1、第二章第二章 细菌的生理与遗传变异细菌的生理与遗传变异第一节第一节 细菌的生理细菌的生理细菌的化学组成细菌的化学组成1细菌的物理性状细菌的物理性状2细菌的代谢细菌的代谢3细菌的生长繁殖条件细菌的生长繁殖条件4细菌生长繁殖的规律细菌生长繁殖的规律5细菌的化学组成细菌的化学组成v细菌的基本化学组成细菌的基本化学组成 水、无机盐、蛋白质、糖类、脂类、核酸等水、无机盐、蛋白质、糖类、脂类、核酸等v特有化学成分特有化学成分 肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸等肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸等细菌的物理性状细菌的物理性状v中性或弱碱性环境中带负电荷，中性或弱碱性环境中带负电荷，G+ G-v细菌为半透明体，浊度与数量成正比细菌
2、为半透明体，浊度与数量成正比细菌的物理性状细菌的物理性状v体积小，表面积大，有利于物质交换体积小，表面积大，有利于物质交换v半透性，细菌体内压力大半透性，细菌体内压力大细菌的代谢细菌的代谢v细菌的新陈代谢细菌的新陈代谢 分解代谢、合成代谢、中间代谢分解代谢、合成代谢、中间代谢v细菌的能量代谢（生物氧化）细菌的能量代谢（生物氧化） 发酵发酵 呼吸呼吸 有氧呼吸有氧呼吸 厌氧呼吸厌氧呼吸细菌的分解代谢和生化反应细菌的分解代谢和生化反应v糖的分解糖的分解细菌的分解代谢和生化反应细菌的分解代谢和生化反应v蛋白质、氨基酸的分解蛋白质、氨基酸的分解v细菌常见的生化反应细菌常见的生化反应伤寒沙门菌伤寒沙门菌
3、(SS)吲哚试验吲哚试验(-)吲哚试验吲哚试验(+)细菌的合成代谢产物细菌的合成代谢产物1. 热原质：脂多糖，耐高温热原质：脂多糖，耐高温2. 毒素毒素 外毒素：蛋白质，不耐热，毒性强，抗原性外毒素：蛋白质，不耐热，毒性强，抗原性 强，可脱毒为类毒素。强，可脱毒为类毒素。 内毒素：脂多糖，耐热，毒性相似，抗原性内毒素：脂多糖，耐热，毒性相似，抗原性 弱，不可脱毒为类毒素。弱，不可脱毒为类毒素。3. 侵袭性酶：透明质酸酶、血浆凝固酶等侵袭性酶：透明质酸酶、血浆凝固酶等细菌的合成代谢产物细菌的合成代谢产物4. 色素色素5. 抗生素抗生素6. 细菌素细菌素7. 维生素维生素细菌生长的条件细菌生长的条
4、件1. 营养物质：水、氮源、碳源、无机盐、蛋白质、营养物质：水、氮源、碳源、无机盐、蛋白质、糖类、生长因子等。糖类、生长因子等。 2. 适宜的酸碱度适宜的酸碱度 细菌最适细菌最适pH为为7.27.6 嗜碱性菌，如霍乱弧菌最适嗜碱性菌，如霍乱弧菌最适pH为为8.49.2 嗜酸性菌，如结核分枝杆菌最适嗜酸性菌，如结核分枝杆菌最适pH为为6.56.83.合适的温度合适的温度 最适生长温度：最适生长温度：3537 可分成：嗜冷菌、嗜温菌、嗜热菌可分成：嗜冷菌、嗜温菌、嗜热菌 细菌生长的条件细菌生长的条件4. 气体环境气体环境 一般需一般需CO2，少数需高浓度，少数需高浓度CO2如脑膜炎奈瑟菌、如脑膜炎
5、奈瑟菌、流感嗜血杆菌。流感嗜血杆菌。 根据对根据对O2需求分为：需求分为： 专性需氧菌专性需氧菌 微需氧菌微需氧菌 兼性厌氧菌兼性厌氧菌 专性厌氧菌专性厌氧菌细菌的繁殖方式细菌的繁殖方式v二分裂法无性繁殖二分裂法无性繁殖 分裂一代需分裂一代需2030min 结核分枝杆菌结核分枝杆菌1820h细菌的生长曲线细菌的生长曲线v 延缓期：准备阶段延缓期：准备阶段v 对数期：细菌形态、染色性、生理活性典型，对外界因素敏感对数期：细菌形态、染色性、生理活性典型，对外界因素敏感v 稳定期：合成代谢产物稳定期：合成代谢产物v 衰亡期：细菌形态改变呈多形态的衰退形衰亡期：细菌形态改变呈多形态的衰退形第二节第二节
