细菌转导

在这个过程中，噬菌体（感染细菌的病毒）充当载体，将遗传物质DNA从供体细菌细胞转移到受体细胞。细菌基因通过噬菌体转导由Lederberg和Zinder于1951年在伤寒沙门氏菌中引入。转导过程有两种类型 - 普遍转导和特殊转导。转导是许多生物学家用来将DNA从一个细胞引入另一个细胞的常见过程。

这个过程也被称为通过病毒载体将外源DNA转移到另一个细胞。它不需要DNA供体细胞和接收DNA的受体细胞之间有物理连接，而这通常是通过接合发生的。

普遍转导包括在裂解周期生长过程中产生的噬菌体不正常，并且除了噬菌体DNA之外，还包含未知片段的细菌DNA。

普遍转导

在普遍转导中，首先噬菌体感染供体细菌细胞并开始裂解周期，导致感染的病毒颗粒携带细菌DNA，但由于细胞中缺乏所有噬菌体DNA，该病毒已无法在细菌中复制。

然后噬菌体附着到细菌的细胞表面受体上，并将包装的DNA注入细菌的细胞质中。

如果噬菌体中的DNA最初来自细菌染色体，那么DNA会与受体细菌细胞中存在的同源DNA重组，产生稳定的转导株。整个过程需要RecA，一种宿主重组酶。

然而，许多研究表明，大多数转导的DNA不会稳定地整合到细菌基因组中，而是保留为染色体外DNA。

这种类型的转导，普遍转导，用于基因图谱技术、诱变、质粒和转座子的转移。

然而，研究表明，大多数转导的DNA不会稳定地整合到细菌基因组中，而是保留为染色体外DNA。

普遍转导的步骤

1. 供体细胞（即噬菌体宿主细胞）被噬菌体感染，噬菌体DNA被整合到细菌的细胞质中。
2. 在裂解周期的过程中，噬菌体DNA与细菌DNA被分解成更小的片段。
3. 在释放过程中，当细菌裂解释放时，一些细菌DNA片段会被包装到病毒衣壳（头部）中。
4. 携带细菌DNA的转导噬菌体随后感染另一细菌（受体细菌），供体DNA进入该第二细菌的细胞质中。
5. 然后，供体DNA利用宿主重组酶recA与受体细菌细胞的同源DNA重组，产生稳定的转导株。

普遍转导的应用

• 它用于基因图谱技术
• 它在诱变、质粒和转座子的转移方面效果很好。
• 识别属于同一或不同细菌属的基因。

特殊转导

在这种转导类型中，细菌的噬菌体会在细菌基因组的特定位置经历溶原化。这些特定位点称为附着位点。

与上述现象类似，噬菌体基因组也会像在溶原化过程中一样整合到细菌染色体中，病毒将其基因组整合到细菌染色体中。然后，由于自发切除和重组，噬菌体基因组从细菌染色体中移除，并且位于噬菌体基因组附近的细菌基因也一并被移除。

特殊转导噬菌体同时包含细菌基因和噬菌体基因。当发生后续感染时，新获得的基因会沿着噬菌体DNA一起注入细菌基因组，产生新一轮的溶原化周期。

特殊转导不依赖于宿主同源重组和宿主重组酶recA，但它需要噬菌体整合来进一步进行过程。

特殊转导的步骤

1. 在供体细菌和噬菌体感染后，噬菌体DNA在溶原周期中进入细菌染色体。
2. 在噬菌体DNA不精确切除的过程中，细菌染色体的某些部分会被移除。
3. 然后，携带部分细菌染色体的噬菌体DNA一起感染新的宿主细胞，供体DNA在病毒复制的溶原周期中进入受体细菌。
4. 然后，受体细胞表现出新获得的遗传特征。

特殊转导的应用

• 它作为分子生物学中的重要工具，原因如下：
• 它有助于分离基因。
• 特殊转导在插入元件的发现中也起作用，这些插入元件可用作噬菌体DNA整合的附着位点。

共转导

在转导过程中，噬菌体最多只能包装一段特定大小的DNA片段。因此，如果两个基因在染色体上靠得很近，那么噬菌体就有可能包装一个携带这两个基因的染色体片段，并将该片段转化到另一个细菌基因组中。这个过程称为共转导。

两个基因可能发生共转导的事实取决于这两个基因在染色体上的位置有多近。然而，如果两个基因在染色体上相距很远，共转导将永远不会发生，因为噬菌体无法物理上包装大片段的DNA。

共转导也可以用来绘制细菌染色体上的基因图谱。这种基因图谱的绘制依赖于两个基因在染色体上的距离。两个基因的距离越近，共转导的机会就越高。这意味着共转导的频率与两个基因之间的距离成反比。

噬菌体的生命周期

所有噬菌体都需要进行反应来创造更多的同类。首先，噬菌体必须识别一个可以对其进行繁殖的细菌，通过附着到该细菌的细胞表面。

接下来，噬菌体必须将其遗传物质注入细菌细胞的细胞质中。

然后，噬菌体基因组必须被复制、转录和翻译。完成所有这些之后，完整的包装好的噬菌体基因组被组装成一个新的病毒颗粒，并逃离细胞感染另一个细菌细胞。病毒的生命周期有两种类型：裂解周期和溶原周期。

转导的意义

• 转导是许多基因工程和生物技术研究中使用的分子工具。
• 转导可用于将感兴趣的基因整合到动物或植物细胞中，以改变其遗传组成并获得所需的表型和基因型特征。
• 它也应用于基因治疗技术。转导对于治疗遗传疾病非常有用。

细菌转导的例子

• 一个经过充分研究的普遍转导的例子是P1（噬菌体1），它可以将大肠杆菌的DNA转导到许多革兰氏阴性细菌中。
• 特殊转导的一个经典例子是大肠杆菌噬菌体λ，它将其遗传物质整合到编码大肠杆菌染色体中半乳糖（gal）和生物素（bio）的酶的操纵子之间。