本第3章细菌遗传变异课件.ppt
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- 细菌 遗传 变异 课件
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1、第第3 3章章 细菌遗传与变异细菌遗传与变异p34p34病原生物学与免疫学教研室病原生物学与免疫学教研室 潘凤兰潘凤兰 副教授副教授 联系方式联系方式:81487384(o)81487384(o)细菌细菌细胞壁缺陷细胞壁缺陷型型(细菌的(细菌的L L型):型):p14p14 1 1)发现:)发现:念珠状链杆菌念珠状链杆菌 一种极小的菌落,其一种极小的菌落,其菌体呈高菌体呈高 度多形态性变异度多形态性变异,称为,称为L L型细菌型细菌。(因首先在英国。(因首先在英国 的的ListerLister研究所发现而得名。)研究所发现而得名。)2 2)形成原因:肽聚糖遭破坏,多数细菌死亡,但有的细形成原因
2、:肽聚糖遭破坏,多数细菌死亡,但有的细 菌不死,成为菌不死,成为细胞壁缺陷型细菌细胞壁缺陷型细菌。3 3)特点:特点:A A 菌体呈高度的多形性菌体呈高度的多形性且大小不一且大小不一 B B 一般呈革兰氏阴性;一般呈革兰氏阴性;C C 高渗低琼脂含血清的培养基中生长高渗低琼脂含血清的培养基中生长,菌落有三种类型:,菌落有三种类型:(1 1)油煎蛋样菌落油煎蛋样菌落,(,(2 2)颗粒型菌落,)颗粒型菌落,(3 3)丝状菌落。)丝状菌落。D D 在一定条件下可返祖回复到原来形态的细菌。在一定条件下可返祖回复到原来形态的细菌。L型细菌型细菌正常细菌正常细菌颗粒型菌落颗粒型菌落油煎蛋样菌落油煎蛋样菌
3、落4 4)致病:致病:A A 引起慢性感染。引起慢性感染。如肾盂肾炎、骨髓炎、心内膜如肾盂肾炎、骨髓炎、心内膜 炎炎,反复发作或迁延不愈。反复发作或迁延不愈。B B 常发生于作用于细胞壁的抗生素治疗过程中。常发生于作用于细胞壁的抗生素治疗过程中。C C 常规细菌检查多呈阴性。常规细菌检查多呈阴性。临床遇有症状明显而标本培养阴性者应考虑临床遇有症状明显而标本培养阴性者应考虑L L型细菌型细菌 感染的可能。感染的可能。病例分析病例分析 某男某男3737岁,因嗓子疼服用阿莫西林两周后,岁,因嗓子疼服用阿莫西林两周后,出现慢性出现慢性肾盂肾炎肾盂肾炎感染,半年内感染,半年内反复发作反复发作、不愈不愈,
4、常规细菌检查呈阴性。常规细菌检查呈阴性。考虑考虑可能是什么可能是什么细菌感染细菌感染的可能的可能?实验室如何检查病原?实验室如何检查病原?一一 形态结构变异形态结构变异 1 1、细菌的、细菌的L L型变异:型变异:2 2、鞭毛变异:鞭毛变异:H-OH-O变异变异 (德语:(德语:hauchhauch薄雾,薄雾,ohneohne hauchhauch无薄雾)无薄雾)3 3、荚膜变异:、荚膜变异:细菌细菌L型型正常细菌正常细菌第二节第二节 细菌变异的现象细菌变异的现象二二、抗原性变异抗原性变异 沙门菌属沙门菌属H H抗原:抗原:相相-相相三三、菌落变异、菌落变异:(S SR R变异)变异)光滑型(
5、光滑型(smooth,Ssmooth,S)粗糙型(粗糙型(rough,Rrough,R)四、毒力变异:四、毒力变异:例如:例如:卡介苗卡介苗(BacillusBacillus CalmetteCalmette Gueria,Gueria,BCGBCG)将有毒的牛型结核杆菌,接种在含有甘油、胆汁、马铃薯将有毒的牛型结核杆菌,接种在含有甘油、胆汁、马铃薯的培养基中,历时的培养基中,历时1313年年,经过,经过230230次传代次传代,而获得的一株,而获得的一株毒力减弱而抗原性不变的变异菌株。对人无致病力。毒力减弱而抗原性不变的变异菌株。对人无致病力。五、耐药性变异五、耐药性变异 敏感菌株敏感菌株
