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分子生物学-07转座子与DNA重排

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分子生物学 转座子 相关

分子生物学 转座子 相关

第十五章转座子基因组是通过获得新序列以及原有序列重排发展而来的。

新序列的意外引入改变基因组间承载信息的能力。

染色体外元件(Extrachromosomal element)通过调节基因的长度(通常是很短的)来转移信息。

在细菌中，质粒是通过接合作用(见12章)，而噬菌体则是通过感染来转移信息(见第11章)。

噬菌体和质粒都会在其复制子(Replicon)中偶尔携带一些宿主基因。

有些细菌中有通过转化作用直接转移DNA的现象。

真核生物中，一些病毒(尤其是逆转录病毒)能够在感染周期内转移遗传物质。

重排(Rearrangement)是由基因组内部程序发起的，例如非互惠(Nonreciprocal)重组是由同源重组时错配导致的。

非互惠重组导致座位的复制或重排(见第4章)。

基因组的序列复制是产生新序列的主要来源。

复制可能继承原来的功能或可能产生新功能，而且，在分子水平上发现独立基因组间差异明显，是由于重组导致了这些多态性(Polymorphism)。

在第4章已经讨论过，微卫星间重组可调整其长度以便使每个基因组都是独特的。

多态性的另一个主要原因是由转移元件转座(Transposon)产生的：它们是基因组中可移动的不连续序列，可在基因组内从一个座位转到另一个座位。

转座子特征是它们并不利用独立元件(如噬菌体或质粒DNA)，而只是从基因组的一个位点直接移动到另一个位点，与大多数基因组重构的其它程序不同，转座子不依赖序列供体和接体位点间的任何联系。

转座子非常严格地自我转座到同一基因组的新位点，有时增加一些序列，因此它们可作为基因组间序列转移的内部载体，是基因组内突变的主要来源。

转座子可分两种类型。

本章讨论的转座子与编码蛋白质的DNA序列共存并操纵这些DNA以便使其在基因组内复制自我。

下章讨论的转座子与逆转录病毒相似。

它们通过将RNA转录成DNA拷贝的能力而迁移；DNA拷贝同时被整合进基因组的新位点。

通过DNA移动的转座子在真核和原核生物中都已发现。

名词解释-分子生物学

名词解释-分子生物学

1、转录（Transcription）：以某一DNA链为模板，按照碱基互补原则形成一条新的RNA链的过程，是基因表达的第一步。

2、编码链：与mRNA 有相同序列的DNA 链3、下游：沿着表达方向的序列。

例如，编码区是在起始区的下游。

4、上游：转录起点之前的序列，例如，细菌启动子在转录单位的上游，起始密码在编码区上游。

5、启动子：结合RNA 聚合酶并起始转录的DNA 区域。

6、RNA聚合酶：使用DNA作为模板合成RNA的酶(正式应为DNA-依赖性RNA 聚合酶)7、终止子：是给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列。

DNA分子中终止转录的核苷酸序列。

8、转录单位：指RNA聚合酶起始位点和终止位点间的距离，可能包括不止一个基因。

9、初级转录本：与一个转录单位相对应的未修饰的RNA 产物。

10、组成型表达constitutive expression：个体发育的任一阶段，在所有细胞中都持续进行的表达。

一般是生命过程必需的基因。

11、负调控：在没有任何调节蛋白或其失活的情况下，基因表达；存在repressor的时候基因表达受阻。

12、正调控：在没有任何调节蛋白或其失活的情况下，基因关闭；存在activator的时候基因表达开启。

一般原核生物偏向负调控，原核生物的DNA裸露无保护，很容易启动转录，并翻译。

因此其细胞内的基因可以说是基本全部默认开启，因此在正常情况下原核细胞内存在大量不同的reressor阻遏着大量基因的转录。

细胞必须根据不同的条件，对一些被阻遏的基因进行去阻遏的调控，或对一些基因的表达进行阻止。

13、顺式作用元件cis-acting element DNA分子上的一些与基因转录调控相关的特定序列。

14、反式作用因子trans-acting factor一些与基因表达调控有关的蛋白因子。

15、顺式调控cis-acting regulation 一段非编码DNA序列对基因转录的调控作用，顺式正调控（启动子、增强子）；顺式负调控（沉默子）16、反式调控trans-acting regulation 转录因子作用于顺式作用元件对基因转录的调控。

