規(guī)?；B(yǎng)豬中發(fā)酵床的應用問題

恩心

:gongsi: 現在微生態(tài)發(fā)酵床養(yǎng)豬比較火，有各式各樣的種類繁多的發(fā)酵液產品，但原理都差不多，從原理上分析應該是可行的，但要在規(guī)模化豬場中應用，會不會存在疫情的威脅呢
        菌種在3到5年后會不會因為不斷變異的原因使得本來的有益菌都成為有害菌了呢

jqshi

菌種應該是定期清理的！

西風瘦馬

（轉載，可能長了點）

　　遺傳與變異是所有生物的共同生命特征。細菌亦是一種生物，其形態(tài)結構、生理代謝、致病性、耐藥性、抗原性等性狀都是由細菌的遺傳物質所決定。遺傳（heredity）使細菌的性狀保持相對穩(wěn)定，且代代相傳，使其種屬得以保存。另者在一定條件下，若子代與親代之間以及子代與子代之間的生物學性狀出現差異稱變異（variation）。變異可使細菌產生新變種,變種的新特性靠遺傳得以鞏固，并使物種得以發(fā)展與進化。
　　細菌的變異分為遺傳性與非遺傳性變異，前者是細菌的基因結構發(fā)生了改變，如基因突變或基因轉移與重組等，故又稱基因型變異；后者是細菌在一定的環(huán)境條件影響下產生的變異，其基因結構未改變，稱為表型變異?；蛐妥儺惓０l(fā)生于個別的細菌，不受環(huán)境因素的影響，變異發(fā)生后是不可逆的，產生的新性狀可穩(wěn)定的遺傳給后代。相反，表型變異易受到環(huán)境因素的影響，凡在此環(huán)境因素作用下的所有細菌都出現變異，而且當環(huán)境中的影響因素去除后，變異的性狀又可復原，表型變異不能遺傳。

第一節(jié)　　細菌的變異現象
　　 一、形態(tài)結構的變異
　　 細菌的大小和形態(tài)在不同的生長時期可不同，生長過程中受外界環(huán)境條件的影響也可發(fā)生變異。如鼠疫耶爾森菌在陳舊的培養(yǎng)物或含30g/L NaCl的培養(yǎng)基上，形態(tài)可從典型的兩極濃染的橢圓形小桿菌變?yōu)槎嘈螒B(tài)性，如球形、酵母樣形、亞鈴形等。又如許多細菌在青霉素、免疫血清、補體和溶菌酶等因素影響下，細胞壁合成受阻，成為細胞壁缺陷型細菌（細菌L型變異），L型的革蘭染色多為陰性，呈球形、長絲狀或多形態(tài)性，在含血清的高滲低瓊脂培養(yǎng)基（含20％血清、5％NaCl、0。8%瓊脂）上能緩慢生長，形成中央厚而四周薄的荷包蛋樣小菌落。
　　細菌的一些特殊結構，如莢膜、芽胞、鞭毛等也可發(fā)生變異。肺炎鏈球菌在機體內或在含有血清的培養(yǎng)基中初分離時可形成莢膜，致病性強，經傳代培養(yǎng)后莢膜逐漸消失，致病性也隨之減弱。將有芽胞的炭疽芽胞桿菌在42℃培養(yǎng)10～20d后，可失去形成芽胞的能力，同時毒力也會相應減弱。將有鞭毛的普通變形桿菌點種在瓊脂平板上，由于鞭毛的動力使細菌在平板上彌散生長，稱遷徙現象，菌落形似薄膜（德語hauch意為薄膜），故稱H菌落。若將此菌點種在含1％石炭酸的培養(yǎng)基上，細菌失去鞭毛，只能在點種處形成不向外擴展的單個菌落，稱為O菌落（德語Ohne hauch意為無薄膜）通常將失去鞭毛的變異稱為H－O變異，此變異是可逆的。
　　 二、毒力變異
　　細菌的毒力變異包括毒力的增強和減弱。無毒力的白喉棒狀桿菌常寄居在咽喉部，不致病；當它感染了β－棒狀桿菌噬菌體后變成溶原性細菌，則獲得產生白喉毒素的能力，引起白喉。有毒菌株長期在人工培養(yǎng)基上傳代培養(yǎng)，可使細菌的毒力減弱或消失。如卡－介（Calmette-Guerin）二氏曾將有毒的牛分枝桿菌在含有膽汁的甘油、馬鈴薯培養(yǎng)基上，經過13年，連續(xù)傳230代，終于獲得了一株毒力減弱但仍保持免疫原性的變異株，即卡介苗(BCG)。
