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1、8/17/2023第十一章 細(xì)菌遺傳與變異胡生梅8/17/2023知識(shí)要點(diǎn)u細(xì)菌與其他生物一樣，也具有遺傳和變異的特性，細(xì)菌的變異往往會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理代謝、致病性、耐藥性、抗原性等性狀發(fā)生改變。本章主要介紹了細(xì)菌遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)，細(xì)菌變異的發(fā)生機(jī)制，細(xì)菌變異的現(xiàn)象，細(xì)菌遺傳變異在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。8/17/2023學(xué)習(xí)目標(biāo)u通過本章學(xué)習(xí)應(yīng)該掌握細(xì)菌變異的實(shí)際意義；u熟悉細(xì)菌的變異現(xiàn)象；u了解細(xì)菌變異的物質(zhì)基礎(chǔ)及機(jī)制。8/17/2023前前 言言u(píng)遺傳：是病原生物的性狀在子代與親代中保持相對(duì)穩(wěn)定，且代代相傳，而使其種屬得以保存。u變異：是子代與親代之間以及子代與子代之間的生物學(xué)性狀出現(xiàn)的

2、差異。u細(xì)菌的變異分為遺傳性變異和非遺傳性變異兩種類型。8/17/2023第一節(jié)第一節(jié) 細(xì)菌遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)細(xì)菌遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ) 一、染色體二、質(zhì)粒三、噬菌體8/17/2023一、染色體一、染色體u結(jié)構(gòu)：環(huán)狀雙鏈DNAu長(zhǎng)度：13002000 mu核苷酸數(shù)量：30004000Kbu基因數(shù)量：40005000u編碼蛋白：約2000個(gè)結(jié)構(gòu)蛋白8/17/2023二、質(zhì)粒二、質(zhì)粒u質(zhì)粒：細(xì)菌染色體外的遺傳物質(zhì)，為環(huán)狀閉合的雙鏈DNA8/17/2023二、質(zhì)粒二、質(zhì)粒u質(zhì)粒的基本特征自我復(fù)制能力編碼產(chǎn)物賦予細(xì)菌某些特殊性狀并非細(xì)菌生命活動(dòng)不可缺少的遺傳物質(zhì)，可自行丟失與消除具有轉(zhuǎn)移性一個(gè)細(xì)菌可帶有一

3、種或幾種不同的質(zhì)粒8/17/2023u質(zhì)粒的類型致育質(zhì)粒-F質(zhì)粒耐藥質(zhì)粒-R質(zhì)粒毒力質(zhì)粒-Vi質(zhì)粒大腸菌素質(zhì)粒-Col質(zhì)粒 二、質(zhì)粒二、質(zhì)粒8/17/2023u能感染微生物的病毒u具有病毒的基本特性u(píng)分布廣泛，有嚴(yán)格的宿主特異性三、噬菌體三、噬菌體8/17/2023u形態(tài)與結(jié)構(gòu)蝌蚪形微球形纖線形u化學(xué)組成蛋白質(zhì)與核酸u抗原性u(píng)抵抗力三、噬菌體三、噬菌體8/17/2023u噬菌體的類型毒性噬菌體/溶菌性噬菌體能在宿主菌細(xì)胞內(nèi)復(fù)制增殖，產(chǎn)生許多子代噬菌體，并最終裂解細(xì)菌，稱為毒性噬菌體。溫和噬菌體/溶原性噬菌體噬菌體基因與宿主菌染色體整合，不產(chǎn)生子代噬菌體，但噬菌體DNA能隨細(xì)菌DNA復(fù)制，并隨細(xì)

4、菌的分裂而傳代。三、噬菌體三、噬菌體8/17/2023第二節(jié)第二節(jié) 細(xì)菌變異的發(fā)生機(jī)制細(xì)菌變異的發(fā)生機(jī)制 一、基因突變二、基因轉(zhuǎn)移與重組8/17/2023u突變：是指細(xì)菌的遺傳基因發(fā)生突然而穩(wěn)定的改變，導(dǎo)致細(xì)菌性狀的遺傳性變異基因突變(點(diǎn)突變、小突變)：基因中一個(gè)或幾個(gè)堿基對(duì)發(fā)生的改變。一般只引起較少的性狀變異。堿基置換、插入、缺失、轉(zhuǎn)位因子的轉(zhuǎn)位染色體畸變(大突變)：大段核苷酸序列插入和丟失死亡一、基因突變一、基因突變8/17/2023u基因突變的規(guī)律突變率：自發(fā)突變率極低，為10-9-10-6 誘導(dǎo)突變率提高突變與選擇：突變是隨機(jī)的，不定向的 選擇是定向的回復(fù)突變：野生型-突變型（正向突變

