形質轉換(Transformation)

A. 背景:最早是F.Griffith 於1928 年由streptococcus pneumonia(肺炎鏈球菌)感染老鼠的實驗,發現微生物可以將獲得的外來DNA 與自己本身的DNA 進行recombination(基因重組)
B. 定義:微生物從外界攝入額外的DNA 片段(可能來自細菌、病毒等),並將此外來的DNA 插入自己本身的染色體中,產生基因重組的現象
C. 肺炎鏈球菌的實驗
資料來源:visionlearning
a. 透過煮沸方式將 S 菌殺死,死掉的S 菌沒有複製核酸的能力了,打入老鼠體中,老鼠存活
b. 將無處理的 R 菌打入老鼠體中,老鼠存活
c. 將經過熱殺死的 S 菌和沒有處理的R 菌奕起打入老鼠體內,老鼠死亡
d. 結論:死掉的S 菌被打入老鼠體內,細胞壁被分解掉,核酸被釋放出來;活的R 菌藉由transformation 獲得S 菌的DNA 而產生莢膜,於是有了致病能力,所以老鼠死亡

S 菌:表面光滑,有莢膜,有致病力
R 菌:表面粗躁,沒有莢膜,沒有致病力
資料來源:textbookofbacteriology
D. Transformation(形質轉換):可分為Natural 和Artificial,如下表


Natural transformation(自然形質轉換)
Artificial transformation(人工形質轉換)
定義:細菌 uptake(攝入)外在DNA 片段後,可能將此片段與自己的染色體重組,也可能將此外來基因分解當做能量
有四種方法:
1. protoplast/spheroplast(原生質體):人為方式將細菌細胞壁去除,使其通透性增加,再把protoplast/spheroplast(原生質體)放入,使細菌DNA 與原生質體transformation
2.CaCl2/heat shock:將細胞置入CaCl2溶液,Ca2+因帶正電會聚集於離子通道(正常的離子通道通常帶負電),會吸引DNA(負電)靠近,此時加熱至攝氏42,使細菌熱膨脹讓質體DNA 進去,然後快速冷卻以免質體DNA 流出
3.Lipid:將核酸包裹脂肪,使此核酸很容易送至細菌體內(因細胞膜為脂溶性)
4.Electroporation(電穿孔):以高電壓電擊
參見:基因交換(Gene exchange)
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