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什么是细菌的转导(细菌转导原理及步骤)

2022-01-17 10:21:22
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  转导是通过病毒颗粒将细菌DNA从供体转移到受体细菌。

  感染细菌的病毒颗粒称为噬菌体或噬菌体,用于转移DNA的噬菌体称为输血噬菌体。

  并非所有噬菌体都是转导噬菌体。转导过程可以转移数十到数百千碱基的 DNA 区域。

  由于噬菌体对细胞表面受体的高度特异性,转导在细菌遗传交换方法中具有最窄的宿主范围的DNA转移。

  转导涉及通过中间体将 DNA(或基因转移)从一个生物体转移到另一个生物体,该中间体通常是噬菌体。

  转导比缀合具有优势,因为转导不需要细胞捐赠和 DNA 以及接受 DNA 的细胞之间的物理接触。

  类似地,转导过程对 DNase 酶具有抗性,而转化过程对 DNase 敏感。

  转导是许多分子生物学家用来将外源基因引入宿主细胞基因组的标准过程。

细菌转导

  细菌转导原理

  转导的原理是基于噬菌体的感染机制。

  在转导中,细菌供体 DNA 通过裂解或溶原循环掺入噬菌体中。

  细菌 DNA 掺入噬菌体后,新的噬菌体从细菌细胞中释放出来。

  然后这些噬菌体感染宿主细菌细胞。噬菌体附着在特定的细菌细胞表面受体上,并将其含有供体 DNA 的 DNA 注入宿主细菌细胞的细胞质中。

  根据噬菌体的不同,DNA 整合到细菌基因组中,作为质粒在细胞质中复制,或立即复制产生噬菌体后代。

  转导类型

  根据 DNA 在病毒颗粒中的包装方式,有两种类型的转导:

  广义转导

  在广义转导中,噬菌体在噬菌体组装过程中错误地包装细菌 DNA 而不是它们自己的噬菌体 DNA。

  这会产生一种含有细菌 DNA 的感染性病毒颗粒,但由于所有噬菌体 DNA 的丢失,它不能再在细菌中复制。

  然后,噬菌体颗粒附着在细菌细胞表面受体上,并将包装好的 DNA 注入细菌的细胞质中。

  如果噬菌体中的细菌 DNA 来自细菌染色体,则该 DNA 会与细菌受体的同源 DNA 重组以产生稳定的转导子。这个过程需要宿主重组酶recA。

  然而,研究表明,大多数转导的 DNA 并没有稳定地整合到细菌基因组中,而是保持在染色体外。

  广义转导用于定位基因、诱变、转移质粒和转座子,以及确定不同属的细菌是否具有同源基因。

  专业转导

  在专门的转导中,噬菌体通常在细菌基因组中称为附着位点的特定位置进行溶原。

  在此过程中,噬菌体基因组通常整合到细菌染色体中,因为病毒复制在溶原性过程中受到抑制。

  然后噬菌体基因组从细菌基因组中切除,并且由于不精确的切除和重组,相邻的细菌基因也被切除。

  与一般的转导噬菌体不同,专门的转导噬菌体包含噬菌体和细菌基因。

  在随后的感染过程中,新获得的基因与噬菌体DNA一起插入细菌基因组,形成新一轮的溶原性。

  专门的转导不依赖于宿主同源重组和recA,但需要噬菌体整合酶。

  专门的转导有助于分子生物学中基因的分离和插入元件的发现,插入元件通常用作噬菌体 DNA 整合的附着位点。

  广义转导步骤

  噬菌体宿主细胞(供体细胞)首先被噬菌体感染,在此期间,噬菌体 DNA 进入细菌的细胞质。

  在病毒复制的裂解周期中,噬菌体 DNA 与细菌染色体一起被分解成更小的片段。

  当细菌裂解释放时,细菌染色体的某些部分随后被包装到其中一个病毒衣壳中。

  细菌染色体的转导阶段现在感染第二种细菌(受体细菌),供体 DNA 进入第二种细菌的细胞质。

  在宿主重组酶 recA 存在的情况下,供体 DNA 与细菌受体的同源 DNA 重组以产生稳定的转导子。

  专业转导步骤

  在用噬菌体感染供体细菌后,噬菌体 DNA 在溶原循环期间整合到细菌染色体中。

  由于噬菌体 DNA 的不精确切割,细菌染色体的某些部分也被切除。

  然后,包含细菌染色体某些部分的噬菌体感染新宿主,并且在复制的溶原循环期间将供体 DNA 掺入受体细菌中。

  然后接受者表达新获得的遗传特征。

  细菌转导的例子

  广义转导噬菌体的一个很好的例子是 P1,它可以将大肠杆菌DNA 转导给许多革兰氏阴性细菌。

  大肠杆菌噬菌体 lambda 是一种特殊的转导噬菌体的典型例子,它将其 DNA 精确地整合在编码负责大肠杆菌染色体中半乳糖 (gal) 和生物素 (bio) 利用的酶的操纵子之间。

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