　　 三、耐藥性變異
　　細菌對某種抗菌藥物由敏感變成耐藥的變異稱耐藥性變異。從抗生素廣泛應用以來，細菌對抗生素耐藥的不斷增長是世界范圍內的普遍趨勢。金黃色葡萄球菌耐青霉素的菌株已從1946年的14％上升至目前的80％以上。耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（methicillin resistant Staphylococcus aureus,MRSA）逐年上升，我國于1980年前僅為5％，1985年上升至24％，1992年以后達70%。耐青霉素的肺炎鏈球菌也達50％以上，1998年首次報道糞腸球菌耐萬古霉素。有些細菌還表現為同時耐受多種抗菌藥物，即多重耐藥性（multiple resistance），甚至還有的細菌變異后產生對藥物的依賴性，如痢疾志賀菌賴鏈霉素株，離開鏈霉素則不能生長。細菌的耐藥性變異給臨床治療帶來很大的麻煩，并成為當今醫(yī)學上的重要問題。
　　 四、菌落變異
　　 細菌的菌落主要有光滑（smooth ,S）型和粗糙 (rough,R) 型兩種。S型菌落表面光滑、濕潤、邊緣整齊。細菌經人工培養(yǎng)多次傳代后菌落表面變?yōu)榇植?、干燥、邊緣不整，即從光滑型變?yōu)榇植谛?，稱為S－R變異。 S－R變異常見于腸道桿菌，該型變異是由于失去LPS的特異性寡糖重復單位而引起的。變異時不僅菌落的特征發(fā)生改變，而且細菌的理化性狀、抗原性、代謝酶活性及毒力等也發(fā)生改變。
　　一般而言，S型菌的致病性強。但有少數細菌是R型菌的致病性強，如結核分枝桿菌、炭疽芽胞桿菌和鼠疫耶爾森菌等。這在從標本中分離致病菌時，對如何挑選菌落具有實際意義。革蘭陰性菌如果失去細胞壁上的LPS，則細菌將失去特異性O抗原，出現抗原性的改變。如宋內志賀菌具有兩個變異相，Ⅰ相為S型菌落，多從急性痢疾患者中分離到；而Ⅱ相為R型菌落，常由慢性患者或帶菌者體內分離出。

第二節(jié)　　細菌遺傳變異的物質基礎
　　 細菌的遺傳物質是DNA，DNA靠其構成的特定基因來傳遞遺傳信息。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。
　　細菌染色體　　細菌染色體是單一的環(huán)狀雙螺旋DNA長鏈，附著在橫隔中介體上或細胞膜上。細菌染色體缺乏組蛋白，外無核膜包圍。以大腸埃希菌K12為例，染色體長1300～2000μm，約為菌細胞長的1000倍，在菌體內高度盤旋纏繞成絲團狀。染色體DNA的分子量為 3×109左右約含4700000bp，若以600bp構成一個基因，整個染色體含4000～5000個基因，現已知編碼了2000多種酶類及其他結構蛋白。基因是具有一定生物學功能的核苷酸序列，如編碼蛋白質結構基因的作用子（cistron），編碼核糖體RNA(rRNA)的基因以及識別和附著另一分子部位的啟動基因(promoter)和操縱基因(operators)等。
　　細菌染色體DNA的復制，在大腸埃希菌已證明是雙向復制。即雙鏈DNA解鏈后從復制起點開始，在一條模板上按順時針方向復制連續(xù)的大片段，另一條模板上按逆時針方向復制若干斷續(xù)的小片段，然后再連接成長鏈。復制到180°時匯合。完成復制全過程約需20min 。