6、耐药菌株耐药菌株 多重耐药菌株多重耐药菌株例:例:1 1 痢疾杆菌(链霉素)痢疾杆菌(链霉素)敏感菌株敏感菌株 耐药菌株耐药菌株 依赖性菌株依赖性菌株 2 2 金葡菌对青霉素的耐药菌株,金葡菌对青霉素的耐药菌株,19461946年仅占年仅占1414,19661966年已高达年已高达9797;第一节第一节 与细菌遗传相关的物质与细菌遗传相关的物质 物质基础物质基础:染色体、质粒与转座子染色体、质粒与转座子 噬菌体噬菌体1 1 结构与大小:结构与大小:双股闭合环状双股闭合环状DNADNA,缺乏组蛋白,缺乏组蛋白,总长总长约约1mm1mm,约为菌体长度的,约为菌体长度的10001000倍。倍。2 2
7、 与真核染色体的区别:与真核染色体的区别:(1 1)单拷贝)单拷贝 (2 2)无内含子、转录产)无内含子、转录产 物不必加工剪切物不必加工剪切3 3 细菌致病岛:指病原菌染色体上编码许多毒力相关基细菌致病岛:指病原菌染色体上编码许多毒力相关基因的分子量较大(因的分子量较大(20Kb-100Kb20Kb-100Kb)的外源)的外源DNADNA片段。片段。一、细菌的染色体一、细菌的染色体二、质粒二、质粒(plasmid)(plasmid):1 1200KB200KB,为染色体的,为染色体的0 0.5 53 3,质粒不是细菌生存所必需;质粒不是细菌生存所必需;质粒的特征质粒的特征1 1 具有自我复制
8、能力具有自我复制能力2 2 质粒的转移性质粒的转移性 根据质粒能否通过细菌接合作用进行传递:根据质粒能否通过细菌接合作用进行传递:接合性质粒:接合性质粒:F F质粒质粒、R R质粒质粒 ,分子量大,分子量大 非接合性质粒:转导,非接合性质粒:转导,分子量小分子量小3 3、质粒丢失后不影响细菌的生命活动、质粒丢失后不影响细菌的生命活动4 4、质粒赋予细菌的生物学性状:、质粒赋予细菌的生物学性状:F F质粒质粒 fertility plasmidfertility plasmid:编码性菌毛;:编码性菌毛;R R质粒质粒 resisteance plasmidresisteance plasmid
9、 :使细菌产生耐药性使细菌产生耐药性ColCol质粒质粒 colicinogenic plasmidcolicinogenic plasmid :决定大肠杆菌产生大肠菌素决定大肠杆菌产生大肠菌素ViVi质粒质粒 virulence plasmidvirulence plasmid :与毒力有关:与毒力有关三三 噬菌体噬菌体 噬菌体(噬菌体(phagephage):):细菌和真菌的病毒。细菌和真菌的病毒。体积微小,结构简单,必需在活细胞内寄生与增殖。体积微小,结构简单,必需在活细胞内寄生与增殖。(一一)生物学性状:生物学性状:(1 1)噬菌体广布于自然界、大小以)噬菌体广布于自然界、大小以nmn
10、m计算计算(2 2)基本形态:即蝌蚪形,微球形,细杆状基本形态:即蝌蚪形,微球形,细杆状。(3 3)结构:有头部和尾部)结构:有头部和尾部(二二)噬菌体感染细菌的两种结果噬菌体感染细菌的两种结果 (噬菌体与细菌的相互关系)(噬菌体与细菌的相互关系)1 1 噬菌体增殖和细菌的裂解噬菌体增殖和细菌的裂解-溶菌性周期;溶菌性周期;吸附、穿入、生物合成、装配和释放。吸附、穿入、生物合成、装配和释放。毒性噬菌体:毒性噬菌体:在敏感细菌内增殖并引起细菌裂解的噬菌体。在敏感细菌内增殖并引起细菌裂解的噬菌体。噬菌体裂解细菌的现象噬菌体裂解细菌的现象:图3-22 2 溶原性细菌的形成溶原性细菌的形成-溶原性周期
11、溶原性周期 (1)(1)溶原性溶原性噬菌体(噬菌体(温和噬菌体温和噬菌体):侵染细菌后并不增殖,将基因整合在细菌侵染细菌后并不增殖,将基因整合在细菌 的基因中的基因中,并随细菌分裂而被分裂到两个,并随细菌分裂而被分裂到两个 细菌的基因中去的噬菌体。细菌的基因中去的噬菌体。(2 2)前噬菌体:指核酸)前噬菌体:指核酸整合到细菌染色体上的噬菌体。整合到细菌染色体上的噬菌体。(3 3)溶原性细菌:)溶原性细菌:带有前噬菌体基因组的细菌称带有前噬菌体基因组的细菌称 溶原状态可自发中止(溶原状态可自发中止(10105 5),),进入增殖周期,引起进入增殖周期,引起细菌裂解。细菌裂解。温和噬菌体温和噬菌体
