1、第三节第三节 细菌的遗传与变异细菌的遗传与变异基本概念基本概念遗传遗传：使细菌的性状保持相对稳定，且代代相传，使其使细菌的性状保持相对稳定，且代代相传，使其菌种得以保存。菌种得以保存。变异变异：在一定条件下，子代与亲代之间以及子代与子代在一定条件下，子代与亲代之间以及子代与子代之间的生物学性状出现的差异。之间的生物学性状出现的差异。细菌的变异分为细菌的变异分为:1.1.遗传性变异：遗传性变异：基因变基因变 不可逆不可逆 可遗传可遗传 2.2.非遗传性变异：非遗传性变异：基因未变基因未变 可逆可逆 不遗传不遗传 遗传性变异与非遗传性变异的比较遗传性变异与非遗传性变异的比较遗传性变异遗传性变异非遗
2、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一一.细菌的变异现象细菌的变异现象（一）形态结构的变异（二）菌落变异（三）毒力变异（四）耐药性变异v细菌的大小和形态：细菌的大小和形态：在不同的生长时期可不同，生长过在不同的生长时期可不同，生长过程中受外界环境的影响也可发生变异。如：鼠疫耶氏菌程中受外界环境的影响也可发生变异。如：鼠疫耶氏菌在陈旧培养物上细菌的多形态性、细菌在陈旧培养物上细菌的多形态性、细菌L L型。型。v细菌的特殊结构细菌的特殊结构：如荚膜（肺炎链球菌）、芽胞（炭疽如荚膜（肺炎链球菌）、芽胞（炭疽芽
3、孢杆菌）、鞭毛（变形杆菌芽孢杆菌）、鞭毛（变形杆菌H-OH-O变异）也可发生变异。变异）也可发生变异。（一）形态结构的变异（一）形态结构的变异（一）形态结构的变异v 3-6%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v 青霉素、溶菌酶青霉素、溶菌酶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 (部分或完全失去胞壁部分或完全失去胞壁)细菌的菌落：有细菌的菌落：有光滑光滑(S)(S)型型和和粗糙粗糙(R)(R)型型两种。两种。S S型表面光滑、湿润、边缘整齐。经人工培养多次传代后型表面光滑、湿润、边缘整齐。经人工培养多次传代后菌落表面边为粗糙
4、、干燥、边缘不整齐，称菌落表面边为粗糙、干燥、边缘不整齐，称S SR R变异。变异。S SR R变异常见于肠道杆菌。变异常见于肠道杆菌。变异时不仅菌落的发生改变，且其它性状也可变化。变异时不仅菌落的发生改变，且其它性状也可变化。S S型菌的致病性强，但有少数型菌的致病性强，但有少数R R型菌的致病性强，如结核型菌的致病性强，如结核分枝杆菌。分枝杆菌。（二）菌落变异（二）菌落变异（二）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光滑型菌落光滑型菌落 粗糙型菌落粗糙型菌落 SS R 原因：失去原因：失去LPSLPS的特异多糖的特异多糖S型菌落型菌落R型菌落型菌落毒力增强：毒力增强：无毒力
5、的白喉棒状杆菌常寄居在咽喉部，不致病；无毒力的白喉棒状杆菌常寄居在咽喉部，不致病；当感染了当感染了-棒状噬菌体后变成溶原性细菌，则获得产生白棒状噬菌体后变成溶原性细菌，则获得产生白喉毒素的能力，引起白喉。喉毒素的能力，引起白喉。毒力减弱：毒力减弱：有毒菌株长期在人工培养基上传代培养，可使细有毒菌株长期在人工培养基上传代培养，可使细菌的毒力减弱或消失。卡介苗菌的毒力减弱或消失。卡介苗(BCG)(BCG)是有毒的牛结核分枝杆是有毒的牛结核分枝杆菌在含有胆汁、甘油、马铃薯培养基上，经过菌在含有胆汁、甘油、马铃薯培养基上，经过1313年，连续传年，连续传230230代，获得的一株毒力减弱但仍保持免疫原
