遗传性变异(基因型变异 genotypic variation) 细菌的基因结构发生改变, 新获得的性状可稳定地遗传至后代,不受环境因素的影响。
非遗传变异(表型变异 phenotypic variation) 基因结构未改变,仅受外界环境因素(T、PH、离子浓度、营养等)影响而发生群体变异,不能遗传至后代。
一、细菌的变异现象
1.形态结构的变异细菌在生长繁殖过程中,受到不利因素的作用,常发生形态结构的改变(如衰亡期细菌多形性变异及细胞壁缺陷的L一型变异),还有一些特殊结构的变异(如荚膜、鞭毛的消失与恢复)。
2.毒力变异细菌毒力的变异包括毒力的增强或减弱。
细菌通过适宜条件培养,其毒力可以增强。如弱毒肺炎球菌通过小白鼠腹腔传代,可增强其毒力。无毒白喉棒状杆菌感染β-棒状杆菌噬菌体后,变成溶原性细菌,获得产生白喉毒素的能力。
有毒株长期在人工培养基上传代培养,可使毒力减弱或消失。卡介苗(BCG),是法国学者卡一介二氏将有毒力的牛型结核分枝杆菌在含有胆汁、甘油和马铃薯培养基上,经13年传230代,获得毒力减弱而保持其免疫原性的变异株。
3.耐药性变异指细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药的变异。常见的易产生耐药性的细菌有金黄色葡萄球菌、结核分枝杆菌、痢疾志贺菌等。
4.菌落变异指细菌菌落由光滑型变为粗糙型的变异(S—R变异),随着菌落形态的变异,细菌的毒力、生化反应及抗原性等特性均可发生改变。
二、细菌的遗传物质
细菌的遗传物质是DNA,DNA分子是基因的载体,携带各种遗传信息。
(一)细菌染色体由单一环状双螺旋DNA长链构成,在细菌内呈超螺旋形式缠绕成团,外无核膜包围,故称核质。如大肠埃希菌,染色体DNA长1000-1300μm,4639kb,约含5000个基因,编码2000多种酶和其他结构蛋白。
(二)染色体外的遗传物质
1.质粒(plasmid)细菌染色体外的遗传物质,闭环双链DNA,可自我复制,也可自行丢失或经人工处理消除,其控制细菌某些特定的遗传性状。
(1)根据能否通过接合方式传递分
①接合性质粒(conjugative plasmid)带有与结合传递有关的基因(基因等),属大质粒,分子量大,为40-100kb,如F质粒、R质粒。
②非接合性质粒(non conjugative plasmid)不能通过性菌毛接合转移,属小质粒 ,分子量小,一般在15kb以下,含20—30个基因,有较多拷贝。
(2)根据在宿主菌内拷贝数的多少分
拷贝数(copy)是指每个细菌染色体所拥有的平均质粒数。
①严紧型质粒(stringent plasmid) 拷贝数少,仅l-2个,分子量大,与染色体复制同步。
②松弛型质粒(relaxed plasmid) 拷贝数多,为20-60个甚至更多,分子量小,与染色体复制不同步。
(3)根据质粒的不相容性分
①不相容性(incompatibility)指结构相似、密切相关的质粒不能稳定存在同一宿主菌的现象。
②相容性(compatibility)指结构相似的质粒能稳定存在同一宿主菌的现象。
(4)根据质粒基因编码的生物学性状分
致育性质粒(fertility plasmid)或称F质粒
② 耐药性质粒(resistance plasmid)或称R质粒
③ 毒力质粒(virulence plasmid)编码与细菌致病性有关的毒力因子。
Hly质粒:编码大肠埃希菌的溶血素;
Col质粒:编码大肠菌素;