医学微生物学遗传变异讲稿.ppt

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1、医学微生物学遗传变异第一页，讲稿共四十二页哦遗传性变异（基因型变异）遗传性变异（基因型变异）非遗传性变异（表型变异）非遗传性变异（表型变异）遗传性变异遗传性变异非遗传性变异非遗传性变异基因改变基因改变+-遗传遗传+-可逆性可逆性-+外界环境外界环境-+变异幅度变异幅度个别细胞个别细胞群体群体第二页，讲稿共四十二页哦细菌的变异现象细菌的变异现象形态、结构变异形态、结构变异毒力变异毒力变异耐药性变异耐药性变异菌落变异菌落变异第三页，讲稿共四十二页哦形态结构变异形态结构变异 3-6%食盐食盐鼠疫耶氏菌鼠疫耶氏菌多形态性多形态性陈旧培基物陈旧培基物陈旧培基物陈旧培基物第四页，讲稿共四十二页哦 青霉素、

2、溶菌酶青霉素、溶菌酶青霉素、溶菌酶青霉素、溶菌酶正常形态细菌正常形态细菌正常形态细菌正常形态细菌L L型变异型变异抗体或补体抗体或补体抗体或补体抗体或补体(部分或完全失去胞壁部分或完全失去胞壁部分或完全失去胞壁部分或完全失去胞壁)第五页，讲稿共四十二页哦有荚膜的肺炎球菌有荚膜的肺炎球菌无荚膜的肺炎球菌无荚膜的肺炎球菌特殊结构的变异特殊结构的变异第六页，讲稿共四十二页哦特殊结构的变异特殊结构的变异42-4342-43炭疽杆菌炭疽杆菌失去形成芽胞能力失去形成芽胞能力,毒性降低毒性降低毒性降低毒性降低10-2010-20天天天天变形杆菌变形杆菌变形杆菌变形杆菌0.1%0.1%石炭酸石炭酸石炭酸石炭酸

3、迁徙生长（迁徙生长（迁徙生长（迁徙生长（H H）点状生长、单个菌落（点状生长、单个菌落（O）鞭毛变异鞭毛变异第七页，讲稿共四十二页哦毒力变异毒力变异增强增强棒状噬菌体棒状噬菌体白喉棒状杆菌白喉棒状杆菌获得白喉毒素获得白喉毒素减弱减弱胆汁、甘油、马铃薯培养基胆汁、甘油、马铃薯培养基胆汁、甘油、马铃薯培养基胆汁、甘油、马铃薯培养基牛分枝杆菌牛分枝杆菌卡介苗卡介苗1313年年年年(230(230代代代代)第八页，讲稿共四十二页哦耐药性变异耐药性变异 细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药的变异细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药的变异称为耐药性变异。称为耐药性变异。金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌有些细菌还同时耐

4、受多种抗菌药物，即多重有些细菌还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。耐药性，甚至产生药物依赖性。含链霉素培基含链霉素培基痢疾杆菌痢疾杆菌依链株依链株长期培养长期培养第九页，讲稿共四十二页哦菌落变异菌落变异 在陈旧培养基中长期培养在陈旧培养基中长期培养在陈旧培养基中长期培养在陈旧培养基中长期培养光滑型菌落光滑型菌落粗糙型菌落粗糙型菌落SR原因：失去原因：失去LPS的特异多糖的特异多糖第十页，讲稿共四十二页哦S S型菌落型菌落R R型菌落型菌落细菌菌落变异（细菌菌落变异（SR变异）变异）第十一页，讲稿共四十二页哦细菌遗传变异的物质基础细菌遗传变异的物质基础基因组：染色体和染色体

5、外遗传物质基因组：染色体和染色体外遗传物质 质粒质粒转位因子转位因子第十二页，讲稿共四十二页哦质粒（质粒（plasmid）细菌染色体外的遗传物质，细菌染色体外的遗传物质，是环状闭合的双链是环状闭合的双链DNA。带带有遗传信息，并非细菌生长有遗传信息，并非细菌生长所必需。所必需。特征特征 自我复制能力自我复制能力自我复制能力自我复制能力 编码产物赋予细菌某些性状编码产物赋予细菌某些性状编码产物赋予细菌某些性状编码产物赋予细菌某些性状 可自行丢失与消除可自行丢失与消除可自行丢失与消除可自行丢失与消除 转移性转移性转移性转移性 相容性和不相容性相容性和不相容性相容性和不相容性相容性和不相容性第十三页