6、 细菌的遗传与变异细菌的遗传与变异细菌变异的现象细菌变异的现象1细菌的遗传物质细菌的遗传物质2细菌变异的机制细菌变异的机制3细菌的变异细菌的变异v细菌变异的种类：基因型变异、表型变异细菌变异的种类：基因型变异、表型变异v细菌变异的现象细菌变异的现象 形态结构变异形态结构变异H-O变异变异 菌落变异菌落变异S-R变异变异 毒力变异毒力变异增强或减低增强或减低 耐药性变异耐药性变异临床治疗中严重问题临床治疗中严重问题 抗原性变异抗原性变异与细菌鉴定有关与细菌鉴定有关细菌的遗传细菌的遗传物质物质v染色体染色体v质粒质粒v噬菌体噬菌体v转座子转座子v整合子和基因盒整合子和基因盒染色体染色体v环状双股环
7、状双股DNA，呈超螺旋形式缠绕成团，构成核，呈超螺旋形式缠绕成团，构成核质，内含细菌主要的遗传信息。质，内含细菌主要的遗传信息。 革兰阳性菌核质连接在中介体上革兰阳性菌核质连接在中介体上 革兰阴性菌核质连接在细胞膜某一点上革兰阴性菌核质连接在细胞膜某一点上质粒质粒v细菌染色体以外的遗传物质，环状双股细菌染色体以外的遗传物质，环状双股DNA。携。携带遗传信息，控制特定的遗传性状，可独立复制，带遗传信息，控制特定的遗传性状，可独立复制，与细菌的遗传变异有关。与细菌的遗传变异有关。v质粒特征：质粒特征： 自我复制自我复制可与染色体同步可与染色体同步/不同步不同步 可转移性可转移性可以各种方式转移到其
8、它菌可以各种方式转移到其它菌 可自行丢失及消除可自行丢失及消除不影响细菌存活不影响细菌存活 决定细菌某些生物学性状决定细菌某些生物学性状 相容性与不相容性相容性与不相容性质粒质粒v质粒的种类：质粒的种类： 致育质粒致育质粒F质粒，产生性菌毛质粒，产生性菌毛F+菌菌 耐药质粒耐药质粒R质粒质粒 细菌素质粒细菌素质粒Col质粒，产生细菌素质粒，产生细菌素 毒力质粒毒力质粒Vi质粒，产生相应毒素质粒，产生相应毒素 代谢质粒代谢质粒编码产生相关酶，如脲酶等编码产生相关酶，如脲酶等噬菌体噬菌体v感染细菌、真菌、放线菌等微生物的病毒，在葡感染细菌、真菌、放线菌等微生物的病毒，在葡萄球菌和志贺菌中首先发现。
9、萄球菌和志贺菌中首先发现。v噬菌体分布极广噬菌体分布极广v具有病毒的特性：具有病毒的特性： 个体微小，可以通过细菌滤器个体微小，可以通过细菌滤器 没有完整的细胞结构，由蛋白质和核酸组成没有完整的细胞结构，由蛋白质和核酸组成 专性细胞内寄生的微生物专性细胞内寄生的微生物 严格的宿主特异性严格的宿主特异性噬菌体的形态噬菌体的形态噬菌体的分类噬菌体的分类v毒性噬菌体毒性噬菌体v温和噬菌体温和噬菌体毒性噬菌体毒性噬菌体v能够在宿主菌细胞内复制增殖，产生许多子代噬能够在宿主菌细胞内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌，称为毒性噬菌体。菌体，并最终裂解细菌，称为毒性噬菌体。(溶菌溶菌周期周期)v液
10、体培养基液体培养基使浑浊菌液变为澄清。使浑浊菌液变为澄清。v固体培养基固体培养基菌膜表面有透亮的溶菌空斑出现。菌膜表面有透亮的溶菌空斑出现。v一个空斑系由一个噬菌体复制增殖并裂解细菌后一个空斑系由一个噬菌体复制增殖并裂解细菌后形成的，称为噬斑。形成的，称为噬斑。噬斑噬斑v若将噬菌体按一定若将噬菌体按一定倍数稀释，通过噬倍数稀释，通过噬斑计数，可测知一斑计数，可测知一定体积内的噬斑形定体积内的噬斑形成单位数目，即噬成单位数目，即噬菌体的数量。菌体的数量。温和噬菌体温和噬菌体v噬菌体进入细菌体内后其基因与宿主菌染色体整噬菌体进入细菌体内后其基因与宿主菌染色体整合，不产生子代噬菌体，但噬菌体合，不产