5、）突變型-野生型（回復(fù)突變）一、基因突變一、基因突變8/17/2023二、基因轉(zhuǎn)移與重組二、基因轉(zhuǎn)移與重組u基因轉(zhuǎn)移：遺傳物質(zhì)由供體菌轉(zhuǎn)入受體菌細(xì)胞內(nèi)的過程。u基因重組：轉(zhuǎn)移的基因與受體菌DNA整合在一起。u外源性遺傳物質(zhì)細(xì)菌染色體DNA質(zhì)粒DNA噬菌體基因u基因轉(zhuǎn)移與重組的方式：轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、接合、溶原性轉(zhuǎn)換8/17/2023二、基因轉(zhuǎn)移與重組二、基因轉(zhuǎn)移與重組u轉(zhuǎn)化概念：受體菌直接從周圍環(huán)境中攝取供體菌裂解游離的DNA片段，從而獲得供體菌部分遺傳性狀的過程。條件：轉(zhuǎn)化的DNA為小片段受體菌處于感受態(tài)8/17/2023二、基因轉(zhuǎn)移與重組二、基因轉(zhuǎn)移與重組轉(zhuǎn)化示意圖8/17/2023二、基因轉(zhuǎn)移

6、與重組二、基因轉(zhuǎn)移與重組小鼠體內(nèi)肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化試驗(yàn)8/17/2023二、基因轉(zhuǎn)移與重組二、基因轉(zhuǎn)移與重組u轉(zhuǎn)導(dǎo)概念：通過溶原性噬菌體在供、受體菌間或噬菌體與宿主間進(jìn)行的遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移。要點(diǎn)：轉(zhuǎn)導(dǎo)的本質(zhì)是源于噬菌體的裝配錯(cuò)誤。包括普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)與局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)。8/17/2023二、基因轉(zhuǎn)移與重組二、基因轉(zhuǎn)移與重組轉(zhuǎn)導(dǎo)示意圖8/17/2023二、基因轉(zhuǎn)移與重組二、基因轉(zhuǎn)移與重組普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)示意圖8/17/2023二、基因轉(zhuǎn)移與重組二、基因轉(zhuǎn)移與重組局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)示意圖8/17/2023二、基因轉(zhuǎn)移與重組二、基因轉(zhuǎn)移與重組u接合概念：細(xì)菌通過性菌毛相互連接溝通，將遺傳物質(zhì)從供體菌轉(zhuǎn)移給受體菌的過程。接合性質(zhì)粒：

7、能通過結(jié)合方式轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒，包括F質(zhì)粒、R質(zhì)粒、Col質(zhì)粒。非接合性質(zhì)粒：不能通過性菌毛在細(xì)菌間轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒。8/17/2023二、基因轉(zhuǎn)移與重組二、基因轉(zhuǎn)移與重組細(xì)菌的接合狀態(tài)8/17/2023二、基因轉(zhuǎn)移與重組二、基因轉(zhuǎn)移與重組F質(zhì)粒的接合過程F+菌F 菌8/17/2023二、基因轉(zhuǎn)移與重組二、基因轉(zhuǎn)移與重組F+F-F+F-F+F+F+F+F質(zhì)粒的接合過程8/17/2023二、基因轉(zhuǎn)移與重組二、基因轉(zhuǎn)移與重組uR質(zhì)粒包括兩部分耐藥傳遞因子：與F質(zhì)粒相似，編碼性菌毛和接合轉(zhuǎn)移。耐藥決定子：編碼對(duì)抗菌藥物的耐藥性。R質(zhì)粒的接合8/17/2023u溶原性細(xì)菌：某些溫和噬菌體感染敏感細(xì)菌后，其基因可整

