第五章细菌的遗传与变异第五章细菌的遗传与变异遵义医学院珠海校区遵义医学院珠海校区主讲：孙万邦主讲：孙万邦问题问题1 1、何谓细菌基因转移和重组？、何谓细菌基因转移和重组？2 2、细菌基因转移和重组机理、细菌基因转移和重组机理 是什么？是什么？3 3、细菌可发生哪些变异？、细菌可发生哪些变异？4 4、何谓质粒和转座因子？、何谓质粒和转座因子？基本概念基本概念遗传遗传(heredity)(heredity)：一一定定条条件件下下，细细菌菌的的性性状状相相对对稳稳定定，并并能能代代代代相相传传，子子代代与与亲亲代代之之间间表表现现为相似性，这种现象称为遗传为相似性，这种现象称为遗传变异变异(variation)(variation)：子代与亲代之间存在不同程度的差异，子代与亲代之间存在不同程度的差异，这种现象称为变异。这种现象称为变异。第一节第一节 细菌遗传变异的物质基础细菌遗传变异的物质基础1.1.细菌染色体细菌染色体 chromosomechromosome2.2.质粒质粒 plasmids plasmids 3.3.转位因子转位因子 transposable element transposable element一、一、染色体染色体（chromosome）一条环状双螺旋一条环状双螺旋DNADNA长链，按一定构型长链，按一定构型反复回旋形成松散的网状结构；反复回旋形成松散的网状结构；缺乏组蛋白，无核膜包裹；缺乏组蛋白，无核膜包裹；约含有约含有50005000个基因；个基因；双向复制，全过程约双向复制，全过程约20min20min。质粒质粒(plasmid)(plasmid)：是细菌染色体以外的：是细菌染色体以外的遗传物质，是环状闭合的双链遗传物质，是环状闭合的双链DNADNA。附加体（附加体（episomeepisome）：既能以染色体外）：既能以染色体外自主复制状态存在，有能与宿主染色自主复制状态存在，有能与宿主染色体细胞整合为一体状态存在的质粒体细胞整合为一体状态存在的质粒二、质粒二、质粒质粒具有自我复制的能力。质粒具有自我复制的能力。质粒质粒DNADNA所编码的基因产物赋予细菌所编码的基因产物赋予细菌某些性状特征。某些性状特征。质粒可自行丢失与消除。质粒可自行丢失与消除。质粒的转移性。质粒的转移性。质粒可分为相容性与不相容性两种质粒可分为相容性与不相容性两种。质粒质粒DNADNA的特征的特征常见质粒类型常见质粒类型F F质粒质粒( (fertility plasmids)fertility plasmids)编码细菌编码细菌 性菌毛性菌毛R R质粒质粒(resistance plasmids)(resistance plasmids)编码细编码细 菌耐药性菌耐药性ViVi质粒质粒(virulence plasmids)(virulence plasmids)编码细编码细 菌毒力因子菌毒力因子ColCol质粒质粒 码大肠埃希菌的细菌素码大肠埃希菌的细菌素代谢质粒代谢质粒 编码产生相关的代谢酶编码产生相关的代谢酶三、转座因子三、转座因子转座因子是存在于细菌染色体或质粒转座因子是存在于细菌染色体或质粒DNADNA分子上的一段特异性核苷酸序列片分子上的一段特异性核苷酸序列片段，它能在段，它能在DNADNA分子中移动，不断改变分子中移动，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。组转移到另一基因组中。插入序列插入序列转座子转座子转座噬菌体转座噬菌体 转座转座因子因子第一节第一节 基因突变及其修复基因突变及其修复突变突变(mutation)(mutation)：是细菌遗传物质的结构发生突然是细菌遗传物质的结构发生突然而稳定的改变，导致细菌性状的而稳定的改变，导致细菌性状的遗传性变异。遗传性变异。