　　質粒　　質粒是細菌染色體以外的遺傳物質，是環(huán)狀閉合的雙鏈DNA，經人工抽提后可變成開環(huán)狀或線狀。質粒有大小兩類，大質粒可含幾百個基因，占染色體的 1％～10％，小質粒僅含20～30個基因，約為染色體的0。5%。質?；蚩删幋a很多重要的生物學性狀，如①致育質?；蚍QF質粒（fertility plasmid）編碼有性生殖功能，帶有F質粒的細菌為雄性菌，能長出性菌毛；無F質粒的細菌為雌性菌，無性菌毛。②耐藥性質粒編碼細菌對抗菌藥物或重金屬鹽類的耐藥性，耐藥性質粒分為二類，其中可以通過細菌間的接合進行傳遞的稱接合性耐藥質粒，又稱R質粒(resistance plasmid)。另一類是不能通過接合傳遞的非接合性耐藥質粒，但它可通過噬菌體傳遞。③毒力質?；騐i質粒（virulence plasmid）編碼與該菌致病性有關的毒力因子。如致病性大腸埃希菌產生的耐熱性腸毒素是由ST質粒決定的，產生不耐熱腸毒素是由LT質粒決定的。細菌粘附定植在腸粘膜表面是由K質粒決定的；某些金黃色葡萄球菌產生表皮剝脫性毒素引起燙傷樣皮膚綜合征，就是該菌所攜帶的毒力質粒決定的。④細菌素質粒編碼各種細菌產生細菌素，如Col質粒編碼大腸埃希菌產生大腸菌素。細菌素對同品系或近緣的細菌具有抑制作用，實際是對產生細菌素細菌本身起保護作用。⑤代謝質粒編碼產生相關的代謝酶，如沙門菌發(fā)酵乳糖的能力通常是由質粒決定的，另又發(fā)現了編碼產生H2S、脲酶及枸櫞酸鹽利用酶的若干種質粒。細菌攜帶有哪種質粒，則有相應的功能，但也有某種質?？赏瑫r決定幾種功能，如F質粒除有致育性功能外，還能提供輔助質粒轉移的能力，某些耐藥性質粒上還帶有編碼毒力的基因，故帶此種質粒的細菌，不僅獲得了耐藥性，而且致病性也得到了增強。
　　 質粒DNA 的特征有：
1．質粒具有自我復制的能力。一個質粒是一個復制子（replicon），在細菌內可復制出拷貝（copy）。有的質?？截悢抵挥?～2個，其復制往往與染色體的復制同步，稱緊密型質粒；有的質?？截悢递^多，可隨時復制，與染色體的復制不相關，稱松弛型質粒。
　　 2．質粒DNA所編碼的基因產物賦予細菌某些性狀特征，如致育性、耐藥性、致病性、某些生化特性等。
　　 3．質?？勺孕衼G失與消除。質粒并非細菌生命活動不可缺少的遺傳物質，可自行丟失或經紫外線等理化因素處理后消除，隨著質粒的丟失與消除，質粒所賦予細菌的性狀亦隨之消失，但細菌仍存活。
　　 4．質粒的轉移性。質?？赏ㄟ^接合、轉化或轉導等方式在細菌間轉移，如耐藥性質粒的轉移，并非限制在革蘭陽性與革蘭陽性菌或革蘭陰性與革蘭陰性菌之間，而且也發(fā)生在革蘭陽性與革蘭陰性菌之間，在實驗室中甚至能發(fā)生在細菌與哺乳動物細胞之間。
　　 5．質粒可分為相容性與不相容性兩種。幾種不同的質粒同時共存于一個細菌內稱相容性（compatibility），有些質粒則不能相容。
　　轉位因子　　轉位因子是存在于細菌染色體或質粒DNA分子上的一段特異性核苷酸序列片段，它能在DNA分子中移動，不斷改變它們在基因組的位置，能從一個基因組轉移到另一基因組中。轉位因子通過位移改變了遺傳物質的核苷酸序列，或影響插入點附近基因的表達，或轉位因子本身攜帶一定的基因序列。但是否能引起細菌的變異要根據染色體或質粒受轉位因子作用后的整體功能狀況。轉位因子主要有三類。
　　 ⑴插入序列（insertion sequence, IS）是最小的轉位因子，長度不超過2kb，不攜帶任何已知與插入功能無關的基因區(qū)域，往往是插入后與插入點附近的序列共同起作用，可能是原細胞正常代謝的調節(jié)開關之一。
