醫學微生物學/細菌的遺傳物質
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一、細菌染色體
細菌作為原核型微生物，雖沒有完整的核結構，但卻有核區（或核質）。在電鏡下觀察，核區有盤旋堆積的DNA纖維。自大腸桿菌提取的DNA是一條完整的DNA鏈，分子量為2.4×109daltons,僅為人體胞DNA量的0.1%。細胞的DNA含量決定存在的基因數。如按每個基因由平均為1000個堿基對估計，大腸桿菌的DNA約為4×106個堿基對，因此約有4000個基因，可編碼幾千種多肽。細菌染色體DNA與其他生物相同，由互補的雙鏈核苷酸組成。細菌的染色體與生物細胞染色體不同，前者不含有組蛋白，基因是連續的，無內含子。由于細菌核區DNA的功能與真核細胞染色體的功能相同，因此又稱其為細菌染色體。
二、質粒
細菌的DNA除大部分集中于核質（染色體）內，尚有少部分（約1～2%）存在于染色體外，稱為質粒。質粒與染色體的相似處為：質粒亦為雙鏈環形DNA，不過其分子量遠比染色體為小，僅為細菌染色體DNA的0.5～3%。質粒亦可攜帶遺傳信息，可決定細菌的一些生物學特性。然而質粒卻有一些與染色體DNA不同的特性。
1．質粒并非細菌生存所必不可少的遺傳物質。細菌如失去染色體，則不能生存；然而細菌失去質粒后仍能生存。這是由于染色體DNA攜帶的基因所編碼的產物，在細菌新陳代謝中是生存所必須者；而質粒攜帶的基因所編碼的產物并非細菌的生存所必須者。因此質粒可以在細菌間傳遞與丟失。
2．質粒的傳遞（轉移）是細菌遺傳物質轉移的一個重要方式。有些質粒本身即具有轉移裝置，如耐藥性質粒（R質粒）；而有些質粒本身無轉移裝置，需要通過媒介（如噬菌體）轉移或隨有轉移裝置的質粒一起轉移。獲得質粒的細菌可隨之而獲得一些生物學特性，如耐藥性或產生細菌素的能力等。
3．質?？勺孕惺セ蚪浫斯ぬ幚矶АＴ?a href="/w/%E7%BB%86%E8%8F%8C%E5%9F%B9%E5%85%BB" title="細菌培養">細菌培養傳代過程中，有些質?？勺孕袕?a href="/w/%E5%AE%BF%E4%B8%BB" title="宿主">宿主細菌中失去。這種丟失不像染色體突變發生率很低，而是較易發生。用紫外線、吖啶類染料及其他可以作用于DNA的物理、化學因子處理后，可以使一部分質粒消失，稱為消除。目前學者們感興趣的是如何通過人工處理消除耐藥質?；蚺c致病性有關的質粒。
4．質?？梢元毩椭啤Ｙ|粒為DNA，有復制的能力，質粒的復制可不依賴于染色體，而在細菌胞漿內進行。這一特性在基因工程中需擴增質粒時很有用處，因可使細菌停止繁殖而質粒仍可繼續復制，從而可獲得大量的質粒。
5．可有幾種質粒同時共存在于一個細菌內。因質?？瑟毩椭疲帜苻D移入細菌和自然失去，因此就有機會出現幾種質粒的共存。但是并非任何質粒均可共存，因發現在有些情況下，兩種以上的質粒能穩定地共存于一個菌體內，而有些質粒則不能共存。
目前已在很多種細菌中發現質粒。比較重要者有決定性菌毛的F因子，決定耐藥性的R因子以及決定產大腸桿菌素的Col因子等。耐藥性質粒的分子量相對較小，而與致性有關的質粒則為大質粒。革蘭氏陰性菌一般都帶有質粒。某些革蘭氏陽性菌如葡萄球菌也有質粒。
三、噬菌體（Bacteriophage）
噬菌體是寄生于細菌的病毒，有宿主細胞的特異性，即某種菌的噬菌體僅能在該種菌內復制。在敏感菌中增殖并裂解細菌的噬菌體稱為毒性噬菌體。另有一類稱為溫和噬菌體。這類噬菌體感染細菌后，有兩種后果，即或裂解細菌或形成溶原狀態（Lysogeny）。溫和噬菌體裂解細菌的過程與毒性噬菌體相同，而形成溶原狀態則為噬菌體的基因組整合于細菌的染色體上，并隨細菌的繁殖傳至子代。帶有噬菌體基因組的細菌稱為溶原性細菌，而整合于細菌染色體上的噬菌體則稱為前噬菌體(Prophage)。（噬菌體的參見圖4-2）。
有些溫和噬菌體攜帶的基因在細菌染色體上，可相當于遺傳物質，也能決定細菌的某些特性。由噬菌體基因決定細菌的某些生物學特性稱為溶原性轉移。例如，以β棒狀桿菌噬菌體感染無毒的白喉桿菌后，可發生溶原性轉換，形成產生外毒素的白喉桿菌。此外，溶血性鏈球菌產生紅疹毒素的能力，以及沙門氏桿菌有特異性O抗原等，均通過溶原性轉換獲得。當各細菌失去相應噬菌體后，則失去產生毒素或表達特異抗原特性。
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