遗传与变异是所有生物的共同生命特国家医学考试网征。细菌亦是一种生物，其形态结构、生理代谢、致病性、耐药性、抗原性等性状都是由细菌的遗传物质所决定。遗传（heredity)使细菌的性状保持相对稳定，且代代相传，使其种属得以保存。另者在一定条件下，若子代与亲代之间以及子代与子代之间的生物学性状出现差异称变异（variation)。变异可使细菌产生新变种,变种的新特性靠遗传得以巩固，并使物种得以发展与进化。
细菌的变异分为遗传性与非遗传性变异，前者是细菌的基因结构发生了改变，如基因突变或基因转移与重组等，故又称基因型变异；后者是细菌在一定的环境条件影响下产生的变异，其基因结构未改变，称为表型变异。基因型变异常发生于个别的细菌，不受环境因素的影响，变异发生后是不可逆的，产生的新性状可稳定的遗传给后代。相反，表型变异易受到环境因素的影响，凡在此环境因素作用下的所有细菌都出现变异，而且当环境中的影响因素去除后，变异的性状又可复原，表型变异不能遗传。
第一节 细菌的变异现象
一、形态结构的变异
细菌的大小和形态在不同的生长时期可不同，生长过程中受外界环境条件的影响也可发生变异。如鼠疫耶尔森菌在陈旧的培养物或含30g/L NaCl的培养基上，形态可从典型的两极浓染的椭圆形小杆菌变为多形态性，如球形、酵母样形、亚铃形等。又如许多细菌在青霉素、免疫血清、补体和溶菌酶等因素影响下，细胞壁合成受阻，成为细胞壁缺陷型细菌（细菌L型变异)，L型的革兰染色多为阴性，呈球形、长丝状或多形态性，在含血清的高渗低琼脂培养基（含20％血清、5％NaCl、0。8%琼脂)上能缓慢生长，形成中央厚而四周薄的荷包蛋样小菌落。
细菌的一些特殊结构，如荚膜、芽胞、鞭毛等也可发生变异。肺炎链球菌在机体内或在含有血清的培养基中初分离时可形成荚膜，致病性强，经传代培养后荚膜逐渐消失，致病性也随之减弱。将有芽胞的炭疽芽胞杆菌在42℃培养10～20d后，可失去形成芽胞的能力，同时毒力也会相应减弱。将有鞭毛的普通变形杆菌点种在琼脂平板上，由于鞭毛的动力使细菌在平板上弥散生长，称迁徙现象，菌落形似薄膜（德语hauch意为薄膜)，故称H菌落。若将此菌点种在含1％石炭酸的培养基上，细菌失去鞭毛，只能在点种处形成不向外扩展的单个菌落，称为O菌落（德语Ohne hauch意为无薄膜)通常将失去鞭毛的变异称为H－O变异，此变异是可逆的。
二、毒力变异
细菌的毒力变异包括毒力的增强和减弱。无毒力的白喉棒状杆菌常寄居在咽喉部，不致病；当它感染了β－棒状杆菌噬菌体后变成溶原性细菌，则获得产生白喉毒素的能力，引起白喉。有毒菌株长期在人工培养基上传代培养，可使细菌的毒力减弱或消失。如卡－介（Calmette-Guerin)二氏曾将有毒的牛分枝杆菌在含有胆汁的甘油、马铃薯培养基上，经过13年，连续传230代，终于获得了一株毒力减弱但仍保持免疫原性的变异株，即卡介苗(BCG)。
三、耐药性变异
细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药的变异称耐药性变异。从抗生素广泛应用以来，细菌对抗生素耐药的不断增长是世界范围内的普遍趋势。金黄色葡萄球菌耐青霉素的菌株已从1946年的14％上升至目前的80％以上。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（methicillin resistant Staphylococcus aureus,MRSA)逐年上升，我国于1980年前仅为5％，1985年上升至24％，1992年以后达70%。耐青霉素的肺炎链球菌也达50％以上，1998年首次报道粪肠球菌耐万古霉素。有些细菌还表现为同时耐受多种抗菌药物，即多重耐药性（multiple resistance)，甚至还有的细菌变异后产生对药物的依赖性，如痢疾志贺菌赖链霉素株，离开链霉素则不能生长。细菌的耐药性变异给临床治疗带来很大的麻烦，并成为当今医学上的重要问题。