　　 ⑵轉座子（transposon, Tn）長度一般超過2kb，除攜帶與轉位有關的基因外，還攜帶耐藥性基因、抗金屬基因、毒素基因及其他結構基因等。因此當Tn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性基因而使細菌獲得耐藥性。轉座子可能與細菌的多重耐藥性有關。
　　 ⑶轉座噬菌體或前噬菌體（prophage）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，如白喉棒狀桿菌、肉毒梭菌等的外毒素就是由轉座噬菌體的有關基因所編碼的。另外，轉座噬菌體從細菌染色體分離脫落時，可能連帶有細菌的DNA片段，故它還可能在遺傳物質轉移過程中起載體作用。

第三節(jié)　　細菌變異的機制
　　遺傳性變異是由基因結構發(fā)生改變所致，而非遺傳性變異則是細菌在環(huán)境因素等影響下出現的變化，如大腸埃希菌在有乳糖的培養(yǎng)基中，乳糖操縱子通過基因表達的調節(jié)來適應營養(yǎng)環(huán)境的變化而產生乳糖酶。這種變化并非基因結構的改變?；蚪Y構的改變主要通過基因突變、基因損傷后的修復、基因的轉移與重組等來實現的。
　　 一、基因的突變與損傷后修復
　　突變（mutation）是細菌遺傳物質的結構發(fā)生突然而穩(wěn)定的改變，導致細菌性狀的遺傳性變異。若細菌DNA上核苷酸序列的改變僅為一個或幾個堿基的置換、插入或丟失，出現的突變只影響到一個或幾個基因，引起較少的性狀變異，稱為小突變或點突變（point mutation）；若涉及大段的DNA發(fā)生改變，稱為大突變或染色體畸變（chromosome aberration）。
　　 DNA序列的改變包括堿基的置換和移碼。堿基置換可分為轉換（transition）和顛換（transversion）兩種類型，如不同嘌呤之間或不同嘧啶之間的替代稱為轉換，若是嘌呤與嘧啶之間的相互交換則稱為顛換。當DNA序列中一對或幾對核苷酸發(fā)生插入或丟失，必將引起該部位其后的序列移位，由于遺傳信息是以三聯密碼子的形式表達，移位必導致密碼的意義發(fā)生錯誤，此稱移碼突變（traneshift mutation）。這一讀碼變化的結果通常導致無功能肽類或蛋白質的產生。另外，由于大片段的 DNA序列的丟失、重復、倒位或大段轉位因子的轉位等，將導致基因產物完全無效，出現無效性突變(null mutation)。大、小突變間無明顯界限；又大突變發(fā)生的頻率比小突變高，相差可達1萬倍。
　　 基因突變規(guī)律
　　 1．突變率　　在細菌生長繁殖過程中，突變經常自發(fā)發(fā)生，但自然突變率（10－6～10－9）極低，即細菌每分裂106～109次可發(fā)生一次突變。如果用高溫、紫外線、X射線、烷化劑、亞硝酸鹽等理化因素去誘導細菌突變，可使誘導突變率提高10～1000倍，達到10－4～10－6左右。
　　 2．突變與選擇　　突變是隨機的，不定向的。發(fā)生突變的細菌只是大量菌群中的個別菌，要從大量細菌中找出該突變菌，必須將菌群放在一個有利于突變菌而不利于其他菌生長的環(huán)境中，才能將其選擇出來。
　　 3．回復突變　　某種細菌在自然環(huán)境下具有的表現型稱野生型（wild type）,發(fā)生突變后的菌株稱突變株（mutant）。細菌由野生型變?yōu)橥蛔冃褪钦蛲蛔儯袝r突變株經過又一次突變可恢復野生型的性狀，這一過程稱回復突變（backward mutation）?；貜屯蛔儾⒉灰欢ɑ謴驮瓉淼幕蛐停僖淮瓮蛔兛梢允且粋€抑制基因突變代償了第一次突變在性狀上的改變。若再次回復突變發(fā)生在同一基因的不同部分，稱為基因內抑制；若回復突變發(fā)生在不同的基因，則稱為基因間抑制。