分子生物学考试整理笔记

分子生物学考试整理笔记

分⼦⽣物学考试整理笔记第⼀章1.请定义DNA重组技术和基因⼯程技术。

DNA重组技术：是将不同的DNA⽚段按照⼈们的设计定向连接起来，在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表的，产⽣影响受体细胞的新的遗传性状。

基因⼯程技术：是将不同的DNA⽚段按照⼈们的设计定向连接起来，在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表的，产⽣影响受体细胞的新的遗传性状。

还包括其他可能使⽣物细胞基因组结构得到改造的体系。

第⼆章2.什么是核⼩体？简述其形成过程。

由DNA和组蛋⽩组成的染⾊质纤维细丝是许多核⼩体连成的念珠状结构。

核⼩体是由H2A,H2B,H3,H4各两个分⼦⽣成的⼋聚体和由⼤约200bp的DNA组成的。

⼋聚体在中间，DNA分⼦盘绕在外，⽽H1则在核⼩体外⾯。

每个核⼩体只有⼀个H1。

所以，核⼩体中组蛋⽩和DNA的⽐例是每200bpDNA有H2A,H2B,H3,H4各两个，H1⼀个。

⽤核酸酶⽔解核⼩体后产⽣只含146bp核⼼颗粒，包括组蛋⽩⼋聚体及与其结合的146bpDNA，该序列绕在核⼼外⾯形成1.75圈，每圈约80bp。

由许多核⼩体构成了连续的染⾊质DNA细丝。

核⼩体的形成是染⾊体中DNA压缩的第⼀阶段。

在核⼩体中DNA盘绕组蛋⽩⼋聚体核⼼，从⽽使分⼦收缩⾄原尺⼨的1/7。

200bpDNA完全舒展时长约68nm,却被压缩在10nm的核⼩体中。

核⼩体只是DNA压缩的第⼀步。

核⼩体长链200bp→核酸酶初步处理→核⼩体单体200bp→核酸酶继续处理→核⼼颗粒146bp3. 简述DNA的⼀,⼆,三级结构的特征DNA⼀级结构：4种核苷酸的的连接及排列顺序，表⽰了该DNA分⼦的化学结构DNA⼆级结构：指两条多核苷酸链反向平⾏盘绕所⽣成的双螺旋结构DNA三级结构：指DNA双螺旋进⼀步扭曲盘绕所形成的特定空间结构4.原核⽣物DNA具有哪些不同于真核⽣物DNA的特征？（1）结构简练：原核DNA分⼦的绝⼤部分是⽤来编码蛋⽩质，只有⾮常⼩的⼀部分不转录，这与真核DNA的冗余现象不同。

中科院2007生化和分子生物学试题答案!

中科院2007生化和分子生物学试题答案!

中国科学院研究生院2007年招收攻读硕士学位研究生入学统一考试试题科目名称：生物化学与分子生物学考生须知：1．本试卷满分为150 分，全部考试时间总计180 分钟。

