遺傳和變異是生物界的普遍現象。遺傳使生物得以保存種屬，使其性狀保持相對穩(wěn)定。變異則是生物進化的源泉，細菌為適應新的環(huán)境可在形態(tài)、結構、致病性、抗原性和毒力等方面發(fā)生變異，以求生存與發(fā)展。掌握細菌遺傳變異規(guī)律，在疾病的診斷、治療與預防中具有重要意義。
細菌的基因組是指細菌染色體和染色體以外遺傳物質所攜帶基因的總稱。染色體外的遺傳物質是指質粒DNA和轉位因子等。
1．染色體 細菌染色體是單一的環(huán)狀雙螺旋DNA長鏈，有4000個以上基因。革蘭陽性菌的染色體連接在中介體上，革蘭陰性菌的染色體連接在細胞膜上。細菌染色體缺乏組蛋白，亦無核膜包圍。
2．質粒 質粒（plasmid)是染色體外的遺傳物質，為環(huán)狀閉合的雙螺旋DNA分子。其主要特性有：①編碼很多重要的生物學性狀，如F質粒（fertilityplasmid)編碼性菌毛，R質粒（resistance plasmid)編碼細菌對抗菌藥物或重金屬鹽類的耐藥性；②具有自我復制能力；③不是細菌生命活動所必需，可自行丟失；④質�？稍诩毦g轉移，攜帶的性狀也隨之轉移；⑤一個細菌可帶有一種或幾種質粒。
3．轉位因子 轉位因子又稱為“跳躍基因”，是存在于細菌染色體或質粒上的一段特異性DNA片段，它可在質粒之間或質粒與染色體之間隨機轉移，從而影響插入點附近基因的表達，亦可引入新的基因。轉位因子主要有三類：
①插入序列（insertion sequence，IS)：是最小的轉位因子，可能是原核細胞正常代謝的調節(jié)開關之一。
②轉座子（transposon，Tn)：長度不超過2kb，不能獨立復制，必須依附在染色體或質粒上與之同時復制。在結構上分為二個部分：一個中心序列和二個末端反向重復序列，后者與插入有關。中心序列帶有遺傳信息，如常帶有一種或多種耐藥基因、毒素基因及其他結構基因等。
③轉座噬菌體或前噬菌體：是一些具有轉座功能的溶原性噬菌體，當整合到細菌染色體上，能改變溶原性細菌的某些生物學性狀，并在細菌基因轉移過程中起載體作用。
（一)基因突變
突變（mutation)是細菌基因的結構發(fā)生突然而穩(wěn)定的改變，導致細菌性狀的遺傳性變異。突變是隨機的，不定向的。如耐藥性變異中，抗生素只是起選擇作用，除去敏感菌留下耐藥菌，不是起誘導作用。
（二)基因的轉移和重組
基因轉移（gene transfer)是指外源性遺傳物質由供體菌轉入受體菌細胞內的過程，轉移的基因與受體菌DNA整合在一起，使受體菌獲得供體菌某些特性，稱為重組（recombination)。細菌的基因轉移與重組主要有四種方式：
1．轉化（transformation) 是指受體菌直接攝取供體菌游離的DNA片段，獲得新的性狀。
2．接合（conjugation) 是指細菌通過性菌毛相互連接溝通，將遺傳物質（主要是質粒DNA)從供體菌轉移給受體菌。能通過接合方式轉移的質粒稱為接合性質粒，不能通過性菌毛在細菌間轉移的質粒稱為非接合性質粒。帶有F質粒的細菌有性菌毛，為雄菌（F＋菌)，無性菌毛的無F質粒的細菌為雌菌（F－菌)，F＋菌可將F質粒轉移給F－菌，使之成為F＋菌。
3．轉導（transduction) 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，使后者獲得新的性狀。根據轉導基因片段的范圍，可分為普遍性轉導（generalizedtransduction)和局限性轉導（restricted transduction)。前者所轉導的DNA可以是供體菌染色體上的任何部分，發(fā)生在裂解期；后者只限于供體菌染色體上的特定的基因，發(fā)生在溶原期。