6、性的变异株。代，获得的一株毒力减弱但仍保持免疫原性的变异株。（三）毒力变异（三）毒力变异（三）毒力变异v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 v减弱减弱 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(230(230代代)牛分支杆菌 Mycobacterium bovis 置于含胆汁的培养基，逐渐增加胆汁的浓度13年年卡介苗 Bacillus Calmette-Guerin (BCG)在胆汁中适应性生长，充分减毒成为预防肺结核的疫苗。v耐药性变异：耐药性变异：细菌对某种抗菌药物由敏感变为耐药的变异。细
7、菌对某种抗菌药物由敏感变为耐药的变异。有些细菌还表现为同时耐受多种抗菌药物，即有些细菌还表现为同时耐受多种抗菌药物，即多重耐药性。多重耐药性。v从抗生素广泛应用以来，细菌对抗生素耐药的不断增长是世从抗生素广泛应用以来，细菌对抗生素耐药的不断增长是世界范围内的普遍趋势，给临床治疗带来很大的困难，并成为界范围内的普遍趋势，给临床治疗带来很大的困难，并成为当今医学上的重要问题。当今医学上的重要问题。（四）耐药性变异（四）耐药性变异（四）耐药性变异v金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌v有些细菌还同时耐受多种抗菌药物，即多重耐药性，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。甚至产生药物
8、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 长期培养长期培养二二.细菌遗传变异的物质基础细菌遗传变异的物质基础（一）细菌的染色体（一）细菌的染色体（二）染色体外的遗传物质（二）染色体外的遗传物质 1.1.细菌的质粒细菌的质粒 2.2.噬菌体噬菌体 3.3.转位因子转位因子（一）细菌的染色体（一）细菌的染色体v是裸露的是裸露的DNADNA，无组蛋白包绕。由一条双股环状，无组蛋白包绕。由一条双股环状DNADNA分子反复分子反复回旋盘绕而成，附着在横隔中介体或细菌膜上。回旋盘绕而成，附着在横隔中介体或细菌膜上。v基因与真核细菌不同，基因是连续的基因与真核细菌不同，基因是连续的,无
9、内含子，转录后形无内含子，转录后形成的成的mRNAmRNA不必再剪切、拼接，可直接翻译成多肽。不必再剪切、拼接，可直接翻译成多肽。vDNADNA的复制，在大肠杆菌已被证明是双向复制。的复制，在大肠杆菌已被证明是双向复制。v自大肠杆菌提取的自大肠杆菌提取的DNADNA是一条完整的是一条完整的DNADNA链，分子量仅为人体链，分子量仅为人体细胞细胞DNADNA量的量的0.1%0.1%。大肠杆菌的。大肠杆菌的DNADNA约为约为4 4106106个碱基对，因个碱基对，因此约有此约有50005000多个基因，可编码几千种多肽。多个基因，可编码几千种多肽。v概念概念：是细菌染色体以外的遗传物质，是环是细
10、菌染色体以外的遗传物质，是环状闭合的双链状闭合的双链DNADNA。质粒基因可编码多种重要。质粒基因可编码多种重要的生物学性状。的生物学性状。1.1.质粒质粒（二）染色体外的遗传物质（二）染色体外的遗传物质具有自我复制的能力。具有自我复制的能力。DNADNA所编码的基因产物赋予细菌某些性状特征。所编码的基因产物赋予细菌某些性状特征。可自行丢失与消除。可自行丢失与消除。转移性。转移性。可分为相容性与不相容性两种。可分为相容性与不相容性两种。（1 1）质粒）质粒DNADNA的主要特征的主要特征（2 2）医学上重要的质粒）医学上重要的质粒v1)1)致育质粒（致育质粒（F F质粒）：质粒）：编码细菌的性
