细菌转化 - 定义，原则，步骤，例子

细菌转化定义

细菌转化是自由的转移DNA从供体细菌中释放到细胞外环境中，导致同化的细胞外环境，并且通常在受体细菌中表达新获得的性状。

• 该过程不需要活体细胞，并且只需要在环境中进行自由DNA。
• 成功传播新DNA的受体称为转化体。
• 在极端的环境条件下，一些细菌属自发地将DNA从细胞释放到环境中，自由地被活性细胞吸收。感受态细胞也对环境的变化作出反应，并通过自然转化过程控制基因获得的水平。
• 作为最常见的基因转移方法是最常见的，因为它是将人工改变的DNA转移到受体细胞中的最佳方法。
• 这个转化过程可以转移1到数万个碱基的DNA区域。

细菌转化原理

• 细菌转化是基于细菌释放DNA的自然能力，然后被另一个有能力的细菌吸收。
• 转化的成功与否取决于宿主细胞的能力。能力是指细胞在转化过程中吸收裸DNA的能力
• 自然可转化的生物体在固定期后期通过自溶自发释放DNA。
• 几个细菌，包括大肠杆菌，可以在实验室中人工治疗，以通过化学品，例如钙，或通过使用强电场（电穿孔）或使用热休克来提高其变化性。
• 电穿孔或热冲击通过增加细胞壁的渗透率来增加能力，这允许供体DNA的进入。
• 类似地，如果转化的DNA含有可选标记，例如抗微生物抗性，或者如果DNA编码以利用生长因子，例如氨基酸，则可以选择转化体。
• 在大多数天然合理的细菌中，自由DNA与​​细菌结合，并且DNA集成到染色体DNA中。
• 有时，游离的DNA被插入到能够从染色体自主复制的质粒中，因此，插入的DNA不必与染色体整合在一起。
• 质粒编码一些酶和耐抗生素标记，转化后在转化体中表达。
• 在这个转化过程中，供体DNA首先被插入质粒中。然后将含有供体DNA的质粒插入活性宿主细菌中。
• 转化完成后，含有质粒的细菌可以通过使用添加了特定抗生素的生长培养基来检测。

细菌转换步骤

图：细菌转化过程中的关键步骤：（1）富集细胞制剂，（2）细胞转化，（3）细胞回收率和（4）细胞电镀。图像来源：Thermo Fisher Scientific.．

• 转型有四个步骤：
  • 发展能力，
  • DNA与细胞表面的结合
  • 加工和吸收自由DNA（通常在3'至5'方向上），和
  • 通过重组将DNA整合到染色体中。
• 能力的人工发展可以通过电穿孔或热休克处理来实现。选择取决于所需的转换效率、实验目标和可用资源。
• 对于热休克，细胞- dna混合物保存在冰(0°C)，然后暴露在42°C。
• 对于电穿孔，混合物被转移到电穿孔器，并暴露在高压电场的短脉冲下。
• 从溶解的细胞中释放的双链DNA无共使用至细胞表面受体。没有DNA序列特异性识别;因此，这些生物可以潜在地从其物种外部掺入DNA。
• 结合的双链DNA被膜结合的内切酶切割成更小的片段，允许单链通过跨越膜的DNA易位通道进入细胞。
• 转化的DNA集成到染色体中并通过重组取代染色体DNA片段。然而，这种整合需要在捐献的DNA片段和染色体中的片段之间需要显着的核苷酸序列同源性。
• 以质粒为例，在热休克或电穿孔过程中插入带有供体DNA的质粒。带有质粒的细胞可以通过培养这些细胞来检测，这是一种添加了特定抗生素的生长培养基。

细菌转化的类型

有两种转化形式:

自然转型

• 在天然转化中，细菌自然有能力直接将DNA掺入环境中。

人工转换

• 在人工转化的情况下，必须通过不同的技术人工开发宿主细胞的能力。

细菌转化的实例

• 细菌转化的第一个也是最显著的例子是光滑的荚膜阳性菌落的DNA转化肺炎链球菌肺炎到粗糙的胶囊阴性菌落。这是要认识到的细菌遗传交换的第一种机制。
• 奈梅里亚和流感嗜血杆菌从物种特异性识别中占据自己物种的DNA。
• 在此情况下也观察到天然细菌转化枯草芽孢杆菌．

参考

• verma ps和agarwal vk（3005）。细胞生物学，遗传学，分子生物学，进化与生态学。多彩多姿的版本。
• McGee, David & Coker, Christopher & Harro, Janette & Mobley, Harry。(2001)．细菌基因交换。Doi: 10.1038 / npg.els.0001416。
• Griffiths AJF, Miller JH, Suzuki DT，等。遗传分析导论，第7版。纽约:W. H.弗里曼;2000.细菌转变。可以从https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21993/
• https://vlab.amrita.edu/?sub=3&brch=77&sim=1107&cnt=1

来源

• 7％ - https://www.sigmaaldrich.com/technical-documents/protocols/biology/transformation.html
• 7%——http://docshare.tips/bacterial-genetic-exchangepdf_58dd2729ee3435da3e991780.html
• 5％ - https://www.researchgate.net/publication/230247422_bacterial_genetic_exchange
• 2%——https://www.genetics.org/content/genetics/121/3/411.full.pdf
• 1％ - https://quizlet.com/7497733/microbiology-exam-2-chapter-8-flash-cards/
• 1％ - https://quizlet.com/37303154/bacterial-transformation-flash-cards/
• 1%——https://courses.lumenlearning.com/boundless-microbiology/chapter/genetic-transfer-in-prokaryotes/
• 1％ - http://www.biotechnologynotes.com/gene-cloning/top-13-methods-of-gene-transfer-with-diagram/469
• < 1%, https://quizlet.com/40437645/biotechnology-flash-cards/
• < 1%, http://nickrath.weebly.com/uploads/6/5/4/1/6541061/steps_in_bacterial_transformation.pdf