细菌的遗传与变异

医学微生物学，内容细菌的遗传与变异--第九版人卫，希望这份脑图会对你有所帮助。

细菌的遗传与变异

• 包含染色体、质粒、整合在染色中的噬菌体基因组、可移动元件
  • 染色体：单倍体，环状或线状，单拷贝。两侧往往有重复序列、插入序列或RNA，片段中间所带的基因与细菌耐药性、致病性/毒力或某些代谢有关，称为耐药岛、致病岛/毒力岛或代谢岛。
  • 质粒具有独立复制能力的遗传物质，存在于细胞质内。可自行丢失或通过人工处理消除。
  • 噬菌体是侵袭细菌的病毒，其基因组所携带的遗传信息可赋予宿主菌某些生物学性状
  • 可移动元件
    • 插入序列
      • 不携带任何与转位功能无关的基因。
      • 共同特征：两段末端有反向重复序列，是重组酶的识别位点；中心序列编码转座酶及与转录有关的调节蛋白。
      • 可独立存在，也可成为转座子的一部分
      • 不携带耐药基团或其他基因
    • 转座子
      • 插入序列-功能基因-插入序列。中间功能基团为耐药性基团、抗重金属基团、毒力集基团和糖发酵基团
    • 整合子
      • 可移动DNA分子。具有独特结构，可捕获和整合外源性基因，使之转变为功能性基因的表达单位。
      • 可通过转座子或结合性质粒，使多种耐药基因在细菌水平传播。
    • 可发生在统一染色体也可发生在染色体之间、质粒之间或染色体质粒之间
• 细菌基因突变
  • DNA碱基对的置换、插入、缺失所致的基因结构的改变，分点突变、插入或缺失突变及多点突变。
  • 基因的自发突变、基因的诱发突变，突变与选择，回复突变与抑制突变
• 基因的转移与重组
  • 重组
    • 同源重组
      • 具有共同起源的序列相同或相近的供体和受体DNA基因片段之间，可在受体-供体间双向交换DNA片段，也可单向转移DNA片段
    • 非同源重组
  • DNA可从一种生物转移至另一种生物，整合至染色体，改变其遗传信息的组成，这类基因转移的方式称转移
    • 转化
      • 受体菌直接摄取供体菌（外源）DNA片段而获得新的遗传性状的过程。
      • DNA片段一旦进入受体菌，与染色体发生同源重组，可遗传给后代。如果与受体菌基因组无同源性，摄入的DNA片段则发生降解
      • 影响因素：1.供、受体菌的基因型：亲缘关系越近，基因型越相似，转化率越高。2.受体菌的生理状态：受体菌只有在感受态的生理状态下才能摄入外源DNA片段。（感受态细菌表面带正电荷且发生细胞膜通透性增高等改变，有利于细胞对外源性DNA片段的摄取）3.环境因素：钙离子、镁离子、cAMP可维持DNA稳定。
    • 接合
      • 细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物质从供体菌传递给受体菌的方式
        • F质粒可游离在细胞质也可整合到细菌染色体上从而导致宿主菌染色体所含基因的转移（高频重组株）
          • 功能：不相容性、性菌毛的合成与组装、维持细菌接合配接时的稳定性、切割解旋DNA，并促使转移链进入受体菌
        • R质粒：由耐药传递因子和耐药决定子组成。
          • 功能：与F质粒相似。编码性菌毛，决定质粒的复制、接合和转移。
    • 转导
      • 由噬菌体介导，将供体菌的DNA片段转入受体菌，重组后使受体菌获得供体菌的部分遗传性状。
        • 普遍性传导结果：1.完全转导：供体菌DNA片段通过同源重组整合至受体菌染色体，随染色体复制稳定遗传2.流产转导：供体菌的DNA游离在细胞质中，不能自身复制，也不能传代。
        • 局限性转导：只限于供菌染色体上个别特定的基团。噬菌体具有宿主特异性，故转导现象仅发生于同种细菌之间
        • 溶源性转换
          • 温和噬菌体感染宿主菌后以前噬菌体形式与细菌基因组整合，使宿主菌成为溶源性细菌，从而获得由噬菌体基因编码的某些生物学性状
• 遗传变异的意义
  • 形态结构变异与细菌学诊断
  • 耐药性变异与防控
  • 毒力变异与疫苗研制
  • 流行病学分析方面的应用
  • 致癌物质检测中的应用
  • 基因工程方面的应用