2．所有答案必须写在答题纸上，写在试题纸上或草稿纸上一律无效。

一、名词解释(每题 4 分，共20 分)1. 重组修复2. 转座子3. C4 途径4. 正前馈作用和正反馈作用5. RNA 剪接和可变剪接二、单项选择题(每题1分，共20分，请在答题纸上标清题号，并将答案写在题号后)1. 下列各项中，不属于细胞代谢的中间产物的是：A. 葡萄糖-6-磷酸B. 丙酮酸C. 胆固醇D. 乙酰辅酶A2. 在真核生物细胞周期的四个时相中，用于准备DNA 合成的是：A. M 期B. G1 期C. S 期D. G2 期3. 下列各项中，不属于真核生物基因表达转录前水平调节的过程是：A. RNA 编辑B. 染色质丢失C. 染色体DNA 的修饰和异染色质化D. 基因重排4. 下列各项中，尚未获得诺贝尔奖的是：A. DNA 双螺旋模型B. PCR 仪的发明C. RNA 干扰技术D.抑癌基因的发现5. 下列事件中，不属于表观遗传调控的是：A. DNA 甲基化B.组蛋白乙酰化C. mRNA加尾D. RNA 干扰6. 大肠杆菌中，参与转录终止调控的是：A. TATA boxB. ρ因子C. snoRNAD. RNaseP7. 正转录调控系统中，调节基因的产物被称为：A. 阻遏蛋白B. 诱导因子C. 激活蛋白D. 增强子8. 既可利用上游启动子，又可利用下游启动子的RNA 聚合酶是：A. RNA 聚合酶IB. RNA 聚合酶IIC. RNA 聚合酶IIID. RNA 聚合酶IV9. 用来研究蛋白质-蛋白质间相互作用的实验技术是：A. 酵母双杂交技术B. 原位杂交技术C. RACE 技术D. SAGE技术10. 能够引起细胞内蛋白降解的反应是：A. 泛素化B. 去泛素化C. 磷酸化D. 去磷酸化11．双缩脲发应用来测定：A. 肽B. 糖C. RNAD. DNA12. 抗霉素A 对呼吸链（电子传递链）抑制的作用点在：A. NADH 脱氢酶附近B.琥珀酸脱氢酶C. 细胞色素氧化酶D. 细胞色素b 附近13. 氨基酸在掺入肽链前必须活化，氨基酸的活化部位是：A. 内质网的核糖体B. 可溶的细胞质C. 高尔基体D. 线粒体14. T4 DNA 连接酶催化的连接反应需要能量，其能量来源是：A. ATPB. NADC. GTPD.乙酰CoA15.组蛋白的修饰可引起核小体的解离，这种修饰是：A. 糖基化B. 腺苷化C. 磷酸化D. 乙酰化16. 磷酸化酶激酶活性的发挥依赖于：A. 镁离子B.钙离子C.氯离子D.锌离子17．胰岛素的功能单位是：A.单体B.二体C.四体D.六体18．DNA 合成仪合成DNA 片段时用的原料是：A. 4 种dNTPB. 4 种NTPC. 4 种dNDPD. 4 种脱氧核苷的衍生物19. 蛋白激酶A 催化蛋白质上氨基酸残基的磷酸化，它是：A.丝氨酸残基B.组氨酸残基C.酪氨酸残基D.门冬氨酸残基20. 端粒酶是一种蛋白质－RNA 复合物，其中RNA 起：A.催化作用B.延伸作用C.模板作用D.引物作用三、判断题(每题 1 分，共30 分，请在答题纸上标清题号，并将答案写在题号后，其中表述正确的写“对”，表述错误的写“错”)1. 糖酵解作用是葡萄糖在无氧条件下转变为丙酮酸所经历的一系列反应，在此过程中净生成两个ATP 分子。

分子生物学课件第六章DNA重组和转座

分子生物学课件第六章DNA重组和转座

1.1 概述
1.1.1 重组与变异
变异是生物进化的重要因素之一，生物对环境的适 应机制，自然选择的重要基础。 可遗传的变异： 突变 （点突变，染色体变异） 频率低，突变修复
遗传重组交换 染色体的自由组合 普遍发生 染色单体间的交换 自然界DNA分子均是重组体
分子克隆和转基因技术(in vitro) 分子生物学课件第六章DNA重组和转座
第六章 DNA的重组与转座
1 DNA的重组
1.1 概述 1.1.2 遗传重组的类型
根据的DNA序列和所需蛋白质因子的要求进行分类：
同源重组（homologous recombination）、位点专一 性重组（site-specific recombination）和转座重组 （transposition recombination）和异常重组 （illegitimate recombination）
3’
5’
切割
5’
3’
Meselson-Radding模型 单链入侵模型（链转移模型）
置换
侵入
同化 异构化 分支迁移
分子生物学课件第六章DNA重组和转座
双链断裂重组模型 实验表明，两DNA分子必需具有75 bp以上的同源区才 能发生同源重组，同源分区子生物小学课于件第六此章D数NA重值组和转将座 显著降低重组率。
遗传重组：生物体内的基因交流。 重组DNA技术：体外人为地将不同源的DNA组合在一起。
1.1.4 遗传重组的生物学意义
它能迅速增加群体的遗传多样性(diversity)； 使有利突变与不利突变分开(separation)； 通过优化组合(optimization)积累有意义的遗传信息。
分子生物学课件第六章DNA重组和转座
分子生物学复习题