11、菌毛编码细菌的性菌毛v2)2)耐药性质粒：耐药性质粒：编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药 性。性。分两类，一是接合性耐药质粒（分两类，一是接合性耐药质粒（R R质粒），另一是非接合耐药质粒），另一是非接合耐药性质粒；性质粒；v3)3)细菌素质粒：细菌素质粒：编码细菌产生细菌素；编码细菌产生细菌素；v4)4)毒力质粒（毒力质粒（ViVi质粒）：质粒）：编码与该菌致病性有关的毒力因子；编码与该菌致病性有关的毒力因子；v5)5)代谢质粒：代谢质粒：编码产生相关的代谢酶。编码产生相关的代谢酶。v噬菌体噬菌体：是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋是感染细菌、真菌、放线菌或
12、螺旋体等微生物的病毒体等微生物的病毒。v噬菌体具有病毒的一些特性：噬菌体具有病毒的一些特性：个体微小、没个体微小、没有细胞结构、专性细胞内寄生。有细胞结构、专性细胞内寄生。v噬菌体分布：噬菌体分布：极广，凡是有细菌的场所，就极广，凡是有细菌的场所，就可能有相应的噬菌体的存在。可能有相应的噬菌体的存在。2.2.噬菌体噬菌体v噬菌体很小，用电镜观察。噬菌体很小，用电镜观察。v在电镜下有三种形态：蝌蚪在电镜下有三种形态：蝌蚪形、微球形和丝形。形、微球形和丝形。v大多数噬菌体呈蝌蚪形，由大多数噬菌体呈蝌蚪形，由头部和尾部两部分组成。头部和尾部两部分组成。（1 1）噬菌体的形态与结构噬菌体的形态与结构蝌
13、蚪形噬菌体结构模式图蝌蚪形噬菌体结构模式图噬菌体的其他生物学性状噬菌体的其他生物学性状化学组成：化学组成：噬菌体主要由核酸和蛋白质组成。噬菌体主要由核酸和蛋白质组成。遗传物质：遗传物质：DNADNA或或RNARNA，由此分成，由此分成DNADNA噬菌体和噬菌体和RNARNA噬菌体。噬菌体。蛋白质：蛋白质：构成头部的衣壳及尾部，起着保护核酸的作用。构成头部的衣壳及尾部，起着保护核酸的作用。抗原性：抗原性：噬菌体具有抗原性，能刺激机体产生特异性抗体。噬菌体具有抗原性，能刺激机体产生特异性抗体。抵抗力：抵抗力：对理化因素及多数化学消毒剂的抵抗力比一般细菌对理化因素及多数化学消毒剂的抵抗力比一般细菌的
14、繁殖体强，的繁殖体强，75 30min75 30min灭活。能耐受低温和冰冻，但对紫灭活。能耐受低温和冰冻，但对紫外线和外线和X X射线敏感。射线敏感。（2 2）噬菌体与细菌的相互关系）噬菌体与细菌的相互关系v噬菌体感染细菌有两种结果：噬菌体感染细菌有两种结果：v噬菌体增殖，细菌被裂解，建立噬菌体增殖，细菌被裂解，建立溶菌性周期溶菌性周期，这，这类类噬菌体称为毒性噬菌体。噬菌体称为毒性噬菌体。v噬菌体核酸与细菌染色体整合，成为前噬菌体，噬菌体核酸与细菌染色体整合，成为前噬菌体，细菌变为溶原性细菌，建立细菌变为溶原性细菌，建立溶原性周期溶原性周期，这类，这类噬菌噬菌体称为温和噬菌体。体称为温和噬
15、菌体。v噬菌体可分为两类：噬菌体可分为两类：v毒性噬菌体毒性噬菌体：能在宿主细胞内复制增殖，产生许能在宿主细胞内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌。多子代噬菌体，并最终裂解细菌。v温和噬菌体温和噬菌体：噬菌体基因与宿主染色体整合，不噬菌体基因与宿主染色体整合，不产生子代噬菌体，但噬菌体产生子代噬菌体，但噬菌体DNADNA能随细菌能随细菌DNADNA复制，复制，并随细菌的分裂而传代。并随细菌的分裂而传代。（2 2）噬菌体与细菌的相互关系）噬菌体与细菌的相互关系1)1)噬菌体的溶菌性周期噬菌体的溶菌性周期v噬菌体的复制周期或溶菌周期：噬菌体的复制周期或溶菌周期：从噬菌体吸附至细菌溶解释放
