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1、,遗 传(heredity),变 异(variation),基因型变异,表型变异,遗传与变异是所有生物的共同生命特征,子代与亲代生物学性状基本相同,且代代相传,子代与亲代,子代与子代的生物学性状出现差异,基因型和表型变异的比较,基因型变异,表型变异,基因结构,变化 未变,可逆性,不或极少 可逆,稳定性,稳定 不稳定,环境影响,涉及细菌数,不受影响 受影响,个别 全体,细菌的变异现象1.形态结构变异-外界环境因素所致 细菌L型变异:荚膜变异(capsule):肺炎链球菌 芽胞变异(spore):炭疽杆菌 鞭毛变异(flagellum):H-O变异-失去鞭毛的变异 有鞭毛:H(Hauch)菌落。无
2、鞭毛:O(Ohne hauch)菌落。,形态结构变异,青霉素、溶菌酶正常形态细菌 L型变异 抗体或补体(部分或完全失去胞壁),正常霍乱弧菌,霍乱弧菌L型,特殊结构的变异 42-43炭疽杆菌 失去形成芽胞能力,毒性降低 10-20天,特殊结构的变异 变形杆菌 0.1%石炭酸 迁徙生长(H)点状生长、单个菌落(O),鞭毛变异,2.毒力变异:(Virulence)毒力:BCG(卡介苗),胆汁、甘油、马铃薯培养基牛分枝杆菌 卡介苗 13年(230代),毒力:白喉杆菌溶原化,3.耐药性变异:(Drug-resistance)细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药的变异。,金黄色葡萄球菌耐青霉素的菌株已从194
3、6年的14%上升至目前的90%。有些细菌还表现为同时耐受多种抗菌药物,即多重耐药性,甚至产生药物依赖性。含链霉素培基痢疾杆菌依链株(耐药菌株)长期培养,4.菌落变异:(Colony),特点:S-R变异常伴有其他性状的变异(毒力,抗原性等)而造成全面的变异,菌落由光滑(S)型变为粗糙(R)型 如肠道杆菌,S-R变异,5、抗原性变异(Antigenicity),菌体抗原(O抗原)变异;鞭毛抗原(H抗原)变异,失去LPS的特异多糖,一、染色体(chromosome)二、质粒(plasmid)三、转座因子(transposable element)四、整合子(integron,In)五、噬菌体(pha
4、ge),第一节 细菌的遗传物质,特点:1.dsDNA,3.25106 bp 2.基因以操纵子形式存在 3.为连续基因,无内含子,转录后不需剪接加工 4.基因组DNA大部分用来编码蛋白质 5.结构基因无重叠现象 6.结构基因单拷贝,rDNA多拷贝 7.具有各种功能识别区:复制起始区、终止区等,一、细菌染色体,操纵子(operon)结构,乳糖操纵子(lac operon)的结构,表达区,特点:1.dsDNA,3.25106 bp 2.基因以操纵子形式存在 3.为连续基因,无内含子,转录后不需剪接加工 4.基因组DNA大部分用来编码蛋白质 5.结构基因无重叠现象 6.结构基因单拷贝,rDNA多拷贝
5、7.具有各种功能识别区:复制起始区、终止区等,一、细菌染色体,二、质粒(plasmid),1.本质:能自主复制的染色体外遗传物质,为环状闭合的双链DNA。,2.分类:根据质粒基因编码的生物学性状 致育质粒/F(fertility)质粒 编码性菌毛 耐药性质粒 编码细菌对抗菌药物或 重金属盐类的耐药性,毒力质粒/Vi(virulence)质粒 编码与该菌致病性有关的毒力因子 细菌素质粒 编码各种细菌产生的细菌素 如:Col 质粒编码大肠埃希菌产生的大肠菌素 代谢质粒 编码产生与代谢相关的许多酶类,3.质粒DNA基本特性:,A.可自我复制;是一个复制子 B.质粒DNA编码的基因产物能赋予细菌 些性
6、状特征 致育性、耐药性、致病性等 C.质粒可自然丢失与消除 自然丢失率10-210-8;可用高温、紫外线等除去,D.质粒 具有转移性:接合性质粒 通过性菌毛进行基因传递 非接合性质粒经接合性质粒诱动 或经载 体(噬菌体)进行基因传递E.质粒具有相容性和不相容性,三、转座因子,1.本质:细菌内能改变自身位置的DNA序列,为移动基因(movable genes)2.转移方式:通过自身编码产生的转座酶导致 其转移或移位 染色体内移位(AB)染色体与质粒间 不同质粒之间,3.种类:,插入序列(insertion sequence,IS)是最小的转位因子,2kb,转座子(transposon,Tn)2k
7、b,除两端的IS外,还携带与转座无关的耐药性基因、抗金属基因、毒素基因及其他结构基因。,常见的插入序列和转座子,IS bp Tn 耐药或毒素基因,IS1 768 Tn1 AP(氨苄青霉素),IS2 1327 Tn6 Kan(卡那霉素),IS3 1300 Tn10 Tet(四环素),IS4 1426 Tn551 Em(红霉素),IS5 1195 Tn681 E.coli ET(肠毒素),转座子介导的转座,四、整合子(integron,In)定位于细菌染色体、质粒或转座子上基本结构:两端为保守末端,中间为可变区,含一个或多个基因盒整合子含有3个功能元件:重组位点;整合酶基因;启动子通过转座子或接合
8、性质粒,使多种耐药基因在细菌中进行水平传播,五、噬菌体(bacteriophage),形态结构:蝌蚪形衣壳:蛋白质核酸:dsDNA,分布广:有菌就有噬菌体宿主特异性:流行病调查;分型参与细菌变异:转导,溶原性转换,变 异,基因型变异,表型变异,基因重组基因突变 染色体变异,细菌变异的机制,第三节 基因的转移和重组,转移:供菌提供DNA;受菌接受DNA重组:受菌获得供菌DNA,类型 基因来源 转移方式,转化 供菌 受菌摄入,接合 供菌 通过性菌毛,转导 供菌 噬菌体媒介,溶原性转换 噬菌体 前噬菌体,一、转化(transformation)受菌直接摄取供体菌DNA 供菌死亡时释放或人工方法提取D
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