8、合于宿主菌染色體中，此狀態(tài)下的細(xì)菌稱為溶原性細(xì)菌。u溶原性轉(zhuǎn)換：溶原性細(xì)菌因DNADNA結(jié)構(gòu)改變獲得噬菌體基因賦予的新性狀。二、基因轉(zhuǎn)移與重組二、基因轉(zhuǎn)移與重組溶原性轉(zhuǎn)換8/17/2023二、基因轉(zhuǎn)移與重組二、基因轉(zhuǎn)移與重組溶原性轉(zhuǎn)換示意圖8/17/2023第三節(jié)第三節(jié) 細(xì)菌變異細(xì)菌變異的的現(xiàn)象現(xiàn)象 一、細(xì)菌變異的概念二、細(xì)菌變異的分類三、常見的細(xì)菌變異現(xiàn)象8/17/2023一、細(xì)菌變異的概念一、細(xì)菌變異的概念 u遺傳：是病原生物的性狀在子代與親代中保持相對(duì)穩(wěn)定，且代代相傳，而使其種屬得以保存。u變異：是子代與親代之間以及子代與子代之間的生物學(xué)性狀出現(xiàn)的差異。8/17/2023u遺傳性變異（基

9、因型變異）u非遺傳性變異（表型變異）遺傳性變異遺傳性變異非遺傳性變異非遺傳性變異基因改變基因改變+-遺傳遺傳+-可逆性可逆性-+外界環(huán)境外界環(huán)境-+變異幅度變異幅度個(gè)別細(xì)胞個(gè)別細(xì)胞群體群體二、細(xì)菌變異的分類二、細(xì)菌變異的分類 8/17/2023u形態(tài)結(jié)構(gòu)變異u菌落變異u毒力變異u耐藥性變異三、常見的細(xì)菌變異現(xiàn)象三、常見的細(xì)菌變異現(xiàn)象 8/17/2023 青霉素、溶菌酶正常形態(tài)細(xì)菌 L型變異 抗體或補(bǔ)體 (部分或完全失去胞壁)uL型細(xì)菌（細(xì)胞壁缺陷型）：許多細(xì)菌在內(nèi)酰胺類抗生素、抗體、補(bǔ)體和溶菌酶等因素的影響下，細(xì)胞壁肽聚糖受損或合成受阻，成為細(xì)胞壁缺陷菌，稱。因1935年首先在英國(guó)Lister

10、研究院發(fā)現(xiàn)而得名。形態(tài)結(jié)構(gòu)變異三、常見的細(xì)菌變異現(xiàn)象三、常見的細(xì)菌變異現(xiàn)象 8/17/2023形態(tài)結(jié)構(gòu)變異三、常見的細(xì)菌變異現(xiàn)象三、常見的細(xì)菌變異現(xiàn)象 8/17/2023形態(tài)結(jié)構(gòu)變異三、常見的細(xì)菌變異現(xiàn)象三、常見的細(xì)菌變異現(xiàn)象 正?；魜y弧菌正?；魜y弧菌霍亂弧菌霍亂弧菌L L型型8/17/2023形態(tài)結(jié)構(gòu)變異三、常見的細(xì)菌變異現(xiàn)象三、常見的細(xì)菌變異現(xiàn)象 鼠疫耶氏菌:36%高鹽瓊脂培基多形態(tài)性8/17/2023有莢膜的肺炎球菌有莢膜的肺炎球菌無莢膜的肺炎球菌無莢膜的肺炎球菌形態(tài)結(jié)構(gòu)變異三、常見的細(xì)菌變異現(xiàn)象三、常見的細(xì)菌變異現(xiàn)象 8/17/2023形態(tài)結(jié)構(gòu)變異三、常見的細(xì)菌變異現(xiàn)象三、常見的細(xì)菌變

