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13.13: 细菌转化
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13.13: 细菌转化

1928年,细菌学家弗雷德里克格里菲斯研究了一种由肺炎链球菌细菌引起的肺炎疫苗。格里菲斯在小鼠中研究了两种肺炎菌株:一种是致病性的,一种是非致病性的。只有致病菌株能杀死宿主小鼠。

Griffith在杀死致病菌株并将其遗体与活的非致病菌株混合后,有了一个意想不到的发现。这种混合物不仅杀死了宿主小鼠,而且还含有能产生致病后代的活的致病菌。Griffith 的结论是,非致病性菌株从死亡的致病性菌株中获得某种东西,并将其转化为致病性菌株;他称之为转化原理。

在Griffith进行研究时,围绕遗传物质的身份展开了激烈的争论。许多早期证据表明蛋白质是遗传分子。Griffith的细菌转化实验提供了一些最早的数据,证明DNA是遗传物质。

细菌通过转化吸收外部DNA。转化是自然发生的,但在实验室也经常被诱导来克隆DNA。为了克隆一个特定的基因,科学家可以将该基因插入一个质粒中,这个质粒是一个可以独立复制的环状DNA分子。质粒中常含有一种抗生素抗性基因。细菌通过转化吸收质粒。然后科学家将细菌暴露在抗生素下。存活的菌落应该含有质粒,因为质粒含有抗生素抗性基因。DNA分析可以证实基因在质粒中的存在。具有所需基因的细菌菌落繁殖,可用于制造更多的质粒或蛋白质。

为什么细菌会吸收外来DNA?与有性繁殖的有机体不同,细菌基本上是自我克隆的。这种被称为二元裂变的繁殖方法,几乎没有遗传变异的机会。虽然突变带来了一些多样性,但许多突变是有害的。通过转化、结合和转导共享基因,允许原核生物进化。


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