染色體

轉(zhuǎn)化過(guò)程包括有轉(zhuǎn)化能力的染色體DNA片段的吸附、吸收和整合3個(gè)階段。外源DNA首先吸附在細(xì)菌細(xì)胞表面的一些接受位點(diǎn)上。肺炎雙球菌和枯草桿菌等細(xì)胞的接受位點(diǎn)沒(méi)有專一性，它們能吸附同種的DNA，也能吸附大腸桿菌的DNA。流感嗜血桿菌的接受位點(diǎn)則只能吸附近緣細(xì)菌的DNA。DNA在和細(xì)菌剛接觸時(shí)可以被洗去，在穩(wěn)定吸附以后便不能洗去，但還能被核酸酶水解。DNA被細(xì)胞吸收以后便不能被外源的核酸酶水解。能吸附的DNA主要是雙鏈狀態(tài)的，在通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞的吸收過(guò)程中DNA分子轉(zhuǎn)變?yōu)閱捂?，并以這種形式整合到細(xì)菌染色體上。整合過(guò)程又可以分5個(gè)步驟。

外源基因整合后，通過(guò)基因表達(dá)使受體細(xì)菌的表型發(fā)生相應(yīng)的變化。圖中所示的轉(zhuǎn)化模式至少對(duì)于肺炎雙球菌和枯草桿菌來(lái)講是正確的。

質(zhì)粒

質(zhì)粒DNA的轉(zhuǎn)化和染色體DNA的轉(zhuǎn)化有顯著的不同。在一般情況下前者的轉(zhuǎn)化效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于后者。但如果先用一定濃度的鈣離子處理大腸桿菌細(xì)胞，再用質(zhì)粒DNA和染色體DNA對(duì)它做轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)則情況恰好相反。此外，質(zhì)粒DNA很容易進(jìn)入去掉了細(xì)胞壁的細(xì)菌的原生質(zhì)體，說(shuō)明對(duì)它的吸收并不通過(guò)專門的接受位點(diǎn);質(zhì)粒DNA的轉(zhuǎn)化過(guò)程沒(méi)有整合這一環(huán)節(jié)。

影響因素

許多因素可以影響轉(zhuǎn)化效率。受體細(xì)菌和供體細(xì)菌的親緣關(guān)系愈遠(yuǎn)則轉(zhuǎn)化效率愈低，這主要是受吸附位點(diǎn)專一性和染色體的同源程度的影響。DNA分子的聯(lián)會(huì)是供體DNA整合到受體DNA上的先決條件，聯(lián)會(huì)一般只發(fā)生在同源染色體之間，而親緣關(guān)系愈遠(yuǎn)則同源性愈低，所以轉(zhuǎn)化效率也愈低。但細(xì)菌間染色體的某些部位如核糖體基因部位在進(jìn)化過(guò)程中很少發(fā)生變化，而有些性狀如紅霉素抗性和鏈霉素抗性等都是由于與核糖體有關(guān)的基因發(fā)生突變而使核糖體蛋白結(jié)構(gòu)改變的結(jié)果，所以如果所轉(zhuǎn)化的是紅霉素或鏈霉素抗性基因或者和它們緊密連鎖的其他基因，則轉(zhuǎn)化效率便較少受細(xì)菌的親緣關(guān)系的影響。

轉(zhuǎn)化效率

同一種細(xì)菌也可以由于基因型的改變而改變轉(zhuǎn)化效率。細(xì)菌的限制性核酸內(nèi)切酶能夠分解外來(lái)的DNA，所以如果用限制酶失活的突變型菌株作為轉(zhuǎn)化受體時(shí)可以提高轉(zhuǎn)化效率。通過(guò)篩選也可以得到轉(zhuǎn)化效率顯著下降的突變型，包括吸附能力、吸收能力和整合能力下降的突變型。某些轉(zhuǎn)化效率降低的突變型對(duì)于紫外線格外敏感，這一性質(zhì)也是許多喪失了DNA損傷修復(fù)能力和喪失重組功能的突變型的特性，可見(jiàn)轉(zhuǎn)化過(guò)程中的DNA的整合和DNA損傷修復(fù)以及基因重組都涉及某些相同的酶。

基因型*相同的細(xì)菌可以由于生理狀態(tài)的改變而改變轉(zhuǎn)化效率。能夠吸收外源DNA的生理狀態(tài)稱為感受態(tài)。許多細(xì)菌的感受態(tài)都在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的后期迅速出現(xiàn)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間以后便消失。感受態(tài)的細(xì)菌和非感受態(tài)的細(xì)菌相比，轉(zhuǎn)化效率可以高出萬(wàn)倍。

種族特異

從處于感受態(tài)的肺炎雙球菌和鏈球菌中曾分離出感受態(tài)因子。感受態(tài)因子是蛋白質(zhì)，它能使非感受態(tài)細(xì)菌轉(zhuǎn)變?yōu)楦惺軕B(tài)，并有一定的種族特異性。

某些外界因素可以影響轉(zhuǎn)化效率，例如一定濃度的鈣離子能夠提高大腸桿菌、流感嗜血桿菌、金黃色葡萄球菌等的轉(zhuǎn)化效率。又例如流感嗜血桿菌吸收雙鏈DNA分子的最適pH是6.8， pH下降到5.5以下便不能吸收。溫度對(duì)于轉(zhuǎn)化也有影響，在肺炎雙球菌和嗜血流感桿菌中外源DNA的整合在一定范圍內(nèi)都隨著溫度的上升而提高。

細(xì)菌的轉(zhuǎn)化多數(shù)是在人為條件下進(jìn)行的。在自然條件下已經(jīng)知道肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化可以在小鼠體內(nèi)進(jìn)行，奈瑟氏菌細(xì)胞自溶所釋放的DNA可以轉(zhuǎn)化周圍的細(xì)胞。細(xì)菌轉(zhuǎn)化的生物學(xué)意義還有待于進(jìn)一步研究。在不能或不易通過(guò)細(xì)菌接合或轉(zhuǎn)導(dǎo)作遺傳學(xué)分析的細(xì)菌中，轉(zhuǎn)化可以作為一種研究的手段。

蛋白質(zhì)

轉(zhuǎn)染是轉(zhuǎn)化的一種特殊形式，是用除去蛋白質(zhì)外殼的病毒(包括噬菌體)核酸感染細(xì)胞或原生質(zhì)體的過(guò)程。與一般的轉(zhuǎn)化過(guò)程的區(qū)別在于:①轉(zhuǎn)染過(guò)程中進(jìn)入細(xì)胞的是完整的病毒DNA，而通過(guò)轉(zhuǎn)化進(jìn)入受體細(xì)胞的則是染色體DNA的片斷或質(zhì)粒DNA;②轉(zhuǎn)染過(guò)程中病毒DNA一般不整合到染色體上，但轉(zhuǎn)化過(guò)程則往往涉及DNA的整合;③轉(zhuǎn)染效果可用單位量的DNA引起的病斑或噬菌斑的多少來(lái)表示，轉(zhuǎn)化效果則用一定量的DNA所帶來(lái)的被轉(zhuǎn)化的受體細(xì)胞菌落數(shù)目來(lái)表示。