细菌遗传物质的转移有哪些方式

郑娟娟

细菌的遗传物质是DNA，细菌遗传物质过程中的转移方式大致有三种，分别是转化，接合和转导，三种方式对DNA的相互作用是区分他们的主要指标。

一、细菌遗传物质的转化过程：在自然界中，细菌的转化过程都是能依靠自身的特定功能来实现自我调节和完成物质之间的相互转化，细菌也不止一种生理形态，而是多种多样的，最常见的形态有Photo-energy inorganic autotrophic type（光能无机自养型）， chemical-energy inorganic autotrophic type， heterotrophic type（化学能无机自养型）， methyl-nutritional type（甲基营养型）等，除了不同的生理形态对细菌遗传物质的转化方式引起差异外，还有其他外部自然或非自然因素对其转化过程也会产生有差异的影响。

如果细菌的状态为能够被外界环境所影响时，此时，细菌的就能够向外界产生电离反应。又或者受到氯化钙等其他化学物理刺激，而对DNA吸收或者改变其目前的状态。这种细菌的状态被称为细菌的感受态。有些细菌自诞生的时候就处于感受态的环境中，而有一些则需要外界的特殊刺激才能转变为感受态，这也把细菌的感受态分成了自然感受态和人工感受态两种。不同种类的细菌实现感受态的方式也不尽相同，例如本身就可以实现感受态转变也就是自然感受态的细菌代表有枯草芽孢杆菌，而需要通过人工干扰才能实现感受态的细菌典型代表是大肠杆菌，一种在生活中尤其常见的细菌。细菌遗传物质转化方式的不同还取决于对外部环境的反应，在自然界的生态系统中，大部分细菌都是来源于土壤之中，因此土壤的干湿程度，酸碱差异，营养成分的比例等因素也会影响细菌遗传物质转化过程的快慢，吸收DNA的快慢以及细胞与DNA相互作用的效率状况。根据对不同环境下细菌转化速率的观察，可以得知，在淤泥中，细菌转化效率和吸收释放DNA的速度比在其在沃土中的速度更快，在酸性土壤中的转化效率比在碱性土壤中的效率高，再通过观察，发现土壤中的含水量在30%-40%左右时转化效率最高。

二、细菌遗传物质的接合过程：細菌细胞之间的沟通交流和通过细菌对遗传物质的转化而造成的基因重组的现象，这个现象被普遍称为细菌的接合过程。细菌的接合是从对大肠杆菌性别的发现而逐步发展的，通过对F因子的细菌（F-）的性别研究和与其他DNA链接产生的不同的反应而逐渐展开相关环节，对这一点的成功证明也证明了微生物和宏观生物同样具有性别和生殖器的观点，但这两者间又有着很大的区别。F因子是大肠杆菌等细菌决定性别并有转移能力的质粒。F质粒决定了大肠杆菌的性别。F质粒的复制过程为：①在F质粒的一条DNA单链特定位点上产生裂口；②以"滚环模型"方式复制F质粒：存留的环状单链（A）边滚动，边以自身为模版合成互补链（A'），含裂口的单链（B）随着与（A）链的解离以单链的形式经性菌毛转入另一个大肠杆菌当中；③（B）链在新细胞内合成互补链（B'）并环化，形成新的F质粒，完成新细胞的转变。质粒是染色体以外能自主复制的双链闭合环状DNA分子，它广泛存在于细菌细胞中。在霉菌、蓝藻、酵母和不少动植物细胞中也发现有质粒存在。目前对细菌质粒研究的较为深入，在基因工程中，多使用大肠杆菌质粒为载体。

三、细菌遗传物质的转导过程：在这个过程中，有一个非常重要的关键桥梁和载体——噬菌体，噬菌体的存在相当于细胞之间的传输通道，细胞通过噬菌体的携带传播将其基因传输给另一个细胞，这种病毒的感染传播过程可以分为两种类型，第一种属于普遍性传导，第二种属于局限性传导，这两种传导方式都受制于噬菌体本身的属性。第一种普遍性传导中，任何基因的传导过程都能由噬菌体承载，而这个过程又可以分为完全传导和流产传导，前者的传导可以在DNA上形成稳定的转导子，后者不能形成稳定的转导子，但还是能保留表达基因的基本功能。在一次传导过程中，完全传导的细胞数量往往少于流产传导的细胞数量。第二种局限性传导与普遍性传导的主要区别在于局限性传导的转导子具有溶原性，而普遍性传导的转导子则没有这个特性，局限性传导还可以根据噬菌体转导的频率高低分为低频转导和高频转导，高频转导能得到比低频转导更多的转导子，这是他们的主要区别。

这三种细菌遗传物质的转移方式都有三个共同特点，第一点，他们的转移方向都只有一个，也就是说他们都是单方向转移，在不同或者同种个体间进行横向单向转移，这种转移方式在自然界中普遍存在，在生物的进化中有至关重要的作用；第二点，他们都会产生部分diploid sporophyte（二倍体孢子体）以实现细胞转化过度相互沟通交流和运输物质的需要。第三点，他们的基因的整合重组和遗传，都要以环状染色体为载体才能实现。