本文通过测定大肠杆菌感受态细胞中Ca²⁺的含量和分布，并分别以AMP及非选择性DNA分子、La³⁺和量子点为探针，研究Ca²⁺诱导大肠杆菌建立感受态并介导摄取外源DNA的分子机理，得到以下研究结果： 1．实验发现在二价金属离子ca²⁺、Mn²⁺、Mg²⁺中，Ca²⁺诱导大肠杆菌建立感受态并实现质粒DNA转化的作用效率最高：Ca²⁺2可促进大肠杆菌的生长，但生长在含较高浓度（50，100mmol／L）Ca²⁺培养基中的大肠杆菌，其摄取外源DNA的能力并未发生改变；大肠杆菌实现摄取外源DNA的必备条件是大肠杆菌细胞、适当浓度的Ca²⁺和转化DNA同时共处于同一体系；Ca²⁺诱导大肠杆菌摄取外源DNA的作用发生在转化过程中，与转化前的处理无关；转化步骤中的DNA与受体细胞冰浴静置、热激和温育等过程也不是DNA进入受体细胞的必需条件，但这些操作可或多或少地提高DNA的转化效率。 2．建立了用Fura-2／AM作探针测定大肠杆菌感受态细胞内Ca²⁺变化的灵敏方法，也将细胞内Ca²⁺定位的焦亚锑酸钾法借鉴到研究大肠杆菌感受态细胞中Ca²⁺的分布情况。结果表明，用100mmol／LCaCl₂处理大肠杆菌细胞，有少量Ca²⁺可以进入到细胞内，并且这种进入在瞬间内（＜1s）就能完成，而大量Ca²⁺聚集在细胞表面或细胞周质。 3．大肠杆菌在低Ca²⁺条件下（5～20 mmol／L）可以摄取外源DNA，但其效率要比在高C扩十条件下低得多。并且实验发现通过这种方式摄取的质粒DNA与传统转化方法导入的质粒DNA具有相同的生物学效应，即进入细胞内的DNA能正常的复制、表达并表现出遗传效应。4.AMP可轻微刺激大肠杆菌的生长，但对细胞内质粒和染色体上相关基因的表达无影响;单磷酸嗓吟碱基（AMP和GN田）都能抑制大肠杆菌摄取外源DNA，并且这种抑制作用发生在感受态形成过程，AMP抑制作用具有浓度效应和时间效应，作用浓度越高处理时间越长，抑制效果越明显;非选择性DNA分子，无论其大小、结构和G+C含量的高低，都对大肠杆菌感受态的形成和目的DNA的转化无明显影响。5.适当浓度的L扩十可促进大肠杆菌细胞的代谢活动，不影响细胞内质粒和染色体上相关基因的表达，但可使细胞的电子显微镜表像发生改变。尽管L扩+在诸多化学性质上同c扩十类似，但L扩十不能诱导大肠杆菌形成感受态和摄取外源DNA，并且在低浓度条件下（0一10阔mL）就能显著降低DNA的转化效率，在高浓度下（>30林留mL）完全抑制大肠杆菌摄取DNA的能力。这种抑制作用可能发生在DNA的转化过程中，只要转化体系中含有一定的L扩+，就能引起大肠杆菌质粒DNA转化效率的显著降低或使其完全丧失摄取DNA的能力。6.用量子点标记大肠杆菌感受态细胞并用原子力显微镜观察发现，IO0nuno比CaC12诱导处理后的大肠杆菌细胞表面发生了显著变化，细胞表面变得不平整，较非感受态细胞起伏大，并且细胞壁出现损伤，形成直径大小约50一300nm的小孔，直径大小约3一4nm的量子点能够进入大肠杆菌感受态细胞但不能进入非感受态细胞。 综合以上实验结果我们认为，大肠杆菌细胞表面没有结合DNA的特异性受体存在，金属离子诱导大肠杆菌摄取外源DNA具有一定的特异性。高浓度非生理条件下c扩+诱导大肠杆菌摄取外源DNA，可能一方面是高浓度的C扩斗聚集在细胞表面改变了细胞壁的渗透性，使转化DNA更容易接近细胞膜。另一方面少量C扩十进入细胞与胞内的PHB和Pi结合成复合物，在细胞膜上形成新的膜通道，为DNA最终进入细胞内提供了条件。低c扩+诱导大肠杆菌摄取DNA可能主要是后者的作用。因此，c扩十诱导大肠杆菌建立感受态并实现DNA转化，既是一个物理化学过程，也是细胞自身生理调节的反应过程。这些研究结果对于我们探索大肠杆菌摄取外源DNA的分子机理，提高基因工程操作中将重组DNA导入受体细胞的效率，以及正确评估大肠杆菌可能发生的水平基因转移事件具有重要意义。