四、菌落变异
细菌的菌落主要有光滑（smooth ,S)型和粗糙 (rough,R) 型两种。S型菌落表面光滑、湿润、边缘整齐。细菌经人工培养多次传代后菌落表面变为粗糙、干燥、边缘不整，即从光滑型变为粗糙型，称为S－R变异。 S－R变异常见于肠道杆菌，该型变异是由于失去LPS的特异性寡糖重复单位而引起的。变异时不仅菌落的特征发生改变，而且细菌的理化性状、抗原性、代谢酶活性及毒力等也发生改变。
一般而言，S型菌的致病性强。但有少数细菌是R型菌的致病性强，如结核分枝杆菌、炭疽芽胞杆菌和鼠疫耶尔森菌等。这在从标本中分离致病菌时，对如何挑选菌落具有实际意义。革兰阴性菌如果失去细胞壁上的LPS，则细菌将失去特异性O抗原，出现抗原性的改变。如宋内志贺菌具有两个变异相，Ⅰ相为S型菌落，多从急性痢疾患者中分离到；而Ⅱ相为R型菌落，常由慢性患者或带菌者体内分离出。
第二节 细菌遗传变异的物质基础
细菌的遗传物质是DNA，DNA靠其构成的特定基因来传递遗传信息。细菌的基因组是指细菌染色体和染色体以外遗传物质所携带基因的总称。染色体外的遗传物质是指质粒DNA和转位因子等。
细菌染色体 细菌染色体是单一的环状双螺旋DNA长链，附着在横隔中介体上或细胞膜上。细菌染色体缺乏组蛋白，外无核膜包围。以大肠埃希菌K12为例，染色体长1300～2000μm，约为菌细胞长的1000倍，在菌体内高度盘旋缠绕成丝团状。染色体DNA的分子量为 3×109左右约含4700000bp，若以600bp构成一个基因，整个染色体含4000～5000个基因，现已知编码了2000多种酶类及其他结构蛋白。基因是具有一定生物学功能的核苷酸序列，如编码蛋白质结构基因的作用子（cistron)，编码核糖体RNA(rRNA)的基因以及识别和附着另一分子部位的启动基因(promoter)和操纵基因(operators)等。
细菌染色体DNA的复制，在大肠埃希菌已证明是双向复制。即双链DNA解链后从复制起点开始，在一条模板上按顺时针方向复制连续的大片段，另一条模板上按逆时针方向复制若干断续的小片段，然后再连接成长链。复制到180°时汇合。完成复制全过程约需20min 。
质粒 质粒是细菌染色体以外的遗传物质，是环状闭合的双链DNA，经人工抽提后可变成开环状或线状。质粒有大小两类，大质粒可含几百个基因，占染色体的1％～10％，小质粒仅含20～30个基因，约为染色体的0。5%。质粒基因可编码很多重要的生物学性状，如①致育质粒或称F质粒（fertility plasmid)编码有性生殖功能，带有F质粒的细菌为雄性菌，能长出性菌毛；无F质粒的细菌为雌性菌，无性菌毛。②耐药性质粒编码细菌对抗菌药物或重金属盐类的耐药性，耐药性质粒分为二类，其中可以通过细菌间的接合进行传递的称接合性耐药质粒，又称R质粒(resistance plasmid)。另一类是不能通过接合传递的非接合性耐药质粒，但它可通过噬菌体传递。③毒力质粒或Vi质粒（virulence plasmid)编码与该菌致病性有关的毒力因子。如致病性大肠埃希菌产生的耐热性肠毒素是由ST质粒决定的，产生不耐热肠毒素是由LT质粒决定的。细菌粘附定植在肠粘膜表面是由K质粒决定的；某些金黄色葡萄球菌产生表皮剥脱性毒素引起烫伤样皮肤综合征，就是该菌所携带的毒力质粒决定的。④细菌素质粒编码各种细菌产生细菌素，如Col质粒编码大肠埃希菌产生大肠菌素。细菌素对同品系或近缘的细菌具有抑制作用，实际是对产生细菌素细菌本身起保护作用。⑤代谢质粒编码产生相关的代谢酶，如沙门菌发酵乳糖的能力通常是由质粒决定的，另又发现了编码产生H2S、脲酶及枸橼酸盐利用酶的若干种质粒。细菌携带有哪种质粒，则有相应的功能，但也有某种质粒可同时决定几种功能，如F质粒除有致育性功能外，还能提供辅助质粒转移的能力，某些耐药性质粒上还带有编码毒力的基因，故带此种质粒的细菌，不仅获得了耐药性，而且致病性也得到了增强。
