学术讨论—第十三章细菌的遗传与变异.ppt
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1、第十三章细菌(xjn)的遗传与变异教学内容:第一节细菌的变异现象l一、形态与结构的变异二、毒力变异l三、耐药性变异四、抗原性变异l五、菌落变异l第二节细菌遗传变异的物质基础l一、细菌的染色体二、质粒三、转位因子l四、噬菌体l第三节细菌变异的发生机制l一、基因突变二、基因转移与重组l第四节细菌的遗传变异在医学(yxu)中的应用第一页,共八十八页。l教学(jioxu)目标:l1、了解细菌变异的现象l2、熟悉细菌遗传变异的物质基础l3、熟悉细菌变异的机制l4、了解细菌变异的实际意义第二页,共八十八页。l遗传:子代与亲代间的生物学特征相似(xins)l变异:子代与亲代间的生物学特征差异l变异类型:l遗
2、传性变异(基因型变异):基因结构改变l特点:个别细菌,产生新性状可遗传,不可逆。l非遗传性变异(表型变异):环境条件变化,无基因结构的改变。l特点:菌群中所有细菌,不遗传,可逆。第三页,共八十八页。第四页,共八十八页。第一节细菌的变异(biny)现象l一、形态与结构的变异l(一)形态变异l受外界环境(hunjng)条件l影响(椭圆形l小杆菌球形、l杆状、逗点状等l多种形态)第五页,共八十八页。细菌(xjn)L型变异:青霉素、溶菌酶正常形态细菌(xjn)L型细菌(部分或完全失去胞壁)正常(zhngchng)霍乱弧菌霍乱弧菌L型形态结构变异第六页,共八十八页。葡萄球菌(ptoqijn)L型变异细菌
3、(xjn)L型油煎蛋样菌落第七页,共八十八页。l(二)结构(jigu)变异l细菌的特殊结构可发生变异而失去。l有鞭毛的变形杆菌在固体培养基上弥散生长,菌落似薄膜,称H菌落。将此菌接种在含有1%苯酚的培养基上,细菌失去鞭毛,形成单个菌落,称为O菌落。lH-O变异:将细菌失去鞭毛的变异。第八页,共八十八页。荚膜变异(biny)第九页,共八十八页。芽胞变异芽胞变异42-43炭疽杆菌炭疽杆菌失去形成芽胞能力失去形成芽胞能力,毒性毒性10-20天天降低降低鞭毛鞭毛(binmo)变异变异鞭毛细菌无鞭毛菌(单个菌落(单个菌落(单个菌落(单个菌落(jnlu)(jnlu))(迁徙生长)(迁徙生长)(迁徙生长)(
4、迁徙生长)(点种在含点种在含点种在含点种在含0.1%0.1%石碳酸的培养基)石碳酸的培养基)石碳酸的培养基)石碳酸的培养基)第十页,共八十八页。细胞壁变异细胞壁变异(biny):有:有无无gon荚膜变异:有荚膜变异:有无无如:如:肺炎链球菌肺炎链球菌n芽胞变异:有芽胞变异:有无无如:炭疽杆菌如:炭疽杆菌n鞭毛变异:有鞭毛变异:有无(无(H-O变异)变异)第十一页,共八十八页。棒状噬菌体白喉棒状杆菌(gnjn)产生白喉毒素增强增强(zngqing)l(二)毒力变异l表现(bioxin):减弱或增强第十二页,共八十八页。胆汁、甘油(nyu)、马铃薯培养基牛型结核杆菌卡介苗13年(230代)(BCG
5、)减弱减弱(jinru)1921年AlbertCalmetteCamilleGuerin第十三页,共八十八页。三、耐药性变异(biny)l概念:概念:细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药。l多重耐药:多重耐药:有些细菌还表现为同时耐受多种抗菌药物,甚至产生药物依赖性。含链霉素培养基痢疾杆菌依链株(耐药菌株)长期(chngq)培养第十四页,共八十八页。l减少耐药菌株的产生(chnshng):l1)避免盲目使用抗菌药物。l2)用药前应尽量做药敏试验,并根据结果选择用药。第十五页,共八十八页。l四、抗原性变异l肠道杆菌细胞壁表面的多糖重复单位,为该菌的抗原,具有属的特异性;l鞭毛的主要成分为蛋白质,为该