4．溶原性轉換（lysogenic conversion) 是侵入細菌的噬菌體DNA與細菌的染色體發(fā)生重組，導致細菌的基因型的改變，獲得新的性狀。
1．細菌耐藥性的概念 細菌耐藥性分為固有耐藥(intrinsic resistance)和獲得性耐藥(acquired resistance)，前者是指代代相傳的天然耐藥性，后者是指對原來敏感的抗菌藥物產生了抵抗力。多重耐藥性（multidrugresistance)是指細菌同時對多種作用機制不同（或結構完全各異)的抗菌藥物具有耐性。
2．耐藥性產生的生化機制 ①滅活作用：是細菌產生耐藥性的最重要方式。細菌被誘導產生滅活酶，通過修飾或水解作用破壞抗生素，使之轉化成為無活性的衍生物；②靶位改變：通過產生誘導酶對抗生素的作用靶位進行化學修飾，或通過基因突變造成靶位變異，使抗菌藥物不能與靶位結合，失去殺菌作用；③藥物累積不足：通過減少藥物吸收或增加藥物排出，使菌體內的抗生素濃度明顯降低，不足以殺死細菌。
3．耐藥性產生的分子機制 ①基因突變：由突變產生的耐藥性一般只對一種或兩種相類似的藥物耐藥，且比較穩(wěn)定，突變頻率較低。
②R質粒轉移：細菌的耐藥性質粒（R質粒)是由兩部分組成：耐藥傳遞因子（RTF)和耐藥決定因子（r決定因子)，前者可編碼性菌毛和通過接合轉移，后者編碼對抗菌藥物的耐藥性。R決定因子上可有多個攜帶耐藥基因的轉座子，是造成多重耐藥性的原因。R質粒主要通過接合方式在細菌間轉移，從而造成耐藥性的廣泛傳播。
③轉座子轉移：當轉座子插入某一基因時，一方面可引起插入基因失活產生基因突變，另一方面可因帶入耐藥基因，使細菌產生耐藥性。轉座子不需要核苷酸堿基對同源才能插入；宿主范圍很廣，可在G＋菌和G－菌之間轉移；轉座子的插入序列中堿基序列可重新組合，使耐藥基因擴大，細菌的耐藥水平提高；轉座方式使耐藥基因增多。因此，轉座子與多重耐藥菌株的產生和擴散有關。
4．對付細菌耐藥性的措施 對臨床分離的致病菌，原則上應先做細菌藥敏試驗，再合理選擇用藥，避免濫用抗生素。做好消毒與隔離，防止耐藥菌株的產生和擴散。尋找新型抗感染藥物和新的抗感染方法，提高宿主免疫力。
微生物基因組學(Genomics)是指利用全基因組DNA序列，研究微生物基因及其功能的學科。獲得微生物的全基因組序列有助于了解病原微生物的致病機制及其與宿主的相互關系；尋找更靈敏及特異的微生物分子標記，作為診斷、分型等依據；促進抗微生物新藥的開發(fā)和新疫苗的發(fā)展；為人類認識遺傳疾病的機制提供參考。
【A型題】
1.質粒是：
A.細菌的一種特殊結構 B.染色體外的遺傳物質DNA
C.細菌生命活動所必須的遺傳物質 D.存在于胞漿內的RNA
E.須與核染色體同步復制
2.能在質粒之間或質粒與染色體之間自行轉移的DNA片段稱為:
A.耐藥性傳遞因子 B.R質粒
C.轉位因子 D.F質粒
E.r決定因子
3.哪一項能自行轉移位置引起突變，除插入功能外，不帶有其他遺傳信息:
A.大質粒 B.小質粒
C.插入序列D.轉座子
E.溫和噬菌體
4.受體菌直接攝取供體菌的游離DNA片段而導致性狀變異，稱為:
A.溶源性轉換 B.接合
C.轉導 D.轉化
E.轉座
5.細菌DNA的轉化是否成功與哪一項無關:
A.受體菌是否處于感受態(tài)
B.轉化的DNA片段的大小
C.供體菌DNA的濃度
D.體體菌DNA片段是否與受體菌基因組有同源性
E.進入受體菌的轉化因子應是雙鏈DNA
6.細菌間的接合是:
A.通過性菌毛傳遞遺傳物質
B.通過普通菌毛傳遞遺傳物質
