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詳解細菌的轉化關鍵過程
閱讀：3448 發布時間：2021-7-7染色體
轉化過程包括有轉化能力的染色體DNA片段的吸附、吸收和整合3個階段。外源DNA首先吸附在細菌細胞表面的一些接受位點上。肺炎雙球菌和枯草桿菌等細胞的接受位點沒有專一性，它們能吸附同種的DNA，也能吸附大腸桿菌的DNA。流感嗜血桿菌的接受位點則只能吸附近緣細菌的DNA。DNA在和細菌剛接觸時可以被洗去，在穩定吸附以后便不能洗去，但還能被核酸酶水解。DNA被細胞吸收以后便不能被外源的核酸酶水解。能吸附的DNA主要是雙鏈狀態的，在通過細胞膜進入細胞的吸收過程中DNA分子轉變為單鏈，并以這種形式整合到細菌染色體上。整合過程又可以分5個步驟。
外源基因整合后，通過基因表達使受體細菌的表型發生相應的變化。圖中所示的轉化模式至少對于肺炎雙球菌和枯草桿菌來講是正確的。
質粒
質粒DNA的轉化和染色體DNA的轉化有顯著的不同。在一般情況下前者的轉化效率遠遠低于后者。但如果先用一定濃度的鈣離子處理大腸桿菌細胞，再用質粒DNA和染色體DNA對它做轉化實驗則情況恰好相反。此外，質粒DNA很容易進入去掉了細胞壁的細菌的原生質體，說明對它的吸收并不通過專門的接受位點;質粒DNA的轉化過程沒有整合這一環節。
影響因素
許多因素可以影響轉化效率。受體細菌和供體細菌的親緣關系愈遠則轉化效率愈低，這主要是受吸附位點專一性和染色體的同源程度的影響。DNA分子的聯會是供體DNA整合到受體DNA上的先決條件，聯會一般只發生在同源染色體之間，而親緣關系愈遠則同源性愈低，所以轉化效率也愈低。但細菌間染色體的某些部位如核糖體基因部位在進化過程中很少發生變化，而有些性狀如紅霉素抗性和鏈霉素抗性等都是由于與核糖體有關的基因發生突變而使核糖體蛋白結構改變的結果，所以如果所轉化的是紅霉素或鏈霉素抗性基因或者和它們緊密連鎖的其他基因，則轉化效率便較少受細菌的親緣關系的影響。
轉化效率
同一種細菌也可以由于基因型的改變而改變轉化效率。細菌的限制性核酸內切酶能夠分解外來的DNA，所以如果用限制酶失活的突變型菌株作為轉化受體時可以提高轉化效率。通過篩選也可以得到轉化效率顯著下降的突變型，包括吸附能力、吸收能力和整合能力下降的突變型。某些轉化效率降低的突變型對于紫外線格外敏感，這一性質也是許多喪失了DNA損傷修復能力和喪失重組功能的突變型的特性，可見轉化過程中的DNA的整合和DNA損傷修復以及基因重組都涉及某些相同的酶。
基因型*相同的細菌可以由于生理狀態的改變而改變轉化效率。能夠吸收外源DNA的生理狀態稱為感受態。許多細菌的感受態都在對數生長期的后期迅速出現，經過一段時間以后便消失。感受態的細菌和非感受態的細菌相比，轉化效率可以高出萬倍。
種族特異
從處于感受態的肺炎雙球菌和鏈球菌中曾分離出感受態因子。感受態因子是蛋白質，它能使非感受態細菌轉變為感受態，并有一定的種族特異性。
某些外界因素可以影響轉化效率，例如一定濃度的鈣離子能夠提高大腸桿菌、流感嗜血桿菌、金黃色葡萄球菌等的轉化效率。又例如流感嗜血桿菌吸收雙鏈DNA分子的最適pH是6.8， pH下降到5.5以下便不能吸收。溫度對于轉化也有影響，在肺炎雙球菌和嗜血流感桿菌中外源DNA的整合在一定范圍內都隨著溫度的上升而提高。
細菌的轉化多數是在人為條件下進行的。在自然條件下已經知道肺炎雙球菌的轉化可以在小鼠體內進行，奈瑟氏菌細胞自溶所釋放的DNA可以轉化周圍的細胞。細菌轉化的生物學意義還有待于進一步研究。在不能或不易通過細菌接合或轉導作遺傳學分析的細菌中，轉化可以作為一種研究的手段。
蛋白質
轉染是轉化的一種特殊形式，是用除去蛋白質外殼的病毒(包括噬菌體)核酸感染細胞或原生質體的過程。與一般的轉化過程的區別在于:①轉染過程中進入細胞的是完整的病毒DNA，而通過轉化進入受體細胞的則是染色體DNA的片斷或質粒DNA;②轉染過程中病毒DNA一般不整合到染色體上，但轉化過程則往往涉及DNA的整合;③轉染效果可用單位量的DNA引起的病斑或噬菌斑的多少來表示，轉化效果則用一定量的DNA所帶來的被轉化的受體細胞菌落數目來表示。