臨床執(zhí)業(yè)醫(yī)師輔導(dǎo)：基因的轉(zhuǎn)稱與重組

　　遺傳型變異還可通過兩個(gè)不同性質(zhì)細(xì)菌之間發(fā)生遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移和重組而實(shí)現(xiàn).在基因轉(zhuǎn)移中,提供DNA的細(xì)菌為供體,而接受DNA的細(xì)菌是受體�；�因轉(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(shí)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)移需要兩個(gè)基本條件：一是全部或部分供體菌的基因相應(yīng)進(jìn)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(guān)系相近，供、受體菌間容易發(fā)生重組，而無親緣性的細(xì)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(zhǎng)繁殖基因轉(zhuǎn)移的方式和機(jī)理有幾種不同形式。兩個(gè)細(xì)菌細(xì)胞間可通過暫時(shí)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(jìn)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(dǎo))。

　　一、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(xì)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(shí)驗(yàn)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(dòng)物死亡;以有毒力的Ⅲ型光滑型(有莢膜)肺

　細(xì)菌間的基因轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、接合

　　炎球菌注入小白鼠后，動(dòng)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(dòng)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(dòng)物發(fā)生全身性感染而死亡，自動(dòng)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(shí)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌在攝取外源DNA時(shí)，需處于感受態(tài)(Competence)。肺炎球菌的感受態(tài)是在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)后期，約持續(xù)40分鐘。進(jìn)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(dāng)上述實(shí)驗(yàn)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(xì)菌通過轉(zhuǎn)化獲得外源性DNA發(fā)生遺傳型變異的機(jī)會(huì)是存在的，但不一定多見。

　　二、轉(zhuǎn)導(dǎo)

　　以噬菌體為媒介，把供細(xì)菌的基因轉(zhuǎn)移到受體菌內(nèi)，導(dǎo)致后者基因改變的過程稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)。

　　當(dāng)噬菌體在細(xì)菌中增殖并裂解細(xì)菌時(shí)，某些DNA噬菌體(稱為普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體)可在罕見的情況下(約105～107次包裝中發(fā)生一次)，將細(xì)菌的DNA誤作為噬菌體本身的DNA包入頭部蛋白衣殼內(nèi)。當(dāng)裂解細(xì)菌后，釋放出來的噬菌體通過感染易感細(xì)菌則可將供體菌的DNA攜帶進(jìn)入受體菌內(nèi)。如發(fā)生重組則受體菌獲得了噬菌體媒介轉(zhuǎn)移的供體菌DNA片段。這一過程稱為普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)。質(zhì)粒也有可能被包入衣殼進(jìn)行轉(zhuǎn)導(dǎo)。不具有轉(zhuǎn)移裝置的質(zhì)粒依賴噬菌體媒介進(jìn)行轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)導(dǎo)可轉(zhuǎn)移比轉(zhuǎn)化更大片段的DNA，轉(zhuǎn)移DNA的效率較轉(zhuǎn)化為高。

　　另一種轉(zhuǎn)導(dǎo)稱為局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)，指僅為特殊局限的一部分細(xì)菌DNA能被轉(zhuǎn)導(dǎo)。只有溫和噬菌體可進(jìn)行局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)。當(dāng)溫和噬菌體進(jìn)入溶原期時(shí)，則以前噬菌體形式整合于細(xì)菌染色體的一個(gè)部位。當(dāng)其受激活或自發(fā)進(jìn)入裂解期時(shí)，如果該噬菌體DNA在脫離細(xì)菌染色體時(shí)發(fā)生偏離，則僅為與前噬菌體鄰近的細(xì)菌染色體DNA有可能被包裝入噬菌體蛋白質(zhì)衣殼內(nèi)。因此局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體所攜帶的細(xì)菌基因只限于插入部位附近的基因。由于局限性轉(zhuǎn)導(dǎo)噬菌體常缺少噬菌體正常所需的基因，因此常需與野生型噬菌體共同感染細(xì)菌后的細(xì)菌中復(fù)制，這樣才能將攜帶的基因轉(zhuǎn)移至受體菌，并獲得該段基因所決定的新特性的表達(dá)。