①接合性质粒 ②非接合性质粒
(2)根据质粒在细菌内拷贝数多少 ①严紧型质粒 ②松弛型质粒
(3)根据相容性
①相容性——几种质粒同时共存于同一菌体内 ②不相容性——不能同时共存 *可借此对质粒进行分组、分群。
(4)根据所编码的生物学性状
质粒基因可编码多种重要的生物学性状:
致育质粒(fertility plasmid、F质粒)编码性菌毛,介导细菌之间的接合传递;
■耐药性质粒(resistance plasmid、R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(r质粒);
■毒力质粒(Vi质粒) 编码与该菌致病性有关的毒力因子; ■细菌素质粒:编码细菌产生细菌素; ■代谢质粒:编码产生相关的代谢酶。
三、转位因子
●转位因子(transposable element):是一类在细菌染色体、质粒或噬菌体之间可自行移动的一段特异的具有转位特性的核苷酸序列片段,又称移动基因。 ●转座子有二类:
①插入序列(insertion sequence,IS):最小,不超过2kb,只携带与转座功能有关的基因。 ②转座子(transposon,Tn):长度一般超过2kb,除携带与转位有关的基因外还携带其他基因(如耐药性、毒素基因等)。
四、整合子
定位:细菌染色体、质粒或转座子上。 基本结构:两端为保守末端(attI,59-be),中间为可变区(orf 1),含一个或多个基因盒。 功能元件:重组位点(attI,59-be);整合酶基因(intI);启动子(Pc)。 功能:通过转座子或接合性质粒,使多种耐药基因在细菌中进行水平传播。
第三节 基因的转移与重组
●基因转移(gene transfer):外源性的遗传物质由供体菌进入某受体菌细胞内的过程。
●基因重组(recombination):转移的基因与受体菌DNA整合在一起,使受体菌获得供体菌某些特性。
●细菌的基因转移和重组方式:转化、转导、接合、溶原性转换、原生质体融合。 1、转化(transformation):受体菌直接摄取供体菌游离的DNA片段获得新的遗传性状的过程称为转化。
2、接合(conjugation):是细菌通过性菌毛相互连接沟通,将遗传物质(主要是质粒DNA)从供体菌转移给受体菌。能通过结合方式转移的质粒称为接合性质粒,不能通过性菌毛在细菌间转移的质粒为非接合性质粒。
F质粒的接合
11
■F+ ——即F质粒,编码性菌毛,称雄性菌
■Hfr——F质粒整合到细菌染色体上,使细菌能高效地转移染色体上的基因,故称高频重组菌 ■F’——Hfr菌中的F质粒可从染色体上脱离下来,并带染色体上几个邻近的基因,故称F’ 三者均有性菌毛,均可发生接合
R质粒的接合
■细菌的耐药性与耐药性的基因突变及R质粒的接合转移等有关。
■R质粒有耐药传递因子和耐药决定因子两部分组成。耐药传递因子的功能与F质粒相似,可编码性菌毛的产生和通过接合转移;R决定子能编码对抗菌药物的耐药性。
3、转导(transduction):是以温和噬菌体为载体,将供体菌的一段DNA转移到受体菌内,使受体菌获得新的性状。 ■根据转导基因片段的范围,可将转导分为两类:普遍性转导(转导的DNA可是供菌染色体上的任何部分)、局限性转导(转导的DNA只限供菌染色体上的特定基因)。
4、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称为溶原性转换。
5、原生质体融合(protoplast fusion):G +菌形成原生质体后,在聚乙二醇(PEG)作用下,可使两种不同的细菌细胞发生融合的过程。
■融合后形成双倍体细胞,可短期生存,染色体重组,获得多种不同表型的重组融合体。 人为实验基因转移与重组。
第四节 基因突变
一、基因突变规律: 1、自发突变与诱发突变
①突变可以自然发生为:自发突变,具自发性,随机性。 ●彷徨试验(fluctuation test,波动试验):随机的、非定向的突变是在接触噬菌体之前就已发生,噬菌体对突变仅起筛选而不是诱导作用。
②人工诱导产生的突变为诱发突变,可提高突变率。
2、突变率:是指细菌生长时发生突变的频率。
3、突变与选择
●影印试验(replica plating):耐药突变株在接触药物之前出现,药物的作用是选择耐药株,淘汰敏感株。
4、回复突变与抑制突变 ●野生型(wild type):未发生突变的菌株。 ●突变型(mutant type):相对于野生型,某一性状发生改变的菌株。 ●回复突变(reverse mutation):有时突变株经过又一次突变可恢复为野生型的性状。
第五节 细菌遗传变异在医学上的实际意义
1、 影响细菌学诊断 2、 预防耐药菌株的扩散 3、 制备疫苗 4、 检测致癌物
5、 基因工程方面的应用
12
第七章 细菌的感染与免疫
第一节 正常菌落与机会致病菌