质粒DNA 的特征有：
1．质粒具有自我复制的能力。一个质粒是一个复制子（replicon)，在细菌内可复制出拷贝（copy)。有的质粒拷贝数只有1～2个，其复制往往与染色体的复制同步，称紧密型质粒；有的质粒拷贝数较多，可随时复制，与染色体的复制不相关，称松弛型质粒。
2．质粒DNA所编码的基因产物赋予细菌某些性状特征，如致育性、耐药性、致病性、某些生化特性等。
3．质粒可自行丢失与消除。质粒并非细菌生命活动不可缺少的遗传物质，可自行丢失或经紫外线等理化因素处理后消除，随着质粒的丢失与消除，质粒所赋予细菌的性状亦随之消失，但细菌仍存活。
4．质粒的转移性。质粒可通过接合、转化或转导等方式在细菌间转移，如耐药性质粒的转移，并非限制在革兰阳性与革兰阳性菌或革兰阴性与革兰阴性菌之间，而且也发生在革兰阳性与革兰阴性菌之间，在实验室中甚至能发生在细菌与哺乳动物细胞之间。
5．质粒可分为相容性与不相容性两种。几种不同的质粒同时共存于一个细菌内称相容性（compatibility)，有些质粒则不能相容。
转位因子 转位因子是存在于细菌染色体或质粒DNA分子上的一段特异性核苷酸序列片段，它能在DNA分子中移动，不断改变它们在基因组的位置，能从一个基因组转移到另一基因组中。转位因子通过位移改变了遗传物质的核苷酸序列，或影响插入点附近基因的表达，或转位因子本身携带一定的基因序列。但是否能引起细菌的变异要根据染色体或质粒受转位因子作用后的整体功能状况。转位因子主要有三类。
⑴插入序列（insertion sequence, IS)是最小的转位因子，长度不超过2kb，不携带任何已知与插入功能无关的基因区域，往往是插入后与插入点附近的序列共同起作用，可能是原细胞正常代谢的调节开关之一。
⑵转座子（transposon, Tn)长度一般超过2kb，除携带与转位有关的基因外，还携带耐药性基因、抗金属基因、毒素基因及其他结构基因等。因此当Tn插入某一基因时，一方面可引起插入基因失活产生基因突变，另一方面可因带入耐药性基因而使细菌获得耐药性。转座子可能与细菌的多重耐药性有关。
⑶转座噬菌体或前噬菌体（prophage)是一些具有转座功能的溶原性噬菌体，当整合到细菌染色体上，能改变溶原性细菌的某些生物学性状，如白喉棒状杆菌、www.med126.com/rencai/肉毒梭菌等的外毒素就是由转座噬菌体的有关基因所编码的。另外，转座噬菌体从细菌染色体分离脱落时，可能连带有细菌的DNA片段，故它还可能在遗传物质转移过程中起载体作用。
第三节 细菌变异的机制
遗传性变异是由基因结构发生改变所致，而非遗传性变异则是细菌在环境因素等影响下出现的变化，如大肠埃希菌在有乳糖的培养基中，乳糖操纵子通过基因表达的调节来适应营养环境的变化而产生乳糖酶。这种变化并非基因结构的改变。基因结构的改变主要通过基因突变、基因损伤后的修复、基因的转移与重组等来实现的。
一、基因的突变与损伤后修复
突变（mutation)是细菌遗传物质的结构发生突然而稳定的改变，导致细菌性状的遗传性变异。若细菌DNA上核苷酸序列的改变仅为一个或几个碱基的置换、插入或丢失，出现的突变只影响到一个或几个基因，引起较少的性状变异，称为小突变或点突变（point mutation)；若涉及大段的DNA发生改变，称为大突变或染色体畸变（chromosome aberration)。