6、菌抗原,具有种的特异性,在该菌的血清学鉴定方面很重要(zhngyo)。l由于或抗原的变异,如抗原可由相变为相,或由相变为相,其种的特异性就发生相应改变。第十六页,共八十八页。l五、菌落变异l菌落有两种:l光滑型(S):表面(biomin)光滑、湿润、边缘整齐。l粗糙型(R):表面粗糙、干皱、边缘不整。lS-R变异:菌落从光滑型变为粗糙型的变异。多见于肠道杆菌。l一般S型菌的致病性强,少数细菌如结核杆菌、炭疽杆菌R型菌的致病性强。第十七页,共八十八页。菌落(jnlu)变异(S-R变异)l在陈旧培养基中长期培养光滑(S)型菌落(jnlu)粗糙(R)型菌落或在有免疫力的人体内l一般,S型菌落致病力强
7、。第十八页,共八十八页。第十九页,共八十八页。第二节细菌(xjn)遗传变异的物质基础l细菌细菌(xjn)的遗传物质包括:的遗传物质包括:染色体l染色体外遗传物质:质质粒粒转位因子转位因子噬菌体等噬菌体等第二十页,共八十八页。一、细菌(xjn)的染色体l细菌细菌(xjn)染色体:染色体:环状双螺旋DNA,缺乏组蛋白,无核膜包围。l大肠埃希菌整个染色体约含5000多个(du)基因。第二十一页,共八十八页。二、质粒(plasmid)l概念:概念:细菌染色体外的遗传物质,是环状闭合的双链细菌染色体外的遗传物质,是环状闭合的双链DNADNA,编码生物学性状编码生物学性状(xngzhung),能自行复制,
8、位于胞浆。,能自行复制,位于胞浆。l质粒的特征质粒的特征自我复制能力,为复制子自我复制能力,为复制子决定细菌某些性状决定细菌某些性状可自行丢失与消除(可自行丢失与消除(非细菌生命活动必需)可转移性:通过结合可转移性:通过结合(jih)、转化、转导、转化、转导可分为相容性和不相容性可分为相容性和不相容性第二十二页,共八十八页。l有两种:l大质粒:含几百个基因。l小质粒:含20-30个基因。l质粒基因可编码产生(chnshng)很多重要的生物学性状。第二十三页,共八十八页。(二)医学(yxu)上重要的质粒1 1、F F质粒(致育质粒)质粒(致育质粒)编码性菌毛,介导细菌间的结合能力编码性菌毛,介导
9、细菌间的结合能力(nngl)(nngl)2 2、耐药性质粒:、耐药性质粒:编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性。包括:结合性(包括:结合性(R R质粒)和非结合性耐药质粒质粒)和非结合性耐药质粒带有R质粒的细菌有大肠埃希菌、沙门菌、志贺菌、铜绿假单胞菌等革兰阴性菌。第二十四页,共八十八页。3 3、毒力质粒(、毒力质粒(ViVi质粒):质粒):编码与致病有关的毒力因子,如:编码与致病有关的毒力因子,如:STST质粒质粒l如破伤风梭菌痉挛毒素、炭疽毒素等均由相应的毒力质粒编码产生。4 4、细菌、细菌(xjn)(xjn)素质粒:编码细菌素质粒:编码细菌(xj
