临床执业医师辅导：基因的转称与重组

　　遗传型变异还可通过两个不同性质细菌之间发生遗传物质的转移和重组而实现.在基因转移中,提供DNA的细菌为供体,而接受DNA的细菌是受体。基因转移后获得重组的子代，即具有供体与受体菌二者的主要特性。实现基因转移需要两个基本条件：一是全部或部分供体菌的基因相应进入受体菌;二是在受体菌中形成重组(杂交)的基因组。一般在亲缘关系相近，供、受体菌间容易发生重组，而无亲缘性的细菌间因基因组缺乏同源序列，不能或不易发生重组。重组子代菌产生的率很低，因此一般需要有选择条件使重组子代菌生长繁殖基因转移的方式和机理有几种不同形式。两个细菌细胞间可通过暂时的沟通(如接合);也可根本不接触，通过供体菌释放的DNA片段进入受体菌(如转化);也可通过噬菌体作媒介将供体菌的DNA片段包裹在其头部转移至受体菌(转导)。

　　一、转化

　　转化是受体菌直接摄取供体菌游离的DNA片段，通过与染色体重组，获得了供体菌的部分遗传特性。转化的DNA可以是细菌溶解后释放的，也可用人工方法抽提而获得。

　　转化首先在1928年由Griffith在肺炎球菌中发现，以后在葡萄球菌、嗜血杆菌也先后被发现。Griffith 的实验为：以无毒的Ⅱ型粗糙型(无荚膜)肺炎球菌注入小白鼠，并不引起动物死亡;以有毒力的Ⅲ型光滑型(有荚膜)肺

　细菌间的基因转移、转化、转导、接合

　　炎球菌注入小白鼠后，动物则死于全身性感染，以加热杀死的Ⅲ型光滑型肺炎双球菌注入小白鼠后，动物不死亡，亦分离不到Ⅲ型光滑型肺炎双球菌。如果将活的Ⅱ型粗糙型肺炎球菌与杀死的Ⅲ型光滑型肺炎球菌混合后注入小白鼠，结果动物发生全身性感染而死亡，自动物体内可分离到活的Ⅲ型光滑型肺炎球菌。以后直到1944年Avery才证实转化的物质是DNA，因可被DNA酶所破坏。以后的试管内培养条件下进行实验，发现细菌在摄取外源DNA时，需处于感受态(Competence)。肺炎球菌的感受态是在对数生长后期，约持续40分钟。进入受体菌的DNA片段需有与受体菌染色体上的同源核酸片段才能发生重组。当上述实验中Ⅲ型光滑型肺炎球菌产生荚膜的DNA片段与Ⅱ型粗糙型肺炎球菌的染色体DNA发生重组后，后者即可分裂产生具有Ⅲ型荚膜的光滑型有毒力的肺炎球菌子代。在自然条件下细菌通过转化获得外源性DNA发生遗传型变异的机会是存在的，但不一定多见。

　　二、转导

　　以噬菌体为媒介，把供细菌的基因转移到受体菌内，导致后者基因改变的过程称为转导。

　　当噬菌体在细菌中增殖并裂解细菌时，某些DNA噬菌体(称为普遍性转导噬菌体)可在罕见的情况下(约105～107次包装中发生一次)，将细菌的DNA误作为噬菌体本身的DNA包入头部蛋白衣壳内。当裂解细菌后，释放出来的噬菌体通过感染易感细菌则可将供体菌的DNA携带进入受体菌内。如发生重组则受体菌获得了噬菌体媒介转移的供体菌DNA片段。这一过程称为普遍性转导。质粒也有可能被包入衣壳进行转导。不具有转移装置的质粒依赖噬菌体媒介进行转移，转导可转移比转化更大片段的DNA，转移DNA的效率较转化为高。

　　另一种转导称为局限性转导，指仅为特殊局限的一部分细菌DNA能被转导。只有温和噬菌体可进行局限性转导。当温和噬菌体进入溶原期时，则以前噬菌体形式整合于细菌染色体的一个部位。当其受激活或自发进入裂解期时，如果该噬菌体DNA在脱离细菌染色体时发生偏离，则仅为与前噬菌体邻近的细菌染色体DNA有可能被包装入噬菌体蛋白质衣壳内。因此局限性转导噬菌体所携带的细菌基因只限于插入部位附近的基因。由于局限性转导噬菌体常缺少噬菌体正常所需的基因，因此常需与野生型噬菌体共同感染细菌后的细菌中复制，这样才能将携带的基因转移至受体菌，并获得该段基因所决定的新特性的表达。