细菌接合bacterial conjugation不同交配型的细菌,通过细胞间的暂时沟通,进行DNA转移,产生基因重组的过程。细菌接合现象首先是美国微生物遗传学家莱德伯格(J. Lederberg)于1946年以大肠杆菌K-12品系的营养缺陷型作为观察指标,采用选择性培养原理,进行基因重组实验时发现的。其后在鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella)、绿脓杆菌(Pseu-domonas aeruginosa)、肺炎克氏杆菌(Klebsiellapneunoniae)、苜蓿根瘤菌(Rhizobium meliloti)等许多细菌,以及某些放线菌中都发现。迄今为止,接合现象虽未在革兰氏阳性细菌中发现过,但大量事实已经证明,接合是导致基因重组的途径之一。 细菌的交配型 不产生有性孢子的细菌存在致育因子(性因子),分为两种交配型,具有性因子的细菌相当于雄性,没有性因子的细菌相当于雌性。同一交配型的细胞不能接合,只有不同交配型的细菌细胞才可以接合。性因子有三类: F因子、大肠杆菌素产生因子和抗性转移因子。它们都是染色体外的分子量较小的脱氧核糖核酸(DNA)分子,属于细菌性质粒,能自体复制,可呈游离状态,也能结合在染色体上。不同细菌各有自己的性因子。例如:大肠杆菌的F因子,绿脓杆菌的FP2; 天蓝色放线菌的SCP1。致育因子在细菌的接合作用中是必需的条件,又叫接合子。其功能主要有三点: ❶决定接合细胞间的表面特性和合成能力,促进细胞间的接触; ❷给供体染色体转移到受体内以必需的能源; ❸为染色体转移提供流通途径。 接合过程 在两个交配型不同的细菌细胞接触时,首先由供体(雄性)细胞表面形成的性毛与受体细胞相连接,在两个细胞间架起一个细胞桥,然后供体细胞的DNA单链通过性毛的孔道,向受体细胞转移。进入受体内的DNA量的多少,因时间长短而不同,接合时间愈长,进入供体DNA也愈多,并可转移到受体细胞的同源DNA上,发生局部的遗传重组,产生部分合子。决定细菌细胞表面形成性毛的基因,只存在于致育因子中,因此,致育因子在细菌接合过程中,起着十分重要的作用。接合的特点: 第一,细菌中导致基因重组的途径,除接合外还有转化和转导(见转化和转导)。从整个过程相比较,接合和后两者有明显不同。接合必须有细菌细胞的直接接触,并可发生较大片段染色体的转移,以导致较多基因的重组。而转化和转导则无需细胞的直接接触,而且基因重组的范围小,只限于极少数的基因。第二,细菌接合虽相当于高等动植物的有性过程,但两者间有重大区别: ❶所接合的两个细菌细胞,都是一般的营养细胞,并非经过减数分裂产生雌雄两种配子: ❷发生接合的两个细菌细胞,仅是暂时的接触和沟通,不像高等动植物的雌雄配子,通过受精作用,最后融合为一个合子细胞; ❸细菌接合中,只有供体(雄性)的DNA片段,单向地进入受体(雌性),使接合后的受体细菌,除具有自己完整的DNA外,另有供体细菌的片段DNA,属不完整的合子,称部分合子。而高等动植物的合子则包含雌雄配子两方完整的染色体: ❹细菌的部分合子中,只是与进入受体内的局部DNA上的基因发生重组。而高等动植物的基因重组,可发生在减数分裂过程中的任何一条染色体上的任一部分。 意义 细菌接合现象的发现,可利用中断杂交方法绘制基因遗传图,为微生物的基因定位 (见基因定位),提供有效手段,从而促进微生物遗传学和分子遗传学的发展。大肠杆菌基因重组发现以后,还发现细菌的转导真菌的准性生殖和放线菌的基因重组等现象,为微生物遗传学理论,应用于生产实践开拓了前途。 细菌接合供体菌和受体菌的完整细胞直接接触,传递大段DNA的遗传现象。使基因发生分离和重组。此所引起的基因重组比转导和转化所涉及的基因数目多。
细菌接合细菌通过细胞的暂时沟通和染色体的转移导致基因重组的过程。相当于高等动植物的有性生殖。 |