医学微生物-—细菌的遗传变异.ppt

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1、第4章细菌的遗传变异广州医科大学临床微生物检验吴爱武几个概念：细菌基因组：细菌全部遗传物质的总称。细菌基因型：决定细菌某外在性状的基因片段。细菌表型：在一定条件下，特定基因型实际表现出来的各种外在性状。遗传性（基因型）变异：是由基因结构发生改变所致，主要通过基因突变、基因损伤后的修复、基因的转移与重组来实现（稳定遗传）。非遗传性（表型）变异：是细菌在环境因素等影响下出现的变化，这种变化不是基因结构的变化而产生的（可逆、不遗传）。牛型结核杆菌（有毒株）胆汁-甘油-马铃薯培养13年，230次传代减毒株（BCG）基因型变异（genotypicvari

2、ation)：BCG表型变异(phenotypicvariation)：细菌L型青霉素、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)L型葡萄球菌正常葡萄球菌基因型和表型变异的比较基因型变异表型变异基因改变+-遗传+-可逆性-+外界环境-+变异幅度个别细胞群体一、细菌的基因组1.细菌染色体：多为闭合环状dsDNA；是细菌基因的主要存在处，相对较小（一）主要组成：染色体、质粒、噬菌体DNA等。细菌染色体特点：功能相关的基因串联排列，组成操纵子（operon)结构，进行转录的控制。大部分的DNA是用于编码蛋白的，无内含子结构基因大多为

3、单拷贝DNA分子中具有各种功能区：细菌致病岛、耐药基因等。大肠杆菌的乳糖操纵子调节子结构P2.质粒（plasmid）：细菌染色体外遗传物质特点：比细菌染色体小环状闭合dsDNA，有复制能力;编码细菌某些特定性状;自行消失或消除；转移能力（如何转移？）分类：根据质粒的不同特性分类（1）接合性质粒与非接合性质粒（2）严紧型质粒与松弛型质粒（3）不相容性质粒与相容性质粒（4）根据质粒编码的生物学性状分为：F质粒：编码性菌毛；耐药性质粒；毒力质粒；细菌素质粒；代谢质粒。3.噬菌体基因组主要是整合于细菌染色体上的前噬菌体，通过转导或溶原性转换方式参与细菌

4、的变异。（二）细菌基因组中主要的特殊结构转座元件(transposableelement)：是细菌基因组中能改变自身位置的一段DNA序列（jumpinggenes)。位于细菌的染色体和质粒；所有生物均有；特异性转座（位）酶；可发生在同一染色体、染色体之间、质粒之间、染色体与质粒之间转座的意义：导致细菌DNA重排，促使生物变异和进化。包括插入序列、转座子和整合子。细菌染色体上Tn10元件的转座作用转座作用可出现在：同一染色体上染色体之间质粒之间染色体和质粒之间转座子的位置插入序列(IS,insertionsequence):组成：两端反向重复序列

5、和中心序列;最简单的转座因子；＜2000bp可单独存在，也可成为转座子的一部分；转座子(Tn,transposon):＞2000bp；两端为IS;中心序列主要为与转位无关基因.如：耐药基因、毒素基因、代谢基因等。转座子的种类和特征转座子携带耐药或毒素基因Tn1Tn2Tn3AP（氨苄青霉素）Tn4AP、SM（链霉素）、Su（磺胺）Tn5Km（卡那霉素）Tn6KmTn7TMP（甲氧苄氨嘧啶）、SMTn9Cm（氯霉素）Tn10Tc（四环素）tn551Em（红霉素）Tn971EmTn1681大肠埃希菌（肠毒素基因）整合子(In,integron)：一种

6、可移动的DNA分子，具有独特结构可捕获和整合外源性基因，使之转变成为功能性基因的表达单位。定位于细菌染色体、质粒或转座子上;基本结构：两端为5′端和3′保守末端，中间为可变区(含一个或多个基因盒)。整合子5′端含有3个功能元件：整合酶基因（int)、启动子（Pant）、特异重组位点(attI)I类整合子3’端由三部分组成：季铵盐化合物溴乙锭的耐药基因（quacE△)、磺胺耐药基因（sul1)、功能未明的ORF5。意义：通过转座子或接合性质粒，使多种耐药基因在细菌中进行水平传播.整合子结构及耐药基因盒整合进整合子示意图（三）细菌基因表达的调节普遍

7、采用操纵子模式,原核生物功能相关的基因往往串联地排列在一起，在上游一个共同的调控区(启动子+调节基因构成）的调节下，一起转录，同时翻译最终表达产物是一些功能相关的酶或蛋白质乳糖操纵子调节机制1.乳糖操纵子(lacoperon)的结构调控区调节基因启动序列操纵序列结构基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透过酶A：乙酰基转移酶ZYAOPDNA乳糖操纵子结构及产物I:1040bp，调节基因，编码360个氨基酸的阻遏蛋白P:90bp，启动子，RNA聚合酶识别和结合位点O:21-27bp，操纵基因，阻遏蛋白结合位点Z:3510bp，β-半乳糖苷酶基因，使乳糖分解Y

8、:780bp，β-半乳糖苷透性酶基因，使乳糖进入细胞A:825bp，β-半乳糖苷转移酶基因mRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol没有乳糖存在时2.阻