相关的代谢酶。,如：沙门菌 发酵乳糖,（,5,）代谢质粒,代谢质粒,3.,转座子（,transposon,，,Tn,）,概念：是一类在细菌的染色体、质粒或噬菌体之,间自行移动的遗传成分，是基因组中一段,特异的具有转位特性的独立的,DNA,序列。,意义：,与细菌的多重耐药性有关。,转座子发现：美国一女科学家，,40,年代末发现，,60,年代被认可，,1983,年得诺奖。,转座子 携带的耐药基因,Tn1 Tn2 Tn3 AP,（,氨苄青霉素）,Tn4 AP,、,Str,（,链霉素）、,Su,（,磺胺）,Tn5 Kan,（卡那霉素）,Tn6 Kan,Tn7 TMP,（,甲氧苄氨嘧啶）、,Str,Tn9 Cam,（,氯霉素）,Tn10,Tet,（,四环素）,tn551,Em,（,红霉素）,Tn971,Em,点突变：一对或少数几对硷基对的置换、增加或缺失。,染色体畸变：较大范围的核苷酸序列发生易位、缺失、 重复、倒位等变化。,突变率,-,自然突变率 （,10,-6,10,-9,）,-,诱导突变率 （,10,-4,10,-6,）,（一）基因突变,突变与选择,-,影印培养试验：证明,突变是自发的。,三、细菌变异的机制,影印培养试验,1.,突变时自发的、随机的,2.,突变发生在接触抗生素之前,3.,抗生素起筛选突变株作用,外源性遗传物质 供体菌染色体,DNA,片段,质粒,DNA,噬菌体基因, 方式：,转化、接合、转导、溶原性转换,。,（二）基因的转移与重组,基因转移：外源性遗传物质由供体菌转入某受体,菌内的过程。,基因重组：转移的基因与受体菌,DNA,整合在一起。,供体菌裂解游离的,DNA,片段被受体菌直接摄取，并将其整合到受体菌基因中，使受体菌获得新的性状。,游离,DNA,直接摄取,供体菌 受体菌,1.,转化（,transformation,）,细菌转化现象的发现试验,重组菌,转化,因子,+,感受态,细菌,吸附,进入,+,重组菌,突变株,整合,复制,原型株,基因的转化过程,供、受体的基因型,亲缘关系愈近，转化率愈高。转化的,DNA,片段（转化因,子 ）分子量小于,1,10,7,，不超过,1020,个基因。,受菌的生理状态,只有处于感受态时，才能摄取转化因子。感受态是因为其,表面有一种吸附,DNA,的受体。出现在细菌对数生长期后期。,环境因素,Ca,2+,、,Mg,2+,、,cAMP,等维持,DNA,稳定，促进转化。,影响转化的因素：,供体菌 受体菌,经,性,菌毛,遗传物质,（质粒）,能通过接合方式转移的质粒有：,F,质粒、,R,质粒、,Col,质粒、,Vi,质粒。,2.,接合（,conjugation,）,是细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物质,（质粒）从供体菌转移给受体菌。,细菌接合现象的发现试验,F,质粒（,fertility plasmid,）的接合,F+F- F+,耐药传递因子 与,F,质粒相似，编码菌毛的产,（,resistance transfer factor,）,生和通过菌毛转移。,(RTF),R,质粒,耐药（,r,）,决定子 编码对抗菌药物的耐药性。,Tn,9,Tn,21,Tn,10,Tn,8,RTF,R determinant,R,质粒（,resistence,plasmid,）的接合,供体菌 受体菌,分：,普遍性转导（,generalized transduction,）,局限性转导（,restricted transduction,）,3.,转导（,transduction,）,以,温和噬菌体,为载体，将供体菌的一段,DNA,转移到受体 菌内，使受体菌获得新的性状。,温和噬菌体,温和噬菌体媒介,供体菌,DNA,Try- his+,Try+ his-,细菌转导现象的发现试验,由于错误的包装将细菌染色体任何部位基因包装入噬菌体头部，并将其注入受体菌内。,普遍性转导（,generalized transduction,）,10,-6,完全转导：外源性,DNA,片段与受体菌的,染色体整合并随染色体而传代。,完全转导仅少数发生。,流产转导：外源性,DNA,片段游离在胞质,中既不能与受体菌染色体整,合，也不能自行复制。,流产,转导占大多数。,两种结局,所转导的只限于供体菌染色体上特定的基因。,如：,噬菌体 大肠埃希氏菌,K,12,进入,局限性转导（,restricted transduction,）,区别要点 普遍性转导 局限性转导,发生时期 裂解期 溶原期,转导的遗传物质 供体菌染色体,DNA,供体菌染色体,的任何部位,DNA,的特定部位,转导后果 完全转导或流产转导 受体菌获得供体菌,DNA,特定部位的遗传,特性,转导频率,10,-6,10,-6,普遍性转导与局限性转导的区别,当温和噬菌体感染细菌时，宿主菌染色体获得了噬菌体,DNA,片段，使其成为溶原状态时而使细菌获得新的性状。,例： 带有,-,棒状杆菌噬菌体的白喉棒状杆菌,产生,白喉外毒素,4.,溶原性转换（,lysogenic,conversion,）,诊断：注意细菌因变异而出现的非典型菌株，防 止误诊。,治疗：防止耐药菌株的扩散。,预防：疫苗的制备。,四、细菌遗传变异在医学上的实际意义,1.,在疾病的诊断、防治中的应用,Ames,试验：凡能诱导细菌基因突变的物质都有可能 致癌。,His-,His+,诱变剂,菌落增加 致癌性增加,无组氨酸培养基,2.,在测定致癌物中的应用,菌落高出对照组一倍时即为阳性。,目的基因（供体） 受体菌（工,程菌） 目的基因表达（,Ins,，,IL,，,IFN,，,HBsAg,),。,远景：,基因治疗 基因缺陷病。,载体,质,粒,噬菌体,3.,在基因工程中的应用,基因工程示意图,重组质粒,工程菌,目的基因,复习题,1.,列举细菌常见的质粒。,2.,分析细菌基因转移与重组的方式（转化、接合、,转导）。,