　　 DNA的損傷修復　　當細菌ＤＮＡ受到損傷時，細胞會用有效的ＤＮＡ修復系統(tǒng)進行細致的修復，以使損傷降為最小，修復機制對細胞的維持生命極其重要。但損傷修復本身也會出現錯誤，如對損傷DNA片段進行切除修復時可能附帶將正常DNA序列切掉；或在DNA損傷之后，或在DNA復制的休止期，DNA應急修復的ＳＯＳ反應（SOS response）能產生許多（約15個）基因；或在細菌死亡之前，細菌的DNA模板對直接準確的修復已不能利用時，菌細胞只能利用差誤傾向的修復（error-prone repair），在以上這些修復過程中都會發(fā)生錯誤而造成細菌的變異。
　　 二、基因的轉移與重組
　　 與上述內在基因發(fā)生突變不同，外源性的遺傳物質由供體菌轉入某受體菌細胞內的過程稱為基因轉移（gene transfer）。但僅有基因的轉移尚不夠，受體菌必須能容納外源性基因。轉移的基因與受體菌DNA整合在一起稱為重組（recombination），使受體菌獲得供體菌某些特性。外源性遺傳物質包括供體菌染色體DNA片段，質粒DNA及噬菌體基因等。細菌的基因轉移和重組可通過轉化、接合、轉導、溶原性轉換和細胞融合等方式進行。
　　 轉化　　轉化（transformation）是供體菌裂解游離的DNA片段被受體菌直接攝取，使受體菌獲得新的性狀。
　　轉化現象在肺炎鏈球菌、葡萄球菌和流感嗜血桿菌等中被證實。Griffith（1928）用肺炎鏈球菌進行試驗，有莢膜的肺炎鏈球菌為Ⅲ型，屬光滑（S）型菌落，ⅢS型菌有毒力；無莢膜的肺炎鏈球菌為Ⅱ型，屬粗糙（R）型菌落，ⅡR菌無毒力。分別用ⅡR型菌和ⅢS型菌注射給小鼠，前者存活，后者死亡，而且從死鼠心血中分離到ⅢS型菌。如將ⅢS型菌殺死后再注射小鼠，則小鼠存活。若將殺死的ⅢS型菌與活的ⅡR菌混合在一起給小鼠注射，則小鼠死亡，并從死鼠心血中分離出活的ⅢS型菌。這表明活的ⅡR型菌從死的ⅢS型菌中獲得了產生ⅢS型菌莢膜的遺傳物質，使活的ⅡR型菌轉化為ⅢS型菌。后來Avery (1944)用活的ⅡR型菌加上提取的ⅢS型菌DNA片段注射小鼠，同樣致小鼠死亡，且從死鼠中分離到ⅢS型菌，進一步證實引起轉化的物質是DNA；如應用DNA酶處理轉化物質，可破壞轉化。
　　 在轉化過程中，轉化的DNA片段稱為轉化因子（transforming principle）。分子量小于1×107，最多不超過10~20個基因。受體菌只有處于感受態(tài)（competence）時，才能攝取轉化因子。細菌處于感受態(tài)是因為其表面有一種吸附DNA的受體。感受態(tài)一般出現在細菌對數生長期的后期，保持時間短，僅數分鐘至3～4小時。加用Ca2+與Mg2+處理，可增加感受細胞攝取DNA的能力。
　　在轉化時，轉化因子首先吸附在受體菌表面受體上，然后再被攝入。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，其中一鏈進入受體菌，另一鏈為進入提供能量。進入的供體菌DNA片段與受體菌相應DNA進行重組，重組后受體菌兩DNA序列不完全一樣。當重組菌繁殖，DNA復制時，與原型菌一樣的DNA序列鏈仍保持原來的性狀，而比原型菌多一段外來的供體菌DNA序列鏈的則獲得新的性狀，成為稱作轉化菌突變株。
　　接合　　接合（conjugation）是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，主要包括F質粒、R質粒、Col質粒和毒力質粒等，不能通過性菌毛在細菌間轉移的質粒為非接合性質粒。接合不是細菌的一種固有功能，而是由各種質粒決定的，F質粒就是主要的一種，因為只有帶有F質粒的細菌才能生成性菌毛溝通供體菌與受體菌，當F質粒丟失后細菌間就不能進行接合。過去一直認為接合只是革蘭陰性菌中質粒的特征，近年來發(fā)現革蘭陽性菌也存在接合系統(tǒng)，主要是糞腸球菌（E。Faecalis）菌株。