11、生子代噬菌体，但噬菌体DNA能随细菌能随细菌DNA复制，并随细菌的分裂而传代。复制，并随细菌的分裂而传代。(溶原状态溶原状态)v前噬菌体前噬菌体整合在细菌基因组中的噬菌体基因组整合在细菌基因组中的噬菌体基因组称为前噬菌体。称为前噬菌体。v溶原性细菌溶原性细菌带有前噬菌体基因组的细菌称为溶带有前噬菌体基因组的细菌称为溶原性细菌。原性细菌。v溶原状态十分稳定，能经历许多代。在某些条件溶原状态十分稳定，能经历许多代。在某些条件如紫外线、如紫外线、X线、致癌剂、突变剂等作用下，可线、致癌剂、突变剂等作用下，可中断溶原状态进入溶菌性状态。中断溶原状态进入溶菌性状态。噬菌体噬菌体转座子转座子v是一类在细菌
12、染色体、质粒或噬菌体之间可自行是一类在细菌染色体、质粒或噬菌体之间可自行移动的特异性的独立的移动的特异性的独立的DNA片段。片段。v种类：插入序列、复合转座子种类：插入序列、复合转座子v意义：改变遗传物质的核苷酸序列；影响插入点意义：改变遗传物质的核苷酸序列；影响插入点附近基因的表达（失活）；直接插入一段新序列，附近基因的表达（失活）；直接插入一段新序列，造成基因的转移和重组造成基因的转移和重组,均能造成细菌性状的变异。均能造成细菌性状的变异。整合子与基因盒整合子与基因盒v是细菌基因组中大小为是细菌基因组中大小为8003900bp的可移动的的可移动的DNA片段，常以环形结构独立存在。片段，常以
13、环形结构独立存在。v特点：含有位点特异性重组系统，能识别并捕获特点：含有位点特异性重组系统，能识别并捕获外源基因，尤其是抗生素耐药基因，并通过整合外源基因，尤其是抗生素耐药基因，并通过整合子的位点特异性基因重组机制，将多种耐药基因子的位点特异性基因重组机制，将多种耐药基因组装在一起，使细菌耐药基因发生扩散。组装在一起，使细菌耐药基因发生扩散。 细菌的变异机制细菌的变异机制v基因突变基因突变v基因的转移与重组基因的转移与重组基因突变基因突变v指细菌遗传物质的结构突然发生的稳定性的改变，指细菌遗传物质的结构突然发生的稳定性的改变，可遗传子代。可遗传子代。v野生型、突变型野生型、突变型v根据涉及基因
14、的多少分为小突变及大突变二种根据涉及基因的多少分为小突变及大突变二种v小突变的几种类型：沉默突变、错义突变、中性小突变的几种类型：沉默突变、错义突变、中性突变、无义突变突变、无义突变v大突变大突变 染色体突变，是染色体结构上的突变。染色体突变，是染色体结构上的突变。基因突变的规律基因突变的规律v突变率突变率 细菌自发突变率低，分裂细菌自发突变率低，分裂106109次可发次可发生一次突变，在一些突变剂诱导下突变率可大大生一次突变，在一些突变剂诱导下突变率可大大提高。提高。v突变与选择突变与选择 细菌突变随机产生，不受环境因素细菌突变随机产生，不受环境因素的影响，但在一定条件下被选择出来。的影响，
15、但在一定条件下被选择出来。v恢复突变恢复突变 野生型野生型突变型突变型细菌基因转移和重组的方式细菌基因转移和重组的方式v转化转化v接合接合v转导转导v溶原性转换溶原性转换v原生质体融合原生质体融合转化转化 v供体菌游离的供体菌游离的DNA片段直接被受体菌摄取，使受片段直接被受体菌摄取，使受体菌获得新的性状。体菌获得新的性状。v小鼠体内肺炎球菌转化经典试验。小鼠体内肺炎球菌转化经典试验。小鼠肺炎链球菌转化试验小鼠肺炎链球菌转化试验(19281944)接合接合 v供体菌通过性菌毛将遗传物质（质粒）传递给受供体菌通过性菌毛将遗传物质（质粒）传递给受体菌（通过接合传递的质粒有体菌（通过接合传递的质粒有
