分子生物学第六章基因重组
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基因重组的概念基因重组是指一个基因的DNA序列是由两个或两个以上的亲本DNA组合起来的。
基因重组是遗传的基本现象,病毒、原核生物和真核生物都存在基因重组现象。
减数分裂可能发生基因重组。
基因重组的特点是双DNA链间进行物质交换。
真核生物,重组发生在减数分裂期同源染色体的非姊妹染色单体间,细菌可发生在转化或转导过程中,通常称这类重组为同源重组(homologous recombination),即只要两条DNA序列相同或接近,重组可在此序列的任何一点发生。
然而在原核生物中,有时基因重组依赖于小范围的同源序列的联会,重组只限于该小范围内,只涉及特定位点的同源区,把这类重组称作位点专一性重组(site-specific recombination),此外还有一种重组方式,完全不依赖于序列间的同源性,使一段DNA序列插入另一段中,在形成重组分子时依赖于DNA复制完成重组,称此类重组为异常重组(illegitimate recombination),也称复制性重组(replicative recombination)。
自然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进化的基础。
自然界的基因转移的方式有:接合作用:当细胞与细胞、或细菌通过菌毛相互接触时,质粒DNA就可从一个细胞(细菌)转移至另一细胞(细菌),这种类型的DNA转移称为接合作用(conjugation )。
转化作用(transformation) 通过自动获取或人为地供给外源DNA,使细胞或培养的受体细胞获得新的遗传表型。
转导作用: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转移及基因重组即为转导作用(transduction)。
转座:大多数基因在基因组内的位置是固定的,但有些基因可以从一个位置移动到另一位置。
这些可移动的DNA 序列包括插入序列和转座子。
由插入序列和转座子介导的基因移位或重排称为转座(transposition )。
基因重组知识点总结一、基因重组的原理基因重组的原理是在DNA分子水平上,通过切割和重组DNA的不同片段,形成新的DNA 序列。
基因重组可以实现DNA片段的互换、合并、删除或插入操作,从而改变DNA的序列,并且产生新的基因组合。
基因重组的原理主要涉及到DNA的结构、酶的作用和DNA片段的互补配对等方面。
1. DNA的结构DNA是由四种碱基(腺嘌呤A、胞嘧啶T、鸟嘌呤G、胞嘧啶C)组成的双链分子,它的结构在空间上呈现出双螺旋的形态。
每一条DNA链都由磷酸和脱氧核糖组成,而这些单元组成了DNA的主干。
而碱基对(A-T、G-C)则连接了两条DNA链,形成了DNA的双链结构。
2. 酶的作用在基因重组的过程中,酶起着至关重要的作用。
例如,核酸酶能够切割DNA分子,使得DNA的特定区域被切割成不同的碱基序列;而连接酶则能够将不同的DNA片段连接起来,形成新的DNA序列。
此外,一些重组酶还可以通过其催化作用来促进DNA分子的重组。
这些酶的作用在基因重组的过程中起着关键的作用。
3. DNA片段的互补配对在DNA重组的过程中,DNA分子的互补配对起着非常重要的作用。
DNA的双链结构使得其具有互补配对的性质,即A会与T形成氢键,而G则会与C形成氢键。
这种互补配对性质使得DNA片段能够通过互补配对的方式进行连接或重组。
综上所述,基因重组的原理涉及到DNA的结构、酶的作用和DNA片段的互补配对等方面。
通过这些原理,我们可以实现DNA分子中某一段DNA片段的与同一DNA分子或不同DNA分子中的另一段DNA片段重新组合成新的DNA序列。
二、基因重组的方法基因重组的方法主要包括DNA重组、基因克隆、基因组编辑和CRISPR-Cas9等。
这些方法可以分别用于不同的应用领域,并且在现代生物技术中有着重要的价值。
1. DNA重组DNA重组是指通过DNA片段的切割和重组来形成新的DNA序列。
这一方法主要依赖于核酸酶的切割作用和连接酶的连接作用。
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。
医学分子生物学名词解释——基因重组与基因工程1、同源重组:发生在同源序列间的重组,通过链的断裂和再连接,在两个DNA分子同源序列间进行单链或双链片段的交换。
又称基本重组。
2、转化作用:通过自动获取或人为地供给外源DNA,使细胞或培养的受体细胞获得新的遗传表型,称为转化作用。
3、转导作用:当病毒从被感染的(供体)细胞释放出来、再次感染另一(供体)细胞时,发生在供体细胞与受体细胞之间的DNA转移及基因重组即为转导作用。
4结合作用:当细胞或细菌通过菌毛相互接触时,质粒DNA从一个细胞(细菌)转移至另一细胞(细菌)的DNA转移称为接合作用。
5位点特异重组:是由整合酶催化,在两个DNA序列的特异位点间发生的整合。
6转座:由插入序列和转座子介导的基因移位或重排称为转座。
7、DNA克隆:应用酶学的方法,在体外将各种来源的遗传物质DNA与载体DNA结合成一具有自我复制能力的DNA分子——复制子,继而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,也称基因克隆或重组DNA。
8、基因载体:为携带目的基因,实现其无性繁殖或表达有意义的蛋白质所采用的一些DNA分子。
10、载体:克隆载体为使插入的外源DNA序列被扩增而特意设计的载体称为克隆载体。
9、表达载体:为使插入的外源DNA序列可转录翻译成多肽链而特意设计的载体称为表达载体。
10、同尾酶:有些限制性内切酶虽然识别序列不完全相同,但切割DNA后,产生相同的粘性末端,称为同尾酶。
15、配伍末端:有些限制性内切酶虽然识别序列完全相同,但切割DNA后产生相同类型的粘性末端,称为配伍末端,可进行相互连接。