又称点突变又称点突变一、基因突变共同特征一、基因突变共同特征自发性和不对应性自发性和不对应性自发突变自发突变稀少性稀少性突变率（突变率（频率频率1 1/10/106 6-10-109 9）可诱发性可诱发性诱变、诱变剂诱变、诱变剂独立性独立性稳定性稳定性可逆性可逆性回复突变回复突变1、波动、波动试验试验大肠菌大肠菌SM敏感株敏感株 A 管管B 管管培养后分培养后分50管管 接种接种SM平板平板培养后菌数波动培养后菌数波动大大接种接种SM平板平板培养后菌数波动培养后菌数波动不大不大2 2、影印试验、影印试验第三节第三节 细菌性状变异的实例细菌性状变异的实例一细菌的表型变异一细菌的表型变异（1 1）形态变异）形态变异鼠鼠疫疫杆杆菌菌加加3%3%食食盐盐培培养养成成为为絲絲状状、球状等球状等（2 2）结构变异）结构变异葡萄球菌加葡萄球菌加PNCPNC培养成为培养成为L L型菌型菌（3 3）菌落变异）菌落变异 H H O O二细菌的基因型变异二细菌的基因型变异（1 1）细菌毒力的变异）细菌毒力的变异 卡介苗卡介苗(BCG)(BCG)（2 2）耐药性变异）耐药性变异 结核杆菌的干燥型菌落结核杆菌的干燥型菌落第四节第四节 基因的转移和重组基因的转移和重组基因转移基因转移(gene transfer)(gene transfer)： 外源外源DNADNA进入受体菌。进入受体菌。基因重组基因重组(recombination) (recombination) ： 转转移移的的DNADNA与与受受体体菌菌DNADNA发发生生重重新整合。新整合。基因转移重组的方基因转移重组的方式式： . .转化转化TransformationTransformation受体菌直接摄取供体菌受体菌直接摄取供体菌游离游离DNADNA片段，整合后片段，整合后改变了受体菌的遗传性状改变了受体菌的遗传性状。肺炎荚膜肺炎荚膜基因转移基因转移. .接合接合ConjugationConjugation ： 供体菌通过性菌毛供体菌通过性菌毛与受体菌沟通，使遗与受体菌沟通，使遗传物质从供体菌传递传物质从供体菌传递到受体菌。到受体菌。F F质粒的接合质粒的接合R R质粒的接合质粒的接合接合高频重组菌高频重组菌（HfrHfr）R R质粒有耐药传递因子质粒有耐药传递因子(RTF)(RTF)和耐药和耐药决定子决定子(r)(r)两部分组成。两部分组成。RTFRTF的功能与的功能与F F质粒相似，可编码性质粒相似，可编码性菌毛的产生和通过接合转移；菌毛的产生和通过接合转移；R R决定子能编码对抗菌药物的耐药性决定子能编码对抗菌药物的耐药性。R R质粒的接合质粒的接合. .转导转导TransductionTransduction） ：以温和噬菌体为载体，以温和噬菌体为载体，把供体菌的基因把供体菌的基因转移到受体菌，使受转移到受体菌，使受体菌遗传性状发生改变。体菌遗传性状发生改变。（）普遍性转导（）普遍性转导完全转导流产转导完全转导流产转导（）局限性转导（）局限性转导普遍性转导普遍性转导( generalized transduction)局限性转导局限性转导( restricted transduction)4. 4. 溶原性转换溶原性转换( (lysogenic conversionlysogenic conversion) )当噬菌体感染当噬菌体感染细菌时，宿主细菌时，宿主菌染色体中获菌染色体中获得了噬菌体的得了噬菌体的DNADNA片段，使其片段，使其成为溶原状态成为溶原状态时，而使细菌时，而使细菌获得新的性状。获得新的性状。溶原性转换溶原性转换5. 5. 原生质体融合原生质体融合(protoplast fusion)第五节第五节 细菌细菌遗传变异的实际意义遗传变异的实际意义v在疾病的诊断、治疗与预防中作用。在疾病的诊断、治疗与预防中作用。v在测定致癌物质中的应用。在测定致癌物质中的应用。v在流行病中的应用。在流行病中的应用。v在重组在重组DNADNA技术的应用。技术的应用。要点要点1 1、掌握细菌基因转移、基因重组的、掌握细菌基因转移、基因重组的 概念和机理。概念和机理。 2 2、掌握细菌质粒和转座因子。、掌握细菌质粒和转座因子。3 3、了解细菌变异现象。、了解细菌变异现象。