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第十四章基因重组和基因工程一、自然界的基因转移和重组：基因重组(gene recombination)是指DNA片段在细胞内、细胞间，甚至在不同物种之间进行交换，交换后的片段仍然具有复制和表达的功能。
1．接合作用：当细胞与细胞相互接触时，DNA分子即从一个细胞向另一个细胞转移，这种遗传物质的转移方式称为接合作用（conjugation）。
2．转化和转染：由外来DNA引起生物体遗传性状改变的过程称为转化(transformation)。
噬菌体常常可感染细菌并将其DNA注入细菌体内，也可引起细菌遗传性状的改变。
通过感染方式将外来DNA引入宿主细胞，并导致宿主细胞遗传性状改变的过程称为转染(transfection)。
转染是转化的一种特殊形式。
3．整合和转导:外来DNA侵入宿主细胞，并与宿主细胞DNA进行重组，成为宿主细胞DNA的一部分，这一过程称为整合。
整合在宿主细胞染色体DNA中的外来DNA，可以被切离出来，同时也可带走一部分的宿主DNA，这一过程称为转导(transduction)。
来源于宿主DNA的基因称为转导基因。
4．转座：转座又称为转位（transposition），是指DNA的片段或基因从基因组的一个位置转移到另一个位置的现象。
这些能够在基因组中自由游动的DNA片段包括插入序列和转座子两种类型。
⑴插入序列：典型的插入序列（insertion sequence，IS）是长750-1500bp的DNA片段，由两个分离的反向重复序列和一个转座酶基因。
当转座酶基因表达时，即可引起该序列的转座。
其转座方式主要有保守性转座和复制性转座。
⑵转座子：转座子(transposons)是可从一个染色体位点转移到另一个位点的分散的重复序列，含两个反向重复序列、一个转座酶基因和其他基因（如抗生素抗性基因）。
免疫球蛋白重链基因由一组可变区基因（VH）和一组恒定区基因（CH）构成，通过这些基因的选择性转座和重组，就可以转录表达出各种各样的免疫球蛋白重链，以对付不同的抗原。
第四章基因的转移与重组体的筛选和鉴定第一节转化基因片段在体外只是一段核酸分子，是化学物质，无法表现出遗传物质的生命活性。
只有当其存在于活细胞后，生命的特征才能充分展示出来。
在分子克隆实践中，在体外操作的核酸分子只有进入细胞以后才能达到克隆的目的。
一、重组DNA分子转入原核生物细胞1. 重组质粒DNA分子转化大肠杆菌转化（transformation）——重组质粒DNA分子通过与膜蛋白结合进入受体细胞，并在受体细胞内稳定维持和表达的过程。
转化不仅适合于大肠杆菌受体细胞，而且适合于枯草杆菌和蓝藻等其他原核生物以及酵母等低等真核生物受体细胞。
（1）CaCl2处理后的细菌转化或转染A、制备感受态细胞受体细胞的细菌，经一定浓度的冰冷的 CaCl2（50～100 mmol／L）溶液处理后变成。
所谓感受态细胞，处在感受态状态的菌体有摄取各种外源 DNA的能力。
转化：感受态的大肠杆菌细胞捕获和表达质粒载体DNA分子的生命过程；转染：感受态的大肠杆菌细胞捕获和表达噬菌体DNA分子的生命过程；好的感受态细胞，每微克的超螺旋质粒DNA可得5×107个转化体。
B、细胞转化（或转染）的具体操作过程：①将处于对数期的新鲜培养物于0℃4000转/分离心10分，回收细菌细胞；②将细胞用0℃的0.1mol/L CaCl2低渗溶液处理30分钟，离心回收细胞，再用适量0℃的0.1mol/L CaCl2重悬细胞，以诱导感受态产生。
③加入适量DNA，于42 ℃热处理混合物90秒，使DNA分子被细胞吸收；④将混合物快速转到冰浴中，冷却1~2分，加入适当的培养基，在37 ℃培养45分，使细胞复苏并表达质粒所携带的转化基因；⑤通过选择培养基上平板培养，选择转化体。
⑥如果用抗菌素筛选转化体，作为对照的受体菌应该在此培养基上不生长。
