2015 第4章 细菌的遗传和变异

结核分枝杆菌杆菌遗传（heredity）细菌在一定的环境中生长增殖，通过DNA的复制，将亲代的各种性状稳定地传给子代，使种属保持原有的性状。基因改变+-遗传+-可逆性-+外界环境-+变异幅度个别细胞群体•形态、结构变异•毒力变异•耐药性变异•菌落变异光滑型粗糙型细菌遗传变异的物质基础（chromosome）•双链DNA分子组成的封闭的环••长度250－35000μm•大小：•自我复制能力•携带遗传信息•可自行丢失与消除•转移性•相容性和不相容性细菌染色体以外，不依赖于染色体而自我复制的遗传物质•致育质粒（F质粒）•耐药质粒•毒力质粒（Vi质粒）•细菌素质粒•代谢质粒噬菌体（bacteriophage,phage）•在细菌内增殖的专性细胞内寄生微生物•感染细菌的病毒•增殖依赖于宿主细胞的部分或全部生物合成机制形态与结构•蝌蚪形、微球形和丝形化学组成•蛋白质与核酸游离状态的T4噬菌体和其感染E.coli时的状况（引自Griffiths.AJ.F.etal.:1999）（virulentphage）•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，称为毒性噬菌体（temperatephage）•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1.吸附2.穿入3.生物合成4.成熟和释放1.吸附2.穿入3.生物合成4.成熟和释放1.前噬菌体（prophage）:2.溶原性细菌（lysogenicbacterium）3.溶原性（lysogeny）4.溶原状态溶原性转换（lysogenicconversion）当细菌处于溶原期时，有时由噬菌体携带的外源基因会在宿主菌内表达，从而改变了细菌的某些生物学性状•白喉棒状杆菌、A群链球菌、肉毒梭菌、产气荚膜梭菌、霍乱弧菌、金黄色葡萄球菌存在于细菌染色体或质粒DNA分子上的一段可移动的遗传的遗传元素，它能在一个基因组内或不同的基因组间从一个位置移动到另一个位置–是最小的转位因子，＜2kb，不携带任何已知与插入功能无关的基因区域–＞2kb，除携带与转位有关的基因外，还携带耐药性基因、抗金属基因、毒素基因及其他结构基因。–可能与细菌的多重耐药性有关。ISISResistanceGene(s)突变（mutation）多位点突变（multisitemutation）点突变（pointmutation）核苷酸的置换插入丢失突变的特点1.自发性和不对应性2.稀有性3.可诱发性4.独立性5.稳定性6.可逆性野生型（wildtype）突变株（mutant）•正向突变•回复突变–外源性的遗传物质由供体菌转入某受体菌细胞的过程称为基因转移。–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细菌的基因转移和重组的方式：肺炎链球菌的转化试验转化因子:分子量小于107，最多不超过10~20个基因。感受态（competence）接合性质粒：F质粒、R质粒、Col质粒和毒力质粒等性菌毛F质粒的接合F+F-F+F-F+F+F+F+DonorRecipientF+oriT染色体染色体质粒F+菌F-菌F质粒的半保留转移F+菌F质粒IS序列的F质粒二、接合（conjugation)R质粒的接合R质粒•与F质粒相似，编码性菌毛的产生和通过接合转移普遍性转导（generalizedtransduction）局限性转导（restrictedtransduction）噬菌体为载体，供体菌受体菌转导噬菌体细菌DNA噬菌体DNA噬菌体包装时误将细菌的DNA片段装入噬菌体的衣壳蛋白，成为一个转导噬菌体任何DNA片段结果未整合整合或称特异性转导，所转导的只限于供体菌染色体上特定的基因前噬菌体galbio正常脱离断裂和再接偏差脱离galbiogalbiogalbiogalbiogalbiogal断裂和再接局限性转导普遍性转导与局限性转导的区别区别要点普遍性转导局限性转导基因转导发生的时期裂解期溶原期转导的原因错误的装配前噬菌体的偏差切离转导的遗传物质供体菌染色体DNA任何部位或质粒噬菌体DNA及供体菌DNA的特定部位转导的后果受体菌随机获得供体菌的任何遗传特性受体菌获得供体菌DNA特定部位的遗传特性基因来源转移方式转化transformationDNA片段直接摄取接合conjugationF质粒性菌毛转导transduction供体菌噬菌体为载体1.在细菌分类学上的应用表型分类法基因型分类法凡能诱导细菌发生突变的物质都有可能是致癌物质Ames实验伤寒沙门菌（his-）（his+）1.Mutationsinbacteriacanoccurbywhichofthefollowingmechanisms?(A)Basesubstitutions(B)Deletions(C)Insertions(D)Rearrangements(E)Alloftheabove2.TheformofgeneticexchangeinwhichdonorDNAisintroducedtotherecipientbyabacterialvirusis(A)Transformation(B)Conjugation(C)TransfectionD)Transduction(E)Horizontaltransfer3.TheformationofamatingpairduringtheprocessofconjugationinEscherichiacolirequires(A)Lysisofthedonor(B)Asexpilus(C)TransferofbothstrandsofDNA(D)Arestrictionendonuclease(E)Integrationofatransposon思考题•细菌间基因转移与重组的方式