细菌的遗传和变异

医学微生物学之第四章细菌的遗传和变异笔记，包括细菌基因组的主要组成、细菌基因组中主要的特殊结构、细菌基因突变、基因的转移和重组等内容。

第四章 细菌的遗传和变异 43

• 遗传（ heredity ） 和变异（ variation ） 是细菌的基本属性之一， 细菌的基因决定了同种间的相似性及个体间的差异性。遗传是指亲代的特性可通过遗传物质传递给子代。细菌的遗传性保证了物种的稳定性， 而变异性则使其更能适应外界环境的变化， 从而促使其在物种上发生进化。基因（ gene ） 是遗传的基本单位。细菌基因组包含菌细胞的全部遗传信息， 包括染色体和（ 或） 外源性DNA （ 质粒、噬菌体的部分或全部基因组） ， 以及可移动元件（ mobile elements ） 。细菌的全部遗传信息构成了细菌基因型（ genotype) ， 决定细菌的形态结构、生理代谢、致病性、免疫性及药物抗性等生物学性状。细菌的基因型决定同种间的相似性及个体间的差异性。然而， 具有相同基因型的细菌， 在不同的条件下可呈现不同的特性。在特定外界环境中， 细菌在生长中所表现的形态和生理特征等性状的总和， 称为表型。 细菌的变异（ variation ） 可分为两类， 遗传变异（ genetic variation ） 与表型变异（ phenotypic ） 。遗传变异只发生在少数个体， 但可稳定传给子代， 产生变种或新种， 有利于物种的进化； 而表型变异则因外界因素所致， 常波及同一环境中的大多数个体， 因遗传物质的结构未改变， 其变化为可逆， 表型变异不能遗传。
• 第一节 细菌基因组 43
  • 细菌的遗传物质是DNA。细菌基因组包括染色体、质粒和整合在染色体中的噬菌体基因组。
  • 一、细菌基因组的主要组成
    • 1.细菌染色体
    • 2.质粒
      • 质粒是细菌染色体外具有独立复制能力的遗传物质， 存在于细胞质中， 为环状闭合或线性dsDNA ， 游离或整合在细菌染色体上。质粒携带与细菌生命活动非必需的基因，
      • （ 4 ） 根据质粒基因编码的生物学性状分类：①致育质粒或F 质粒（ fertility plasmid ） ： 编码性菌毛，介导细菌间质粒的接合传递。②耐药性质粒（ resistance plasmid) ： 其编码产物与多种抗菌药物和重金属的抗性相关。其中， 可通过接合方式进行基因传递的称接合性耐药质粒， 又称R 质粒（ R factor ） ， 在革兰阴性菌中多见。不能通过细菌接合传递的质粒， 称非接合性耐药质粒， 又称r 质粒， 可通过噬菌体转导等方式在细菌间传递。③毒力质粒（ virulence plasmid ） ： 编码与细菌致病性相关的毒力因子。④细菌素质粒： 可编码各类细菌素， 如Col 质粒编码大肠埃希菌的大肠菌素。⑤代谢质粒： 编码与代谢相关的酶类， 如沙门菌发酵乳糖的能力通常由质粒决定。
    • 3.噬菌体基因组
  • 二、细菌基因组中主要的特殊结构
• 第二节 细菌基因突变 46
  • 1.基因的自发突变
  • 2.基因的诱发突变
  • 3.突变与选择
  • 4.回复突变与抑制突变
• 第三节 基因的转移和重组 48
  • 一、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称为转化。
  • 二、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称为接合。
  • 三、转导
    • 转导是由噬菌体介导， 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。转导可分为普遍性转导和局限性转导。
• 第四节 细菌遗传变异在医学上的实际意义 52