　　 1．F質粒的接合　　帶有F質粒的細菌有性菌毛，相當于雄菌（F＋）；無性菌毛的無F質粒，相當于雌菌（F－）。象有性生殖一樣，當F＋×F－菌雜交時， F＋菌性菌毛末端與F－菌表面受體接合時，性菌毛逐漸縮短使兩菌之間靠近并形成通道，F＋菌的質粒DNA中的一條鏈斷開并通過性菌毛通道進入F－菌內。兩菌細胞內的單股DNA鏈以滾環(huán)式進行復制，各自形成完整的F質粒。因此供體菌雖轉移F質粒但并不失去，而受體菌獲得F質粒后即長出性菌毛，成為F＋菌。通過接合轉移F質粒的頻率可達70％。
　　 F質粒進入受體菌后，能單獨存在和自行復制，但有小部分F質粒可插入到受體菌的染色體中，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,故稱此菌為高頻重組菌（high frequency recombinant,Hfr）。在Hfr中,F質粒結合在染色體的末端。當Hfr與F-雜交時,F質粒起發(fā)動轉移作用。首先從Hfr菌染色體伸出一股ＤＮＡ鏈,通過性菌毛進入F-菌, 整個轉移需時約100min。在轉移過程中,任何震動都能使轉移中的DNA斷裂而中止。故在Hfr轉移中,可有不同長度的供菌染色體片段進入F-菌進行重組。但F-菌獲得F質粒的機會是很少的,因它位于染色體末端,最后進入F-受體菌。Jacob應用間斷交配(interrupted mating)實驗,根據各種基因進入受體菌的先后畫出染色體圖,找出各基因在大腸埃希菌染色體上排列的序列。此外,由于在染色體上很多部位有IS,根據 F質粒在染色體上何一部位插入或切除,就表示該部位有相應的IS的存在。
　　 Hfr菌中的F質粒有時會從染色體上脫離下來,終止其Hfr狀態(tài)。從染色體上脫離的有時可帶有染色體上幾個鄰近的基因,這種質粒稱為F′。
　　 F＋、Hfr、F‘三種菌都有性菌毛,都為雄菌。在性菌毛表面有一種雄性特異性噬菌體(male specific phage) 受體,在電鏡下可見相應噬菌體粘附在性菌毛表面。
　　 2。 R質粒的結合　　細菌的耐藥性與耐藥性的基因突變及R質粒的接合轉移等有關。1959年在日本首先分離到抗多種藥物的宋內志賀菌多重耐藥株，而且耐藥性的傳播迅速，產生這種多重耐藥性很難用基因突變解釋。細菌對一種抗生素產生耐藥性的頻率按10－6計算，則雙重耐藥的突變率應為10－12，如此計算，耐三種藥物以上的多重耐藥突變率會更小。在健康人中分離的大腸埃希菌30％～50％有R質粒，而致病性大腸埃希菌90％有R質粒，而且僅在抗生素問世25年左右時就發(fā)現約40％的菌株對鏈霉素、氯霉素，四環(huán)素、青霉素等多種抗生素產生耐藥性。提示耐藥性與R質粒有關，尤其與細菌的多重耐藥性關系密切。耐藥質粒從一個細菌轉移到另一個細菌中，若在有足夠的潛在受體菌的情況下，就象連鎖反應一樣，質?？赊D移至達各菌飽合為止。這種情況在早期R質粒（如R1、 R100）的轉移動力學研究中以觀察到。
　　 R質粒由耐藥傳遞因子（resistance transfer factor,RTF）和耐藥決定子（r-dir）兩部分組成，這兩部分可以單獨存在，也可結合在一起，但單獨存在時不能發(fā)生質粒的接合性傳遞。RTF的功能與F質粒相似，可編碼性菌毛的產生和通過接合轉移；r-dir能編碼對抗菌藥物的耐藥性，可由幾個轉座子連接相鄰排列，如Tn9帶有氯霉素耐藥基因， Tn4帶有氨芐青霉素、磺胺、鏈霉素的耐藥基因，Tn5帶有卡那霉素的耐藥基因。RTF與r-dir之間結合與分離是因為兩端有IS，每個Tn兩端也均有 IS可自由結合。
