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基因的轉(zhuǎn)稱與重組
遺傳型變異還可通過兩個不同性質(zhì)細菌之間發(fā)生遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移和重組而實現(xiàn).在基因轉(zhuǎn)移中,提供DNA的細菌為供體,而接受DNA的細菌是受體;蜣D(zhuǎn)移后獲得重組的子代,即具有供體與受體菌二者的主要特性。實現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移需要兩個基本條件:一是全部或部分供體菌的基因相應進入受體菌;二是在受體菌中形成重組(雜交)的基因組。一般在親緣關系相近,供、受體菌間容易發(fā)生重組,而無親緣性的細菌間因基因組缺乏同源序列,不能或不易發(fā)生重組。重組子代菌產(chǎn)生的率很低,因此一般需要有選擇條件使重組子代菌生長繁殖基因轉(zhuǎn)移的方式和機理有幾種不同形式。兩個細菌細胞間可通過暫時的溝通(如接合);也可根本不接觸,通過供體菌釋放的DNA片段進入受體菌(如轉(zhuǎn)化);也可通過噬菌體作媒介將供體菌的DNA片段包裹在其頭部轉(zhuǎn)移至受體菌(轉(zhuǎn)導)。
轉(zhuǎn)化
轉(zhuǎn)化是受體菌直接攝取供體菌游離的DNA片段,通過與染色體重組,獲得了供體菌的部分遺傳特性。轉(zhuǎn)化的DNA可以是細菌溶解后釋放的,也可用人工方法抽提而獲得。
轉(zhuǎn)化首先在1928年由Griffith在肺炎球菌中發(fā)現(xiàn),以后在葡萄球菌、嗜血桿菌也先后被發(fā)現(xiàn)。Griffith 的實驗為:以無毒的Ⅱ型粗糙型(無莢膜)肺炎球菌注入小白鼠,并不引起動物死亡;以有毒力的Ⅲ型光滑型(有莢膜)肺
炎球菌注入小白鼠后,動物則死于全身性感染,以加熱殺死的Ⅲ型光滑型肺炎雙球菌注入小白鼠后,動物不死亡,亦分離不到Ⅲ型光滑型肺炎雙球菌。如果將活的Ⅱ型粗糙型肺炎球菌與殺死的Ⅲ型光滑型肺炎球菌混合后注入小白鼠,結(jié)果動物發(fā)生全身性感染而死亡,自動物體內(nèi)可分離到活的Ⅲ型光滑型肺炎球菌。以后直到1944年Avery才證實轉(zhuǎn)化的物質(zhì)是DNA,因可被DNA酶所破壞。以后的試管內(nèi)培養(yǎng)條件下進行實驗,發(fā)現(xiàn)細菌在攝取外源DNA時,需處于感受態(tài)(Competence)。肺炎球菌的感受態(tài)是在對數(shù)生長后期,約持續(xù)40分鐘。進入受體菌的DNA片段需有與受體菌染色體上的同源核酸片段才能發(fā)生重組。當上述實驗中Ⅲ型光滑型肺炎球菌產(chǎn)生莢膜的DNA片段與Ⅱ型粗糙型肺炎球菌的染色體DNA發(fā)生重組后,后者即可分裂產(chǎn)生具有Ⅲ型莢膜的光滑型有毒力的肺炎球菌子代。在自然條件下細菌通過轉(zhuǎn)化獲得外源性DNA發(fā)生遺傳型變異的機會是存在的,但不一定多見。
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