（2）电穿孔转化法基本原理是利用高压电脉冲作用，在大肠杆菌细胞膜上进行电穿孔（electroporation），形成可逆的瞬间通道，从而促进外源DNA的有效吸收。
第六章基因重组与基因工程教学大纲要求1.熟悉基因工程、基因文库、载体、限制性核酸内切酶、PCR等概念；2.掌握以质粒为载体进行DNA克隆的基本过程；3.了解重组DNA技术在医学上的应用。
教材内容精要一、自然界的基因转移和重组自然界不同物种或个体之间的基因转移和重组是经常发生的，它是基因变异和物种演变、进化的基础。
基因重组的方式有：接合作用、转化、转导、转座。
1．接合作用(Conjugation) 当细胞(细菌)与细胞(细菌)相互接触时，质粒DNA就可从一个细胞(细菌)转移到另一个细胞(细菌)。
2．转化与转导作用(1)转化作用(Transformation)：由外源性DNA导入宿主细胞，并引起生物类型改变或使宿主细胞获得新的遗传表型的过程，称为转化作用。
(2)转导作用(Transduction)：当病毒从被感染的(供体)细胞释放出来，再次感染另一(受体)细胞时，发生在供体细胞与受体细胞之间的DNA转移及基因重组称为转导作用。
3．转座(转位)(Transposition) 可移动的DNA序列包括插入序列和转座子。
故由插入序列和转座子介导的基因转移或重排称转座。
转座是指一个或一组基因从一个位置转到基因组的另一个位置。
可分为插入序列(insertionsequenceIS)转座和转座予(transposons)转座。
4．基因重组不同DNA分子间发生的共价连接称基因重组。
基因重组有两种类型：位点特异的重组(sitespecial recombmatlon)和同源重组(homologous recomblnation)。
二、重组DNA技术’1．重组DNA技术的相关概念(1)DNA克隆：克隆(Clone)就是来自同一个体的相同的集合。
DNA克隆（DNA clone）：应用酶学方法在体外将目的基因与载体DNA结合成一具有自我复制能力的重组DNA分子，通过转化或转染宿主细胞、筛选出含有目的基因的转化子细胞，再进行扩增，提取获得大量同一DNA分子的过程。
生物进化中的基因重组与基因转移生物进化是指物种逐渐演化和适应环境的过程，其中基因重组与基因转移发挥着重要的作用。
基因重组是指在生物体内，染色体上的DNA序列发生重新组合的过程，而基因转移则是指基因从一种生物体转移到另一种生物体的过程。
这两个过程为生物进化中的遗传变异提供了重要的机制。
基因重组是生物进化中的常见现象，它是通过染色体的互换、交叉和重组来实现的。
在有性生殖的生物中，基因重组是通过配子形成的过程中发生的。
在这个过程中，父母个体的染色体对交换和重组，产生新的染色体组合，从而产生具有不同遗传信息的后代。
基因重组的发生使得后代个体具有更大的遗传多样性，为适应环境变化提供了基础。
例如，在自然选择的过程中，某一基因座上的有利等位基因可能会在基因重组过程中与其他基因进行重组，产生新的基因组合，并在后代中得到更好的传递。
与基因重组不同，基因转移是指基因从一种生物体转移到另一种生物体的过程。
这种过程可以是水平基因转移，即发生在不同个体之间，或是垂直基因转移，即发生在不同物种的后代之间。
水平基因转移通常通过质粒传递基因进行，其中质粒是一种小型DNA分子，可以在细菌、真菌和植物等生物体之间进行传递。
质粒中的基因可以通过细菌共享机制，被接收到其他细菌的染色体上，从而实现基因的转移。
对于垂直基因转移而言，它通常发生在不同物种的后代之间，具体机制包括共享祖先基因和基因转座等。
基因转移的发生可以使得物种之间的基因组发生改变，也为新的遗传特征的产生提供了机会。
基因重组与基因转移在生物进化中扮演着重要的角色，它们为生物从简单到复杂、从适应不同环境到新物种的形成提供了机制。
通过基因重组，新的基因组合产生了更多的遗传多样性，从而使物种更具生存优势。
