83第七章微生物的遗传与变异

微生物学第一篇微生物概论之第七章细菌的遗传与变异主讲田玲本章主要内容细菌的变异现象细菌变异的物质基础细菌变异的机制细菌变异的实际意义遗传：一般指亲代的性状在下代表现的现象。变异：同一起源的个体间的性状差异变异遗传性变异非遗传性变异遗传物质结构发生改变引起的变异，新获得的性状可稳定分给后代（基因变异）。不可逆环境条件作用引起的变异，（表型变异），不遗传，有可逆性第一节微生物的变异现象形态结构的变异菌落变异毒力变异耐药性变异生理性变异第二节细菌遗传变异的物质基础细菌染色体质粒噬菌体质粒细菌染色体以外的遗传物质双股环状DNA，存在于细胞质中不是细菌生长所必需的物质质粒的特点：赋予细菌某些遗传性状、自我复制、转移、丢失或消除、相容与不相容等主要质粒F质粒：编码细菌的性菌毛。有F质粒的为F+菌，无F质粒的为F-。F+菌通过性菌毛可将质粒传递给F-菌。耐药质粒：带有一种或多种耐药基因，可使细菌获得对抗菌药物的耐药性。如R质粒毒力质粒（Vi质粒）：编码细菌毒力细菌素质粒：如col质粒能使大肠埃希菌产生大肠菌素第三节变异的机制基因突变基因转移和重组突变：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。基因的突变与损伤后修复基因转移：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：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、原生质体融合。基因的转移与重组毒力变异生理性状变异菌落变异耐药性变异噬菌体的结构多数为蝌蚪形，由头部和尾部组成主要成分：核酸（仅有一种，即DNA或RNA；双链或单链；环状或线状）和蛋白质1、个体微小、可以通过滤器；2、没有完整的细胞结构，主要由蛋白质构成的衣壳和包含于其中的核酸组成；3、只能在活的微生物细胞内复制增殖，是一种专性细胞内寄生的微生物。噬菌体的特点噬菌体与宿主的相互关系毒性噬菌体温和噬菌体噬菌体在宿主体内复制，增殖，产生众多子代噬菌体，并最终裂解宿主。此过程称为溶菌期。噬菌体的基因整合到宿主染色体上，不产生子代噬菌体，但随着细菌DNA的复制而复制，并随细菌的分裂而传代。整合到细菌染色体上的噬菌体的基因称为前噬菌体带有前噬菌体的细菌称为溶原性细菌突变：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。基因的突变与损伤后修复基因转移：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：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、原生质体融合。基因的转移与重组细菌抗药性变异的机理自然突变和选择细菌接触药物后产生生理适应抗药质粒R质粒：R质粒由耐药传递因子（resistancetransferfactor,RTF）和耐药(r)决定子两部分组成。RTFISr决定子RTFISISr决定子Tn9Tn4Tn5肺炎双球菌IIRIIIS死IIISIIISIIISIIISIIR死IIIS+IIR荚膜破坏菌的DNA+小鼠死小鼠死小鼠死接合(conjugation)：是细菌通过性菌毛沟通，将遗传物质（主要是质粒DNA）从供体菌转移给受体菌。F质粒的接合：F+菌与F-菌经接合后，F-菌可获得F质粒而成为F+菌。F+菌F-菌F+菌F-菌F+菌F+菌F质粒的接合F质粒整合到受体菌染色体上F质粒从染色体上脱离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。转导(transduction)溶原性转换(lysogenicconversion)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。吸附穿入生物合成成熟、释放毒性噬菌体的溶菌周期噬菌体核酸前噬菌体溶原性细菌传代噬菌体核酸前噬菌体生物合成成熟、释放溶原性转换（lysogenicconversion)一些前噬菌体可导致细菌基因型和性状发生改变，称溶原性转换。噬菌体的结构头部：尾部：包括尾髓、尾板、尾鞘、尾刺尾丝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应用本章小结•1.细菌的遗传变异的物质基础是染色体和质粒上的基因组。•2.细菌质粒给予细菌生命非必需的性状，如耐药性、菌毛等。•3.基因的突变是细菌最重要的变异，转化、转导、接合是细菌个体间交换遗传物质的天然方式，对细菌的变异有重要意义。•4.掌握细菌遗传变异的规律有利于动物传染病的诊断和预防，并可以推动基因工程技术的进步。