细菌的遗传学
病原生物学教研室
细菌遗传变异的物质基础
遗传,
变异,
① 遗传型变异（基因型变异 ）
② 非遗传型变异（表型变异 ）
遗传物质,DNA
基因组,细菌染色体
染色体以外遗传物质
（质粒和转位因子等）
一 细菌染色体
双股环状 DNA组成
无内含子
双向复制
二 质粒
染色体以外的遗传物质, 双股环状闭合
DNA,编码某些生物学性状
特征,
⑴ 有自我复制的能力
一个质粒是一个复制子
紧密型：复制与染色体同步
松弛型：与染色体的复制不相关
⑵ 编码某些表型,
F质粒 （ 致育性质粒 ）
R质粒 （ 耐药性质粒 ）
Vi质粒 （ 毒力质粒 ）
Col质粒 （ 细菌素质粒 ）
代谢质粒
⑶ 可自行丢失或人工消除
消除质粒，其所赋予的特性也随之消失
⑷ 可在细菌间转移
通过接合、转导、转化等方式
⑸ 可分为相容性与不相容性两种
相容性：几种质粒共存于一个细菌内
不相容性,几种质粒不能存于一个细菌内
2 医学上重要的质粒,
F质粒（致育质粒） 与性生殖功能有
关带有,能长出性菌毛 ;无 F质粒的为雌性
菌,无性菌毛
耐药性质粒 编码对抗生素和重金属
盐类的耐药性,包括接合性 (R)耐药性质粒
和非接合性耐药性质粒
毒力质粒或 Vi质粒 编码与致病性
有关的致病因子,如大肠埃希菌质粒编
码的耐热性肠毒素 (ST)和不耐热性肠
毒素 (LT)
细菌素质粒 编码各种细菌素,如
大肠埃希菌 Col质粒编码的大肠菌素
代谢质粒 编码产生各种相关的代
谢酶,如沙门菌发酵乳糖的能力是质粒
编码
三 其他遗传物质
转座因子
前噬菌体 （ prophage）,
转座因子
细菌 DNA上的一段特异性核苷酸
转移：质粒－质粒
质粒－染色体
包括,
插入序列 (insertion sequence,IS)
转座子 (transposon,Tn)
２前噬菌体 （ prophage）,
当前噬菌体整合到细菌染色体上,
有时可成为溶原菌的一种基因, 编码
某种产物, 能改变溶原性细菌的某些
生物学性状 。 如白喉棒状杆菌, 肉毒
梭菌等的外毒素就是前噬菌体某些基
因编码的
细菌的变异现象
一 形态变异结构变异
L型，失去特殊结构
二 毒力变异
增强、减弱
三 抗原性变异
I型 -II型,O Ag
四 耐药性变异
耐药株、依赖株
五 酶活性变异
营养缺陷型
六 菌落变异
S-R变异
。
细菌的变异机制
基因突变
细菌基因的转移和重组
1,基因突变 (mutation),
遗传物质结构发生突然改变
基因突变类型,
基因突变,点突变
染色体畸变,范围大
突变株,
野生株,
基因突变的规律
⑴ 随机发生
⑵ 抗菌药物的使用与细菌耐药性的
产生并无必然联系
⑶ 具有相对稳定性
⑷ 突变可回复
耐药性菌株在接触药物前已出现,
抗菌药物的作用只是选择耐药株
细菌的基因转移和重组的方式,
转化
转导
溶原性转换
接合
原生质体融合
（ 1） 转化 (transformstion),
受体菌 直接摄取 供体菌的 游离 DNA片段，
使受体菌获得新的遗传性状。
（ 2） 转导 (transduction),
以 温和噬菌体 为媒介,将供体菌
的一段 DNA转移到受体菌内, 使受体
菌获得新的遗传性状 。
普遍转导：完全转导
流产转导
局限转导,
普遍性转导,完全转导和流产转导
普遍性转导模式图
局限性转导,
普遍转导：装配错误
局限转导：脱落错误
,（ 3） 溶原性转换 (lysogenic conversion),
溶原性细菌因染色体上整合有 前噬菌
体 而获得新的遗传性状 。
(4) 接合 （ conjugation）,
供体菌通过 性菌毛 将 DNA转入受体菌内，
使受体菌获得新的遗传性状。
F质粒,
雄性菌,F+,性菌毛 （ +）,供体菌
雌性菌,F-,性菌毛 （ -）,受体菌
R质粒,
接合性：耐药性传递因子, 性菌毛
耐药性决定子,耐药性
方式：接合
非接合性：耐药性决定子
方式：转化或转导
高频重组株 （ Hfr）,
F质粒如整合到细菌染色体上时，则该
细菌能以较高的频率转移染色体基因，
与受体菌 F－ 的染色体重组 。
F质粒在末端,F-菌获的 F质粒的机会
和很少。
（ 5） 原生质体融合
两个细菌 原生质体 在聚乙二醇 （
PEG)作用下 融合,形成二倍体细胞，具
有 两套染色体,表现两者的特征。
细菌遗传变异的实际意义,
1,在 疾病的诊断, 预防和治疗方面的应用
2,在 测定致癌物质中的应用
3．在 流行病学中的应用
4.在 基因工程中的应用
细菌－细菌,转化：供－受（直接）
转导：供－受（温和噬菌体）
接合：供－受（性菌毛）
原生质体融合：原－原（ PEG）
噬菌体－细菌：溶原性转换：前噬菌体