DNA序列的改变包括碱基的置换和移码。碱基置换可分为转换（transition)和颠换（transversion)两种类型，如不同嘌呤之间或不同嘧啶之间的替代称为转换，若是嘌呤与嘧啶之间的相互交换则称为颠换。当DNA序列中一对或几对核苷酸发生插入或丢失，必将引起该部位其后的序列移位，由于遗传信息是以三联密码子的形式表达，移位必导致密码的意义发生错误，此称移码突变（traneshift mutation)。这一读码变化的结果通常导致无功能肽类或蛋白质的产生。另外，由于大片段的 DNA序列的丢失、重复、倒位或大段转位因子的转位等，将导致基因产物完全无效，出现无效性突变(null mutation)。大、小突变间无明显界限；又大突变发生的频率比小突变高，相差可达1万倍。
基因突变规律
1．突变率 在细菌生长繁殖过程中，突变经常自发发生，但自然突变率（10－6～10－9)极低，即细菌每分裂106～109次可发生一次突变。如果用高温、紫外线、X射线、烷化剂、亚硝酸盐等理化因素去诱导细菌突变，可使诱导突变率提高10～1000倍，达到10－4～10－6左右。
2．突变与选择 突变是随机的，不定向的。发生突变的细菌只是大量菌群中的个别菌，要从大量细菌中找出该突变菌，必须将菌群放在一个有利于突变菌而不利于其他菌生长的环境中，才能将其选择出来。
3．回复突变 某种细菌在自然环境下具有的表现型称野生型（wild type),发生突变后的菌株称突变株（mutant)。细菌由野生型变为突变型是正向突变，有时突变株经过又一次突变可恢复野生型的性状，这一过程称回复突变（backward mutation)。回复突变并不一定恢复原来的基因型，再一次突变可以是一个抑制基因突变代偿了第一次突变在性状上的改变。若再次回复突变发生在同一基因的不同部分，称为基因内抑制；若回复突变发生在不同的基因，则称为基因间抑制。
DNA的损伤修复 当细菌ＤＮＡ受到损伤时，细胞会用有效的ＤＮＡ修复系统进行细致的修复，以使损伤降为最小，修复机制对细胞的维持生命极其重要。但损伤修复本身也会出现错误，如对损伤DNA片段进行切除修复时可能附带将正常DNA序列切掉；或在DNA损伤之后，或在DNA复制的休止期，DNA应急修复的ＳＯＳ反应（SOS response)能产生许多（约15个)基因；或在细菌死亡之前，细菌的DNA模板对直接准确的修复已不能利用时，菌细胞只能利用差误倾向的修复（error-prone repair)，在以上这些修复过程中都会发生错误而造成细菌的变异。
二、基因的转移与重组
与上述内在基因发生突变不同，外源性的遗传物质由供体菌转入某受体菌细胞内的过程称为基因转移（gene transfer)。但仅有基因的转移尚不够，受体菌必须能容纳外源性基因。转移的基因与受体菌DNA整合在一起称为重组（recombination)，使受体菌获得供体菌某些特性。外源性遗传物质包括供体菌染色体DNA片段，质粒DNA及噬菌体基因等。细菌的基因转移和重组可通过转化、接合、转导、溶原性转换和细胞融合等方式进行。
转化 转化（transformation)是供体菌裂解游离的DNA片段被受体菌直接摄取，使受体菌获得新的性状。
转化现象在肺炎链球菌、葡萄球菌和流感嗜血杆菌等中被证实。Griffith（1928)用肺炎链球菌进行试验，有荚膜的肺炎链球菌为Ⅲ型，属光滑（S)型菌落，ⅢS型菌有毒力；无荚膜的肺炎链球菌为Ⅱ型，属粗糙（R)型菌落，ⅡR菌无毒力。分别用ⅡR型菌和ⅢS型菌注射给小鼠，前者存活，后者死亡，而且从死鼠心血中分离到ⅢS型菌。如将ⅢS型菌杀死后再注射小鼠，则小鼠存活。若将杀死的ⅢS型菌与活的ⅡR菌混合在一起给小鼠注射，则小鼠死亡，并从死鼠心血中分离出活的ⅢS型菌。这表明活的ⅡR型菌从死的ⅢS型菌中获得了产生ⅢS型菌荚膜的遗传物质，使活的ⅡR型菌转化为ⅢS型菌。后来Avery(1944)用活的ⅡR型菌加上提取的ⅢS型菌DNA片段注射小鼠，同样致小鼠死亡，且从死鼠中分离到ⅢS型菌，进一步证实引起转化的物质是DNA；如应用DNA酶处理转化物质，可破坏转化。
