6第五章细菌的遗传与变异ppt.ppt

第五章 细菌的遗传与变异 第一节 细菌遗传变异的物质基础 二、质粒（plasmid） 细菌染色体外的遗传物质，是环状闭合的双链DNA。带有遗传性息，能自行复制，随细菌分裂转移到子代细胞，并非细菌生长所必需。 特征 自我复制能力 编码产物赋予细菌某些性状特征 可自行丢失与消除 转移性 相容性和不相容性 几种重要的质粒 致育质粒（F质粒） 耐药质粒 毒力质粒（Vi质粒） 细菌素质粒 代谢质粒 三、转座因子 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的位置，能从一个基因组转移到另一个基因组中。 细菌的转座因子有三种类型：插入序列（IS）、转座子（Tn）以及某些特殊的噬菌体。 插入序列（insertion sequence,IS） 是最小的转位因子，＜2kb，不携带任何已知与插入功能无关的基因区域。 转座子（transposon,Tn） ＞2kb，除携带与转位有关的基因外，还携带耐药性基因、抗金属基因、毒素基因及其他结构基因。 可能与细菌的多重耐药性有关。 转座子的特征 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。 Mu分子量约2~2.5 kb，与一般温和噬菌体不同，它可整合到大肠杆菌染色体的任何位置，从而引起插入突变。 四、毒力岛（PAI） PAI是指病原菌的某个或某些毒力基因群，分子结构与功能有别于细菌染色体，但位于细菌染色体之内，因此称之为“岛”。 笫二节 基因突变 基因突变（gene mutation）简称突变，是变异的一种，指生物细胞遗传物质DNA分子结构突然发生了稳定的可遗传的变化。它是生物进化的一个重要因素。 一、细菌变异的类型 细菌的变异可分为非遗传性变异和遗传性变异。 前者基因无改变，只是为了适应外界环境的不适而发生的暂时性性状改变，细菌的菌落形态变异多属于此； 后者基因发生改变，引起相应性状的稳定可遗传的变化，因基因突变和基因重组所致。 遗传性变异（基因型变异） 非遗传性变异（表型变异） 细菌的基因突变按发生改变的范围大小，分为染色体畸变和点突变。 染色体畸变是指染色体一大段发生了变化，包括缺失、重复、插入、易位和倒置。 点突变是相应基因上的DNA链中一个或少数几个核苷酸对的改变，包括核苷酸对的置换（进一步可分为转换与颠换）和因缺失或插入而造成的移码。 细菌的突变也可分为自发突变和人工诱变。 自发突变是在未经人工改变的外界条件下，自然发生的突变，它经常发生，但发生的机率很低，通常仅约10－6~10－9。 人工诱变是在应用诱变因素的影响下而发生的突变，其突变率常高于自然突变。 二、细菌常见的变异现象 菌落形态变异 抗原变异 抗性变异 营养性变异 菌落形态变异 细菌的菌落分为两种类型，光滑型和粗糙型。在一定条件下，光滑型菌落可变为粗糙型，称为S→R变异。 S→R变异，经常伴随着S型抗原的丧失和病原菌毒力由强变弱等性状的改变。 由于细菌基因突变而引起其抗原结构发生改变的变异类型。当编码细菌的抗原结构包括菌体抗原、鞭毛抗原、荚膜抗原等的基因发生突变时，细菌形成相应抗原结构的能力丧失，引起细菌抗原性变异。 如常见的细菌细胞壁缺陷变异（细菌L型等）、荚膜变异或鞭毛变异等。 特殊结构的变异 42-43℃炭疽杆菌 失去形成芽胞能力, 毒性降低 10-20天 变形杆菌 0.1%石炭酸 迁徙生长（H） 点状生长、单个菌落（O） 抗性变异 是对某种化学药物或致死物理因子抗性的变异。通过自发突变以及抗性遗传因子的传递，而产生大多数抗性。 它和化学药物的存在并无关系，细菌获得抗性以后，即使在没有药物的条件下生长繁殖数代，一般也不丧失抗性。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。 营养型变异 营养缺陷型变异是细菌丧失合成一种或几种生长因子的能力，无法在基本培养基上正常生长繁殖的变异类型。 如变异株丧失对某种糖类、维生素、氨基酸或其它生长因子的合成能力，在补充这些营养物质的培养基上才能生长。这种突变对研究细菌代谢产物的生物合成途径很有用处。 第三节 基因的转移和重组 基因转移（gene transfer） 外源性的遗传物质由供体菌转入某受体菌细胞的过程称为基因转移。 重组（ recombination） 转移的基因与受体菌DNA整合在一起称为重组，使受体菌获得供体菌的某些性状。 细菌的基因转移和重组可通过转化、转导、接合、溶原性转换和原生质体融合等方式进行。 转化（transformation） 供体菌裂解游离的DNA片段被受体菌直接摄取，使受体菌获得新的性状。 转化现象不是所有细菌都有转化现象。大多数细菌不能接受外源性DNA，不能将它整合到染色体之