細菌的遺傳性變異是由於基因結構發生改變所致,主要通過基因突變、基因轉移與重組兩種方式實現。
基因突變的方式學生比較熟悉,這裡就不敘說了,基因轉移與重組這種方式高中沒有具體的敘說,下面把這種方式簡單總結如下。
遺傳物質由供體菌進入受體菌體內的過程稱為基因轉移。
轉移的基因與受體菌DNA整合在一起,稱為重組。外源性遺傳物質包括細菌染色體DNA片段,質粒DNA及噬菌體基因等。細菌通過某種方式獲得外源基因並與自身基因重組,導致自身遺傳性狀改變是細菌遺傳性變異的另一種方式。
基因轉移與重組的方式有轉化、接合、轉導和轉換四種。
1.轉化
受體菌直接從周圍攝取供體菌游離的DNA片段,與自身基因重組後獲得新遺傳性狀的過程。例如,活的無莢膜肺炎雙球菌(R)攝取死的有莢膜肺炎雙球菌的DNA片段(S)與自身基因重組後獲得了形成莢膜的能力,轉變成有莢膜的肺炎雙球菌(S)。由R型菌轉化為S型菌。
2.接合
指遺傳物質(如質粒)通過性菌毛由供菌體傳遞給受體菌,使受體菌遺傳性狀發生改變的過程。
(1)F質粒接合
帶有F質粒的雄性菌,通過性菌毛將F質粒的一條DNA鏈傳遞給無性菌毛的雌性菌,質粒DNA複製後,雌性菌獲得了F質粒,也具有了形成性菌毛的能力,轉變為雄性菌。
(2) R質粒接合
R質粒是由耐藥傳遞因子(RTF)和耐藥決定因子(r決定因子)兩部分組成。耐藥傳遞因子編碼性菌毛,功能與F質粒相似。耐藥決定因子編碼對抗菌藥物的耐藥性。這兩部分可以單獨存在,也可以結合在一起成為複合物,但必須兩部分結合在一起時,才能將耐藥性轉移給其它細菌。
細菌攜帶的多重耐藥質粒也可通過性菌毛轉移給其它細菌,從而導致細菌耐藥性的擴散,這也是近年來耐藥菌株日益增多的一個重要原因。
3.轉導
轉導是以溫和噬菌體為載體,將供體菌的一段DNA轉移到受體菌內,使受體菌獲得新性狀的過程。
4.溶原性轉換
某些溫和噬菌體感染敏感菌後,其基因可整合於宿主菌染色體中,此狀態下的細菌稱為溶原性細菌。溶原性細菌因DNA結構改變獲得噬菌體基因賦予的新性狀稱為溶原性轉換。如無毒性的白喉棒狀桿菌、產氣莢膜梭菌、肉毒梭菌、A族溶血性鏈球菌均可因噬菌體感染呈溶原狀態時產生外毒素。
綜上所述,無莢膜的R型細菌轉化為S型細菌,屬於轉化,據資料認為,無莢膜的R型細菌有非常重要的「感受態因子」位點,保證了S型細菌的DNA可以進入。這是廣義上的基因重組,然後在R型細菌內再得到表達,形成莢膜,使R型細菌轉化為S型細菌。