细菌转化是从供体细菌释放的游离DNA转移到细胞外环境中，导致同化，通常是受体细菌中新获得性状的表达。

　　这个过程不需要活的供体细胞，只需要环境中的游离 DNA。

　　成功繁殖新 DNA 的受体称为转化体。

　　在极端环境条件下，一些细菌属会自发地从细胞中释放 DNA 到环境中，自由地被感受态细胞吸收。感受态细胞还对环境的变化做出反应，并通过自然转化过程控制基因获取的水平。

　　转化被认为是最常见的基因转移方法，因为它是将人工改变的 DNA 转移到受体细胞中的最佳方式。

　　转化过程可以转移一到几十千碱基的 DNA 区域。

　　细菌转化原理

　　细菌转化是基于细菌释放 DNA 的天然能力，然后被另一种有能力的细菌吸收。

　　转化的成功取决于宿主细胞的能力。能力是细胞在转化过程中结合裸DNA的能力

　　自然可转化的有机体在稳定期后期通过自溶自发释放其 DNA。

　　包括大肠杆菌在内的几种细菌可以在实验室中进行人工处理，以通过化学物质（例如钙）或通过施加强电场（电穿孔）或使用热冲击来提高它们的转化能力。

　　电穿孔或热休克通过增加细胞壁的渗透性来增加能力，从而允许供体 DNA 进入。

　　类似地，如果转化的 DNA 含有选择标记，例如抗微生物药物抗性，或者如果 DNA 编码利用生长因子，例如氨基酸，则可以选择转化子。

　　在大多数天然感受态细菌中，游离 DNA 与细菌结合，DNA 整合到染色体 DNA 中。

　　有时，游离 DNA 被插入到能够从染色体自主复制的质粒中，因此，插入物不必整合到染色体中。

　　质粒编码一些酶和抗生素抗性标记，这些标记随后在转化后在转化体中表达。

　　在这个转化过程中，首先将供体 DNA 插入到质粒中。然后将含有供体 DNA 的质粒插入感受态宿主细菌中。

　　转化完成后，可以通过使用添加了特定抗生素的生长培养基来检测含有质粒的细菌。

　　细菌转化步骤

　　图：细菌转化过程中的关键步骤：（1）感受态细胞制备，（2）细胞转化，（3）细胞回收，（4）细胞铺板。图片来源：赛默飞

　　转型有四个步骤：

　　能力的发展，DNA与细胞表面的结合，游离 DNA 的加工和摄取（通常在 3' 到 5' 方向），以及DNA通过重组整合到染色体中。

　　能力的人工发展可以通过电穿孔或热休克处理来实现。选择取决于所需的转化效率、实验目标和可用资源。

　　对于热休克，细胞-DNA 混合物保持在冰上 (0°C)，然后暴露于 42°C。

　　对于电穿孔，将混合物转移到电穿孔器并暴露于高压电场的短暂脉冲。

　　从裂解细胞释放的双链 DNA 与细胞表面受体非共价结合。没有DNA序列特异性识别；因此，这些生物可以潜在地整合来自其物种之外的 DNA。

　　结合的双链 DNA 被膜结合的核酸内切酶切开并切割成更小的片段，使单链通过跨膜 DNA 易位通道进入细胞。

　　转化的 DNA 整合到染色体中并通过重组替换染色体 DNA 片段。然而，这种整合需要供体 DNA 片段和染色体中的片段之间具有显着的核苷酸序列同源性。

　　在质粒的情况下，带有供体 DNA 的质粒在热激或电穿孔过程中被插入。可以通过培养这些细胞来检测带有质粒的细胞，这些细胞是补充有特定抗生素的生长培养基。

　　细菌转化的类型

　　有两种形式的转换：

　　自然转化

　　在自然转化中，细菌自然具有直接从环境中吸收 DNA 的能力。

　　人工转化

　　在人工转化的情况下，必须通过不同的技术人工开发宿主细胞的能力。

　　细菌转化的例子

　　细菌转化的第一个也是最突出的例子是 DNA 从肺炎链球菌的光滑包膜阳性菌落转化为粗糙包膜阴性菌落。这是第一个被识别的细菌遗传交换机制。

　　奈瑟菌和流感嗜血杆菌从它们自己的物种中摄取 DNA，这是通过物种特异性识别发生的。

　　在枯草芽孢杆菌的情况下也观察到天然细菌转化。