第三章噬菌体、第四章遗传与变异

依链株
二、细菌遗传变异的物质基础 第一节 细菌基因组
1、主要组成 2、特殊结构
一、细菌基因组的主要组成
1、染色体
❖ 单一的环状双螺旋DNA链（dsDNA） ❖ 580kb～5220kb ❖ 无组蛋白，无内含子，为连续基因 ❖ 复制快：105 bp/min ❖ 单倍体：突变后更易表现
2、质粒（plasmid）
❖又叫溶原性噬菌体(lysogenic phage) ❖ 包括溶菌性周期和溶原性周期
第四节 噬菌体应用
1、细菌的鉴定和分型 2、检测标本中的未知细菌 3、基因工程的工具 4、用于治疗细菌性感染
第四章 细菌的遗传与变异
教学目的与要求
❖掌握： 细菌的变异现象，细菌遗传变异的物质基础 和机制（转化、接合、转导、溶原性转换的 概念）；
第三章 噬菌体
教学目的与要求
❖ 掌握毒性噬菌体、温和噬菌体的概念及其与 细菌遗传物质转移的关系；
❖ 熟悉噬菌体的形态、结构，化学组成和繁殖 方式及其应用；
❖ 了解噬菌体数量的测定方法。
❖ 噬菌体（bacteriophage）：是感染细菌 、真菌、放线菌、螺旋体等微生物的病毒。
特点：个体微小，能通过细菌滤器 无细胞结构，由核酸和蛋白质构成 专性寄生，在活细胞内复制增殖 具有宿主特异性
❖ 可在细菌或其他生物的基因组（染色体、质粒 、噬菌体基因组）中改变自身位置的独特DNA 序列。
❖ 转座元件的转移可发生在同一染色体上，不同 染色体之间，质粒之间或染色体和质粒之间， 通过位置移动改变遗传物质的核苷酸序列而引 起某些性状的改变。
1、插入序列（insertion sequence IS）
❖熟悉： 细菌遗传变异的医学意义。
❖遗传(heredity)： 微生物亲代的特性可通过遗 传物质传递给子代。（物种延续） ❖基因（gene）是遗传的基本单位。 ❖细菌的基因组包含菌细胞的全部遗传信息。
❖包括：染色体 外源DNA（质粒、噬菌体） 可移动元件
细菌的全部遗传信息构成了细菌的基因型。 基因型（genotype）：是指子代细菌从亲 代获得的全部基因组合的总和，又称遗传型 。 细菌的基因型决定了细菌的形态结构、生理 代谢、致病性、免疫性及对药物的敏感性等 形状。
表型（phenotype）:是指在特定外界 环境中，细菌在生长中所表现的形态和 生理特征等性状的总和。
变异(variation)：在某种情况下，子代与亲代 之间的生物学性状出现差异。（物种进化）
分为遗传变异 genetic variation 表型变异 phenotypic variation
基因改变 遗传性
含义：存在于菌细胞内，独立于染色体外 的一种遗传物质，为环状闭合或线性双链 DNA，不受染色体控制，可自我复制，也 可随意丢失。
❖ 分类：根据质粒基因编码的生物学性状分类 ⑴F质粒（致育质粒）：编码F因子，有F因子 的为雄性菌，可长出性菌毛 ⑵耐药性质粒：编码对多种抗菌药物和重金属 的抗性
接合性耐药质粒（R质粒）:可通过接合方式进 行基因传递 （革兰阴性菌多见）
外界环境 可逆性
变异幅度
遗传变异 + + -
个别细胞
表型变异 + +
群体
细菌的变异现象
（一）形态变异 （二）特殊结构变异 （三）毒力变异 （四）耐药性变异 （五）菌落变异
（一）形态变异
❖ 鼠疫耶氏菌
3-6%NaCl 多形态性
陈旧培基物
❖ 正常形态细菌
青霉素、溶菌酶 抗体或补体
L型变异
Байду номын сангаас
（二）特殊结构的变异
一、 噬菌体的生物学性状
❖形态：
蝌蚪形 tadpole 微球形 spherical 细杆形 filamentous
❖ 结构与化学组成：
化学组成：核酸和蛋白质
噬菌体与宿主菌的相互关系
❖毒性噬菌体(virulent phage)：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 宿主菌。
❖温和噬菌体(temperate phage)：噬菌体基因组 整合于宿主菌染色体中，不产生子代噬菌体， 也不引起宿主菌裂解，但噬菌体DNA 随细菌 基因组的复制而复制，并随细菌的分裂而分配 至子代细菌的基因组中。
第二节 毒性噬菌体
❖ 以复制方式进行增殖 ❖ 增殖过程包括四个阶段：
吸附（Adsorption） 穿入（Penetration） 生物合成（Biosynthesis） 成熟与释放（Maturation and Release）
Life cycle of virulent phage: lytic 溶菌性周期
是最简单的转座元件，750-1550bp，不携带任 何已知与转位功能无关的基因区域
2、转座子（transposon, Tn）
❖ 噬斑（plaque）：在固体培养基上，将适量噬菌体和宿 主菌液混合接种培养后，培养基表面可出现透亮的溶菌 空斑，每个空斑系由一个噬菌体复制增殖并裂解宿主菌 后形成的。
❖ 噬斑形成单位（plaque forming unit, PFU） ：通过噬斑 计数，可测知一定体积内的噬菌体数量。
第三节 温和噬菌体
普通培养基生长或传代
肺炎链球菌
无荚膜
（Ⅲ）致病
（Ⅱ）不致病
42-43℃
炭疽杆菌
失去形成芽孢能力, 毒性降低
10-20天
变形杆菌
0.1%石炭酸
迁徙生长（H）
点状生长（O）
（三）菌落变异
在陈旧培养基中长期培养
光滑型菌落
粗糙型菌落
S
R
表面光滑、湿润，
表面粗糙，干皱
边缘整齐
边缘不整齐
（四）毒力变异
❖ 增强
β棒状噬菌体
白喉棒状杆菌
获得白喉毒素
❖ 减弱
胆汁、甘油、马铃薯培养基
牛结核分枝杆菌
卡介苗
13年(230代)
（五）耐药性变异
❖ 细菌对某种抗菌药物增强了耐受性或失去了敏 感性的变异称为耐药性变异。
❖ 金黄色葡萄球菌
❖ 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。
痢疾杆菌
含链霉素培基 长期培养
非接合性耐药质粒（r质粒）：不能通过细菌接 合传递的质粒 （革兰阳性菌多见，可通过噬 菌体转导进行传递）
⑶毒力质粒（Vi质粒）：编码与细菌致病性有
关的毒力因子
ST质粒
⑷细菌素质粒：编码产生细菌素
码大肠菌素
Col质粒编
⑸代谢质粒：编码与代谢相关的酶类 沙门
菌发酵乳糖
二、细菌基因组的特殊结构
转座元件（跳跃基因或移动基因）