而基因转移则进一步增加了遗传信息的交流和变异的机会，有助于形成新的遗传特征和促进物种的适应性进化。
然而，基因重组与基因转移也可能带来负面影响，例如在基因转移中出现的基因污染和抗生素耐药基因的传播问题。
基因转移与重组的方式基因转移与重组是当前生物科技领域的一个热门话题。
在该领域内，研究人员常常探索基因组的结构和功能，以便更好地理解生命的本质和疾病的起因。
本文将通过分析基因转移与重组的方式，深入探讨这个主题。
一、基因转移的方式1. 细菌转化细菌转化是一种细菌利用外源DNA的方法，使其自身可以表达新的特征。
该方法的具体步骤为：将外源DNA转移到细菌的质粒中，随后，该DNA被内部的细菌酶切割成碎片，并与质粒结合成为新的DNA序列。
最后，细菌再次繁殖，其后代将具有这些新的特征。
细菌转化已经被广泛应用于研究与应用领域。
2. 病毒介导的基因转移病毒介导的基因转移是一种向特定细胞或组织中转移特定基因的技术。
这种方法的实现需要特殊的病毒载体，即将外源DNA注入病毒中，然后通过病毒感染宿主细胞来实现基因转移。
该方法已被广泛应用于基因疗法领域，可用于治疗遗传疾病和癌症等重大疾病。
二、基因重组的方式1. PCR方法PCR法是将DNA序列复制许多次的方法。
该方法的可靠性和高度精准的结果，使其在基因重组和重组酶中经常被使用。
通过PCR法，科学家可以复制DNA的段，将它们与其他DNA片段结合，然后将它们插入到其他细胞中，从而实现基因重组。
2. 随机交换随机交换是一种利用DNA片段间的非同源配对的方法，将DNA片段粘合成新的DNA序列。
这种方法的效率很高，并且不需要特殊的重组酶。
然而，缺点是需要大量的操作和许多检测，使得该方法在某些方面不如PCR法效果好。
综合而言，基因转移与重组的方式有许多种，每种方式都有其优势和弱点，而最终会由其应用领域和实际需求来决定应该选择哪种方式。
对于产生的新颖性生物学特征，应重视新颖性及其可能带来的风险，并且应该检查所有的基因转移与重组活动，以确保它们的合法性。
课次：22教学目的：使学生了解重组的四种类型，了解位点特异重组和异常重组的特点，掌握同源重组的机制。
重点：同源重组的机制难点：同源重组的机制复习旧课：提问1人，了解教学效果。
导入新课：第九章遗传重组第一节概述DNA分子内或分子间发生遗传信息的重新组合，称为遗传重组(genetic recombination)。
重组产物为重组体DNA (recombinant DNA) 。
DNA重组对生物进化起着关键的作用。
基因重组是指由于不同DNA链的断裂和连接而产生的DNA片段的交换和重新组合，形成新的DNA 分子的过程。
重组的类型：（1）同源重组(homologous recombination )：反应涉及到大片段同源DNA序列之间的交换。
其主要特点是需要RecA蛋白的介入。
（2）位点特异性重组（site-specific recombination）：重组发生在特殊位点上，此位点含有短的同源序列，供重组蛋白识别。
（3）转座重组（transposition recombination）：由转座因子产生的特殊的行为。
转座的机制依赖DNA 的交错剪切和复制，但不依赖于同源序列。
（4）异常重组分为两类，末端连接和链滑动。
其特征时重组对中很少或没有序列同源性，所以也称为非同源性重组。
第二节同源重组1 同源重组1.1 同源重组（homologous recombination）:发生在同源DNA序列之间。
1.2 特征-进行同源重组的基本条件：1）在交换区具有相同或相似的序列：涉及同源序列间的联会配对，且交换的片段较大；单链DNA分子或单链DNA末端是交换发生的重要信号2）双链DNA分子之间互补碱基进行配对3）重组酶4）异源双链区的形成:涉及DNA分子在特定的交换位点发生断裂和错接的生化过程；存在重组热点。