　　 R質粒決定耐藥的機制是：①使細菌產生滅活抗生素的酶類，如β－內酰胺酶能水解青霉素、頭孢霉素等的β－內酰胺環(huán)而使其失去作用。又如通過耐藥菌株產生磷酸轉移酶以ATP為輔基，使鏈霉素、卡那霉素及新霉素等氨基糖苷類抗生素失活。②R質?？刂萍毦淖兯幬镒饔玫陌胁课?。如鏈霉素和紅霉素的結合靶位分別是細菌核糖體上30S或50S亞基，R質粒可編碼產生甲基化酶，使藥物作用靶位上的氮原子甲基化，因而藥物不能與核糖體結合，也就不能抑制菌體蛋白的合成。 ③R質粒可控制細菌細胞對藥物的通透性。如R質粒能編碼產生新的蛋白質，阻塞了細胞壁上的通水孔，使抗生素（四環(huán)素、異煙肼等）不能進入菌體內。
　　 轉導　　轉導（transduction）是以轉導噬菌體（transducting phage）為載體，將供體菌的一段DNA轉移到受體菌內，使受體菌獲得新的性狀。根據轉導基因片段的范圍可分為以下兩種轉導。
　　 1。普遍性轉導（generalized transduction）　　前噬菌體從溶原菌染色體上脫離，進行增殖，在裂解期的后期，噬菌體的DNA已大量復制，在噬菌體DNA裝入外殼蛋白組成新的噬菌體時，在105～107次裝配中會發(fā)生一次裝配錯誤，誤將細菌的DNA片段裝入噬菌體的頭部，成為一個轉導噬菌體。轉導噬菌體能以正常方式感染另一宿主菌，并將其頭部的染色體注入受體菌內。因被包裝的DNA可以是供體菌染色體上的任何部分，故稱為普遍性轉導。普遍性轉導也能轉導質粒，金黃色葡萄球菌中R質粒的轉導在醫(yī)學上具有重要意義。
　　轉導比轉化可轉移更大片段的DNA，而且由于包裝在噬菌體的頭部受到保護，不被DNA酶降解，故比轉化的效率高。供體DNA片段進入受體菌后可發(fā)生兩種結果，一種是外源性DNA片段與受體菌的染色體整合，并隨染色體而傳代，稱完全轉導；另一種是外源性DNA片段游離在胞質中,既不能與受體菌染色體整合，也不能自身復制，稱為流產轉導（abortive transduction），后一種結果屬大多數。如編碼色氨酸的外源性基因（trp＋）轉導至trp－的受體菌中，trp基因雖呈游離狀態(tài)，但可使細菌產生色氨酸合成酶，故此菌能在無色氨酸的培養(yǎng)基中生長。但因trp＋基因不能自身復制，故隨著細菌分裂始終只有一個子細胞有trp＋基因，另一個沒有 trp基因的子細胞則在無色氨酸的培養(yǎng)基中不能生長，所以流產轉導的細菌菌落比正常菌落小得多，易于識別。
　　 2。 局限性轉導（restricted transduction）　　或稱特異性轉導（specialized transduction）, 所轉導的只限于供體菌染色體上特定的基因。如λ噬菌體進入大腸埃希菌K12時，當處于溶原期時，噬菌體DNA整合在大腸埃希菌染色體的特定部位，即在半乳糖基因（gal）和生物素基因(bio)之間。當噬菌體DNA從細菌染色體上分離，將有10－6機率發(fā)生偏差分離。即噬菌體將其本身DNA上的一段留在細菌染色體上，卻帶走了細菌DNA上兩側的gal或bio基因。這樣的噬菌體基因轉導并整合到受體菌中，使受體菌獲得供體菌的某些遺傳性狀。由于所轉導的只限于供體菌DNA上個別的特定基因（如gal或bio），故稱局限性轉導。在局限性轉導中的噬菌體由于缺少某些本身的基因，因而影響其相應功能，屬于缺陷性噬菌體。