6、，讲稿共四十二页哦几种重要的质粒几种重要的质粒致育质粒（致育质粒（F质粒）质粒）耐药质粒（耐药质粒（R质粒）质粒）毒力质粒（毒力质粒（Vi质粒）质粒）细菌素质粒（细菌素质粒（Col质粒）质粒）代谢质粒代谢质粒第十四页，讲稿共四十二页哦转位因子转位因子是存在于细菌染色体或质粒是存在于细菌染色体或质粒DNA分子上的分子上的一段特异性核苷酸序列片段一段特异性核苷酸序列片段，它能在，它能在DNA分子中移动，不断改变它们在基因组的位置分子中移动，不断改变它们在基因组的位置，能从一个基因组转移到另一个基因组中。，能从一个基因组转移到另一个基因组中。第十五页，讲稿共四十二页哦插入序列插入序列（inserti

7、onsequence,IS）是最小的转位因子，是最小的转位因子，2kb。转座子转座子（transposon,Tn）2kb，除携带与转位有关的基因外，还携带耐药性，除携带与转位有关的基因外，还携带耐药性基因、抗金属基因、毒素基因及其他结构基因。基因、抗金属基因、毒素基因及其他结构基因。可能与细菌的可能与细菌的多重耐药性多重耐药性有关。有关。IS ISResistance Gene(s)Tn第十六页，讲稿共四十二页哦转座子的特征转座子的特征转座子转座子携带耐药或毒素基因携带耐药或毒素基因Tn1 Tn2 Tn3Tn1 Tn2 Tn3APAP（氨苄青霉素）（氨苄青霉素）Tn4Tn4APAP、SMSM（

8、链霉素）、（链霉素）、SuSu（磺胺）（磺胺）Tn5Tn5KmKm（卡那霉素）（卡那霉素）Tn6Tn6KmKmTn7Tn7TMPTMP（甲氧苄氨嘧啶）、（甲氧苄氨嘧啶）、SMSMTn9Tn9CmCm（氯霉素）（氯霉素）Tn10Tn10TcTc（四环素）（四环素）Tn551Tn551EmEm（红霉素）（红霉素）Tn971Tn971EmEmTn1681Tn1681大肠埃希菌（肠毒素基因）大肠埃希菌（肠毒素基因）第十七页，讲稿共四十二页哦转座噬菌体或前噬菌体转座噬菌体或前噬菌体是一些具有是一些具有转座转座功能的功能的溶原性噬菌体溶原性噬菌体，当整合到，当整合到细菌染色体上，能改变溶原性细菌的某些生物

9、学细菌染色体上，能改变溶原性细菌的某些生物学性状。性状。第十八页，讲稿共四十二页哦细菌的变异机制细菌的变异机制基因的转移和重组基因的转移和重组基因的突变基因的突变第十九页，讲稿共四十二页哦（一）基因转移和重组（一）基因转移和重组基因转移（基因转移（genetransfer）外源性的遗传物质由供体菌转入某受体菌细胞外源性的遗传物质由供体菌转入某受体菌细胞的过程称为基因转移。的过程称为基因转移。基因重组（基因重组（generecombination）转移的基因与受体菌转移的基因与受体菌DNA整合在一起称为重组，整合在一起称为重组，使使受体菌获得供体菌的某些性状。受体菌获得供体菌的某些性状。第二十页

10、，讲稿共四十二页哦基因的转移和重组的方式基因的转移和重组的方式转化转化接合接合转导转导溶原性转换溶原性转换原生质体融合原生质体融合第二十一页，讲稿共四十二页哦基因的转移和重组基因的转移和重组基因转移（基因转移（genetransfer）外源性的遗传物质由供体菌转入某受体菌细胞的外源性的遗传物质由供体菌转入某受体菌细胞的过程称为基因转移。过程称为基因转移。重组（重组（recombination）转移的基因与受体菌转移的基因与受体菌DNA整合在一起称为重组，整合在一起称为重组，使受体菌获得供体菌的某些性状。使受体菌获得供体菌的某些性状。细菌的基因转移和重组可通过细菌的基因转移和重组可通过转化、接合

