病原8.细菌的遗传与变异课件.ppt
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1、第三节 细菌的遗传与变异,基本概念,遗传: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。变异: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。细菌的变异分为:1.遗传性变异:基因变 不可逆 可遗传 2.非遗传性变异:基因未变 可逆 不遗传,遗传性变异与非遗传性变异的比较,一.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,细菌的大小和形态: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:鼠疫耶氏菌在陈旧培养物上细菌的多形态性、细菌L型。细菌的特殊结构:如荚膜(肺炎链球菌)、芽胞(炭疽芽孢杆菌)、鞭毛(变形杆菌
2、H-O变异)也可发生变异。,(一)形态结构的变异,(一)形态结构的变异,3-6%食盐鼠疫耶氏菌 多形态性 陈旧培基物,青霉素、溶菌酶正常形态细菌 L型变异 抗体或补体(部分或完全失去胞壁),细菌的菌落:有光滑(S)型和粗糙(R)型两种。S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、干燥、边缘不整齐,称SR变异。SR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。S型菌的致病性强,但有少数R型菌的致病性强,如结核分枝杆菌。,(二)菌落变异,(二)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 原因:失去LPS的特异多糖,S型菌落,R型菌落,
3、毒力增强:无毒力的白喉棒状杆菌常寄居在咽喉部,不致病;当感染了-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。毒力减弱: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(BCG)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13年,连续传230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,增强 棒状噬菌体白喉棒状杆菌 获得白喉毒素 减弱 胆汁、甘油、马铃薯培养基牛分枝杆菌 卡介苗 13年(230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,卡介苗
4、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。,耐药性变异:细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,即多重耐药性。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,并成为当今医学上的重要问题。,(四)耐药性变异,(四)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。含链霉素培基痢疾杆菌 依链株 长期培养,二.细菌遗传变异的物质基础,(一)细菌的染色体(二)染色体外的遗传物质 1.细菌的质粒 2.噬菌体
5、3.转位因子,(一)细菌的染色体,是裸露的DNA,无组蛋白包绕。由一条双股环状DNA分子反复回旋盘绕而成,附着在横隔中介体或细菌膜上。基因与真核细菌不同,基因是连续的,无内含子,转录后形成的mRNA不必再剪切、拼接,可直接翻译成多肽。DNA的复制,在大肠杆菌已被证明是双向复制。自大肠杆菌提取的DNA是一条完整的DNA链,分子量仅为人体细胞DNA量的0.1%。大肠杆菌的DNA约为4106个碱基对,因此约有5000多个基因,可编码几千种多肽。,概念:是细菌染色体以外的遗传物质,是环状闭合的双链DNA。质粒基因可编码多种重要的生物学性状。,1.质粒,(二)染色体外的遗传物质,具有自我复制的能力。DN
6、A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。转移性。可分为相容性与不相容性两种。,(1)质粒DNA的主要特征,(2)医学上重要的质粒,1)致育质粒(F质粒):编码细菌的性菌毛2)耐药性质粒:编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药 性。分两类,一是接合性耐药质粒(R质粒),另一是非接合耐药性质粒;3)细菌素质粒:编码细菌产生细菌素;4)毒力质粒(Vi质粒):编码与该菌致病性有关的毒力因子;5)代谢质粒:编码产生相关的代谢酶。,噬菌体:是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒。噬菌体具有病毒的一些特性:个体微小、没有细胞结构、专性细胞内寄生。噬菌体分布:极广,凡是有细菌的场所,就
7、可能有相应的噬菌体的存在。,2.噬菌体,噬菌体很小,用电镜观察。在电镜下有三种形态:蝌蚪形、微球形和丝形。大多数噬菌体呈蝌蚪形,由头部和尾部两部分组成。,(1)噬菌体的形态与结构,蝌蚪形噬菌体结构模式图,噬菌体的其他生物学性状,化学组成:噬菌体主要由核酸和蛋白质组成。遗传物质:DNA或RNA,由此分成DNA噬菌体和RNA噬菌体。蛋白质:构成头部的衣壳及尾部,起着保护核酸的作用。抗原性:噬菌体具有抗原性,能刺激机体产生特异性抗体。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的繁殖体强,75 30min灭活。能耐受低温和冰冻,但对紫外线和X射线敏感。,(2)噬菌体与细菌的相互关系,噬菌体感
8、染细菌有两种结果:噬菌体增殖,细菌被裂解,建立溶菌性周期,这类噬菌体称为毒性噬菌体。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,建立溶原性周期,这类噬菌体称为温和噬菌体。,噬菌体可分为两类:毒性噬菌体: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。温和噬菌体: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DNA能随细菌DNA复制,并随细菌的分裂而传代。,(2)噬菌体与细菌的相互关系,1)噬菌体的溶菌性周期,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出子代噬菌体的过程。增殖方式:毒性噬菌体在敏感菌内以复制方式进行增殖。增殖过程包括:吸附穿入、生
9、物合成、成熟释放。,吸附,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溶菌性周期,2)溶原性周期,温和噬菌体有溶原性周期和溶菌性周期溶原性周期:温和噬菌体的基因组能与宿主菌基因组整合,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:整合在细菌基因组中的噬菌体基因组。溶原性细菌:带有前噬菌体基因组的细菌。,温和噬菌体的溶菌性周期,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,产生成熟噬菌体,导致细菌裂解。,2)溶原性周期,温和噬菌体可有三种存在状态:A.游离的具有
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