第四節(jié)　　細菌遺傳變異的實際意義
　　在疾病的診斷、治療與預防中的應用　　由于細菌的變異可發(fā)生在形態(tài)、結構、染色性、生化特性、抗原性及毒力等方面，故在臨床細菌學檢查中不僅要熟悉細菌的典型特性，還要了解細菌的變異規(guī)律，只有這樣才能去偽存真作出正確的診斷。如金黃色葡萄球菌隨著耐藥性菌株的增加，絕大多數菌株所產生的色素也由金黃色變?yōu)榛野咨?，許多血漿凝固酶陰性的葡萄球菌也成為致病菌，這不僅給診斷和治療帶來困難，而且對以往判斷葡萄球菌致病性的指標也產生了懷疑。另外從傷寒患者分離到的傷寒沙門菌中10％的菌株不產生鞭毛，檢查時無動力，患者也不產生抗鞭毛(H)抗體。故進行血清學（肥達）試驗時，不出現H凝集或O凝集效價很低，影響正確的判斷。
　　由于抗生素的廣泛應用，臨床分離的細菌中耐藥株日益增多，更發(fā)現有對多種抗生素多重耐藥的菌株，以致于感到新藥開發(fā)研究的速度跟不上細菌耐藥性變異的變化。而且有些耐藥質粒同時帶有編碼毒力的基因，使其致病性增強，這些變異的后果給疾病的治療帶來很大的困難。為此，對臨床分離的致病菌，必須在細菌藥物敏感試驗的指導下正確選擇用藥，不能濫用抗生素。為提高抗生素的療效，防止耐藥菌株的擴散，應考慮合理的聯合用藥原則，尤其在治療慢性疾病需長期用藥時，除聯合使用抗生素外，還要考慮使用免疫調節(jié)劑。
　　為預防傳染病的發(fā)生，用人工的方法減弱細菌的毒力，用遺傳變異的原理使其誘變成保留原有免疫原性的減毒株或無毒株，制備成預防疾病的各種疫苗。目前通過條件選擇和基因工程技術來獲得新的變異株，用以制備更理想的疫苗。近年來除研制預防性疫苗外，尚出現了具有治療作用的疫苗，為疫苗的應用拓寬了范圍。
　　在測定致癌物質中的應用　　腫瘤的發(fā)生一般認為是細胞內遺傳物質發(fā)生了改變，使正常細胞變?yōu)檗D化細胞，因此凡能誘導細菌發(fā)生突變的物質都有可能是致癌物質。Ames試驗就是根據能導致細菌基因突變的物質均為可疑致癌物的原理設計的。選用幾株鼠傷寒沙門菌的組氨酸營養(yǎng)缺陷型（his－）作試驗菌，以被檢測的可疑化學物質作誘變劑。因his－菌在組氨酸缺乏的培養(yǎng)基上不能生長，若發(fā)生突變成為his＋菌則能生長。比較含有被檢物的試驗平板與無檢物的對照平板，計數培養(yǎng)基上的菌落數，凡能提高突變率、誘導菌落生長較多者，證明被檢物有致癌的可能。
　　 在流行病學中的應用　　近年來的分子生物學分析方法已被用于流行病學調查。如用質粒指紋圖（plasmid fingerprinting ,PFP）的方法來檢測不同來源細菌所帶質粒的大小，比較質粒的各種酶切圖，其產生片段的數目、大小、位置引起某一疾病暴發(fā)流行的流行菌株與非流行菌株，也可用于調查醫(yī)院感染的各種細菌的某種耐藥質粒的傳播擴散情況。另外,從對噬菌體敏感性及溶原性，對細菌素的敏感性等也可研究流行菌株的同源性等。
　　 在基因工程中的應用　　基因工程是根據遺傳變異中細菌可因基因轉移和重組而獲得新性狀的原理設計的。基因工程的主要步驟是:
　　 ①從供體細胞（細菌或其他生物細胞）的DNA上切取一段需要表達的基因,即所謂目的基因;
　　 ②將目的基因結合在合適的載體（質?；蚴删w）上;
　　 ③通過載體將目的基因轉移到工程菌（受體菌）內，隨著細菌的大量繁殖表達出大量的目的基因產物。目前通過基因工程已能使工程菌大量生產胰島素、干擾素、各種生長激素、rIL-2等細胞因子和rHBs乙肝疫苗等生物制品。并已探索用基因工程技術治療基因缺陷性疾病等。今后，基因工程在醫(yī)學領域和生命科學中必將得到更廣泛的應用。