11、、转化、接合、转导、溶原性转换转导、溶原性转换和原生质体融合等方式进和原生质体融合等方式进行。行。第二十二页，讲稿共四十二页哦转化（转化（transformation）供体菌裂解游离的供体菌裂解游离的DNA片段被受体菌片段被受体菌直接直接摄取摄取，使受体菌获得新的性状。，使受体菌获得新的性状。第二十三页，讲稿共四十二页哦转化转化(transformation):供体菌裂解游离的供体菌裂解游离的DNA片段转入某受体菌细胞片段转入某受体菌细胞内的过程。第二十四页，讲稿共四十二页哦转导转导（transduction）以噬菌体为载体，将供体菌的一段以噬菌体为载体，将供体菌的一段DNA转转移到受体菌内，

12、使受体菌获得新的性状。移到受体菌内，使受体菌获得新的性状。普遍性转导普遍性转导（generalizedtransduction）局限性转导局限性转导（restrictedtransduction）第二十五页，讲稿共四十二页哦第二十六页，讲稿共四十二页哦供体菌供体菌受体菌受体菌转导噬菌体转导噬菌体细菌细菌DNA噬菌体噬菌体DNA普遍性转导普遍性转导(generalized transduction)第二十七页，讲稿共四十二页哦普遍性转导普遍性转导generalizedtransduction 前噬菌体从溶原菌染色体上脱离前噬菌体从溶原菌染色体上脱离前噬菌体从溶原菌染色体上脱离前噬菌体从溶原菌染色

13、体上脱离增殖时噬菌体的增殖时噬菌体的增殖时噬菌体的增殖时噬菌体的DNA大量复制，装配时可能发生错误大量复制，装配时可能发生错误大量复制，装配时可能发生错误大量复制，装配时可能发生错误转导噬菌体能以正常方式感染另一宿主菌，将其头部的转导噬菌体能以正常方式感染另一宿主菌，将其头部的转导噬菌体能以正常方式感染另一宿主菌，将其头部的转导噬菌体能以正常方式感染另一宿主菌，将其头部的供体菌染色体注入受体菌内。供体菌染色体注入受体菌内。供体菌染色体注入受体菌内。供体菌染色体注入受体菌内。被包装的被包装的被包装的被包装的DNADNA可以是供体菌染色体上的任何部分。可以是供体菌染色体上的任何部分。可以是供体菌染

14、色体上的任何部分。可以是供体菌染色体上的任何部分。第二十八页，讲稿共四十二页哦结果结果完全转导完全转导流产转导流产转导未整合整合第二十九页，讲稿共四十二页哦局限性转导局限性转导restrictedtransduction 或称特异性转导，或称特异性转导，或称特异性转导，或称特异性转导，所转导的只限于供所转导的只限于供所转导的只限于供所转导的只限于供体菌染色体上特定的基因。体菌染色体上特定的基因。体菌染色体上特定的基因。体菌染色体上特定的基因。溶原期时，噬菌体溶原期时，噬菌体溶原期时，噬菌体溶原期时，噬菌体DNADNA整合在细菌染整合在细菌染整合在细菌染整合在细菌染色体特定部位色体特定部位色体特

15、定部位色体特定部位 噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体DNADNA发生偏差分离，将自身的一发生偏差分离，将自身的一发生偏差分离，将自身的一发生偏差分离，将自身的一段段段段DNADNA留在细菌染色体上，而带走了细菌留在细菌染色体上，而带走了细菌留在细菌染色体上，而带走了细菌留在细菌染色体上，而带走了细菌DNADNA上两侧的基因。上两侧的基因。上两侧的基因。上两侧的基因。当其转导并整合到受体菌中，使受体当其转导并整合到受体菌中，使受体当其转导并整合到受体菌中，使受体当其转导并整合到受体菌中，使受体菌获得供体菌的某些遗传性状。菌获得供体菌的某些遗传性状。菌获得供体菌的某些遗传性状。菌获得供体菌的某些遗传性状。