在转化过程中，转化的DNA片段称为转化因子（transforming principle)。分子量小于1×107，最多不超过10~20个基因。受体菌只有处于感受态（competence)时，才能摄取转化因子。细菌处于感受态是因为其表面有一种吸附DNA的受体。感受态一般出现在细菌对数生长期的后期，保持时间短，仅数分钟至3～4小时。加用Ca2+与Mg2+处理，可增加感受细胞摄取DNA的能力。
在转化时，转化因子首先吸附在受体菌表面受体上，然后再被摄入。在摄入前，供体菌的双链DNA片段被受体菌表面的核酸内切酶切开，其中一链进入受体菌，另一链为进入提供能量。进入的供体菌DNA片段与受体菌相应DNA进行重组，重组后受体菌两DNA序列不完全一样。当重组菌繁殖，DNA复制时，与原型菌一样的DNA序列链仍保持原来的性状，而比原型菌多一段外来的供体菌DNA序列链的则获得新的性状，成为称作转化菌突变株。
接合 接合（conjugation)是细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物质（主要是质粒DNA)从供体菌转移给受体菌。能通过接合方式转移的质粒称为接合性质粒，主要包括F质粒、R质粒、Col质粒和毒力质粒等，不能通过性菌毛在细菌间转移的质粒为非接合性质粒。接合不是细菌的一种固有功能，而是由各种质粒决定的，F质粒就是主要的一种，因为只有带有F质粒的细菌才能生成性菌毛沟通供体菌与受体菌，当F质粒丢失后细菌间就不能进行接合。过去一直认为接合只是革兰阴性菌中质粒的特征，近年来发现革兰阳性菌也存在接合系统，主要是粪肠球菌（E。Faecalis)菌株。
1．F质粒的接合 带有F质粒的细菌有性菌毛，相当于雄菌（F＋)；无性菌毛的无F质粒，相当于雌菌（F－)。象有性生殖一样，当F＋×F－菌杂交时，F＋菌性菌毛末端与F－菌表面受体接合时，性菌毛逐渐缩短使两菌之间靠近并形成通道，F＋菌的质粒DNA中的一条链断开并通过性菌毛通道进入F－菌内。两菌细胞内的单股DNA链以滚环式进行复制，各自形成完整的F质粒。因此供体菌虽转移F质粒但并不失去，而受体菌获得F质粒后即长出性菌毛，成为F＋菌。通过接合转移F质粒的频率可达70％。
F质粒进入受体菌后，能单独存在和自行复制，但有小部分F质粒可插入到受体菌的染色体中，与染色体一起复制。整合后的细菌能高效地转移染色体上的基因,故称此菌为高频重组菌（high frequency recombinant,Hfr)。在Hfr中,F质粒结合在染色体的末端。当Hfr与F-杂交时,F质粒起发动转移作用。首先从Hfr菌染色体伸出一股ＤＮＡ链,通过性菌毛进入F-菌, 整个转移需时约100min。在转移过程中,任何震动都能使转移中的DNA断裂而中止。故在Hfr转移中,可有不同长度的供菌染色体片段进入F-菌进行重组。但F-菌获得F质粒的机会是很少的,因它位于染色体末端,最后进入F-受体菌。Jacob应用间断交配(interrupted mating)实验,根据各种基因进入受体菌的先后画出染色体图,找出各基因在大肠埃希菌染色体上排列的序列。此外,由于在染色体上很多部位有IS,根据F质粒在染色体上何一部位插入或切除,就表示该部位有相应的IS的存在。
Hfr菌中的F质粒有时会从染色体上脱离下来,终止其Hfr状态。从染色体上脱离的有时可带有染色体上几个邻近的基因,这种质粒称为F′。
F＋、Hfr、F‘三种菌都有性菌毛,都为雄菌。在性菌毛表面有一种雄性特异性噬菌体(male specific phage) 受体,在电镜下可见相应噬菌体粘附在性菌毛表面。
