第4節(jié)細(xì)菌的遺傳與變異p21

1.細(xì)菌常見(jiàn)的變異現(xiàn)象。2.細(xì)菌常見(jiàn)的質(zhì)粒。4.轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)。重點(diǎn)：細(xì)菌的遺傳（heredity）細(xì)菌的生物學(xué)性狀保持相對(duì)穩(wěn)定，且代代相傳。細(xì)菌的變異（variation）細(xì)菌的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)差異。

細(xì)菌的變異遺傳性變異（基因型）非遺傳性變異（表型）

不受環(huán)境因素影響受環(huán)境因素影響基因結(jié)構(gòu)改變基因結(jié)構(gòu)未改變不可逆、可遺傳可逆、不能遺傳

卵圓形鼠疫耶氏菌

L型菌（巨形體、長(zhǎng)絲體）適宜3%NaCl

1.形態(tài)結(jié)構(gòu)的變異

①菌體形態(tài)變異：葡萄球菌L型菌（細(xì)胞壁缺陷型細(xì)菌）葡萄球菌L型（長(zhǎng)絲體）正常葡萄球菌青霉素、溶菌酶形成莢膜不形成莢膜②莢膜變異：肺炎鏈球菌營(yíng)養(yǎng)/易感機(jī)體反復(fù)普通培養(yǎng)基遷徙生長(zhǎng)點(diǎn)狀生長(zhǎng)H-O變異變形桿菌的遷徙生長(zhǎng)③鞭毛變異：變形桿菌普通培養(yǎng)基含0.1%石炭酸培養(yǎng)基有鞭毛無(wú)鞭毛H菌落O菌落penicillin3.耐藥性變異BsBrBd金葡菌（Bs）Br（80%以上）痢疾桿菌野生菌株抗鏈霉素耐藥菌株依鏈菌株

細(xì)菌染色體細(xì)菌染色體外遺傳物質(zhì)質(zhì)粒轉(zhuǎn)座子噬菌體二、細(xì)菌的遺傳物質(zhì)1.細(xì)菌染色體（bacterialchromosome）（1）原核細(xì)胞型微生物，染色體為一條環(huán)狀雙股DNA，不含組蛋白，無(wú)核膜包圍。（2）細(xì)菌基因的結(jié)構(gòu)是連續(xù)的，無(wú)內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄后無(wú)需剪切加工。

是細(xì)菌染色體外的遺傳物質(zhì)，是環(huán)狀閉合的雙鏈

DNA。幾種重要的質(zhì)粒

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）細(xì)菌素質(zhì)粒（Col質(zhì)粒）

代謝質(zhì)粒2.質(zhì)粒（plasmid）F+雄性菌（具有性菌毛）F-雌性菌（無(wú)性菌毛）（1）致育質(zhì)粒（fertilityplasmid，F(xiàn)質(zhì)粒）幾種重要的質(zhì)粒

與細(xì)菌的有性生殖功能有關(guān)。

編碼細(xì)菌對(duì)抗菌藥物的耐藥性。

通過(guò)細(xì)菌的性菌毛傳遞質(zhì)粒。（2）耐藥性質(zhì)粒（resistanceplasmid，R質(zhì)粒）

編碼與該菌致病性有關(guān)的毒力因子。如：大腸埃希菌ST質(zhì)粒耐熱腸毒素（stabletoxin）

LT質(zhì)粒不耐熱腸毒素（labiletoxin）（3）毒力質(zhì)粒（virulenceplasmid，Vi質(zhì)粒）

編碼相關(guān)的代謝酶。如：沙門菌發(fā)酵乳糖（5）代謝質(zhì)粒代謝質(zhì)粒3.轉(zhuǎn)座子（transposon，Tn）

概念：是一類在細(xì)菌的染色體、質(zhì)?；蚴删w之間自行移動(dòng)的遺傳成分，是基因組中一段特異的具有轉(zhuǎn)位特性的獨(dú)立的DNA序列。意義：與細(xì)菌的多重耐藥性有關(guān)。轉(zhuǎn)座子發(fā)現(xiàn)：美國(guó)一女科學(xué)家，40年代末發(fā)現(xiàn)，60年代被認(rèn)可，1983年得諾獎(jiǎng)。轉(zhuǎn)座子 攜帶的耐藥基因Tn1Tn2Tn3 AP（氨芐青霉素）Tn4 AP、Str（鏈霉素）、Su（磺胺）Tn5 Kan（卡那霉素）Tn6 KanTn7 TMP（甲氧芐氨嘧啶）、StrTn9 Cam（氯霉素）Tn10 Tet（四環(huán)素）tn551 Em（紅霉素）Tn971 Em影印培養(yǎng)試驗(yàn)1.突變時(shí)自發(fā)的、隨機(jī)的2.突變發(fā)生在接觸抗生素之前3.抗生素起篩選突變株作用⑴外源性遺傳物質(zhì)供體菌染色體DNA片段質(zhì)粒DNA噬菌體基因⑵方式：轉(zhuǎn)化、接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)、溶原性轉(zhuǎn)換。（二）基因的轉(zhuǎn)移與重組