病原生物学教研室
细菌遗传变异的物质基础
遗传,
变异,
① 遗传型变异（基因型变异 ）
② 非遗传型变异（表型变异 ）
遗传物质,DNA
基因组,细菌染色体
染色体以外遗传物质
（质粒和转位因子等）
一 细菌染色体
双股环状 DNA组成
无内含子
双向复制
二 质粒
染色体以外的遗传物质, 双股环状闭合
DNA,编码某些生物学性状
特征,
⑴ 有自我复制的能力
一个质粒是一个复制子
紧密型：复制与染色体同步
松弛型：与染色体的复制不相关
⑵ 编码某些表型,
F质粒 （ 致育性质粒 ）
R质粒 （ 耐药性质粒 ）
Vi质粒 （ 毒力质粒 ）
Col质粒 （ 细菌素质粒 ）
代谢质粒
⑶ 可自行丢失或人工消除
消除质粒，其所赋予的特性也随之消失
⑷ 可在细菌间转移
通过接合、转导、转化等方式
⑸ 可分为相容性与不相容性两种
相容性：几种质粒共存于一个细菌内
不相容性,几种质粒不能存于一个细菌内
2 医学上重要的质粒,
F质粒（致育质粒） 与性生殖功能有
关带有,能长出性菌毛 ;无 F质粒的为雌性
菌,无性菌毛
耐药性质粒 编码对抗生素和重金属
盐类的耐药性,包括接合性 (R)耐药性质粒
和非接合性耐药性质粒
毒力质粒或 Vi质粒 编码与致病性
有关的致病因子,如大肠埃希菌质粒编
码的耐热性肠毒素 (ST)和不耐热性肠
毒素 (LT)
细菌素质粒 编码各种细菌素,如
大肠埃希菌 Col质粒编码的大肠菌素
代谢质粒 编码产生各种相关的代
谢酶,如沙门菌发酵乳糖的能力是质粒
编码
三 其他遗传物质
转座因子
前噬菌体 （ prophage）,
转座因子
细菌 DNA上的一段特异性核苷酸
转移：质粒－质粒
质粒－染色体
包括,
插入序列 (insertion sequence,IS)
转座子 (transposon,Tn)
２前噬菌体 （ prophage）,
当前噬菌体整合到细菌染色体上,
有时可成为溶原菌的一种基因, 编码
某种产物, 能改变溶原性细菌的某些
生物学性状 。 如白喉棒状杆菌, 肉毒
梭菌等的外毒素就是前噬菌体某些基
因编码的
细菌的变异现象
一 形态变异结构变异
L型，失去特殊结构
二 毒力变异
增强、减弱
三 抗原性变异
I型 -II型,O Ag
四 耐药性变异
耐药株、依赖株
五 酶活性变异
营养缺陷型
六 菌落变异
S-R变异
。
细菌的变异机制
基因突变
细菌基因的转移和重组
1,基因突变 (mutation),
遗传物质结构发生突然改变
基因突变类型,
基因突变,点突变
染色体畸变,范围大
突变株,
野生株,
基因突变的规律
⑴ 随机发生
⑵ 抗菌药物的使用与细菌耐药性的
产生并无必然联系
⑶ 具有相对稳定性
⑷ 突变可回复
耐药性菌株在接触药物前已出现,
抗菌药物的作用只是选择耐药株
细菌的基因转移和重组的方式,
转化
转导
溶原性转换
接合
原生质体融合
（ 1） 转化 (transformstion),
受体菌 直接摄取 供体菌的 游离 DNA片段，
使受体菌获得新的遗传性状。
（ 2） 转导 (transduction),
以 温和噬菌体 为媒介,将供体菌
的一段 DNA转移到受体菌内, 使受体
菌获得新的遗传性状 。
普遍转导：完全转导
流产转导
局限转导,
普遍性转导,完全转导和流产转导
普遍性转导模式图
局限性转导,
普遍转导：装配错误
局限转导：脱落错误
,（ 3） 溶原性转换 (lysogenic conversion),
溶原性细菌因染色体上整合有 前噬菌
体 而获得新的遗传性状 。
(4) 接合 （ conjugation）,
供体菌通过 性菌毛 将 DNA转入受体菌内，
使受体菌获得新的遗传性状。
F质粒,
雄性菌,F+,性菌毛 （ +）,供体菌
雌性菌,F-,性菌毛 （ -）,受体菌
R质粒,
接合性：耐药性传递因子, 性菌毛
耐药性决定子,耐药性
方式：接合
非接合性：耐药性决定子
方式：转化或转导
高频重组株 （ Hfr）,
F质粒如整合到细菌染色体上时，则该
细菌能以较高的频率转移染色体基因，
与受体菌 F－ 的染色体重组 。
F质粒在末端,F-菌获的 F质粒的机会
和很少。
（ 5） 原生质体融合
两个细菌 原生质体 在聚乙二醇 （
PEG)作用下 融合,形成二倍体细胞，具
有 两套染色体,表现两者的特征。
细菌遗传变异的实际意义,
1,在 疾病的诊断, 预防和治疗方面的应用
2,在 测定致癌物质中的应用
3．在 流行病学中的应用
4.在 基因工程中的应用
细菌－细菌,转化：供－受（直接）
转导：供－受（温和噬菌体）
接合：供－受（性菌毛）
原生质体融合：原－原（ PEG）
噬菌体－细菌：溶原性转换：前噬菌体