10、n)(xjn)素,如大肠菌素质粒素,如大肠菌素质粒ColCol质粒质粒细菌素对同品系或近缘细菌具有抑制作用。第二十五页,共八十八页。三、转位(zhunwi)因子(transposable element,Te):l概念:概念:存在于细菌染色体或质粒存在于细菌染色体或质粒DNA分子上的一段分子上的一段特异性核苷酸序列片段,能在特异性核苷酸序列片段,能在DNA分子中分子中移动移动,不,不断断(bdun)改变它们在基因组的位置。改变它们在基因组的位置。l从基因组一个位置转移到另一个位置从基因组一个位置转移到另一个位置-即转位。即转位。转位转位(zhun wi)因子因子第二十六页,共八十八页。转位(z
11、hun wi)因子分为3类插入序列插入序列(IS):最小的最小的Te,仅含与转位相关的基因,两端,仅含与转位相关的基因,两端(lindun)为反向重复序为反向重复序列。列。转座子(转座子(Tn):):含转位相关基因及耐药性基因、含转位相关基因及耐药性基因、抗金属基因、毒素基因等其他结抗金属基因、毒素基因等其他结构基因。构基因。-Tn可引起插入失活,也可带入耐药基因,导致耐药性的播可引起插入失活,也可带入耐药基因,导致耐药性的播散。散。(3)转座噬菌体:)转座噬菌体:IS IS Resistance Gene(s)IS IS Resistance Gene(s)第二十七页,共八十八页。l1、插入
12、序列:不携带任何已知信息,往往在插入后与插入点附近的序列共同起作用。l2、转座子:除携带与转位有关的基因外,还携带耐药性基因、毒力基因及其他结构基因等。l转座子携带的耐药性基因在细菌的染色体和质粒之间或质粒和质粒之间转移,导致耐药性基因的播散是自然界中细菌耐药性产生的重要原因(yunyn)之一。l3、转座噬菌体:是具有转座功能的溶原性噬菌体。l当前噬菌体整合到细菌染色体上,便能改变溶原性细菌的某些生物学性状。l当前噬菌体从细菌染色体上脱离时,可带走邻近的细菌DNA片段,因而在细菌遗传物质转移过程中还可起载体作用。第二十八页,共八十八页。l四、噬菌体l概念:能感染细菌、真菌、放线菌、螺旋体等微生
13、物的病毒。l(一)生物学性状l分布:广泛,个体微小,需用电子显微镜观察,l基本形态:蝌蚪形、微球形、线形。蝌蚪形多。l化学组成:核酸和蛋白质。l特性:具有严格的宿主特异性。依此可对细菌鉴定与分型。l抵抗力:比一般细菌繁殖(fnzh)体强。一般在7030分钟仍不失去活性。在低温下能长期存活。第二十九页,共八十八页。第三十页,共八十八页。第三十一页,共八十八页。第三十二页,共八十八页。第三十三页,共八十八页。(二)噬菌体与宿主菌的相互(xingh)关系l噬菌体感染细菌有两种结果噬菌体感染细菌有两种结果裂解细菌,完成裂解细菌,完成(wnchng)溶菌周期溶菌周期毒性噬菌体毒性噬菌体细菌不裂解,建立一
14、种溶原状态细菌不裂解,建立一种溶原状态温和噬菌体温和噬菌体第三十四页,共八十八页。l1、毒性噬菌体:能在敏感细菌中增殖并引起细菌裂解的噬菌体。l溶菌周期(zhuq)(复制周期(zhuq)):吸附、穿入、生物合成、装配、成熟释放。l约需15-25分钟第三十五页,共八十八页。第三十六页,共八十八页。第三十七页,共八十八页。第三十八页,共八十八页。第三十九页,共八十八页。第四十页,共八十八页。第四十一页,共八十八页。l2、温和噬菌体:感染敏感细菌(xjn)后不增殖,不引起宿主菌裂解,而是噬菌体的基因整合于细菌染色体中的噬菌体。此过程称为溶原周期。l前噬菌体:整合在细菌染色体中的噬菌体的基因。l溶原性
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