细菌的遗传与变异(II)

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1、医学微生物学2细菌的遗传变异Bacterialgeneticsandmutations瞿涤博士/教授复旦大学上海医学院1.细菌遗传物质的种类2.细菌基因的水平转移（1）转化、接合、转导、溶原性转换的概念及其在临床实践中的意义。（2）耐药质粒与耐药性的传播。重点与难点BCG：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：BCG表型变异：细菌L型基因型变异与表型变异基因型–由细菌的基因组决定，可传给子代表型–基因型在一定环境中所显示的生物性状变异表型变异受环境的影响暂时性，不遗传基因型变异不受环境的影响稳定，可遗传一、细菌

2、基因组（bacterialgenome）包括染色体、外源性DNA（质粒、噬菌体的部分或全部的基因组和可移动元件细菌染色体：dsDNA，580kb～5220kb复制快：105bp/min无组蛋白，无内含子，为连续基因单倍体：突变后更易表现质粒（plasmid）：独立复制水平转移整合相容性丢失或消除功能：F质粒－转移；Vi质粒－毒力R质粒－耐药；Col质粒－细菌素噬菌体基因组（bacterialphagegenome）温和型噬菌体全部或部分基因组整合于宿主菌的染色体。如β-棒状杆菌噬菌体携带白喉外毒素基因，可整合至白喉棒状杆菌染色体中，使其产毒株。转座元件（trans

3、posableelement）插入序列(insertionsequence，IS):750~1550bp两端重复序列，与插入有关中心序列有转位酶基因IS参与沙门菌鞭毛抗原（H）的变异ISH1geneH2geneH1鞭毛抗原H2鞭毛抗原转座子(transposon,Tn):2000~25000bp两端为IS中心序列有与转位无关基因如：毒素基因、耐药基因等常见的插入序列和转座子ISbpTn耐药或毒素基因IS1768Tn1AP（氨苄青霉素）IS21327Tn6Kan（卡那霉素）IS31300Tn10Tet（四环素）IS41426Tn551Em（红霉素）IS51195Tn

4、681E.coliET（肠毒素）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性质粒，使多种耐药基因在细菌中进行水平传播噬菌体（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,溶原性转换二、基因突变影印平板：自发的，随机的，非诱导的药物仅起选择作用基因突变：突变率：10-6~10-9自发突变与诱发突变突变与选择回复突变与抑制突

5、变彷徨试验：随机的、非定向的突变是在接触噬菌体之前就已发生，噬菌体对突变仅起筛选而不是诱导作用。突变型细菌及其分离鉴定：耐药性突变型药敏试验营养缺陷突变型营养物质筛选条件致死性突变型温度敏感试验发酵阴性突变型乳糖发酵试验三、基因的转移基因转移：供体菌提供DNA；受体菌接受DNA基因转移类型基因来源转移方式举例转化供体菌受体菌摄入链球菌荚膜变异接合供体菌性菌毛R质粒介导的耐药性转递转导供体菌噬菌体介导金黄色葡萄球菌耐药传递溶原型转换噬菌体前噬菌体白喉棒状杆菌产毒株的变异转化（transformation）：受体菌主动摄取外源性DNA供体菌死亡时释放或人工方法提取DN

6、A影响因素：供受体菌基因型：同源性；亲缘关系近，转化率高感受态（competence）：生理活动过程中摄取转化因子的最佳时期环境因素：Mg2＋、Ca2＋等可促进转化转导（transduction）噬菌体媒介将供体菌DNA转给受体菌分普遍性转导和局限性转导毒性噬菌体，温和噬菌体包装错误：任何部位细菌DNA片段转导性噬菌体：宿主菌DNA，无噬菌体DNA受体菌接受转导噬菌体(供体菌)DNA受体菌获得供体菌性状普遍性转导：局限性转导（溶原性转换）：温和性噬菌体脱落错误：前噬菌体及两边的细菌DNA转导性噬菌体：噬菌体DNA及细菌DNA接合（conjugation）通过性菌毛

7、将供体菌DNA转给受体菌，受体菌获得供体菌性状F质粒（fertilityfactor,致育因子）接触：性菌毛与受体菌细胞质沟通转移：F质粒进入F－菌，1分钟完成复制：F－菌转为F＋菌F+F-F+F-F+F+F+F+性菌毛F质粒复制F质粒染色体Hfr（高频重组菌株）：F质粒与染色体整合具有接合和转移功能细菌染色体转移频率高，F质粒转移率低受体菌获得供体菌性状可用于绘制基因图F+HfrF质粒染色体F质粒整合Hfr转移细菌染色体过程R质粒耐药传递因子：编码性菌毛r决定因子：耐药溶原性转换（lysogenicconversion）噬菌体DNA与菌染色体整合受体菌获得新的性

8、状如白喉棒