e.g.：Euk.减数分裂时的染色单体之间的交换；细菌的转化，转导，接合，噬菌体重组同源重组是同源依赖性的，而非序列依赖性。
水平基因转移和基因组重组的生物学效应随着科技的不断进步，生物学中的许多难题得以逐步解决。
其中，水平基因转移（LGTr）和基因组重组（GR）是近年来备受关注的两个问题。
水平基因转移是指生物群体中基因从一种物种转移到另一种物种的现象，而基因组重组则是指同一个个体或不同个体的染色体DNA重新排列的现象。
这两种不同的基因传递方式对生物学影响巨大，下面我们就此进行探讨。
一、水平基因转移水平基因转移是指细菌等原核生物之间以及真核生物中某些原因引起生物体之间的基因转移。
具体的机制是通过DNA分子的插入、共轭等方式，实现了基因水平的转移。
与此同时，水平基因转移也促进了基因的多样性。
水平基因转移为生物带来的影响也是越来越受到关注。
研究表明，它在真核生物中是比较罕见的现象，但在细菌等原核生物中却非常普遍。
细菌的水平基因转移不仅促进了细菌的适应性和抗药性，也有助于人类认识细菌的生物学特性。
此外，水平基因转移还能促进不同生物间的基因交流，有助于种群的进化和适应性发展。
二、基因组重组基因组重组是指DNA发生再联合或寄生子元件间元件（SINE）等不同途径的插入，以及段间弧形颈杆菌病毒繁殖（replication slippage）、非同源基因交换(Non-homologous gene conversion) 等引起同一个物种不同染色体间DNA或同一物种不同个体染色体DNA重组的现象。
基因组重组可以扩大基因的组合方式，增加生物的遗传多样性，从而提高生物的适应性和生存竞争力。
基因组重组的影响因素非常复杂，除了细胞周期等生物内在因素外，环境因素也会对其产生影响。
例如，温度、光照等都会对基因组重组产生影响。
此外，基因组重组的不规则性也会导致一些遗传疾病的产生。
因此，如何控制基因组重组过程以及对其产生的影响进行研究，已成为当前的热点问题之一。
三、LGTr和GR的关系水平基因转移和基因组重组作为两种不同的基因传递方式，二者在生物学上存在一定的联系。
基因组重组和转移对物种分化的作用及机制随着科技的不断发展和人们对生命本质的深入探究，基因组重组和基因组转移逐渐成为生物界中备受关注的话题。
通过这些过程，基因组中的DNA序列有机会重组或者转移至其他个体或者物种中，从而产生一个全新的基因组，这对于物种的进化和分化起到了重要的作用。
在本篇文章中，我将从基因组重组和基因组转移两个方面探讨这些作用及可能的机制。
一、基因组重组对物种分化的作用及机制基因组重组是指在有配对染色体的有性生殖中，母体和父体的染色体在合子形成过程中发生杂交和交换，形成一种新的基因组组合方式。
这个过程对于生物种群的变异、重组、进化起到了重要的作用。
重组时，基因组长度的变化发生了，从而形成了新的染色体结构，基因排列顺序的重组及合并或剪切和重新排列也能够改变基因间的距离。
基因组重组的机制主要通过交叉互换和非同源染色体接触来实现。
在染色体交叉互换的过程中，同源染色体的片段会通过切割和重连交换彼此的DNA序列，从而形成新的遗传组合。
而非同源染色体接触，则通常是形成染色体转位，这一机制中，两条或两个以上的染色体发生断裂，并且断裂的部分互相交换。
这样，就可以将不同染色体上的基因组联套组合，同时影响不同染色体之间的连锁。
此外，在受到环境压力刺激的情况下，基因组重组也能起到一定的作用。
比如，温度、辐射等环境因素会导致基因组DNA发生诸如插入剪切、复制、过度重组等变异，以适应环境变化，从而增加生物的生存能力。
所以，基因组重组能够产生多样性和遗传变异，从而在物种进化中起到的至关重要的作用。
二、基因组转移对物种分化的作用及机制相比于基因组重组，基因组转移更是逆天而行。
它是指DNA片段或整个基因组从一个物种转移到另一个物种或个体中，是生命的不同层级之间的基因流动。
