细菌的遗传与变异

考 点

﹥细菌的遗传物质 ﹥细菌的变异现象 ﹥细菌变异的机制 ﹥遗传变异研究的实际意义 概述

遗传使微生物的性状保持其种属的稳定性，变异是微生物进化的基础。研究微生物遗传变异对微生物所致感染性疾病的预防、诊断和治疗有重要意义。

一、遗传变异的物质基础 ﹥细菌的遗传物质是DNA ﹥细菌遗传的物质基础存在于染色体、质粒和转位因子中 （一）细菌染色体

﹥为一条环状闭合双螺旋长链，反复折叠扭曲形成负超螺旋结构，减少了二级结构右手螺旋张力，使其结构更趋稳定；同时，负超螺旋的存在使复制又能不断向前推进，并为复制起始阶段解链提供所需能量。 ﹥细菌的基因结构呈连续性、几乎无内含子，因此，转录后的DNA不需加工剪切即可产生成熟的mRNA。细菌DNA复制和表达，大多数细菌的基因组中只有一个起始点顺序，复制时成团的DNA解开成环状。由DNA经过RNA到多肽链的过程，即基因表达的过程。 （二）细菌质粒

﹥概念：细菌体内染色体外的闭合环状双股DNA，有时也可呈线状或超螺旋状。 ﹥质粒的基本特性：

①质粒DNA的复制为不依赖细菌染色体而自主复制； ②不相容性，两种结构相似，密切相关的质粒不能稳定的存在于一个菌细胞； ③转移性；

④编码产物赋予细菌某些性状特征。 ﹥质粒的种类

种类 F质粒（致育质粒或致育因子） R质粒（耐药性质粒） Vi质粒（毒力质粒） 细菌素质粒（如Col质粒）

（三）细菌转位因子 概念：为存在于细菌染色体或质粒上的一段特异的核苷酸序列重复，它可在DNA分子中移动，不断改变它们在基因组内的位置，从一个基因组移动到另一个基因组中。 分类：

①插入序列：两末端为反向重复顺序和转座有关的基因组成，不携带其他任何已知和插入功能无关的基因区域，是最小的转位因子。

②转座子：除携带与转位有关的基因外，还携带一些结构基因，能整合到受体DNA的多个“热点”上。 ③转座噬菌体：一些具有转座功能的溶原性噬菌体。

二、微生物变异的现象

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作用 可编码性菌毛 编码细菌对抗菌药物的耐药性 编码与细菌致病性有关的毒力因子 编码大肠埃希菌产生大肠菌素

微生物变异现象可见于微生物的各种性状，表现为形态、结构、菌落、抗原性、毒力、酶活性、耐药性、空斑、宿主范围等的变异。可分为非遗传型变异和遗传型变异。微生物在一定的环境条件下发生的变异，不能稳定地传给子代，当环境条件改变，可能恢复原来性状，称为非遗传型变异；微生物的基因型发生改变，变异的性状能稳定地传给子代，并且不可逆转，称为遗传型变异。 （一）形态与结构变异

细菌在不同的生长时期菌体形态和大小可以不同，生长过程中受外界环境条件的影响也可发生形态变异。如细菌的L型形态呈现高度多形性且对渗透压敏感，在普通培养基中不能生长。细菌的一些特殊结构，如荚膜、芽胞、鞭毛等也可发生变异。 （二）培养特性变异

1.S-R变异指新从患者分离的沙门菌常为光滑型，经人工培养后菌落呈现粗糙型。常伴有抗原、毒力、某些生化特性的改变。 2.病毒突变株 一种是空斑突变株，是有些病毒在敏感细胞内连续培养传代过程中产生大小外形不同于野生型的空斑。空斑的变异和病毒对琼脂中硫酸多糖的敏感与否有关，突变发生在编码具有吸附敏感宿主细胞的壳蛋白基因上。另一种为宿主依赖性突变株，其发生是由于终止密码子取代原有编码氨基酸的密码子的无义突变，使之翻译的肽链变短，丧失了原有的蛋白功能。 （三）毒力变异 有毒力减弱和增强两种。卡介苗是一株毒力减弱而保留抗原性的变异株，预防接种对人不致病，却可使人获得免疫力。 （四）耐药性变异

是对某种抗菌药物敏感的细菌变成对该药物耐受的变异。其产生可通过细菌染色体耐药基因的突变、耐药质粒的转移和转座子的插入，使细菌产生一些新的酶类或多肽类物质，破坏抗菌药物或阻挡药物向靶细胞穿透，或发生新的代谢途径，从而产生对抗生素的耐药性，造成临床药物治疗的失败。 （五）热源性变异 （六）酶活性变异

三、细菌变异的机制 ﹥基因的突变 ﹥基因的转移和重组 （一）基因的突变 ﹥基因突变的规律 （1）自发突变和诱导

每个细菌都可自发突变，但频率很低。 （2）随机突变和选择

突变是随机和不定向的，细菌染色体上数千个基因中哪个基因发生突变、导致何种性状的改变均不是由外界因素决定。 （3）突变和回复突变

某种细菌在自然环境下大多数所具有的表型菌株称为野生型菌株，发生突变后的菌株则称为突变型株。经过再次突变又可成为与野生型相同表型的过程称为回复突变。 ﹥突变的类型 （1）碱基的置换 ·转换 ·颠换 （2）碱基的插入和缺失——移码突变 （3）转位因子的插入

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（二）基因物质的转移和重组 1.转化 2.转导 3.接合 4.溶源性转换 5.原生质体融合

1.转化：是受体菌直接摄取供体菌提供的游离DNA片段整合重组，使受体菌的性状发生变异的过程。 2.转导：是以噬菌体为媒介，将供体菌的基因转移到受体菌内，导致受体菌基因改变的过程。

3.接合：受体菌和供体菌直接接触，供体菌通过性菌毛将所带有的F质粒或类似遗传物质转移至受体菌的过程。

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4.溶原性转换：是噬菌体的DNA与细菌染色体重组，使宿主菌遗传结构发生改变而引起的遗传型变异。

细菌染色体间的重组。

四、遗传变异研究的实际意义 ﹥在疾病的诊断、治疗与预防中的应用 ﹥在测定致癌物质中的应用 ﹥在流行病学中的应用 ﹥在基因工程中的应用

【例题】细菌遗传的物质基础存在于 A.染色体和质粒中 B.质粒和转位因子中 C.染色体和转位因子中 D.染色体、质粒和转位因子中

E.染色体、质粒、温和噬菌体和转位因子

『正确答案』D

『答案解析』细菌遗传的物质基础存在于染色体、质粒和转位因子中。

【例题】介导细菌间接合的物质是 A.鞭毛 B.菌毛 C.普通菌毛 D.性菌毛 E.核糖体

『正确答案』D

5.原生质体融合：两种经过处理失去细胞壁的原生质体混和可发生融合，融合后的双倍体细胞可发生

『答案解析』接合：受体菌和供体菌直接接触，供体菌通过性菌毛将所带有的 F质粒或类似遗传物质

转移至受体菌的过程。

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