细菌的变异现象主要有细菌的形态结构变异、菌落形态变异、毒力变异、耐药性变异、生化反应及抗原性变异等。细菌变异的机制是细菌基因,包括染色体和染色体以外的遗传物质如质粒、噬菌体及转位因子等,发生突变、转移或重组。突变是细菌基因结构发生稳定性的改变,导致遗传性状的变异。突变是随机的,可以自然发生,其突变率为10-6~10-9,当受到某些理化因素的作用,可使突变率升高。细菌基因转移和重组方式包括转化、结合、转导、溶原性转换及原生质体融合等。
(一)转化、结合、转导及溶原性转换的概念
1.转化
转化是指受体菌直接摄取供体菌游离的DNA片段,从而获得新的遗传性状。例如活的无毒力的肺炎链球菌可摄取死的有毒力的肺炎链球菌DNA片段,从而转化为活的有毒株。
2.结合
结合是指细菌通过结合性质粒介导和性菌毛的中空管状结构连接沟通,将遗传物质(如F质粒、R质粒或染色体DNA片段)从供体菌转入受体菌。
3.转导
转导指由噬菌体介导,从供体菌向同种的受体菌转移遗传物质(DNA片段),使受体菌获得新的遗传性状。转导分为普遍性转导与局限性转导,前者由毒性及温和噬菌体介导,后者仅由温和噬菌体介导。
4.溶原性转换
溶原性转换指温和噬菌体感染细菌(称为溶原菌)后,以前噬菌体形式与溶原菌的染色体整合,导致溶原菌的基因型改变及获得新的遗传特征。经过溶原性转换,如白喉棒状杆菌、产气荚膜梭菌和肉毒梭菌等,可分别变为产生白喉毒素、α毒素和肉毒毒素的产毒株。