Biến nạp theo nghĩa rộng là đưa bất kì đoạn DNA vào bất kì tế bào nào. Trong trường hợp các tế bào E.coli thì có nghĩa là đưa DNA plasmid vào trong tế bào.
Plasmid là những phân tử DNA vòng, sợi kép, tự tái bản, được duy trì trong vi khuẩn như các thực thể độc lập ngoài nhiễm sắc thể, một số plasmid mang thông tin về việc di chuyển chính nó từ tế bào này sang tế bào khác (F plasmid), một số khác mã hoá khả năng kháng lại kháng sinh (R-plasmid) và một số khác mang bộ gen đặc biệt để sử dụng các chất chuyển hoá bất thường (plasmid phân huỷ). Mỗi plasmid có một trình tự thực hiện chức năng làm “điểm khởi đầu” sao chép DNA [4].
Lần đầu tiên biến nạp ở vi khuẩn được Frederick Griffith mô tả vào năm 1928 trong thí nghiệm nổi tiếng “Nguyên lí biến nạp”. Tuy nhiên, không phải tất cả vi khuẩn đều có thể được biến nạp một cách dễ dàng. Để cho biến nạp E.coli có hiệu quả, các tế bào cần trở nên khả biến (competent). Để đạt được điều này, người ta ngâm các tế bào trong dung dịch CaCl2 lạnh. Việc biến nạp các tế bào khả biến được thực hiện bằng cách trộn DNA plasmid với
29
các tế bào, ủ trong đá 20-30 phút, sau đó tạo một sốc nhiệt ngắn (khoảng 1 phút ở nhiệt độ 420C), làm như vậy DNA sẽ được thu nạp vào tế bào. Phương pháp này có tần số biến nạp tối đa khoảng 1 tế bào biến nạp trên 1.000 tế bào (10-3), hiệu quả biến nạp khoảng 107
-108 khuẩn lạc biến nạp từ mỗi microgam DNA plasmid nguyên vẹn [4]. Sau khi biến nạp, vi khuẩn được nuôi phục hồi trên môi trường LB ở 370
C trong vòng 60-90 phút. Sau đó, các tế bào được đưa lên môi trường chọn lọc để nhân lên các tế bào có plasmid.