基因轉(zhuǎn)移：外源性遺傳物質(zhì)由供體菌轉(zhuǎn)入某受體菌內(nèi)的過(guò)程。基因重組：轉(zhuǎn)移的基因與受體菌DNA整合在一起。①供、受體的基因型

——親緣關(guān)系愈近，轉(zhuǎn)化率愈高。轉(zhuǎn)化的DNA片段（轉(zhuǎn)化因子）分子量小于1×107，不超過(guò)10~20個(gè)基因。②受菌的生理狀態(tài)——只有處于感受態(tài)時(shí)，才能攝取轉(zhuǎn)化因子。感受態(tài)是因?yàn)槠浔砻嬗幸环N吸附DNA的受體。出現(xiàn)在細(xì)菌對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期后期。③環(huán)境因素——Ca2+、Mg2+、cAMP等維持DNA穩(wěn)定，促進(jìn)轉(zhuǎn)化。影響轉(zhuǎn)化的因素：供體菌受體菌

經(jīng)性菌毛

遺傳物質(zhì)（質(zhì)粒）能通過(guò)接合方式轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒有：F質(zhì)粒、R質(zhì)粒、

Col質(zhì)粒、Vi質(zhì)粒。2.接合（conjugation）是細(xì)菌通過(guò)性菌毛相互連接溝通，將遺傳物質(zhì)（質(zhì)粒）從供體菌轉(zhuǎn)移給受體菌。

細(xì)菌接合現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)①F質(zhì)粒（fertilityplasmid）的接合F+×F-F+耐藥傳遞因子與F質(zhì)粒相似，編碼菌毛的產(chǎn)

（resistancetransferfactor）生和通過(guò)菌毛轉(zhuǎn)移。(RTF)R質(zhì)粒

耐藥（r）決定子編碼對(duì)抗菌藥物的耐藥性。Tn9Tn21Tn10Tn8RTFRdeterminant②R質(zhì)粒（resistenceplasmid）的接合

供體菌受體菌

分：普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（generalizedtransduction）

局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（restrictedtransduction）3.轉(zhuǎn)導(dǎo)（transduction）以溫和噬菌體為載體，將供體菌的一段DNA轉(zhuǎn)移到受體菌內(nèi)，使受體菌獲得新的性狀。溫和噬菌體

溫和噬菌體媒介

供體菌DNATry-his+Try+his-細(xì)菌轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)由于錯(cuò)誤的包裝將細(xì)菌染色體任何部位基因包裝入噬菌體頭部，并將其注入受體菌內(nèi)。①普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)（generalizedtransduction）10-6完全轉(zhuǎn)導(dǎo)：外源性DNA片段與受體菌的染色體整合并隨染色體而傳代。

完全轉(zhuǎn)導(dǎo)僅少數(shù)發(fā)生。流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)：外源性DNA片段游離在胞質(zhì)中既不能與受體菌染色體整合，也不能自行復(fù)制。流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)占大多數(shù)。兩種結(jié)局所轉(zhuǎn)導(dǎo)的只限于供體菌染色體上特定的基因。如：λ噬菌體大腸埃希氏菌K12

進(jìn)入②局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)（restrictedtransduction）

區(qū)別要點(diǎn)普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)發(fā)生時(shí)期裂解期溶原期轉(zhuǎn)導(dǎo)的遺傳物質(zhì)供體菌染色體DNA供體菌染色體的任何部位DNA的特定部位轉(zhuǎn)導(dǎo)后果完全轉(zhuǎn)導(dǎo)或流產(chǎn)轉(zhuǎn)導(dǎo)受體菌獲得供體菌DNA特定部位的遺傳特性轉(zhuǎn)導(dǎo)頻率10-610-6

普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)與局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)的區(qū)別當(dāng)溫和噬菌體感染細(xì)菌時(shí)，宿主菌染色體獲得了噬菌體DNA片段，使其成為溶原狀態(tài)時(shí)而使細(xì)菌獲得新的性狀。例：帶有β-棒狀桿菌噬菌體的白喉棒狀桿菌產(chǎn)生白喉外毒素

4.溶原性轉(zhuǎn)換（lysogenicconversion）診斷：注意細(xì)菌因變異而出現(xiàn)的非典型菌株，防 止誤診。治療：防止耐藥菌株的擴(kuò)散。預(yù)防：疫苗的制備。四、細(xì)菌遺傳變異在醫(yī)學(xué)上的實(shí)際意義1.在疾病的診斷、防治中的應(yīng)用Ames試驗(yàn)：凡能誘導(dǎo)細(xì)菌基因突變的物質(zhì)都有可