微生物变异的机制

　　（一）突变

　　突变是细菌遗传物质结构发生突然而稳定的改变，这种改变可传于后代。在细菌生长繁殖过程中突变经常发生。根据细菌种类不同其突变率差别很大。突变率是由复制的准确度、DNA损伤的发生机会及对损伤DNA修复程度三方面综合决定。一般在l06～109中发生一次。

　　1.基因突变的规律

　　（1）自发突变和诱导：每个细菌都可自发突变，但频率很低。当加入诱导剂（紫外线、X线、烷化剂、亚硝酸盐等）后可使突变率提高l0～1000倍。

　　（2）随机突变和选择：突变是随机和不定向的，Luria与Delbruck所做的彷徨实验和Lederberg设计的影印实验证实。

　　（3）突变和回复突变：某种细菌在自然环境下大多数所具有的表型菌株称为野生型菌株，发生突变后的菌株则称为突变型株。经过再次突变又可成为与野生型相同表型的过程称为回复突变。

　　2.突变的类型和机制：按DNA分子碱基对的变化可分碱基的置换、碱基的插入和缺失，以及转位因子的插入。

　　（1）碱基的置换：在DNA链上一个或几个碱基可以发生置换。置换可以是一个嘌呤碱置换另一个嘌呤碱（A+G）或一个嘧啶碱置换另一个嘧啶碱（T+C），称为置换；当以嘌呤置换嘧啶或反之则称颠换。碱基的突变影响到密码的组成，改变所编码的氨基酸而影响蛋白质功能。

　　（2）碱基的插入和缺失：当核苷酸序列上插入或缺失一个碱基，则使插入或缺失部位以后的序列中的碱基发生移码突变。

　　（3）转位因子的插入：DNA链上大段核苷酸序列的插入、缺失可导致大的突变。

　　（二）基因物质的转移和重组

　　1.转化：是受体菌直接摄取供体菌提供的游离DNA片段整合重组，使受体菌的性状发生变异的过程。

　　基因的转化需要一定的条件：①细菌在摄取外源性DNA时需处于感受状态；②细菌的种类与能否摄入外源性的DNA有关，除链球菌属、嗜血杆菌属及芽胞梭菌属外，大多数细菌不能自然摄入外源性DNA。革兰阳性菌和革兰阴性菌的转化方式不同。革兰阳性菌的感受态是由称为感受态因子（CF）的胞外信号诱导的，菌细胞上的特异受体和CF结合诱导新的蛋白质产生参与转化。革兰阴性菌的感受态产生不需CF诱导，必须是亲缘关系近的细菌DNA才能和受体菌整合。

　　2.转导：是以噬菌体为媒介，将供体菌的基因转移到受体菌内，导致受体菌基因改变的过程。分为普遍性转导和局限性转导。

　　在偶然条件下，细菌的DNA片段或小质粒可被错误的包装在噬菌体头部，成为一个转导性噬菌体。由于这种错误包装是随机的，可将细菌染色体任何部位基因包装入噬菌体头部，因而这种噬菌体引起的转导称普遍性转导。

　　噬菌体DNA脱离宿主染色体时发生偏差，把自身一段DNA留在染色体上，而将细菌染色体上原整合部位两侧的基因带走。此错位切割的噬菌体是缺陷型噬菌体，这种只转导噬菌体整合位置相邻的个别特定基因的转导称为局限性转导。

　　3.接合：是受体菌和供体菌直接接触，供体菌通过性菌毛将所带有的F质粒或类似遗传物质转移至受体菌的过程。主要见于革兰阴性菌。带有F质粒的细菌可形成性菌毛，称F+（雄菌），无F质粒的细菌无性菌毛，称F-（雌菌）。F质粒的接合分三种类型：①F+与F-接合，使F-转变为F+，原来的F+仍为F+。这一过程仅涉及F质粒的传递，不涉及细菌染色体的转移。②Hfr（高频重组菌）与F-接合，使F-获得供菌染色体的部分DNA片段，而F质粒几乎不可能进入受体菌。③F’质粒与F-接合，F’质粒是从染色体上脱离下来带有细菌染色体上邻近基因的质粒，此过程使F-转变为F+，同时获得供菌染色体部分DNA片段。革兰阳性菌依赖CIA（聚集诱导因子）诱导的质粒接合方式。

　　4.溶原性转换：是噬菌体的DNA与细菌染色体重组，使宿主菌遗传结构发生改变而引起的遗传型变异。溶原性细菌因此而获得新的特性。

　　5.原生质体融合：两种经过处理失去细胞壁的原生质体混和可发生融合，融合后的双倍体细胞可发生细菌染色体间的重组。

　　（三）病毒基因的相互作用

　　1.基因重组：当两种或两种以上亲缘关系相近的病毒即同属不同种病毒感染同一细胞时，它们的基因组可相互作用发生基因重组。重组可使基因再激活，表现为交叉复活和多重复活两种形式。当一种有感染性的病毒和另一种有亲缘关系的灭活病毒同时感染细胞时，经基因重组产生具有灭活病毒亲代的一种或多种遗传特征的重组体，此现象称为交叉复活。常用于流感病毒疫苗株的制备。两种或两种以上的同种灭活病毒，感染同一细胞，若受损基因在两个亲代的不同部分，经过基因重组而复活，产生感染性的病毒，此现象称为多重复活。

　　2.互补作用和表型混合

　　（1）互补作用：是一种病毒为另一种病毒提供本身不能合成但又是必需的基因产物，使其在混合感染的细胞中得以增殖。包括：①有活力的病毒和缺损病毒混合感染细胞；②有活力的病毒和只损伤衣壳而未损伤基因的灭活病毒共同感染细胞；③两种缺损病毒混合感染细胞。

　　（2）表型混合：是互补作用的特殊例子，产生的子代包括：①与亲代相同的病毒；②病毒含一个亲代的基因组和另一个亲代的衣壳；③病毒具有两种病毒成分的衣壳。

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