2。 R质粒的结合 细菌的耐药性与耐药性的基因突变及R质粒的接合转移等有关。1959年在日本首先分离到抗多种药物的宋内志贺菌多重耐药株，而且耐药性的传播迅速，产生这种多重耐药性很难用基因突变解释。细菌对一种抗生素产生耐药性的频率按10－6计算，则双重耐药的突变率应为10－12，如此计算，耐三种药物以上的多重耐药突变率会更小。在健康人中分离的大肠埃希菌30％～50％有R质粒，而致病性大肠埃希菌90％有R质粒，而且仅在抗生素问世25年左右时就发现约40％的菌株对链霉素、氯霉素，四环素、青霉素等多种抗生素产生耐药性。提示耐药性与R质粒有关，尤其与细菌的多重耐药性关系密切。耐药质粒从一个细菌转移到另一个细菌中，若在有足够的潜在受体菌的情况下，就象连锁反应一样，质粒可转移至达各菌饱合为止。这种情况在早期R质粒（如R1、R100)的转移动力学研究中以观察到。
R质粒由耐药传递因子（resistance transfer factor,RTF)和耐药决定子（r-dir)两部分组成，这两部分可以单独存在，也可结合在一起，但单独存在时不能发生质粒的接合性传递。RTF的功能与F质粒相似，可编码性菌毛的产生和通过接合转移；r-dir能编码对抗菌药物的耐药性，可由几个转座子连接相邻排列，如Tn9带有氯霉素耐药基因，Tn4带有氨苄青霉素、磺胺、链霉素的耐药基因，Tn5带有卡那霉素的耐药基因。RTF与r-dir之间结合与分离是因为两端有IS，每个Tn两端也均有IS可自由结合。
R质粒决定耐药的机制是：①使细菌产生灭活抗生素的酶类，如β－内酰胺酶能水解青霉素、头孢霉素等的β－内酰胺环而使其失去作用。又如通过耐药菌株产生磷酸转移酶以ATP为辅基，使链霉素、卡那霉素及新霉素等氨基糖苷类抗生素失活。②R质粒控制细菌改变药物作用的靶部位。如链霉素和红霉素的结合靶位分别是细菌核糖体上30S或50S亚基，R质粒可编码产生甲基化酶，使药物作用靶位上的氮原子甲基化，因而药物不能与核糖体结合，也就不能抑制菌体蛋白的合成。③R质粒可控制细菌细胞对药物的通透性。如R质粒能编码产生新的蛋白质，阻塞了细胞壁上的通水孔，使抗生素（四环素、异烟肼等)不能进入菌体内。
转导 转导（transduction)是以转导噬菌体（transducting phage)为载体，将供体菌的一段DNA转移到受体菌内，使受体菌获得新的性状。根据转导基因片段的范围可分为以下两种转导。
1。普遍性转导（generalized transduction) 前噬菌体从溶原菌染色体上脱离，进行增殖，在裂解期的后期，噬菌体的DNA已大量复制，在噬菌体DNA装入外壳蛋白组成新的噬菌体时，在105～107次装配中会发生一次装配错误，误将细菌的DNA片段装入噬菌体的头部，成为一个转导噬菌体。转导噬菌体能以正常方式感染另一宿主菌，并将其头部的染色体注入受体菌内。因被包装的DNA可以是供体菌染色体上的任何部分，故称为普遍性转导。普遍性转导也能转导质粒，金黄色葡萄球菌中R质粒的转导在医学上具有重要意义。
转导比转化可转移更大片段的DNA，而且由于包装在噬菌体的头部受到保护，不被DNA酶降解，故比转化的效率高。供体DNA片段进入受体菌后可发生两种结果，一种是外源性DNA片段与受体菌的染色体整合，并随染色体而传代，称完全转导；另一种是外源性DNA片段游离在胞质中,既不能与受体菌染色体整合，也不能自身复制，称为流产转导（abortive transduction)，后一种结果属大多数。如编码色氨酸的外源性基因（trp＋)转导至trp－的受体菌中，trp基因虽呈游离状态，但可使细菌产生色氨酸合成酶，故此菌能在无色氨酸的培养基中生长。但因trp＋基因不能自身复制，故随着细菌分裂始终只有一个子细胞有trp＋基因，另一个没有trp基因的子细胞则在无色氨酸的培养基中不能生长，所以流产转导的细菌菌落比正常菌落小得多，易于识别。
