结构生物化学/细菌遗传学
细菌对环境具有很强的适应性。它们通过二元裂殖进行分裂，在此之前细菌染色体进行复制。细菌繁殖迅速，不能通过减数分裂和受精来增加遗传多样性。它们突变率较低，但由于繁殖速度快，对遗传多样性有显著影响。此外，基因重组也增加了种群的遗传多样性。
基因重组可以产生新的细菌菌株。细菌的基因重组是将来自两个个体的 DNA 组合成一个单一的个体。例如，arg +trp- 和 arg-trp+ 菌株。基因重组可以通过转化、转导和接合发生。
转化是通过摄取裸露的、外来的 DNA 片段来改变细菌的基因型的过程。外来 DNA 可以通过在同源（相似）序列处发生交叉，而被整合到细菌染色体中。如果外来 DNA 是质粒 DNA，它将保持独立。例如，氯化钙处理刺激大肠杆菌吸收小的外来 DNA 片段。
转导是噬菌体将 DNA 从一个细菌带到另一个细菌的过程。普遍转导 - 来自感染细胞的 DNA 被意外地包装到噬菌体中，并通过感染转移到另一个细菌中。这发生在溶菌周期中。特异性转导 - 当前噬菌体（溶源周期）从细菌基因组中切除时。它会带走一小部分细菌 DNA。然后，这种 DNA 被包装到噬菌体中，并通过感染转移到另一个细菌中。
接合是暂时连接的细菌细胞之间直接转移 DNA 的过程。
F 因子是作为“雄性”传递的 DNA 片段。F 因子可以存在于细菌染色体中，也可以作为质粒存在。它编码形成性菌毛所需的基因。更具体地说，具有 F 因子的细菌是 F+。 “雌性”细胞是 F-。
“雄性”细菌形成性菌毛，其附着在“雌性”细菌上。如果质粒只是 F 因子，则会转移质粒。如果 F 因子被整合到细菌染色体中，细菌 DNA 也会被转移。如果 F 因子被整合到细菌染色体中，细菌就是一个 Hfr（高重组频率）细胞。
转座子是能够在细菌细胞基因组中从一个点移动到另一个点的 DNA 片段。它不能独立存在。它可以移动细菌染色体内的 DNA，或者从一个质粒移动到另一个质粒（即赋予多重耐药性）。剪切粘贴转座 - 一些转座子从一个位置跳到另一个位置。复制性转座 - 转座子被复制，并且该副本被插入新位置插入序列是最简单的转座子。它们包含一个基因，转座酶，它催化转座。复合转座子包含附加基因。这些额外的基因夹在两个一起移动的插入序列之间。机制：DNA 被转座酶以交错的方式切割。插入序列被插入（也由转座酶插入）。DNA 聚合酶和连接酶填补 DNA 并连接末端。因此，位于插入序列旁边的 DNA 包含直接重复序列。
有两种水平的代谢控制。细胞可以改变所制造的特定酶分子的数量，并调节基因表达。细胞可以调节已经存在的酶的活性。这是很快发生的，因为它不需要转录。色氨酸示例：如果细胞在色氨酸存在的情况下生长，它就不需要合成色氨酸。当色氨酸存在时，它会抑制参与合成色氨酸的第一种酶。色氨酸的存在还会导致细胞停止制造合成色氨酸所需的酶（发生在转录水平上）。
在细菌中，特定途径的基因聚集在一起位于染色体上。单个启动子为操纵子中的所有基因服务。聚集的基因构成一个转录单位（制造一个长的 mRNA）。长的 mRNA 被翻译成单独的多肽，因为 mRNA 包含每个多肽的单独的起始和终止密码子。操纵子有一个单一的开/关开关，控制所有基因的表达。这个开关被称为操作子。操作子位于启动子内或启动子和基因之间。它控制 RNA 聚合酶对基因的进入。基因簇、启动子和操作子被称为操纵子。操纵子可以通过一种称为阻遏蛋白的蛋白质关闭。阻遏蛋白是调节基因的产物，调节基因不是操纵子的一部分，并且有它自己的启动子。调节基因以低速率持续转录。许多阻遏蛋白是变构分子，具有两种形状：活性形状和非活性形状。共阻遏物是一种与阻遏蛋白相互作用以关闭操纵子的微小分子。Trp 操纵子是可阻遏型操纵子的一个例子。它通常被转录。当色氨酸存在时，它会与 trp 阻遏蛋白结合，触发变构变化。带有结合的色氨酸的 trp 阻遏蛋白会结合到操作子上，关闭 trp 操纵子的转录。色氨酸是一种共阻遏物。
Trp 操纵子是可阻遏型的，因为转录被一种特定的微小分子（即色氨酸）抑制，该分子与调节基因相互作用。可诱导型操纵子在特定微小分子与调节蛋白相互作用时被刺激。Lac 操纵子是可诱导型操纵子的一个例子。Lac 操纵子编码代谢乳糖（牛奶糖）所需的酶。lacI 是调节基因。它编码一个变构阻遏蛋白，在没有乳糖的情况下与操作子结合。当乳糖存在时，一种异构体，异乳糖，会与阻遏蛋白结合，并引起构象变化，使其不再能与操作子结合。然后转录 Lac 操纵子。异乳糖是一种诱导剂，因为它诱导操纵子的转录。这也是负向控制的一个例子，因为操纵子被阻遏蛋白关闭。
Lac 操纵子的转录需要乳糖存在和葡萄糖供应短缺。如果葡萄糖水平高，细胞不需要合成代谢葡萄糖所需的酶。葡萄糖水平通过变构蛋白与一个小有机分子的相互作用来检测。当葡萄糖不存在时，环状 AMP 会积累。cAMP 受体蛋白 (CRP) 结合 cAMP，并且是转录的激活剂。CRP 结合位点位于 Lac 操纵子的启动子旁边。CRP 加上 cAMP 结合该位点，使 RNA 聚合酶更容易结合启动子并启动转录。
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- Sadava, David 等人。 (2009)。生命：生物科学（第 9 版）。麦克米伦。第 349 页。