1、正常菌群:当人体免疫功能正常时,对宿主无害的,某些还对人有利,是为正常微生物群。 ■正常菌群对宿主的生理学作用:(问答)
⑴生物拮抗,其作用机制为:①受体竞争;②产生有害代谢产物;③营养竞争;④合成细菌素。 ⑵营养作用:参与宿主的物质代谢、营养物质转化和合成。 ⑶免疫作用 ⑷抗衰老作用
⑸抗肿瘤作用:①降解致癌物质;②激活巨噬细胞——抑制肿瘤细胞。
2、机会致病菌(致病条件)-----填空 ⑴正常菌群的寄生部位改变 ⑵宿主免疫功能低下
⑶菌群失调:在应用抗生素治疗感染性疾病的过程中,宿主某部位正常菌群中各菌种间的比例发生较大幅度的变化而产生的疾病。常可引起二重感染或重叠感染,即在抗菌药物治疗感染性疾病的过程中,发生了另一种新致病菌引起的感染。
第二节 细菌的致病作用(问答) 1、毒力:表示细菌致病性的强弱。
半数致死量:在一定条件下能引起50%的实验动物死亡的细菌数量或毒素剂量。 半数感染量:在一定条件下能引起50%的组织培养细胞的细菌数量或毒素剂量。
2、细菌的致病作用取决于:细菌的毒力、细菌侵入的数量、细菌侵入的途径
一、细菌的毒力
㈠侵袭力:致病菌能突破宿主皮肤、粘膜生理屏障,进入机体并在体内定植、繁殖扩散的能力。 1、黏附素 2、荚膜
3、侵袭性物质:侵袭素、侵袭性酶 4、细菌生物被膜
㈡毒素
■外毒素和内毒素的主要区别(简述) 来源 存在部分 化学成分 稳定性 毒性作用 G+菌和部分G-菌 从活菌分泌出,少数菌崩解后释出 蛋白质 60~80℃,30分钟 强,对组织器官有选择性毒害效应,引起特殊临床表现 外毒素 G-菌 细胞壁组分,菌裂解后释出 脂多糖 160℃,2~4小时 较弱,各菌的毒性作用大致相同,引起发热、白细胞增多、微循环障碍、休克、DIC等全身反应 13
内毒素
抗原性 特点 强,刺激机体产生抗毒素;甲醛液处理脱毒形成类毒素 1、大多数的化学本质是蛋白质 2、毒性作用强,对组织器官有高度选择性 3、绝大多数不耐热 4、抗原性强 5、可用人工化学方法脱去毒性(A亚基活性),保留其抗原性(B亚基结构) 1、神经毒素:破伤风梭菌、肉毒梭菌 2、细胞毒素:能直接损失宿主细胞(成孔毒素、磷脂酶类) 3、肠毒素:霍乱弧菌 弱,刺激机体产生的中和抗体作用弱;甲醛液处理不产生类毒素 1、产生于G-菌细胞壁 2、化学性质是LPS 3、对理化因素稳定 4、毒素作用相对较弱 5、不能用甲醛液脱毒而成为类毒素 分类 主要生物学作用 1、 2、 3、 第三节 宿主的免疫防御机制
皮肤与粘膜
发热反应 白细胞反应 内毒素血症和内毒素休克 屏障结构
血脑屏障
胎盘屏障
非特异性免疫(天然免疫)
吞噬细胞
补体
体液因素
溶菌酶
特异性免疫(获得性免疫))
体液免疫
防御素
细胞免疫
一、非特异性免疫机制 (一)屏障结构
*皮肤与黏膜屏障 :机械阻挡、纤毛运动;分泌杀菌物质;菌群拮抗作用 *血脑屏障:软脑膜+脉络膜+脑毛细血管+星状胶质细胞 *胎盘屏障:母体子宫内膜的基蜕膜+胎儿绒毛膜 (二)吞噬作用 吞噬细胞分为:
■大吞噬细胞:血液中单核细胞和组织中巨噬细胞 ■小吞噬细胞:血液中中性粒细胞
1、吞噬杀伤过程:趋化→接触→吞入→杀灭与消化→残渣排除
14
2、杀伤机制: 依氧杀菌机制
①呼吸爆发(需分子氧参加)
活性氧中介物(ROI):H2O2、O2-、OH-、O2等
分子氧被还原为
多种
活性氮中介物(RNI):NO、NO2-、NO3-等
对细菌均有直接毒性作用 (破坏细菌的DNA、蛋白质和膜脂类)
②髓过氧化物酶(MPO):存在于溶酶体中,与H2O2及氯化物的共同参与,对细菌、真菌等具有强大杀伤活性。
非依氧杀菌机制
■酸性作用:糖分解产酸而导致pH下降,抑制细菌生长而杀菌。
■溶酶体酶及杀菌蛋白:溶酶体、乳铁蛋白、蛋白水解酶、核酸酶、酯酶等,对细菌有杀伤、消化、分解作用。
3、吞噬作用的后果
■完全吞噬:病原体在吞噬溶酶体内被杀灭、消化、排除残渣的过程。(5-10分钟死亡,30-60分钟破坏) ■不完全吞噬:只被吞噬,却不被杀死。
■组织损伤:吞噬过程中,溶酶体酶(水解酶)也能破坏邻近的正常组织,造成组织损伤和炎症反应。
(三)体液因素 ■补体:调理,溶菌。
■溶菌酶:存在于血清,唾液,泪液,乳汁,主要作用于G+菌。 ■防御素:多肽,破坏胞外菌细胞膜。
二、特异性免疫
(一)体液免疫——抗体的作用 1、抑制病原体黏附 2、调理吞噬作用 3、中和细菌外毒素 4、溶菌作用
5、抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用(ADCC)
(二)细胞免疫
细胞毒T细胞(CTL)直接杀伤靶细胞 效应T细胞(Th1)产生细胞因子发挥作用
(三)黏膜免疫(mucosal immune system,MIS)
三、抗细菌感染免疫的特点 (一)抗胞外菌感染的免疫
■胞外菌:指寄生在宿主细胞外的组织间隙和血液、淋巴液和组织液中的细胞。如葡萄球菌。
15