16、出子代噬菌体的过程。从噬菌体吸附至细菌溶解释放出子代噬菌体的过程。v增殖方式：增殖方式：毒性噬菌体在敏感菌内以复制方式进行增殖。毒性噬菌体在敏感菌内以复制方式进行增殖。v增殖过程包括：增殖过程包括：吸附穿入、生物合成、成熟释放。吸附穿入、生物合成、成熟释放。吸附吸附吸附是噬菌体与菌体表面受体发生特异性吸附是噬菌体与菌体表面受体发生特异性结合的过程，其特异性取决于噬菌体蛋白结合的过程，其特异性取决于噬菌体蛋白与宿主菌表面受体分子结构的互补性。与宿主菌表面受体分子结构的互补性。毒性噬菌体的复制周期毒性噬菌体的复制周期溶菌性周期溶菌性周期2 2）溶原性周期）溶原性周期温和噬菌体有温和噬菌体有溶原性周
17、期溶原性周期和和溶菌性周期溶菌性周期溶原性周期：溶原性周期：温和噬菌体的基因组能与宿主菌基因组整合，温和噬菌体的基因组能与宿主菌基因组整合，并随细菌分裂传至子代细菌的基因组中，不引起细菌裂解。并随细菌分裂传至子代细菌的基因组中，不引起细菌裂解。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。溶原性细菌：溶原性细菌：带有前噬菌体基因组的细菌。带有前噬菌体基因组的细菌。温和温和噬菌体的溶菌性周期噬菌体的溶菌性周期v前噬菌体偶尔可自发地或在某些理化和生物因素前噬菌体偶尔可自发地或在某些理化和生物因素的诱导下脱离宿主菌基因组而进入溶菌周期，产的诱导下脱离宿主菌基
18、因组而进入溶菌周期，产生成熟噬菌体，导致细菌裂解。生成熟噬菌体，导致细菌裂解。2 2）溶原性周期）溶原性周期温和噬菌体可有三种存在状态：温和噬菌体可有三种存在状态：A.A.游离的具有感染性的噬菌体颗粒；游离的具有感染性的噬菌体颗粒；B.B.宿主菌胞质内类似质粒形式的噬菌体核酸；宿主菌胞质内类似质粒形式的噬菌体核酸；C.C.前噬菌体。前噬菌体。溶原性转换：溶原性转换：某些前噬菌体可导致细菌基因型和某些前噬菌体可导致细菌基因型和性状发生改变性状发生改变。噬菌体（总结）噬菌体（总结）v定义：定义：是寄生于细菌的病毒，有宿主细胞的特异性。是寄生于细菌的病毒，有宿主细胞的特异性。v毒性噬菌体：毒性噬菌体
19、：在敏感菌中增殖并裂解细菌的噬菌体在敏感菌中增殖并裂解细菌的噬菌体v温和噬菌体：温和噬菌体：感染细菌后，有两种后果，或裂解细菌或形成溶原状态。裂感染细菌后，有两种后果，或裂解细菌或形成溶原状态。裂解细菌的过程与毒性噬菌体相同，形成溶原状态则为噬菌体的基因组整合解细菌的过程与毒性噬菌体相同，形成溶原状态则为噬菌体的基因组整合于细菌的染色体上，并随细菌的繁殖传至子代。在细菌染色体上的温和噬于细菌的染色体上，并随细菌的繁殖传至子代。在细菌染色体上的温和噬菌体的基因，可相当于遗传物质，也能决定细菌的某些特性。当细菌失去菌体的基因，可相当于遗传物质，也能决定细菌的某些特性。当细菌失去相应噬菌体基因后，则
20、失去产生毒素或表达特异抗原特性。相应噬菌体基因后，则失去产生毒素或表达特异抗原特性。v溶原性细菌：溶原性细菌：带有噬菌体基因组的细菌带有噬菌体基因组的细菌v前噬菌体：前噬菌体：整合于细菌染色体上的噬菌体基因整合于细菌染色体上的噬菌体基因v溶原性转换：溶原性转换：由噬菌体基因决定细菌的某些生物学特性称为溶原性转换。由噬菌体基因决定细菌的某些生物学特性称为溶原性转换。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DNADNA分子上的一段特分子上的一段特异性核苷酸序列片段，它能在异性核苷酸序列片段，它能在DNADNA分子中移动，不断改变它分子中移动，不断改变它们在基因组中的位置
