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细菌的遗传与变异_6

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1、第五章细菌的遗传与变异,遗传(heredity)：使细菌的性状保持相对稳定，且代代相传，使其菌种得以保存。变异(variation)：在一定条件下，子代与亲代之间以及子代与子代之间的生物学性状出现的差异。细菌的变异分为遗传性变异和非遗传性变异。遗传性变异：是细菌的基因结构发生了改变，故又称基因型变异。常发生于个别的细菌，不受环境因素的影响，变异发生后是不可逆的，产生的新性状可稳定地遗传给后代。非遗传性变异：细菌在一定的环境条件影响下产生的变异，其基因结构未改变，称为表型变异。易受到环境因素的影响，凡在此环境因素作用下的所有细菌都出现变异，而且当环境中的影响因素去除后，变异的性状又可复原，表型变异不能遗传。,第一节细菌的变异现象,形态结构的变异毒力变异耐药性变异菌落变异,细菌的大小和形态在不同的生长时期可不同，生长过程中受外界环境的影响也可发生变异。如：鼠疫耶氏菌在陈旧培养物上细菌的多形态性、细菌L型。细菌的特殊结构如：荚膜（肺炎链球菌）、芽胞（炭疽芽孢杆菌）、鞭毛（变形杆菌H-O变异）也可发生变异。,一. 形态结构的变异,毒力增强：无毒力的白喉棒状杆菌常寄居在咽喉

2、部，不致病；当感染了-棒状噬菌体后变成溶原性细菌，则获得产生白喉毒素的能力，引起白喉。毒力减弱：有毒菌株长期在人工培养基上传代培养，可是细菌的毒力减弱或消失。卡介苗(BCG)是有毒的牛分枝杆菌在含有胆汁的甘油、马铃薯培养基上，经过13年，连续穿230代，获得的一株毒力减弱但仍保持免疫原性的变异株。,二. 毒力变异,耐药性变异：细菌对某种抗菌药物由敏感变为耐药的变异。有些细菌还表现为同时耐受多种抗菌药物，即多重耐药性。从抗生素广泛应用以来，细菌对抗生素耐药的不断增长是世界范围内的普遍趋势，给临床治疗带来很大的困难，并成为当今医学上的重要问题。,三. 耐药性变异,细菌的菌落主要有光滑(smooth,S)型和粗糙(rough,R)型两种。S型菌落表面光滑、湿润、边缘整齐。经人工培养多次传代后菌落表面边为粗糙、干燥、边缘不整齐，称SR变异。 SR变异常见于肠道杆菌，是由于失去LPS的特异性寡糖重复单位而引起的。变异时不仅菌落的特征发生改变，且细菌的其它性状也发生了变化。 S型菌的致病性强，但有少数R型菌的致病性强，如结核分枝杆菌。,四. 菌落变异,S型菌落,R型菌落,第二节细菌遗传变异

3、的物质基础,染色体质粒转位因子,质粒(plasmid)：是细菌染色体以外的遗传物质，是环状闭合的双链DNA。质粒基因可编码多种重要的生物学性状：1)致育质粒（F质粒）与有性生殖功能关联；2)耐药性质粒编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。分两类，一是接合性耐药质粒（R质粒），另一是非接合耐药性质粒； 3)毒力质粒（Vi质粒）编码与该菌致病性有关的毒力因子；4)细菌素质粒编码细菌产生细菌素；5)代谢质粒编码产生相关的代谢酶。,质粒,质粒具有自我复制的能力。质粒DNA所编码的基因产物赋予细菌某些性状特征。质粒可自行丢失与消除。质粒的转移性。质粒可分为相容性与不相容性两种。,质粒DNA的特征,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中的位置，能从一个基因组转移到另一基因组中。转位因子有三类：插入序列(IS)；转座子(Tn)；转座噬菌体或前噬菌体。,转位因子,遗传性变异：是由基因结构发生改变所致，主要通过基因突变、基因损伤后的修复、基因的转移与重组来实现。非遗传性变异：是细菌在环境因素等影

4、响下出现的变化，这种变化不是因基因结构的变化而产生的。,第三节细菌变异的机制,突变(mutation)：是细菌遗传物质的结构发生突然而稳定的改变，导致细菌性状的遗传性变异。基因突变规律：突变率突变常自然发生，但突变率极低。突变与选择突变是随机的，不定向的。回复突变细菌由野生型变为突变型是正向突变，有时突变株经过又一次突变可恢复野生型的性状。 DNA的损伤修复：当细菌DNA受到损伤时，细胞会用有效的DNA修复系统进行细致的修复，使损伤降为最小。,一. 基因的突变与损伤后修复,彷徨试验(fluctuation test),影印试验(replica plating),基因转移(gene transfer)：外源性的遗传物质由供体菌进入某受体菌细胞内的过程。基因重组(recombination)：转移的基因与受体菌DNA整合在一起，使受体菌获得供体菌某些特性。外源性遗传物质：供体菌染色体DNA，质粒DNA及噬菌体基因等。细菌的基因转移和重组方式：转化、接合、转导、溶原性转换、细胞融合。,二. 基因的转移与重组,1. 转化(transformation):供体菌裂解游离的DNA片段

5、转入某受体菌细胞内的过程。,2. 接合(conjugation),接合：是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。能通过结合方式转移的质粒称为接合性质粒，不能通过性菌毛在细菌间转移的质粒为非接合性质粒。,细菌的耐药性与耐药性的基因突变及R质粒的接合转移等有关。 R质粒有耐药传递因子(RTF)和耐药决定子(r)两部分组成。RTF的功能与F质粒相似，可编码性菌毛的产生和通过接合转移；R决定子能编码对抗菌药物的耐药性。,R质粒的接合,转导：是以温和噬菌体为载体，将供体菌的一段DNA转移到受体菌内，是受体菌获得新的性状。根据转导基因片段的范围，可将转导分为两类：普遍性转导（转导的DNA可是供菌染色体上的任何部分）、局限性转导（转导的DNA只限供菌染色体上的特定基因）。,3. 转导(transduction),普遍性转导( generalized transduction),局限性转导( restricted transduction),4. 溶原性转换(lysogenic conversion),当噬菌体感染细菌时，宿主菌染色体中获得了噬菌体的DNA片段，使其成为溶原状态时，而使细菌获得新的性状。,5. 原生质体融合(protoplast fusion),在疾病的诊断、治疗与预防中的作用。在测定致癌物质中的应用。在流行病中的应用。在基因工程中的应用。,第四节细菌遗传变异的实际意义,

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