2。 局限性转导（restricted transduction) 或称特异性转导（specialized transduction), 所转导的只限于供体菌染色体上特定的基因。如λ噬菌体进入大肠埃希菌K12时，当处于溶原期时，噬菌体DNA整合在大肠埃希菌染色体的特定部位，即在半乳糖基因（gal)和生物素基因(bio)之间。当噬菌体DNA从细菌染色体上分离，将有10－6机率发生偏差分离。即噬菌体将其本身DNA上的一段留在细菌染色体上，却带走了细菌DNA上两侧的gal或bio基因。这样的噬菌体基因转导并整合到受体菌中，使受体菌获得供体菌的某些遗传性状。由于所转导的只限于供体菌DNA上个别的特定基因（如gal或bio)，故称局限性转导。在局限性转导中的噬菌体由于缺少某些本身的基因，因而影响其相应功能，属于缺陷性噬菌体。
第四节 细菌遗传变异的实际意义
在疾病的诊断、治疗与预防中的应用 由于细菌的变异可发生在形态、结构、染色性、生化特性、抗原性及毒力等方面，故在临床细菌学检查中不仅要熟悉细菌的典型特性，还要了解细菌的变异规律，只有这样才能去伪存真作出正确的诊断。如金黄色葡萄球菌随着耐药性菌株的增加，绝大多数菌株所产生的色素也由金黄色变为灰白色，许多血浆凝固酶阴性的葡萄球菌也成为致病菌，这不仅给诊断和治疗带来困难，而且对以往判断葡萄球菌致病性的指标也产生了怀疑。另外从伤寒患者分离到的伤寒沙门菌中10％的菌株不产生鞭毛，检查时无动力，患者也不产生抗鞭毛(H)抗体。故进行血清学（肥达)试验时，不出现H凝集或O凝集效价很低，影响正确的判断。
由于抗生素的广泛应用，临床分离的细菌中耐药株日益增多，更发现有对多种抗生素多重耐药的菌株，以致于感到新药开发研究的速度跟不上细菌耐药性变异的变化。而且有些耐药质粒同时带有编码毒力的基因，使其致病性增强，这些变异的后果给疾病的治疗带来很大的困难。为此，对临床分离的致病菌，必须在细菌药物敏感试验的指导下正确选择用药，不能滥用抗生素。为提高抗生素的疗效，防止耐药菌株的扩散，应考虑合理的联合用药原则，尤其在治疗慢性疾病需长期用药时，除联合使用抗生素外，还要考虑使用免疫调节剂。
为预防传染病的发生，用人工的方法减弱细菌的毒力，用遗传变异的原理使其诱变成保留原有免疫原性的减毒株或无毒株，制备成预防疾病的各种疫苗。目前通过条件选择和基因工程技术来获得新的变异株，用以制备更理想的疫苗。近年来除研制预防性疫苗外，尚出现了具有治疗作用的疫苗，为疫苗的应用拓宽了范围。
在测定致癌物质中的应用 肿瘤的发生一般认为是细胞内遗传物质发生了改变，使正常细胞变为转化细胞，因此凡能诱导细菌发生突变的物质都有可能是致癌物质。Ames试验就是根据能导致细菌基因突变的物质均为可疑致癌物的原理设计的。选用几株鼠伤寒沙门菌的组氨酸营养缺陷型（his－)作试验菌，以被检测的可疑化学物质作诱变剂。因his－菌在组氨酸缺乏的培养基上不能生长，若发生突变成为his＋菌则能生长。比较含有被检物的试验平板与无检物的对照平板，计数培养基上的菌落数，凡能提高突变率、诱导菌落生长较多者，证明被检物有致癌的可能。
在流行病学中的应用 近年来的分子生物学分析方法已被用于流行病学调查。如用质粒指纹图（plasmid fingerprinting ,PFP)的方法来检测不同来源细菌所带质粒的大小，比较质粒的各种酶切图，其产生片段的数目、大小、位置引起某一疾病暴发流行的流行菌株与非流行菌株，也可用于调查医院感染的各种细菌的某种耐药质粒的传播扩散情况。另外,从对噬菌体敏感性及溶原性，对细菌素的敏感性等也可研究流行菌株的同源性等。
在基因工程中的应用 基因工程是根据遗传变异中细菌可因基因转移和重组而获得新性状的原理设计的。基因工程的主要步骤是:
①从供体细胞（细菌或其他生物细胞)的DNA上切取一段需要表达的基因,即所谓目的基因;
②将目的基因结合在合适的载体（质粒或噬菌体)上;
③通过载体将目的基因转移到工程菌（受体菌)内，随着细菌的大量繁殖表达出大量的目的基因产物。目前通过基因工程已能使工程菌大量生产胰岛素、干扰素、各种生长激素、rIL-2等细胞因子和rHBs乙肝疫苗等生物制品。并已探索用基因工程技术治疗基因缺陷性疾病等。今后，基因工程在医学领域和生命科学中必将得到更广泛的应用。