21、，能从一个基因组转移到另一基因组中。们在基因组中的位置，能从一个基因组转移到另一基因组中。原核生物的原核生物的转位因子有三类：转位因子有三类：插入序列插入序列(IS)(IS)、转座子、转座子(Tn(Tn)、MuMu噬菌体或前噬菌体。噬菌体或前噬菌体。3.转位因子转位因子v(1)(1)插入序列（插入序列（ISIS）l是最小的转位因子，是最小的转位因子，2 2kbkb，不携带任何已知与插，不携带任何已知与插入功能无关的基因区域入功能无关的基因区域v(2)(2)转座子（转座子（TnTn）l2 2kbkb，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、
22、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。l可能与细菌的多重耐药性有关。可能与细菌的多重耐药性有关。IS ISResistance Gene(s)Tn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（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
23、（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）(3)(3)转座噬菌体或前噬菌体转座噬菌体或前噬菌体v是一些具有转座功能的溶原性噬菌体，是一些具有转座功能的溶原性噬菌体，当整合到细菌染色体上，能改变溶原性当整合到细菌染色体上，能改变溶原性细菌的某些生物学性状。细菌的某些生物学性状。三三.细菌变异的机制细菌变异的机制v(一一)基因突变和损伤后修复基因突变和损伤后修复v(二二)基因转移和重组基因转移和重组1.1.突变突变：是细菌遗传物质的结构发生突然而稳定是细菌遗传物质的结构发生
24、突然而稳定的改变，导致细菌性状的遗传性变异。的改变，导致细菌性状的遗传性变异。基因突变：基因突变：也称点突变，是也称点突变，是DNADNA中一对或少数几对中一对或少数几对硷基的置换、增加或缺失。硷基的置换、增加或缺失。染色体畸变：染色体畸变：涉及大段涉及大段DNADNA的易位、缺失、重复或的易位、缺失、重复或倒位等变化，结果导致细菌死亡。倒位等变化，结果导致细菌死亡。(一一)基因的突变和损伤后修复基因的突变和损伤后修复v突变率：突变率：突变常自然发生，但突变率极低突变常自然发生，但突变率极低 v突变与选择：突变与选择：突变是随机的，不定向的。突变是随机的，不定向的。v回复突变：回复突变：细菌由
25、野生型变为突变型是正向突变，细菌由野生型变为突变型是正向突变，有时突变株经过又一次突变可恢复野生型的性状。有时突变株经过又一次突变可恢复野生型的性状。2.2.基因突变的规律基因突变的规律基因转移基因转移：外源性的遗传物质由供体菌进入某受体外源性的遗传物质由供体菌进入某受体 菌细胞内的过程。菌细胞内的过程。基因重组基因重组：转移的基因与受体菌转移的基因与受体菌DNADNA整合在一起，整合在一起，使受体菌获得供体菌某些特性。使受体菌获得供体菌某些特性。外源性遗传物质：外源性遗传物质：供体菌染色体供体菌染色体DNADNA，质粒，质粒DNADNA及噬及噬菌体基因等。菌体基因等。细菌的基因转移和重组方式
