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有关细菌的转化的全过程

时间:2021/12/21阅读:2958
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     染色体    

转化过程包括有转化能力的染色体DNA 段的吸附、吸收和整合3个阶段。外源DNA首先吸附在细菌细胞表面的一些接受位点上。肺炎双球菌和枯草杆菌等细胞的接受位点没有专一性,它们能吸附同种的DNA,也能吸附大肠杆菌的DNA。流感嗜血杆菌的接受位点则只能吸附近缘细菌的DNA。DNA在和细菌刚接触时可以被洗去,在稳定吸附以后便不能洗去,但还能被核酸酶水解。DNA被细胞吸收以后便不能被外源的核酸酶水解。能吸附的DNA主要是双链状态的,在通过细胞膜进入细胞的吸收过程中DNA分子转变为单链,并以这种形式整合到细菌染色体上。整合过程又可以分5个步骤。

外源基因整合后,通过基因表达使受体细菌的表型发生相应的变化。转化模式至少对于肺炎双球菌和枯草杆菌来讲是正确的。

质粒

质粒DNA的转化和染色体DNA的转化有显著的不同。在一般情况下前者的转化效率远远低于后者。但如果先用一定浓度的钙离子处理大肠杆菌细胞,再用质粒DNA和染色体DNA对它做转化实验则情况恰好相反。此外,质粒DNA很容易进入去掉了细胞壁的细菌的原生质体,说明对它的吸收并不通过专门的接受位点;质粒DNA的转化过程没有整合这一环节。

影响因素

许多因素可以影响转化效率。受体细菌和供体细菌的亲缘关系愈远则转化效率愈低,这主要是受吸附位点专一性和染色体的同源程度的影响。DNA分子的联会是供体DNA整合到受体DNA上的先决条件,联会一般只发生在同源染色体之间,而亲缘关系愈远则同源性愈低,所以转化效率也愈低。但细菌间染色体的某些部位如核糖体基因部位在进化过程中很少发生变化,而有些性状如*抗性和*抗性等都是由于与核糖体有关的基因发生突变而使核糖体蛋白结构改变的结果,所以如果所转化的是*或*抗性基因或者和它们紧密连锁的其他基因,则转化效率便较少受细菌的亲缘关系的影响。

转化效率

同一种细菌也可以由于基因型的改变而改变转化效率。细菌的限制性核酸内切酶能够分解外来的DNA,所以如果用限制酶失活的突变型菌株作为转化受体时可以提高转化效率。通过筛选也可以得到转化效率显著下降的突变型,包括吸附能力、吸收能力和整合能力下降的突变型。某些转化效率降低的突变型对于紫外线格外敏感,这一性质也是许多丧失了DNA损伤修复能力和丧失重组功能的突变型的特性,可见转化过程中的DNA的整合和DNA损伤修复以及基因重组都涉及某些相同的酶。

基因型*相同的细菌可以由于生理状态的改变而改变转化效率。能够吸收外源DNA的生理状态称为感受态。许多细菌的感受态都在对数生的后期迅速出现,经过一段时间以后便消失。感受态的细菌和非感受态的细菌相比,转化效率可以高出万倍。

种族特异

从处于感受态的肺炎双球菌和链球菌中曾分离出感受态因子。感受态因子是蛋白质,它能使非感受态细菌转变为感受态,并有一定的种族特异性。

某些外界因素可以影响转化效率,例如一定浓度的钙离子能够提高大肠杆菌、流感嗜血杆菌、金黄色葡萄球菌等的转化效率。又例如流感嗜血杆菌吸收双链DNA分子的最适pH是6.8, pH下降到5.5以下便不能吸收。温度对于转化也有影响,在肺炎双球菌和嗜血流感杆菌中外源DNA的整合在一定范围内都随着温度的上升而提高。

细菌的转化多数是在人为条件下进行的。在自然条件下已经知道肺炎双球菌的转化可以在小鼠体内进行,奈瑟氏菌细胞自溶所释放的DNA可以转化周围的细胞。细菌转化的生物学意义还有待于进一步研究。在不能或不易通过细菌接合或转导作遗传学分析的细菌中,转化可以作为一种研究的手段。




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