C.以溫和噬菌體為媒介
D.受體菌直接攝取供體菌的游離DNA片段
E.兩種細菌原生質體發(fā)生融合
7.Hfr菌是:
A.整合有轉座子的細菌 B.含有R質粒的細菌
C.整合有前噬菌體的細菌 D.整合有F質粒的細菌
E.不產生性菌毛的細菌
8.Hfr菌與F－菌進行接合時，轉移的基因主要是:
A.插入序列 B.游離的F質粒
C.染色體基因D.染色體基因和F質粒
E.F’質粒
9.染色體上整合有F質粒的細菌稱為:
A.F＋菌B.Hfr菌
C.F’菌 D.附加體
E.F－菌
10.有關“接合”的敘述，哪一項是錯誤的：
A.F＋菌與F－菌進行接合時，轉移的是F質粒
B.Hfr菌與F－菌進行接合時，轉移的主要是染色體基因
C.F’菌與F－菌進行接合時，轉移的是染色體基因和F質粒
D.F’菌與F－菌進行接合后，失去F質粒
E.F＋菌與F－菌進行接合后，F＋菌不變?yōu)镕－菌
11.R質粒中決定接合與復制的基因是:
A.插入序列 B.耐藥性決定因子
C.附加體 D.F質粒
E.耐藥性傳遞因子
12.有關“R質粒所致的耐藥性”的敘述，哪一項是錯誤的：
A.耐藥性不穩(wěn)定 B.含有一種或多種耐藥基因
C.主要通過接合方式在細菌間轉移D.耐藥性不易在異種細菌間轉移
E.與產生滅活酶、靶位改變等有關
13.局限性轉導轉移的基因主要是:
A.供體菌染色體上特定的基因
B.噬菌體DNA和供體菌染色體上特定的基因
C.供體菌染色體上任何一段基因
D.噬菌體DNA和供體菌染色體上任何一段基因
E.噬菌體DNA
14.流產轉導是指噬菌體攜帶的外源性DNA片段:
A.未能進入受體菌而被核酸酶降解
B.進入受體菌后，未能與染色體整合，也不能自身復制
C.與受體菌染色體整合，隨染色體而復制
D.雖與受體菌染色體整合，但未能表達其性狀
E.進入受體菌后，形成能自身復制的環(huán)狀結構
15.白喉桿菌由無毒株變成產毒株的原因是由于:
A.溶原性轉換 B.接合
C.轉導 D.轉化
E.轉座
16.細菌的轉導和溶原性轉換的共同特點是:
A.供體菌與受體菌直接接觸B.轉移的是噬菌體DNA
C.不需供體菌D.需溫和噬菌體介導
E.需毒性噬菌體介導
17.下列哪組基因轉移方式均需要供體菌與受體菌直接接觸:
A.溶原性轉換 、轉導 B.接合、轉導
C.接合、原生質體融合 D.轉化、原生質體融合
E.溶原性轉換 、接合
18.傳遞型R質粒主要通過哪一種方式得以在細菌間廣泛轉移和傳播:
A.細菌融合 B.接合
C.轉導 D.轉化
E.轉座
19.由基因突變造成的耐藥性:
A.由抗生素誘導產生B.較易轉移
C.多為對單一抗生素的耐藥性 D.不穩(wěn)定
E.發(fā)生耐藥性變異的是群體中的全部細菌
20.細菌同時獲得多重耐藥性的主要途徑有:
A.基因突變 B.R質粒的接合
C.轉座 D.轉化和R質粒的接合
E.轉座和R質粒的接合
21.較少產生耐藥性的細菌是:
A.金黃色葡萄球菌 B.大腸桿菌
C.銅綠假單胞菌 D.結核分枝桿菌
E.A族溶血性鏈球菌
22.金黃色葡萄球菌耐甲氧西林的生化機制主要是:
A.產生滅活酶B.靶位改變
C.減少藥物吸收 D.增加藥物排出
E.旁路代謝
23.結核桿菌產生耐藥性的分子機制主要是:
C.轉座D.轉導
E.轉化
24.預防耐藥菌株產生和擴散的主要措施是:
A.大劑量使用抗生素B.少量多次使用抗生素
C.使用廣譜抗生素 D.多種抗生素聯合使用
E.根據藥物敏感試驗，選擇使用抗生素
25.細菌菌落由光滑型（S)變?yōu)榇植谛停≧)，一般說明:
A.失去表面抗原 B.耐藥性增加
C.從毒力弱變?yōu)槎玖?nbsp;D.毒力不變