基因组转移的方式可能是水平转移和垂直转移，水平转移也叫基因交换，是指在组织或个体间转移DNA和DNA片段，而垂直转移则是指在生殖过程中由父母向子女转移基因或DNA。
原核微生物基因重组的方式引言原核微生物是一类单细胞的微生物，其具有简单的细胞结构和基因组组成。
基因重组是指将不同的DN A片段组合在一起，创造出新的基因组序列的过程。
原核微生物基因重组的方式多种多样，本文将对其中的几种常见方式进行介绍。
1.水平基因转移水平基因转移是指基因从一种微生物向另一种微生物传递的过程。
常见的水平基因转移方式包括共轭转移、转导和转化。
1.1共轭转移共轭转移是指两个细菌之间通过直接接触传递质粒或染色体的过程。
质粒是一种环状D NA分子，它可以携带多种基因。
在共轭转移中，质粒通过共轭桥从一个细菌传递到另一个细菌。
这种方式使得基因可以在不同的细菌之间进行传递和交换，从而促进了基因的多样性。
1.2转导转导是指细菌间通过噬菌体传递D NA的过程。
噬菌体是一种寄生于细菌的病毒，它在感染细菌时会将自己的遗传物质注入到宿主细菌中。
如果宿主细菌的D NA与噬菌体D NA发生重组，那么在噬菌体复制时就会将宿主细菌的某些基因带走，并在感染新的细菌时将这些基因传递给后代细菌。
1.3转化转化是指细菌从周围环境中吸收外源D NA，并将其整合到自身的基因组中。
在转化过程中，外源D NA经过特殊的转化过程，如细菌细胞壁的转换、D NA的摄取和基因组的整合等，最终被细菌利用。
2.基因重组的限制和调控在原核微生物中，基因重组遭遇到一些限制和调控。
这些限制和调控有助于维持基因组的稳定性和适应环境的能力。
2.1限制酶限制酶是一种存在于细菌中的酶，它能够识别并切割特定的DN A序列。
限制酶的作用是保护细菌免受外源D NA的入侵。
当细菌吸收外源D NA时，限制酶可以切割这些外源DN A，从而阻止外源基因的整合。
2.2修饰酶修饰酶是一种存在于细菌中的酶，它能够在自己的DN A上添加化学修饰。
这些修饰可以阻止限制酶切割宿主细菌的DN A，从而保护宿主细菌的基因组。
2.3受体蛋白受体蛋白是一种存在于细菌中的蛋白质，它能够识别外源D NA并与之结合。
细菌基因转移和重组的类型
嘿，朋友们！今天咱来聊聊细菌基因转移和重组的那些事儿。
你知道吗，细菌的世界那可真是奇妙无比呀！
细菌基因转移就好像它们在玩一个特别的游戏。
有一种呢，叫转化，就好比细菌收到了一份神秘的“礼物”，这份“礼物”里装着新的基因。
想象一下，细菌就像个好奇的小孩子，开开心心地打开这个“礼物”，然后就拥有了新的本领啦！这不就像我们突然学会了一项新技能一样神奇嘛！
还有一种叫转导。
这就好像是一个“基因快递员”，把基因从一个细菌送到另一个细菌那里。
是不是很有意思呀？这就好比我们给朋友送个特别的东西，让朋友也能拥有和我们一样的好东西呢！
再有就是接合啦！这就像是细菌之间的“牵手”合作，它们手牵手，把基因传递过去。
可以说这是细菌之间一种很亲密的交流方式呢！你说细菌咋这么聪明呢，还懂得互相分享好东西。
这些基因转移和重组的方式，可不只是好玩哦，它们对细菌的生存和发展那可是至关重要的呀！它们能让细菌变得更强大，更能适应各种环境。
比如说，通过基因转移，细菌可能就获得了对抗抗生素的能力，这可不是开玩笑的哟！
那我们为啥要了解这些呢？这就好比我们了解大自然的规律一样重要呀！只有知道了细菌是怎么玩这个游戏的，我们才能更好地应对它们呀。
要是我们不了解，万一它们弄出一些厉害的“招数”，我们不就傻眼啦？
而且，这对我们研究生物学、医学等领域也有很大的帮助呢！我们可以通过研究这些，找到更好的方法来对付细菌，保护我们自己的健康。
所以呀，细菌基因转移和重组可不是什么遥不可及的科学概念，它就在我们身边，和我们的生活息息相关呢！我们可不能小瞧了这些小小的细菌，它们的世界可是充满了奥秘和惊喜呢！大家说是不是呀！。
新基因重组技术的原理新基因重组技术是一种通过改变生物体的遗传信息来实现特定的目的的技术。
