2013藥學(xué)類(lèi)微生物學(xué)輔導(dǎo)：基因的接合

　　兩個(gè)通過(guò)直接接觸，在暫時(shí)的溝通中進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移的過(guò)程為接合。這一過(guò)程不是在所有細(xì)菌之間均可發(fā)生。只有那些具有F因子或類(lèi)似F因子傳遞裝置的細(xì)菌才能接合。接合中，有F因子的細(xì)菌相當(dāng)于雌性菌。因此接合看作是細(xì)菌的有性生殖過(guò)程，又稱(chēng)為細(xì)菌雜交。

　　細(xì)菌的接合最早在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)，以后在其他菌中也觀察到，主要見(jiàn)于革蘭氏陰性菌。在電鏡下可觀察到細(xì)菌間借伸長(zhǎng)的性菌毛進(jìn)行接合。細(xì)菌能在接合中作為基因傳遞供體取決于致育因子(Fertility factor)又稱(chēng)F因子。這是最早發(fā)現(xiàn)的一種質(zhì)粒。F因子編碼在細(xì)菌表面產(chǎn)生性菌毛。F因子的特性為可以促進(jìn)供體菌向受體菌傳遞色體DNA或質(zhì)粒。F因子決定編碼的性菌毛可在供體與受體菌間形成交通通連接結(jié)構(gòu)，從而可使兩個(gè)雜交細(xì)菌間形成胞漿內(nèi)連接橋。F因子可以游離存大于胞漿內(nèi)，也可與細(xì)菌染色體整合。如果F因子游離存在于胞漿內(nèi)，接合時(shí)僅F因子DNA可通過(guò)胞漿的連接橋進(jìn)入受體菌。然而F因子轉(zhuǎn)移的特點(diǎn)為，從一個(gè)起始點(diǎn)開(kāi)始，僅有一條DNA鏈進(jìn)入受體菌，以后供體、受體菌分別以一條DNA鏈為模板，以滾環(huán)式復(fù)制另一條互補(bǔ)鏈，形成完整的雙鏈F因子。這一特性使F因子與其他能通過(guò)接合傳遞的細(xì)菌質(zhì)粒一樣，在細(xì)菌群體中傳播，類(lèi)似引起傳染，即原來(lái)的F+菌仍為F+，而F-受體菌可變成F-菌。

　　除F因子外，發(fā)現(xiàn)耐質(zhì)粒R因子中有些亦可通過(guò)接合而傳遞，另一些則不能傳遞。R因子是1959年由日本學(xué)者所發(fā)現(xiàn)。他們對(duì)一批應(yīng)用常用抗生素治療無(wú)效的痢疾患者糞便中分離到的痢疾桿菌進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌中有一種能同時(shí)耐幾種抗生素的基因。這種基因存在于細(xì)胞漿中，可通過(guò)類(lèi)似F因子的方式在細(xì)菌間傳遞。以后發(fā)現(xiàn)這類(lèi)質(zhì)粒中可通過(guò)接合轉(zhuǎn)移者除有決定耐藥性的r區(qū)段DNA外，還有傳遞區(qū)段(RTF,Resistance trarnsfer factor)。RTF決定性菌毛的形成，通過(guò)接合而傳遞。如果只有r區(qū)段而無(wú)RTF區(qū)段則不能過(guò)接合傳遞。必須經(jīng)傳遞性質(zhì)粒帶動(dòng)、噬菌體轉(zhuǎn)導(dǎo)或以轉(zhuǎn)化方式轉(zhuǎn)入受體菌。

　　R因子決定細(xì)菌耐藥性的問(wèn)題是臨床治療中的大問(wèn)題。R因子決定耐藥性的機(jī)制，現(xiàn)已了解者為：1.質(zhì)�；�因可編碼產(chǎn)生各種純化酶,如金黃色葡萄球菌耐藥性質(zhì)粒編碼青霉素酶,耐氨芐青霉素的腸道桿菌質(zhì)粒中編碼能使β內(nèi)酰胺環(huán)水解的酶。2.R因子通過(guò)控制一些細(xì)菌細(xì)胞膜的通透性,使四環(huán)素不能進(jìn)入菌體。3.R因子通過(guò)阻止抗生素與細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的作用部位(靶)結(jié)合,使細(xì)菌耐藥。如紅霉素通過(guò)與細(xì)菌核蛋白體結(jié)合而阻止蛋白質(zhì)合成。R因子編碼甲基酶,通過(guò)使核蛋白體上某些分子的甲基化,使結(jié)霉素不能與之結(jié)合而失去作用。由于R因子可通過(guò)接合的種、屬不同的細(xì)菌間轉(zhuǎn)移，因此有些痢疾桿菌即使未與藥物接觸過(guò)，但可自耐藥的大腸桿菌獲得R因子而耐藥。目前有學(xué)者主張應(yīng)及時(shí)了解醫(yī)院內(nèi)細(xì)菌的R因子質(zhì)粒耐藥圖譜，輪流選用抗生素以達(dá)到較好的治療效果。

　　除了上述各種基因轉(zhuǎn)移的方式外，還發(fā)現(xiàn)了一類(lèi)能在質(zhì)粒之間或質(zhì)粒與染色體之間自行轉(zhuǎn)移位置的核苷酸序列，稱(chēng)為轉(zhuǎn)座因子(Trnasposible elements)。其中最簡(jiǎn)單者僅有1，000個(gè)堿基對(duì)。只具有編碼轉(zhuǎn)移決定子的基因，稱(chēng)為插入順序。還有一些分子量較大者為轉(zhuǎn)座子。一般轉(zhuǎn)座的DNA鏈末端有互補(bǔ)及倒置重復(fù)序列，從而一條單鏈即可自己形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)座子插入細(xì)菌染色體后，因在插入部位影響了細(xì)菌染色體DNA的正常結(jié)構(gòu)，可致細(xì)菌失去某些功能。如耐藥基因。產(chǎn)生細(xì)菌霉素或某些酶的基因等。轉(zhuǎn)座子攜帶的這些基因在即使與受體菌無(wú)核酸同源性的情況下仍可傳遞轉(zhuǎn)移。因此轉(zhuǎn)座子與質(zhì)粒一樣在構(gòu)成致病性、耐藥性菌中占有重要地位。