变异
• 遗传性变异（基因型变异）
– 细菌的基因结构发生了改变，如基因突变或 重组，不可逆，可遗传给后代。
• 非遗传性变异（表型变异）
– 环境改变导致，基因结构未发生变异，可逆， 不可遗传。
形态结构变异
•
3-6%食盐
鼠疫杆菌────→多形态性(衰残型)。
琼脂培基
形态结构变异
•
青霉素、溶菌酶
正常形态细菌──────→ L型变异
耐药性变异
• 细菌对某种抗菌药物有敏感变成耐药的变异 称为耐药性变异。
• 金黄色葡萄球菌耐青霉素的菌株已从1946年 的14%上升至目前的80%。
• 有些细菌还表现为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(耐药菌株)
长期培养
菌落变异
•
在陈旧培养基中长期培养
• 营养培养基(Nutrient medium)： 又称LB(Luria broth) or YT培养基,含酵母提取物、蛋白胨 氯 化钠。又称完全培养基
• 原养型菌(prototroph):能在基本培养基生长的菌 株
• 野生型菌(wildtype):指某一微生物在发生营养 要求突变以前的原始菌
• 补充培养基：在基本培养基中有针对性地加上 某一种或几种其自身不能合成的成分，以满足 相应营养缺陷型生长的培养基。
突变是指遗传物质突然发生了稳定的可遗传的变 化.包括数量与结构的改变。
以细菌进行遗传学试验之困惑：细菌基因的突变 是自发还是被诱导。三个经典实验
自发还是诱变的证明
（一）波动试验Fluctuation test
1943年S.E. Luria & M. Delbruck 波动试验 (Fluctuation test)(1943; Genetics 28:491511)
自发还是诱变的证明
三、影印培养法
1951年J&E Lederberg 发明影印培养法法 (Replica plating) 直接证明了突变的自发 性：细菌的抗药性发生在加入药物以前， 而药物的作用只是把突变型筛选出来。
影印培养法可以分离出纯种的突变株，它在微生 物遗传的理论和育种研究中都有广泛的应用
抗体或补体
(部分或完全失去胞壁)
正常霍乱弧菌
霍乱弧菌L型
形态结构变异
• 特殊结构的变异
42-43℃ 炭疽杆菌────→失去形成芽胞能力, 毒性
10-20天
降低
变形杆菌（H） 1%石炭酸 （O）
迁徙生长
单个菌落
鞭毛变异
毒力变异
•
胆汁、甘油、马铃薯培养基
牛型结核杆菌────────→卡介苗
13年(230代)
Luria & Delbruck
自发还是诱变的证明
二、 涂 布 试 验
Newcombe涂布实验结果
未涂布的 5 3 4 8 2 6
总计 28
涂布的 198 14 16 13 4 112 353
涂布试验于1949年 由H. Newcombe 设计。 其原理与波动试验相同。
如果细菌抗性是诱发的，加入phage前重新 涂布无非使细菌所处的位置发生了变化， 但如果是自发产生的，则可使重新涂布 的培养皿中长出多得多的抗性菌落。
T1 phage: 烈性噬菌体 E.coli敏感菌
Phage-picture
实验推理：如果细菌的抗性是由phage引起的 (adaptation),则分装于小管中的样品将出现大致 相等数目的抗性细菌，但如果抗性突变是自发 的，则各小管中样品中所含突变的细菌数应与 发生突变的早晚有关。
实验结果：各小管所涂平板抗性菌落数相差极大， 说明抗性不是phage诱导出来的，而是在接触 到phage之前，在某一次细胞分裂过程中随机 地自发产生的。
发展迅速： 细菌遗传学是是分子生物学的重要基础，是基因
工程的奠基石
几个基本概念
• 基本培养基(minimal medium)：只含有少量无 机盐(如：Na+ K + Mg + + NH4 + )，痕量营养元 素(如：B1)和一种碳源(如：葡萄糖、甘油)。 凡能满足某一菌种野生型和原养型菌株营养要 求的最低成分的组合培养基。
ห้องสมุดไป่ตู้
光滑型菌落 ─────→ 粗糙型菌落
S 或在有免疫力的人体内 R
• 失去LPS的特异性多糖重复单位
细菌遗传学-基因突变与基因转移
起步较晚：主要是细菌遗传学的研究要以群体为 研究对象，而多细胞的动植物的遗传学却能以 个体为研究对象。
细菌作为遗传学研究的优点：细菌是单倍体，遗 传物质的改变即可导致表型的改变，并且繁殖 快速，而真核生物是二倍体，遗传物质的改变 却不一定导致表型的改变。
• 营养缺陷型表示：所要求的营养物的头三个字 母表示，如bio-，对应的野生型以bio+表示
• 营养缺陷型菌(auxotroph):不能在基本培养基上 生长，而只能在营养培养基生长的菌株。该类 型菌多是与生化合成反应有关的基因发生了变 异，使正常的代谢过程受到阻碍。该类型菌在 工业上有很大的应用价值。如Met-Vel - E.coli 生产Thr
细菌的基因符号和命名
例
Strain No. Sex genotype phenotype
CSH1
F- trpB-lacZ-thi-strA Trp-Lac-B1-Strr
CSH 13 F′lacZ proA+ B+ ;△(lac pro)supE thi
一、基因突变
突变的自发性
从孟德尔遗传学到分子现代遗传学的建以都是以 变异的研究为基础的。无论是基因结构的确定、 基因定位，还是基因表达和调控，以及育种等 实际应用都是如此。细菌的遗传学则主要以其 中的突变体为实验材料进行研究。
细菌遗传学
遗 传与变异 变异: 基因突变与基因
转移
细菌的遗传和变异
• 遗传（heredity）
– 遗传使细菌的性状保持相对稳定，且代代相 传，使其种属得以保存。
• 变异（variation）
– 在一定条件下，子代和亲代之间以及子代和 子代之间的差异称为变异。
细菌的变异现象
• 形态、结构变异（如：孢子、荚膜、鞭毛） • 毒力变异 • 耐药性变异 • 代谢变异（营养缺陷、糖发酵类型、生化反应） • 抗原性变异 • 菌落变异 • 温度敏感性变异
Like the fluctuation test, replica plating shows that mutations are not induced by the selective media on the plate.The X on the plates is to indicate that they have the same orientation