26、：细菌的基因转移和重组方式：转化、接合、转导、转化、接合、转导、溶原性转换、细胞融合。溶原性转换、细胞融合。(二二)基因转移和重组基因转移和重组1.1.转化转化:供体菌裂解的游离供体菌裂解的游离DNADNA片段被受片段被受体菌直接摄取，使受体菌获得新的性状。体菌直接摄取，使受体菌获得新的性状。v转化因子：转化因子：在转化过在转化过程中，转化的程中，转化的DNADNA片段片段称为转化因子称为转化因子 ，分子，分子量小于量小于10107 7，最多不超，最多不超过过10-2010-20个基因。个基因。v感受态感受态2.2.接合接合接合：接合：是细菌通过性菌毛相互是细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物
27、质（主要连接沟通，将遗传物质（主要是质粒是质粒DNADNA）从供体菌转移给受）从供体菌转移给受体菌。体菌。接合性质粒：接合性质粒：能通过结合方式能通过结合方式转移的质粒，如转移的质粒，如F F质粒、质粒、R R质粒、质粒、ColCol质粒和毒力质粒等。质粒和毒力质粒等。非接合性质粒：非接合性质粒：不能通过性菌不能通过性菌毛在细菌间转移的质粒为毛在细菌间转移的质粒为（1 1）F F质粒的接合质粒的接合（2 2）R R质粒的接合质粒的接合v日本首先分离到抗多种药物的宋内志贺菌多重日本首先分离到抗多种药物的宋内志贺菌多重耐药株，多重耐药性很难用基因突变解释。耐药株，多重耐药性很难用基因突变解释。v健
28、康人中大肠埃希菌健康人中大肠埃希菌30%50%30%50%有有R R质粒，而致病质粒，而致病性大肠埃希菌性大肠埃希菌90%90%有有R R质粒。质粒。v与多重耐药性有关。耐药质粒从一个细菌转移与多重耐药性有关。耐药质粒从一个细菌转移到另一个细菌中。到另一个细菌中。R R质粒的组成质粒的组成v由耐药传递因子由耐药传递因子(RTF)(RTF)和耐药和耐药决定因子决定因子(r)(r)两部分组成。两部分组成。v耐药传递因子（耐药传递因子（RTFRTF）：）：与与F F质粒相似，编码性菌毛的产质粒相似，编码性菌毛的产生和通过接合转移。生和通过接合转移。v耐药（耐药（r r）决定子：）决定子：能编码对能编
29、码对抗菌药物的耐药性。抗菌药物的耐药性。R R质粒决定耐药的机制质粒决定耐药的机制v使细菌产生灭活抗生素的酶类：使细菌产生灭活抗生素的酶类：如如内酰胺酶能水解青霉素、头孢内酰胺酶能水解青霉素、头孢霉素等的霉素等的内酰胺环而使其失去作用。又如通过耐药菌株产生磷酸转内酰胺环而使其失去作用。又如通过耐药菌株产生磷酸转移酶以移酶以ATPATP为辅基，使链霉素、卡那霉素及新霉素等氨基糖苷类抗生素为辅基，使链霉素、卡那霉素及新霉素等氨基糖苷类抗生素失活。失活。vR R质粒控制细菌改变药物作用的靶部位：质粒控制细菌改变药物作用的靶部位：如链霉素和红霉素的结合靶如链霉素和红霉素的结合靶位分别是细菌核糖体上位分
30、别是细菌核糖体上30S30S或或50S50S亚基，亚基，R R质粒可编码产生甲基化酶，使质粒可编码产生甲基化酶，使药物作用靶位上的氮原子甲基化，因而药物不能与核糖体结合，也就不药物作用靶位上的氮原子甲基化，因而药物不能与核糖体结合，也就不能抑制菌体蛋白的合成。能抑制菌体蛋白的合成。vR R质粒可控制细菌细胞对药物的通透性质粒可控制细菌细胞对药物的通透性:如如R R质粒能编码产生新的蛋白质粒能编码产生新的蛋白质，阻塞了细胞壁上的通水孔，使抗生素（四环素、异烟肼等）不能进质，阻塞了细胞壁上的通水孔，使抗生素（四环素、异烟肼等）不能进入菌体内。入菌体内。概念：概念：是以温和噬菌体为载体，将供体菌的一