16、第三十页，讲稿共四十二页哦基因的转移和重组的方式基因的转移和重组的方式转化转化接合接合转导转导溶原性转换溶原性转换原生质体融合原生质体融合供体菌裂解游离的供体菌裂解游离的DNA片片段被受体菌直接摄取，使受段被受体菌直接摄取，使受体菌获得新的性状。体菌获得新的性状。以噬菌体为载体，将供体菌的以噬菌体为载体，将供体菌的一段一段DNA转移到受体菌内，使转移到受体菌内，使受体菌获得新的性状。受体菌获得新的性状。第三十一页，讲稿共四十二页哦接合接合(conjugation)接合：接合：是细菌通过性菌毛将遗是细菌通过性菌毛将遗传物质（主要是质粒传物质（主要是质粒DNA）从供体菌转移给从供体菌转移给受体菌。

17、能通过接合方受体菌。能通过接合方式转移的质粒称为接合式转移的质粒称为接合性质粒。性质粒。第三十二页，讲稿共四十二页哦第三十三页，讲稿共四十二页哦第三十四页，讲稿共四十二页哦第三十五页，讲稿共四十二页哦细菌的耐药性与耐药性的基因突变及细菌的耐药性与耐药性的基因突变及细菌的耐药性与耐药性的基因突变及细菌的耐药性与耐药性的基因突变及R质粒的接合转移质粒的接合转移等有关。等有关。R质粒有耐药传递因子质粒有耐药传递因子(RTF)RTF)和耐药决定子和耐药决定子(r)r)两部分两部分两部分两部分组成。组成。组成。组成。RTFRTF的功能与的功能与的功能与的功能与F质粒相似，可编码性菌毛的产质粒相似，可编码

18、性菌毛的产生和通过接合转移；生和通过接合转移；R R决定子能编码对抗菌药物的耐决定子能编码对抗菌药物的耐决定子能编码对抗菌药物的耐决定子能编码对抗菌药物的耐药性。药性。药性。药性。R质粒的接合质粒的接合第三十六页，讲稿共四十二页哦溶原性转换溶原性转换(lysogenic conversion)当噬菌体感染细菌当噬菌体感染细菌时，宿主菌染色体时，宿主菌染色体获得了噬菌体的获得了噬菌体的DNA片段，在溶原片段，在溶原状态时，使细菌获状态时，使细菌获得新的性状。得新的性状。第三十七页，讲稿共四十二页哦原生质体融合原生质体融合(protoplast fusion)第三十八页，讲稿共四十二页哦整合整合整

19、合整合噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体lysogenic conversion噬菌体为载体噬菌体为载体噬菌体为载体噬菌体为载体供体菌供体菌供体菌供体菌transductiontransduction性菌毛性菌毛性菌毛性菌毛供体菌供体菌供体菌供体菌conjugation直接摄取直接摄取直接摄取直接摄取供体菌供体菌供体菌供体菌transformationtransformation转移方式转移方式转移方式转移方式基因来源基因来源基因来源基因来源第三十九页，讲稿共四十二页哦（二）基因突变（二）基因突变基因突变的自发性和随机性基因突变的自发性和随机性稀少性：自发突变率很低，稀少性：自发突变率很低，110611

20、09可诱变性：理化因素可提高突变率可诱变性：理化因素可提高突变率稳定性稳定性可逆性，恢复突变可逆性，恢复突变突变的自发性与环境的选择作用突变的自发性与环境的选择作用基因突变的特性：基因突变的特性：第四十页，讲稿共四十二页哦影印试验影印试验(replica plating)（1952年，年，Lederberg）自自发发突突变变的的证证实实耐药突变株在接触药物前已出现，耐药突变株在接触药物前已出现，抗菌药物的作用只是选择耐药株抗菌药物的作用只是选择耐药株 第四十一页，讲稿共四十二页哦细菌遗传变异的实际意义细菌遗传变异的实际意义在疾病的诊断、治疗与预防中的应用在疾病的诊断、治疗与预防中的应用在测定致癌物质中的应用在测定致癌物质中的应用在流行病学中的应用在流行病学中的应用在基因工程中的应用在基因工程中的应用第四十二页，讲稿共四十二页哦