資源簡介

如何理解抗藥性越來越強(qiáng)“是若干個(gè)突變累加一起的產(chǎn)物”？
青霉素使用之前，細(xì)菌對青霉素的抗藥性存在著變異，有的抗藥性強(qiáng)，有的抗藥性弱。患者使用青霉素后，體內(nèi)絕大多數(shù)細(xì)菌被殺死，這叫不適者被淘汰；極少數(shù)抗藥性強(qiáng)的細(xì)菌卻能留下來并繁殖后代，這叫適者生存。活下來的抗藥性強(qiáng)的細(xì)菌，繁殖的后代有的抗藥性強(qiáng)，有的抗藥性弱，再次使用青霉素時(shí)，又把抗藥性弱的細(xì)菌殺死，抗藥性強(qiáng)的細(xì)菌活下來。這樣經(jīng)過若干代的反復(fù)選擇，最終活下來的細(xì)菌大多是抗藥性強(qiáng)的細(xì)菌，在使用同等劑量的青霉素時(shí)，就不能起到很好的抑制殺菌作用，導(dǎo)致青霉素的治療效果越來越差，因此青霉素的使用對細(xì)菌的進(jìn)化起了選擇作用。
由于青霉素的反復(fù)使用，就會使細(xì)菌的抗藥性狀逐代積累而加強(qiáng)，從這個(gè)過程中可以看出，雖然生物的變異是不定向的，但是自然選擇是定向的。
高中生物學(xué)新教材必修2第134頁
如何理解青霉素抗藥性越來越強(qiáng) “是若干個(gè)突變累加一起的產(chǎn)物”，如何累加？
1.抗藥性金黃色葡萄球菌簡介
抗藥性金黃色葡萄球菌是一類皮膚天然菌群，同時(shí)存在于30%-50%人群的外粘膜層中，這種寄生方式不會引發(fā)明顯的疾病，但在特定情況下會造成皮膚損傷、心內(nèi)膜炎、急性肺炎、骨髓炎以及膿毒癥。
金黃色葡萄球菌
抗藥性金黃色葡萄球菌（MRSA）的一個(gè)獨(dú)特菌株，能抵抗所有青霉素，包括甲氧西林及其他抗β內(nèi)醘胺酶的青霉素。
抗藥性金黃色葡萄球菌首次發(fā)現(xiàn)于1961年的英國，現(xiàn)時(shí)已廣泛散播，在醫(yī)院中它更被稱為超級細(xì)菌。
細(xì)菌對青霉素的耐藥性分為固有性耐藥和獲得性耐藥，固有耐藥是指某一病原微生物對某種抗微生物藥物的天然耐藥性，編碼這種耐藥性的基因位于病原微生物的染色體上，且這種耐藥性可以代代相傳，如綠膿桿菌、不動桿菌屬、結(jié)核桿菌、鼠疫桿菌等多種細(xì)菌就對青霉素存在固有耐藥。
還有一種耐藥性，則是由于細(xì)菌與青霉素接觸后,由質(zhì)粒介導(dǎo)，通過改變自身的代謝途徑，使其不被青霉素殺滅而體現(xiàn)出的耐藥性，稱為獲得性耐藥。
2.抗菌藥物產(chǎn)生耐藥性的分子生物學(xué)機(jī)制
抗菌藥物產(chǎn)生耐藥性，為人類戰(zhàn)勝病原菌提出了一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。細(xì)菌耐藥的機(jī)制非常復(fù)雜，通常認(rèn)為涉及以下幾個(gè)方面：
（1）產(chǎn)生滅活酶和鈍化酶
細(xì)菌能產(chǎn)生可破壞抗生素或使之失去抗菌作用的酶，使藥物在作用于菌體前即被破壞或失效。
例如，有些細(xì)菌生產(chǎn)的青霉素酶可以破壞青霉素結(jié)構(gòu)中的β-內(nèi)酰胺環(huán)，使其失效，產(chǎn)生青霉素酶是細(xì)菌對青霉素產(chǎn)生耐藥性最常見，也是最重要的一種途徑。
（2）抗菌藥物滲透障礙
細(xì)菌外層的細(xì)胞膜和細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)對阻礙抗生素進(jìn)入菌體有著重要作用。膜上有親水性的藥物通過蛋白，稱外膜蛋白，主要有2種：分子較大的為OmpF和分子較小的為OmpC；最近又發(fā)現(xiàn)了第三種蛋白PhoE。
外膜蛋白的缺失可導(dǎo)致細(xì)菌耐藥性的發(fā)生，在某些細(xì)菌的外膜上還有特殊的藥物泵出系統(tǒng)，使菌體內(nèi)的藥物濃度不足以發(fā)揮抗菌作用而導(dǎo)致耐藥。
（3）藥物使用靶位的改變
菌體內(nèi)有許多抗生素結(jié)合的靶位，細(xì)菌可通過靶位的改變使抗生素不易結(jié)合，是耐藥發(fā)生的重要機(jī)制。
例如，青霉素結(jié)合蛋白（PBPs）是青霉素對細(xì)菌的作用靶位，青霉素可與其結(jié)合，抑制細(xì)菌細(xì)胞壁的合成而起殺菌作用，而細(xì)菌也可以改變PBPs的性質(zhì)，使其與青霉素的親和力下降，而對青霉素表現(xiàn)出高度的耐藥性。