31、段是以温和噬菌体为载体，将供体菌的一段DNADNA转移到受转移到受体菌内，使受体菌获得新的性状。体菌内，使受体菌获得新的性状。根据转导基因片段的范围，可将转导分为两类：根据转导基因片段的范围，可将转导分为两类：（1 1）普遍性转导：）普遍性转导：转导的转导的DNADNA可是供体菌染色体上的任何部分。可是供体菌染色体上的任何部分。（2 2）局限性转导：）局限性转导：转导的转导的DNADNA只限供体菌染色体上的特定基因。只限供体菌染色体上的特定基因。3.3.转导转导（1 1）普遍性转导）普遍性转导v 前噬菌体从溶原菌染色体上脱离，进行增殖，在裂解期的前噬菌体从溶原菌染色体上脱离，进行增殖，在裂解期
32、的后期，噬菌体的后期，噬菌体的DNADNA已大量复制，装配时可能会发生装配错已大量复制，装配时可能会发生装配错误，误将细菌的误，误将细菌的DNADNA片段装入噬菌体的头部，成为一个转导片段装入噬菌体的头部，成为一个转导噬菌体。噬菌体。v转导噬菌体能以正常方式感染另一宿主菌，并将其头部的染转导噬菌体能以正常方式感染另一宿主菌，并将其头部的染色体注入受体菌内。色体注入受体菌内。v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。供体菌受体菌转导噬菌体细菌DNA噬菌体DNA结果结果v完全转导完全转导v流产转导流产转导未整合未整合整合整合普遍性转导普遍性转导（
33、2 2）局限性转导）局限性转导v或称特异性转导，或称特异性转导，所转导的只限于所转导的只限于供体菌染色体上特定的基因。供体菌染色体上特定的基因。v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色体特定部位，噬菌体色体特定部位，噬菌体DNADNA发生偏差发生偏差分离，将自身的一段分离，将自身的一段DNADNA留在细菌染留在细菌染色体上，而带走了细菌色体上，而带走了细菌DNADNA上两侧的上两侧的基因。当其转导并整合到受体菌中，基因。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使受体菌获得供体菌的某些遗传性状。所转导的只限于供体菌上个别状。所转导的只限于供体菌上个
34、别的基因。的基因。普遍性转导与局限性转导的区别普遍性转导与局限性转导的区别区别要点区别要点普遍性转导普遍性转导局限性转导局限性转导基因转导发生的时期基因转导发生的时期裂解期裂解期溶原期溶原期转导的遗传物质转导的遗传物质供体菌染色体供体菌染色体DNADNA任何任何部位或质粒部位或质粒噬菌体噬菌体DNADNA及供体菌及供体菌DNADNA的特定部位的特定部位转导的后果转导的后果完全转导或流产转导完全转导或流产转导受体菌获得供体菌受体菌获得供体菌DNADNA特定部位的遗传特性特定部位的遗传特性转导频率转导频率受体菌的受体菌的1010-7-7转导频率较普遍转导增转导频率较普遍转导增加加10001000倍
35、倍(10(10-4-4)4.4.溶原性转换溶原性转换概念：概念：当噬菌体感染细当噬菌体感染细菌时，宿主菌染色体中菌时，宿主菌染色体中获得了噬菌体的获得了噬菌体的DNADNA片片段，使其成为溶原状态段，使其成为溶原状态时，而使细菌获得新的时，而使细菌获得新的性状。性状。常见细菌：常见细菌：白喉棒状杆白喉棒状杆菌、菌、A A群链球菌、肉毒群链球菌、肉毒梭菌、产气荚膜梭菌、梭菌、产气荚膜梭菌、霍乱弧菌霍乱弧菌细菌的基因转移和重组方式的比较细菌的基因转移和重组方式的比较比较项目比较项目基因来源基因来源转移方式转移方式转化转化供体菌供体菌直接摄取直接摄取接合接合供体菌供体菌性菌毛性菌毛转导转导供体菌供体
