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微生物生物转化（Biological Transformation）是指受体菌接受来自供体菌的DNA片段,通过交换整合到自己的基因组中,从而获得部分新的遗传性状的现象。目前,对于转化方法的研究已基于成熟,已应用于科研的转化方法有化学转化法、电转化法、基因枪转化法、声孔转化法等。但对于转化发生机制的研究还无系统的概述,这不仅涉及外源DNA分子的性质,更与受体菌的性质息息相关。本实验利用超声波介导质粒p UC19转化大肠杆菌（Escherichia coli,E.coli）DH5α。通过对超声波介导外源DNA转化宿主细胞模型的建立、E.coli DH5α细胞壁成分肽聚糖与金属离子间的吸附关系、超声波处理前后E.coli DH5α细胞膜通透性的变化、生物大分子物质含量的变化以及E.coli DH5α细胞外膜蛋白mrd B基因突变株的构建方面进行研究,以期揭示转化发生的机制。研究结果表明,在二价金属离子环境中,适宜条件的超声波可介导外源DNA转化进入宿主细胞。在本实验中当E.coli DH5α菌液OD600=0.40.6,超声功率为40 W时,在35℃下处理E.coli DH5α和质粒p UC19的混合液25 s,质粒p UC19转化E.coli DH5α细胞的转化效率最大可以达到1.006×107 CFU/μg DNA。对超声波处理前后E.coli DH5α细胞膜通透性的变化研究结果显示,在最佳转化条件下细胞膜通透性的变化是未经超声波处理的细胞膜通透性的10倍,然而不同超声波条件下的转化效率的变化与细胞膜通透性的变化不成正比,也与E.coli DH5α细胞存活率的变化不成正比,这是因为在最佳转化条件菌液OD600值为0.40.6、超声波功率为40 W、在温度为35℃下处理25 s,超声波作用对质粒DNA的完整性没有损伤,对宿主细胞的破坏也很小,但超出此范围后,质粒DNA的完整性受到破坏,同时宿主细胞由于其自身的调控与修复导致转化率的不一致。E.coli DH5α细胞壁成分肽聚糖与金属离子、DNA互作结果显示肽聚糖对金属离子的吸附没有专一性,无论是一价（Na+）金属离子还是二价(Mg2+、Ca2+)金属离子,肽聚糖均可与其发生吸附作用,但与DNA不能发生反应,证明在转化发生时必不可少的二价金属离子(Ca2+)有一部分与细胞壁成分肽聚糖发生了反应,为外源DNA进入宿主细胞提供了离子通道,但尚不能证明肽聚糖的存在决定转化的发生。对超声波处理前后宿主细胞E.coli DH5α中的生物大分子物质检测以及扫描电子显微镜与原子力显微镜观察结果显示,超声波产生的气穴与声穴效应改变了宿主细胞的膜通透性、胞内结构等,导致胞内大分子物质透过细胞膜向胞外溢出,致使超声波处理后的细胞出现褶皱、形态不均等现象。这一现象为外源DNA的进胞提供了外源动力。本研究通过Red重组系统构建了E.coli DH5α外膜蛋白mrd B基因的突变株,但关于mrd B基因在E.coli DH5α生存与转化过程中发挥的功能还需进一步研究。综合以上所有结果可得出结论:宿主细胞内外膜通透性的改变是外源DNA进入宿主细胞的基础条件;二价金属离子与细胞壁成分肽聚糖的相互作用为外源DNA进入宿主细胞内提供了离子通道;同一条件的超声波处理下的转化效率与宿主细胞生存率无直接关系;超声波处理造成宿主细胞胞内大分子物质的外溢,这也为外源DNA的进入提供了通道与基础。本研究通过对E.coli DH5α细胞生理特性的研究已逐步摸索清楚决定转化发生的相关基础条件,同时构建了E.coli DH5α外膜蛋白mrd B基因的突变株。相信随着对分子生物学的不断研究,转化发生的机理将逐步被发掘,以此更好地为科研、生产服务。