（4）代謝途徑的改變
絕大多數(shù)細(xì)菌不能利用已有的葉酸及其衍生物，必須自行合成四氫葉酸。腸球菌屬等某些營養(yǎng)缺陷型細(xì)菌能利用外源性胸苷或胸腺嘧啶，表現(xiàn)出對磺胺和甲氧嘧啶等藥物的耐藥。
從分子生物學(xué)角度認(rèn)識細(xì)菌的耐藥機(jī)制，過去主要集中在基因突變的研究中，認(rèn)為基因突變的積累是細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性的重要機(jī)制。也就是教材中的觀點(diǎn)。
但近年來研究發(fā)現(xiàn)，沒有接觸過抗生素的病原菌，對抗生素也具有抗性，耐藥性具有轉(zhuǎn)移的特點(diǎn)，也不是可以通過多個(gè)突變基因的重組。
例1、野生型金黃色葡萄球菌對青霉素是敏感的，將它接種到青霉素濃度為0.1單位/cm3的培養(yǎng)基里，絕大多數(shù)細(xì)菌死亡，但有個(gè)別細(xì)菌能存活下來，并能進(jìn)行繁殖。據(jù)研究，能夠存活的葡萄球菌是一種突變型，具有抗青霉素的突變基因。再讓這種突變型細(xì)菌生活在青霉素濃度為0.2單位/cm3的培養(yǎng)基里，同樣是絕大多數(shù)個(gè)體死亡，只有個(gè)別細(xì)菌存活下來。逐漸提高培養(yǎng)基中青霉素的含量，可以得到一個(gè)能生長在250單位青霉素/cm3的培養(yǎng)基里的品系。下列敘述正確的是（ ）
A.抗青霉素的突變型細(xì)菌可能是染色體畸變的結(jié)果
B.野生型金黃色葡萄球菌種群中存在多種抗青霉素突變體
C.抗青霉素的突變型細(xì)菌比例增大是抗性個(gè)體繁殖的結(jié)果
D.兩個(gè)地區(qū)的金黃色葡萄球菌種群之間如果因某些原因發(fā)生基因雙向遷移，則兩個(gè)地區(qū)的金黃色葡萄球菌間遺傳差異和種群的變異量會減少
解析：現(xiàn)代生物進(jìn)化理論認(rèn)為，變異是不定向的，可遺傳變異為生物進(jìn)化提供原材料，自然選擇通過定向改變種群的基因頻率而使生物朝著一定的方向進(jìn)化，生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變。
細(xì)菌是原核生物，沒有染色體，抗青霉素的突變型細(xì)菌不可能是染色體畸變的結(jié)果，A錯(cuò)誤；變異是不定向的，野生型金黃色葡萄球菌種群中存在多種抗青霉素突變體，B正確；抗青霉素的突變型細(xì)菌比例增大是青霉素的選擇作用，不是繁殖的結(jié)果，C錯(cuò)誤；兩個(gè)地區(qū)的金黃色葡萄球菌種群之間如果因某些原因發(fā)生基因雙向遷移，則兩個(gè)地區(qū)的金黃色葡萄球菌間遺傳差異減小，但基因遷移不會影響種群的變異量，D錯(cuò)誤。故答案為B。
例2、野生型金黃色葡萄球菌對青霉素敏感，將它接種到青霉素濃度為0.1單位/cm3的培養(yǎng)基上，大多數(shù)菌株死亡，極少數(shù)菌株能存活下來。存活下來的菌株經(jīng)過不斷選育，最后可以獲得能生長在青霉素濃度為250單位/cm3的培養(yǎng)基上的細(xì)菌品系。據(jù)此分析，下列有關(guān)說法正確的是（ ）
A.抗青霉素的金黃色葡萄球菌增殖過程中能將抗青霉素的性狀直接傳遞給后代
B.在此過程中，青霉素起到了定向誘導(dǎo)金黃色葡萄球菌變異的作用
C.在此過程中，金黃色葡萄球菌種群的基因頻率發(fā)生了定向改變
D.能在含青霉素的培養(yǎng)基上生長的細(xì)菌品系發(fā)生的變異是染色體變異
解析：在生物的繁殖過程中，個(gè)體并不是把性狀直接傳遞給后代，而是通過基因傳遞給后代，A錯(cuò)誤；變異是不定向的，在此過程中青霉素起定向選擇作用，B錯(cuò)誤；在青霉素的選擇作用下，具有抗青霉素基因的個(gè)體有更多的機(jī)會生存并繁殖后代，不具有抗青霉素基因的個(gè)體逐漸被淘汰，因此青霉素使葡萄球菌的抗青霉素基因的基因頻率逐漸升高，C正確；葡萄球菌是原核生物，細(xì)胞內(nèi)沒有染色體，故葡萄球菌沒有染色體變異的發(fā)生，D錯(cuò)誤。故答案為C

展開更多......

收起↑