E.毒力、生化反應、抗原性等都有較廣泛的改變
【X型題】
26.有關“細菌染色體”的敘述，哪幾項是正確的：
A.為環(huán)狀雙鏈DNA B.含核蛋白，不含組蛋白
C.無核膜、核仁 D.基因結構不連續(xù)，有內含子
E.功能上密切相關的基因組成操縱子形式
27.質粒：
A.多為閉合環(huán)狀雙鏈DNA
B.具有自我復制的能力
C.是分子生物學研究的基因載體
D.不能通過轉導方式在細菌之間轉移
E.可在不同種屬的細菌間轉移
28有關“非接合性質�！钡臄⑹�，哪幾項是錯誤的：
A.具有自我復制的能力
B.可以噬菌體為載體在細菌之間轉移
C.能通過性菌毛接合轉移
D.可與接合性質粒結合并與之一同轉移
E.通常比接合性質粒大
29.轉座子：
A.具有自我復制能力
B.由1個中心序列與2個末端的反向重復序列組成
C.具有編碼轉座功能和藥物抗性的基因
D.能在質粒與染色體之間自行轉位
E.引起的轉位性突變不能返祖
30.具有性菌毛的有:
A.F＋菌B.Hfr菌
C.F’菌 D.帶有R質粒的細菌
E.F－菌
31.普遍性轉導與局限性轉導的區(qū)別有：
A.轉移的載體不同 B.轉移的機制不同
C.轉移的頻率不同 D.轉移的基因不同
E.發(fā)生轉移的時期不同
32.普遍性轉導的特點是：
A.與烈性噬菌體有關
B.噬菌體可轉導供體菌染色體任何一個基因
C.結局是完全轉導或流產轉導
D.轉導頻率高于局限性轉導
E.可轉移供體菌的質粒
33.為防止細菌耐藥菌株的產生和擴散，應采取以下主要措施：
A.原則上應根據藥敏試驗，選用抗菌藥物
B.做好消毒與隔離，防止耐藥菌的交叉感染
C.對需要長期用藥的細菌感染，應聯合用藥
D.加強細菌耐藥性的監(jiān)控
E.大量使用廣譜高效抗生素
34.有關“細菌毒力的增強或減弱”的敘述，哪幾項正確：
A.一般因粗糙型變成光滑型而增強B.通過易感動物傳代而增強
C.長期在人工培養(yǎng)基傳代而減弱 D.失去形成菌毛的能力而減弱
E.溶源性轉換后，可能增強
[思考題]
35．試述細菌的生物學性狀變異及其在醫(yī)學實踐中的意義。
36．什么是質粒？有哪些主要特征？
37．試述細菌產生耐藥性的生化機制和分子機制。怎樣防止細菌耐藥性的產生和擴散？
【A型題】
1.B 2.C 3.C 4.D5.E*
6.A 7.D*8.C* 9.B* 10.D*
11.E12.D* 13.B14.B* 15.m.52667788.cn/jianyan/A*
16.D17.C* 18.B19.C* 20.E
21.E22.B23.A24.E* 25.E
【X型題】
26.A B C E 27.A B C E 28.C E
29.B C D E 30.A B C D 31.C* E*
32.B* C* E* 33.A B C D 34.A B C D E
【題5】 轉化是供體菌游離的DNA片段直接被受體菌攝取，使受體菌獲得新的性狀。轉化的成功與否，一是取決于受體菌是否處于感受態(tài)，受體菌只有處于感受態(tài)時才能攝取游離的DNA；二是取決于供體菌DNA是否與受體菌基因組同源，只有同源才能進行重組。轉化的DNA最多不超過10～20個基因。在攝入前，供體菌的雙鏈DNA片段被受體菌表面的核酸內切酶切開，其中一條鏈進入受體菌，另一條鏈為進入提供能量。