12、 溶原性周期溶原性周期 溶菌性周期溶菌性周期 毒性噬菌体毒性噬菌体 溶菌性周期溶菌性周期 第第3 3节节 细菌变异的机制细菌变异的机制 变异变异 表型变异表型变异 基因型变异:基因的突变基因型变异:基因的突变 基因的转移与重组基因的转移与重组一、基因突变一、基因突变1 1、类型:、类型:点突变点突变:一个一个bpbp对对 碱基置换碱基置换 碱基碱基插入或缺失插入或缺失-移码突变移码突变 多点突变多点突变:两个以上:两个以上bpbp对对 染色体重排染色体重排 染色体缺失染色体缺失 染色体重复染色体重复 染色体倒位染色体倒位2 2 突变率突变率 自发突变,自发突变,1010-10 10-10-10
13、-6-6 诱发突变,诱发突变,1010-6-6-10-10-4-43 3、突变与选择:、突变与选择:突变株突变株极少,只有在适宜突变株生长而极少,只有在适宜突变株生长而不适宜不适宜野生株野生株的环境中才能被选择出来。的环境中才能被选择出来。二、细菌的基因转移和重组二、细菌的基因转移和重组供体菌供体菌:提供遗传物质的细菌;提供遗传物质的细菌;受体菌受体菌:接受接受DNADNA的细菌称为。的细菌称为。基因转移基因转移:供体菌供体菌DNADNA转移给转移给受体菌的过程受体菌的过程重组重组:转移的基因与转移的基因与受体菌受体菌DNADNA整合在一起整合在一起方式方式:转化转化、转导、接合和转导、接合和
14、溶原性溶原性转换转换1 1、转化、转化 (1)(1)定义定义:受体菌直接摄取供体菌受体菌直接摄取供体菌DNA,DNA,从而获得从而获得新的遗传性状的过程。新的遗传性状的过程。(2)(2)转化转化DNADNA来源来源:细菌溶解后释放的,人工提取的。细菌溶解后释放的,人工提取的。(3)(3)举例举例:肺炎球菌转化试验:肺炎球菌转化试验:取血培养取血培养活的活的S型型肺炎链球菌肺炎链球菌感染感染活的活的S型肺炎链球菌型肺炎链球菌肺炎球菌肺炎球菌转化试验转化试验取血培养取血培养活的活的R型型肺炎链球菌肺炎链球菌感染感染无菌生长无菌生长肺炎球菌肺炎球菌转化试验转化试验取血培养取血培养死的死的S型型肺炎链
15、球菌肺炎链球菌感染感染无菌生长无菌生长肺炎球菌肺炎球菌转化试验转化试验取血培养取血培养S死死+R活活感染感染活的活的S型肺炎链球菌型肺炎链球菌肺炎球菌肺炎球菌转化试验转化试验取血培养取血培养DNA(S)+R活活感染感染活的活的S型肺炎链球菌型肺炎链球菌肺炎球菌肺炎球菌转化试验转化试验细菌发生转化与下列因素有关:细菌发生转化与下列因素有关:(1 1)供体菌与受体菌的)供体菌与受体菌的DNADNA应有同源性,即亲缘关应有同源性,即亲缘关 系越近,转化效率越高;系越近,转化效率越高;(2 2)受体菌应处于感受态:)受体菌应处于感受态:受体菌能从环境中摄取受体菌能从环境中摄取DNADNA的能力称的能力
16、称感受态。感受态。2 2、接合、接合conjugation(1 1)定义)定义:细菌通过性菌毛相互沟通,将供体菌的细菌通过性菌毛相互沟通,将供体菌的质粒或染质粒或染色体色体DNADNA转移给受体菌的过程。转移给受体菌的过程。(2 2)F F质粒质粒接合转移过程接合转移过程:F F菌与菌与F F 性菌毛性菌毛 F F菌的菌的F F质粒中的质粒中的 菌接触菌接触 沟通沟通 一条一条DNADNA进入进入F F菌菌 F F菌长出性菌毛菌长出性菌毛 图3-6(3 3)R R质粒的接合质粒的接合 A 1959A 1959年年 日本日本 多重耐药多重耐药 +敏感敏感 多重耐药多重耐药 大肠杆菌大肠杆菌 志贺
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