11、異現(xiàn)象 u芽胞變異：特定條件下，炭疽桿菌失去形成芽胞能力毒性降低u鞭毛變異：特定條件下，鞭毛細(xì)菌無鞭毛菌 8/17/2023u光滑型菌落（S）粗糙型菌落（R）u原因：失去LPS的特異多糖uS型菌一般致病性強(qiáng)，從標(biāo)本中分離致病菌時(shí)，應(yīng)挑選S型菌進(jìn)行純培養(yǎng)。細(xì)菌菌落變異三、常見的細(xì)菌變異現(xiàn)象三、常見的細(xì)菌變異現(xiàn)象 8/17/2023S S型菌落型菌落R R型菌落型菌落細(xì)菌菌落變異三、常見的細(xì)菌變異現(xiàn)象三、常見的細(xì)菌變異現(xiàn)象 8/17/2023u增強(qiáng) 棒狀噬菌體白喉棒狀桿菌 獲得白喉毒素 u減弱 膽汁、甘油、馬鈴薯培養(yǎng)基牛結(jié)核分枝桿菌 卡介苗（BCGBCG）1313年（230230代）毒力變異三、常

12、見的細(xì)菌變異現(xiàn)象三、常見的細(xì)菌變異現(xiàn)象 8/17/2023u概念：細(xì)菌對(duì)某種抗菌藥物由敏感變成耐藥。u90%金黃色葡萄球菌耐青霉素u多重耐藥：有些細(xì)菌還表現(xiàn)為同時(shí)耐受多種抗菌藥物。u甚至有些細(xì)菌變異后產(chǎn)生對(duì)藥物的依賴性耐藥性變異三、常見的細(xì)菌變異現(xiàn)象三、常見的細(xì)菌變異現(xiàn)象 8/17/2023第四節(jié)第四節(jié) 細(xì)菌遺傳變異在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用細(xì)菌遺傳變異在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用一、在疾病的診斷、治療與預(yù)防中的應(yīng)用二、在測(cè)定致癌物質(zhì)中的應(yīng)用三、在流行病學(xué)中的應(yīng)用四、在基因工程中的應(yīng)用8/17/2023u形態(tài)、結(jié)構(gòu)、染色性、生化特性、抗原性及毒力等方面的變異，使得診斷復(fù)雜化u耐藥菌株日益增多，預(yù)防耐藥性藥敏實(shí)驗(yàn)早期足量

13、療程要足,聯(lián)合用藥不要濫用抗生素u減毒菌株和無毒株可制備成疫苗一、在疾病的診斷、治療與預(yù)防中的應(yīng)用一、在疾病的診斷、治療與預(yù)防中的應(yīng)用8/17/2023u凡能誘導(dǎo)細(xì)菌發(fā)生突變的物質(zhì)都有可能是致癌物質(zhì)。uAmes實(shí)驗(yàn)傷寒沙門菌（his-）（his+）二、在測(cè)定致癌物質(zhì)中的應(yīng)用二、在測(cè)定致癌物質(zhì)中的應(yīng)用8/17/2023u分子生物學(xué)分析方法已被用于流行病學(xué)調(diào)查質(zhì)粒指紋圖（PFPPFP）對(duì)噬菌體的敏感性，對(duì)細(xì)菌素的敏感性三、在流行病學(xué)中的應(yīng)用三、在流行病學(xué)中的應(yīng)用8/17/2023u基因工程是根據(jù)遺傳變異中細(xì)菌可因基因轉(zhuǎn)移和重組而獲得新性狀的原理設(shè)計(jì)的。切取目的基因連接到載體上轉(zhuǎn)移到工程菌內(nèi)，大量表達(dá)目的基因產(chǎn)物。目前已大量生產(chǎn)胰島素、干擾素、多種生長(zhǎng)激素、rIL-2等細(xì)胞因子和乙肝疫苗等生物制品。四、在基因工程中的應(yīng)用四、在基因工程中的應(yīng)用8/17/2023本章小結(jié)與知識(shí)拓展本章小結(jié)與知識(shí)拓展變異的類型-表型（非遺傳）和基因型（遺傳）變異的現(xiàn)象-細(xì)菌的形態(tài)結(jié)構(gòu)、菌落形態(tài)、毒力、抗原性、耐藥性變異的遺傳物質(zhì)-染色體、質(zhì)粒、噬菌體基因組變異的機(jī)制-基因突變、基因的轉(zhuǎn)移和重組（轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、接合和溶原性轉(zhuǎn)換）資料可以編輯修改使用學(xué)習(xí)愉快！課件僅供參考哦，實(shí)際情況要實(shí)際分析哈！感謝您的觀看