【題7，8，9，10】帶有F質粒的細菌稱為F＋菌。當F＋菌與F－菌雜交時，F質�？赊D移到F－菌中。F質粒進入受體菌后，能單獨存在和自行復制，但有小部分可插入到受體菌染色體中，與染色體一起復制。整合后的細菌能高效地轉移染色體上的基因，該菌被稱為高頻重組菌（highfrequency recombinant，Hfr)。當Hfr菌與F－菌雜交時，F質粒起發(fā)動轉移作用，能通過性菌毛，高效率地轉移供體菌不同長度的染色體片段給受體菌，之后進行基因重組。因F質粒位于染色體末端，最后進入F－菌，因此，F－菌獲得F質粒的機會是很少的。Hfr菌中F質粒也可從染色體上脫落，并可能帶有整合位點鄰近的染色體基因，這種F質粒稱F′質粒，帶F′質粒的細菌稱為F′菌。F′菌與F－菌雜交后，可使F－菌獲得F質粒和供體菌的基因。這種通過F′質粒的轉移過程稱為性導。附加體是既可自主復制又可與細菌染色體整合并一起復制的一種質粒。
【題12】 R質粒是細菌耐藥性產生與傳播的主要原因之一。 R質粒可存在于革蘭陰性和革蘭陽性菌中，前者如沙門菌、志賀菌、變形桿菌，后者如金黃色葡萄球菌等。R質粒主要通過接合方式轉移，不僅可在同種細菌間轉移，也可在不同種屬的細菌間轉移。R質粒的r決定子可以含有1個或多個耐藥基因，決定對多種抗生素的耐藥性。R質�？勺孕衼G失。
【題14】 在普遍性轉導中，若噬菌體轉導的外源性DNA與受體菌的DNA的整合、重組，隨染色體復制而傳代，稱完全轉導；若轉導的DNA未能與受體菌染色體DNA整合，仍保存游離狀態(tài)，也不自主復制，稱為“流產轉導”。
【題15】 溶原性轉換是指前噬菌體DNA與細菌染色體重組而導致細菌的性狀發(fā)生改變的過程。例如產毒性白喉桿菌的染色體上整合有β-棒狀桿菌噬菌體，該噬菌體的tox基因編碼產生白喉毒素，但其表達受宿主菌生理代謝的控制與調節(jié)。
【題17】溶原性轉換與轉導都需要溫和噬菌體參與，但在轉導過程中，噬菌體只起運載工具的作用，轉移的是供體菌的基因，本身不參與宿主菌性狀的改變。溶原性轉換是溫和噬菌體感染細菌時，噬菌體DNA整合到宿主菌染色體基因組中，使細菌獲得新的性狀。接合則需要供體菌與受體菌直接接觸。
【題19】 由于基因突變是由個別堿基的置換、插入或缺失引起，只影響到一個或幾個基因的改變，因此，基因突變所致耐藥性多為對單一抗生素的耐藥性。突變是穩(wěn)定的，發(fā)生突變的細菌只是大量菌群中的個別菌。耐藥性突變是細菌在未接觸抗生素之前已經存在。抗生素在耐藥性產生過程中主要起篩選作用，即抑制敏感菌的生長，使耐藥菌大量生長繁殖。
【題24】 細菌耐藥性的形成主要有：耐藥基因（如R質粒)的轉移、基因突變及生理性適應。為了提高抗菌藥物的療效，防止耐藥菌株的出現和擴散，應合理科學使用抗菌藥物，包括用藥前做細菌藥物敏感試驗，足夠劑量以及必要的聯合用藥等。少量多次用藥，常不能將細菌徹底殺死，易形成生理性適應，導致某些耐藥菌株的形成。盲目使用廣譜抗生素、或多種抗生素聯用，易破壞人體正常菌群，抑制敏感菌株，為少數的耐藥突變株大量生長繁殖和擴散提供一個重要的選擇壓力。
【題31，32】 轉導是以溫和噬菌體為載體。普遍性轉導與局限性轉導最重要的區(qū)別是轉移的基因不同。溫和噬菌體在宿主菌內有兩個周期：溶原期與裂解期。在溶原期，噬菌體DNA與供體菌染色體的特定部位整合，當溫和噬菌體切離時發(fā)生偏差，將自身的一段DNA片段留在染色體上，而帶出了整合位點鄰近的基因。當這種缺陷性噬菌體再侵入受體菌時，就可將供體菌的特定基因及噬菌體DNA轉移給受體菌，故稱為局限性轉導。在裂解期的后期，裝配時發(fā)生錯誤，將細菌DNA誤裝于噬菌體內，當這種轉導性噬菌體侵入受體菌時，就可將供體菌的基因帶入受體菌。由于被轉導的可以是染色體上任何一個基因，帶有普遍性，故稱為普遍性轉導。普遍性轉導與局限性轉導轉移的后果是受體菌獲得供體菌的某些DNA。局限性轉導頻率較普遍性轉導增加1000倍。