36、菌噬菌体为载体噬菌体为载体溶原性转换溶原性转换噬菌体噬菌体整合整合5.5.原生质体融合原生质体融合v（一）在疾病的诊断、治疗与预防中的作用（一）在疾病的诊断、治疗与预防中的作用v（二）在测定致癌物质中的应用（二）在测定致癌物质中的应用v（三）在流行病中的应用（三）在流行病中的应用v（四）在基因工程中的应用（四）在基因工程中的应用四四.细菌遗传变异的实际意义细菌遗传变异的实际意义（一）在疾病的诊断、治疗与预防中的作用（一）在疾病的诊断、治疗与预防中的作用v形态、结构、染色性、生化特性、抗原性及毒力等方面的形态、结构、染色性、生化特性、抗原性及毒力等方面的变异，使得诊断复杂化变异，使得诊断复杂化v
37、耐药菌株日益增多，预防耐药性耐药菌株日益增多，预防耐药性 药敏实验药敏实验 早期足量早期足量 要有一定疗程要有一定疗程,联合用药联合用药 不要滥用不要滥用v减毒菌株和无毒株可制备成疫苗减毒菌株和无毒株可制备成疫苗（二）在测定致癌物质中的应用（二）在测定致癌物质中的应用v凡能诱导细菌发生突变的物质都有可能是致癌物质。凡能诱导细菌发生突变的物质都有可能是致癌物质。vAmesAmes实验实验伤寒沙门菌（伤寒沙门菌（hishis-）（hishis+）检查致癌物质的作用检查致癌物质的作用v正常细胞发生遗传信息的改变可致肿瘤。因此导致突变的条正常细胞发生遗传信息的改变可致肿瘤。因此导致突变的条件因素均被认
38、为是可疑的致癌因素。件因素均被认为是可疑的致癌因素。vAmesAmes试验：试验：是以细菌作为诱变对象，以待测的化学因子作为是以细菌作为诱变对象，以待测的化学因子作为诱变剂，将待测的化学物质作用于鼠伤寒沙门氏杆菌的组氨诱变剂，将待测的化学物质作用于鼠伤寒沙门氏杆菌的组氨酸营养缺陷型细菌后，将此菌接种于无组氨酸的培养基中。酸营养缺陷型细菌后，将此菌接种于无组氨酸的培养基中。如果该化学物质有促变作用，则有少数细菌可回复突变而获如果该化学物质有促变作用，则有少数细菌可回复突变而获得在无组氨酸培养基上生长的能力。这种以该菌株的回复突得在无组氨酸培养基上生长的能力。这种以该菌株的回复突变作为检测致癌因子
39、指标的方法比较简便，可供参考。变作为检测致癌因子指标的方法比较简便，可供参考。（三）在流行病中的应用（三）在流行病中的应用v分子生物学分析方法已被用于流行病学调查分子生物学分析方法已被用于流行病学调查l质粒指纹图（质粒指纹图（PFPPFP）l对噬菌体的敏感性，对细菌素的敏感性对噬菌体的敏感性，对细菌素的敏感性（四）在基因工程中的应用（四）在基因工程中的应用v基因工程是根据遗传变异中细菌可因基因转移和重组而获得基因工程是根据遗传变异中细菌可因基因转移和重组而获得新性状的原理设计的新性状的原理设计的 l切取目的基因切取目的基因连接到载体上连接到载体上转移到工程菌内，大量转移到工程菌内，大量表达目的
40、基因产物表达目的基因产物l目前已大量生产胰岛素、干扰素、多种生长激素、目前已大量生产胰岛素、干扰素、多种生长激素、rIL-2rIL-2等细胞因子和乙肝疫苗等生物制品等细胞因子和乙肝疫苗等生物制品在基因工程中的应用在基因工程中的应用v基因工程：是人工对所需的目的基因进行分离剪裁，后将基因工程：是人工对所需的目的基因进行分离剪裁，后将目的基因与载体结合，导入宿主细胞或细菌进行扩增获得目的基因与载体结合，导入宿主细胞或细菌进行扩增获得大量的目的基因，或通过宿主表达获得所需的基因产物。大量的目的基因，或通过宿主表达获得所需的基因产物。v质粒与噬菌体都是较理想的基因载体。质粒与噬菌体都是较理想的基因载体。v通过载体的利用，重组基因中的目的基因可被转入宿主细通过载体的利用，重组基因中的目的基因可被转入宿主细菌进行基因产物的表达，获得用一般方法难以获得的产品，菌进行基因产物的表达，获得用一般方法难以获得的产品，如胰鸟素、生长激素、干扰素等。如胰鸟素、生长激素、干扰素等。