它利用现代生物学和基因工程的知识和技术手段，通过对DNA分子进行切割、连接和移植，使其携带的遗传信息被改变，从而实现人为地改良生物体的目的。
新基因重组技术的核心原理是基因的重组和转移。
它主要包括以下几个步骤：1. 提取目标基因：首先，从某一生物体的基因组中提取出具有特定功能的目标基因。
这一过程可以通过PCR技术（聚合酶链式反应）或利用酶切和电泳等技术从DNA库中获取目标基因。
2. 切割目标基因和载体：目标基因和载体（通常是质粒或病毒）分别通过使用限制酶进行切割。
限制酶是一类能够在特定的碱基序列上切割DNA的酶，通过人为选择合适的限制酶，可以在目标基因和载体的特定位置上切割。
3. 连接目标基因和载体：经过切割后，目标基因和载体的末端具有互补的序列，可以通过DNA连接酶的作用将它们连接起来。
这样，目标基因就被插入到载体中，形成重组DNA。
4. 转染与表达：将重组DNA引入目标生物体中。
这一步骤通常通过利用电穿孔、瞬时感应和细菌转化等方法进行。
一旦重组DNA进入目标生物体的细胞内，它的DNA序列就会被细胞的DNA复制和转录机制所识别，并开始进行转录和翻译。
这样，目标基因的功能就可以在生物体中表达出来。
新基因重组技术的原理基于生物体的遗传信息是以DNA的形式储存在细胞中，并以基因为单位储存和转移。
通过改变DNA序列，新基因重组技术实现了对生物体基因组的改良。
在基因重组的过程中使用的限制酶能够辨识DNA中的特定序列，并切割DNA的两股链，由于酶切产生的末端有互补的序列，因此可以通过连接酶将目标基因与载体连接起来。
载体有不同种类，如质粒和病毒等。
选择合适的载体可以保证目标基因在宿主生物体中的长期存储和传递。
转染的过程涉及将重组DNA引入生物体细胞，并利用细胞的复制和转录机制使目标基因得以表达。
通过新基因重组技术，可以实现许多重要的应用，如基因治疗、转基因作物的培育、生物制药等。
细菌基因转移和重组的方式细菌基因转移和重组是指细菌之间通过水平基因转移和重组的方式，将DNA片段从一个细菌传递到另一个细菌，从而实现基因的交流和组合。
这种方式可以使细菌获得新的基因，从而具备新的功能或适应新的环境。
细菌基因转移主要有三种方式：转化、转导和共轭。
转化是指细菌通过吸收自由DNA片段的方式获得新的基因。
在自然环境中，细菌的DNA片段可以由其他细菌释放出来，被周围的细菌吸收并整合到自己的基因组中。
转导是指细菌通过细菌噬菌体感染的方式获得新的基因。
噬菌体是一种能够感染细菌并将自己的基因组整合到细菌基因组中的病毒。
当噬菌体感染细菌时，它会释放出自己的基因组，并将其中的一部分整合到细菌的基因组中。
共轭是指细菌通过细菌质粒的方式获得新的基因。
细菌质粒是一种可以自主复制和传递的小型DNA分子，它可以在细菌之间进行传递，从而使细菌获得新的基因。
细菌基因重组是指细菌通过DNA重组的方式获得新的基因组合。
在细菌基因组中，存在着大量的DNA片段，这些片段可以通过重组的方式重新组合，形成新的基因组合。
基因重组可以发生在同一个细菌基因组中的不同位置，也可以发生在不同细菌基因组之间。
基因重组的发生需要一系列的酶和蛋白质参与，这些酶和蛋白质能够识别并切割DNA分子，从而使DNA片段重新组合。
基因重组的结果是产生新的DNA序列，从而产生新的基因组合。
细菌基因转移和重组的方式在细菌世界中起到了非常重要的作用。
通过这种方式，细菌可以获得新的基因，从而具备新的功能或适应新的环境。
例如，某些细菌可以通过水平基因转移和重组的方式获得抗生素抗性基因，从而在抗生素环境中存活下来。
此外，细菌基因转移和重组也是细菌进化和适应环境变化的重要手段。
细菌通过基因转移和重组可以在短时间内获得新的基因，从而适应新的环境。
然而，细菌基因转移和重组也可能带来一些负面影响。
例如，细菌通过基因转移和重组获得的抗生素抗性基因可能会传递给其他细菌，从而导致抗生素耐药性的扩散。
