细菌的遗传和变异.

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1 细菌的遗传和变异

2 遗传性变异（基因型变异） 非遗传性变异（表型变异） 遗传性变异 非遗传性变异 基因改变 + - 遗传 可逆性 外界环境 变异幅度 个别细胞
群体

3 一、细菌的变异现象 形态、结构变异 菌落变异 毒力变异 耐药性变异

4 1.形态结构变异 3-6%食盐 鼠疫耶氏菌 多形态性          陈旧培养物

5 青霉素、溶菌酶 正常形态细菌 细菌L型 抗体或补体 (部分或完全失去胞壁)

6 42-43℃ 炭疽杆菌 失去形成芽胞能力, 毒性降低 10-20天
特殊结构的变异   ℃ 炭疽杆菌 失去形成芽胞能力, 毒性降低 天          变形杆菌 %石炭酸 弥散生长，菌落似薄膜（H） 点状生长、单个菌落（O） H-O变异：细菌失去鞭毛的变异

7 2.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               R 原因：失去LPS的特异多糖 S-R变异：细菌菌落由光滑型-粗糙型的变异

8 3.毒力变异 增强 β棒状杆菌噬菌体 无毒的白喉棒状杆菌 有毒的白喉棒状杆菌 减弱
β棒状杆菌噬菌体 无毒的白喉棒状杆菌 有毒的白喉棒状杆菌 减弱 胆汁、甘油、马铃薯培养基 牛型结核分枝杆菌 卡介苗                     年(230代)

9 4.耐药性变异 细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药的变异 金黄色葡萄球菌耐青霉素
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。 含链霉素培基 痢疾杆菌 依链株             长期培养

10 二、细菌遗传变异的物质基础 染色体 和染色体外遗传物质（质粒、转位因子、噬菌体）

11 1.细菌染色体 单一环状双螺旋DNA，高度盘旋缠绕成丝团状。 细菌DNA片段可互换--变异

12 2.质粒（plasmid） 细菌染色体外的遗传物质，是环状闭合的双链DNA。 特征： 自我复制能力 可自行丢失与消除，并非细菌生长所必需
转移性 相容性和不相容性 编码产物赋予细菌某些特定性状

13 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 代谢质粒

14 3.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的位置。

15 三类： Tn 1）插入序列（insertion sequence,IS） 是最小的转位因子，＜2kb，不携带表达性状的基因
2）转座子（transposon,Tn） ＞2kb，除携带与转位有关的基因外，还携带表达某些性状的基因，如耐药性基因、毒素基因。 IS Resistance Gene(s) Tn

16 转座子的特征 转座子 携带耐药或毒素基因 Tn1 Tn2 Tn3 AP（氨苄青霉素） Tn4 AP、SM（链霉素）、Su（磺胺） Tn5
Km（卡那霉素） Tn6 Km Tn7 TMP（甲氧苄氨嘧啶）、SM Tn9 Cm（氯霉素） Tn10 Tc（四环素） tn551 Em（红霉素） Tn971 Em Tn1681 大肠埃希菌（肠毒素基因）

17 3）转座噬菌体 是一些具有转座功能的溶原性噬菌体，当以前噬菌体形式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。

18 4.噬菌体 是能感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒 分布广泛 形态与结构：蝌蚪形、微球形和丝形 化学组成：蛋白质与核酸
有严格的宿主特异性 抵抗力：比一般细菌繁殖体强

19 噬菌体的种类 ①毒性噬菌体（virulent phage） 概念：能在宿主菌细胞内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌的噬菌体
毒性噬菌体复制周期（溶菌周期）： 吸附、穿入、生物合成、成熟与释放

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24 ②温和噬菌体（temperate phage）/ 溶原性噬菌体（lysogenic phage）
噬菌体基因与宿主菌染色体整合，不产生子代噬菌体，但噬菌体DNA能随细菌DNA复制，并随细菌的分裂而传代至子代细菌，这样的噬菌体称温和噬菌体，此过程称溶原周期 前噬菌体：整合在细菌染色体中的噬菌体基因 溶原性细菌：带有前噬菌体的细菌

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29 三、细菌的变异机制 （一）基因突变和染色体畸变 （二）基因的转移和重组 基因转移（gene transfer）
遗传物质由供体菌转入受体菌的过程 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。 基因转移和重组方式：转化、接合、转导、转换。

30 1.转化（transformation） 受体菌直接摄取供体菌裂解后游离的DNA片段，与自身基因重组，使受体菌获得新的性状。 转化试验

31 转化因子（transforming principle ）
在转化过程中，转化的DNA片段称为转化因子 ，最多不超过10~20个基因。

32 2.接合（conjugation） 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。
接合性质粒：能通过接合方式转移的质粒称为接合性质粒，F质粒、R质粒、Col质粒和毒力质粒等。 1）F质粒接合

33 F质粒的接合 F+ F+ F- F+ F- Donor Recipient F+ F+ F+ F+

34 R质粒 2） R质粒接合 耐药传递因子（resistance transfer factor,RTF） 编码性菌毛 耐药（r）决定因子
编码耐药物 R质粒可通过性菌毛转给其他细菌--细菌耐药性扩散

35 3.转导（transduction） 以噬菌体为载体，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。
普遍性转导（generalized transduction） 局限性转导（restricted transduction）

36 普遍性转导 generalized transduction
噬菌体DNA大量复制，装配时可能会发生错误，误将细菌的DNA片段装入噬菌体的头部，成为一个转导噬菌体。转导噬菌体能以正常方式感染另一宿主菌，并将其头部的染色体注入受体菌内。 被包装的DNA可以是供体菌染色体上的任何部分。

37 供体菌 受体菌 转导噬菌体 细菌DNA 噬菌体DNA

38 结果 完全转导 流产转导 整合 未整合

39 局限性转导restricted transduction
或称特异性转导， 所转导的只限于供体菌染色体上特定的基因。

40 4.溶原性转换（ lysogenic conversion）
当噬菌体感染细菌时，其基因整合于宿主菌染色体中，溶原性细菌获得了噬菌体的DNA片段，从而获得噬菌体基因编码的性状。 如无毒白喉棒状杆菌-产毒白喉棒状杆菌，在β棒状杆菌噬菌体作用下

41 基因转移重组方式的区别 基因来源 转移方式 转化 供体菌 直接摄取 接合 性菌毛 转导 噬菌体为载体 转换 噬菌体 整合

42 四、细菌遗传变异的实际意义 1.在疾病的诊断、治疗与预防中的应用 形态、结构等的变异，使诊断复杂化 耐药菌株日益增多，预防耐药性 药敏实验
早期足量 要有一定疗程,联合用药 不要滥用 减毒菌株和无毒株可制备成疫苗

43 2.在测定致癌物质中的应用 凡能诱导细菌发生突变的物质都有可能是致癌物质。 化学物质（致癌物） 伤寒沙门菌（his-） （his+）
组氨酸营养缺陷型细菌 （不能在缺乏组氨酸培养基上生长）（能生长）

44 3.在基因工程中的应用 基因工程根据细菌可因基因转移和重组而获得新性状的原理设计的
切取目的基因→连接到载体上→转移到工程菌内，大量表达目的基因产物 目前已大量生产胰岛素、干扰素、多种生长激素、IL-2等细胞因子和乙肝疫苗等生物制品