16、F质粒、质粒、R质粒、质粒、Col质粒、毒力质粒）。质粒、毒力质粒）。F质粒的接合质粒的接合F 因子转因子转移与复制移与复制高频重组菌高频重组菌形成形成F质粒质粒F质粒的接合质粒的接合v带有带有F质粒、质粒、 Hfr、F质粒的细菌均是质粒的细菌均是 F+阳性菌，阳性菌，有性菌毛，可与有性菌毛，可与F- 菌接合。菌接合。R质粒的传递质粒的传递 vR质粒由两部分组成，耐药传递因子和耐药决定质粒由两部分组成，耐药传递因子和耐药决定因子。因子。v耐药传递因子耐药传递因子RTF类似类似F因子，可编码产生性菌毛因子，可编码产生性菌毛并以接合方式转移。并以接合方式转移。v耐药决定因子，该因子两端的耐药决定因
17、子，该因子两端的IS序列可与序列可与RTF相相连且可有多个连且可有多个Tn连接排列是造成多重耐药的原因。连接排列是造成多重耐药的原因。v目前，临床上多重耐药菌株的出现与目前，临床上多重耐药菌株的出现与R质粒通过质粒通过接合传递密切有关。接合传递密切有关。转导转导 v以噬菌体为载体，将供体菌的遗传物质转移到受以噬菌体为载体，将供体菌的遗传物质转移到受体菌中，使受体菌获得新的遗传性状。体菌中，使受体菌获得新的遗传性状。v转导可分为：普遍性转导、局限性转导转导可分为：普遍性转导、局限性转导普遍性转导普遍性转导整合成功整合成功 完全转导完全转导整合失败整合失败 流产转导流产转导噬菌体噬菌体DNA细菌细
18、菌DNA细菌被裂解细菌被裂解感染新的细菌感染新的细菌供体菌供体菌DNA与受与受体菌体菌DNA整合整合局限性转导局限性转导正常正常偏离偏离galbio噬菌体噬菌体DNA溶原性转换溶原性转换 v温和噬菌体以前噬菌体形式存在于细菌染色体中，温和噬菌体以前噬菌体形式存在于细菌染色体中，并导致细菌基因型发生改变，使溶原性细菌获得并导致细菌基因型发生改变，使溶原性细菌获得了新的性状。了新的性状。v白喉棒状杆菌产生白喉毒素，是因其前噬菌体白喉棒状杆菌产生白喉毒素，是因其前噬菌体（-棒状噬菌体）带有毒素蛋白结构基因。棒状噬菌体）带有毒素蛋白结构基因。 vA群溶血性链球菌受有关温和噬菌体感染发生溶群溶血性链球菌
19、受有关温和噬菌体感染发生溶原性转换，能产生致热外毒素。原性转换，能产生致热外毒素。 v肉毒梭菌的毒素、金黄色葡萄球菌溶素的产生，肉毒梭菌的毒素、金黄色葡萄球菌溶素的产生，以及沙门菌、志贺菌等的抗原结构和血清型别都以及沙门菌、志贺菌等的抗原结构和血清型别都与溶原性转换有关与溶原性转换有关 。原生质体融合原生质体融合 v将二种经处理后失去细胞壁的细菌（称为原生质将二种经处理后失去细胞壁的细菌（称为原生质体）进行融合，获得的新的细菌个体。原生殖体体）进行融合，获得的新的细菌个体。原生殖体融合是一种有价值的实验手段。融合是一种有价值的实验手段。45写在最后写在最后成功的基础在于好的学习习惯成功的基础在于好的学习习惯The foundation of success lies in good habits 结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。When You Do Your Best, Failure Is Great, So DonT Give Up, Stick To The End演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