分子生物学复习题

分子生物学思考题一、名词解释1、C值矛盾:C value paradox一种生物单倍体基因组的总量往往与种系的进化复杂性不一致的现象，即基因组大小与遗传复杂性之间没有必然的联系，某些较低等的生物C值却很大。

2、DNA的重排：DNA rearrangement 是基因活性调节的一种方式。

这种调节主要是根据DNA片段在基因组中位置的变化，即从一个位置变换到另一个位置，从而改变基因的活性。

3、断裂基因（splite gene）：真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。

4、管家基因：house-keeping gene 是指所有细胞中均要表达的一类基因，其产物是对维持细胞基本生命活动所必需的。

管家基因是一类始终保持着低水平的甲基化并且一直处于活性转录状态5、奢侈基因：luxury gene 特定类型细胞中为其执行特定功能蛋白质编码的基因。

6、CpG岛: CpG双核苷酸在人类基因组中的分布很不均一，而在基因组的某些区段，CpG保持或高于正常概率，这些区段被称作CpG岛7、反式作用因子:能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上，参与调控靶基因转录效率的蛋白质。

8、顺式作用元件：存在于基因旁侧序列中能影响基因表达的序列。

顺式作用元件包括启动子、增强子、调控序列和可诱导元件等，它们的作用是参与基因表达的调控。

顺式作用元件本身不编码任何蛋白质，仅仅提供一个作用位点，要与反式作用因子相互作用而起作用。

9、RNA编辑：RNA editing RNA编辑是指在mRNA水平上改变遗传信息的过程。

具体说来，指基因转录产生的mRNA分子中，由于核苷酸的缺失，插入或置换，基因转录物的序列不与基因编码序列互补，使翻译生成的蛋白质的氨基酸组成，不同于基因序列中的编码信息现象10、选择性剪接：alternative splicing选择性剪接（也叫可变剪接）是指从一个mRNA前体中通过不同的剪接方式（选择不同的剪接位点组合）产生不同的mRNA剪接异构体的过程，而最终的蛋白产物会表现出不同或者是相互拮抗的功能和结构特性，或者，在相同的细胞中由于表达水平的不同而导致不同的表型。

分子生物学第7章 DNA的重组与转座

分子生物学第7章 DNA的重组与转座


Barbara McClintock 芭芭拉·麦克林托克) (芭芭拉 麦克林托克) 19021902-1992
C基因-Ds基因-Ac基因： Ac-Ds 控制系统 基因-Ds基因-Ac基因： Ac基因 基因 《玉米易突变位点的由来与行为》(1950)，《染色体结构和基 玉米易突变位点的由来与行为》(1950)， 因表达》 因表达》(1951)
7.2.2 细菌的特异位点重组
鼠伤寒沙门氏菌H1鞭毛蛋白和 鞭毛蛋 鼠伤寒沙门氏菌 鞭毛蛋白和H2鞭毛蛋 鞭毛蛋白和 白抗原表达的互变，称为鞭毛相转变， 白抗原表达的互变，称为鞭毛相转变， 这种转变是由H片段倒位决定的 片段倒位决定的， 这种转变是由 片段倒位决定的，此倒 位是由于特异重组位点hix发生重组后引 位是由于特异重组位点 发生重组后引 起的。 起的。
整合位点---attB、attP ◘ 整合位点 切除位点---attL、attR 切除位点 整合过程需要λ整合酶 ◘ 整合过程需要 整合酶 （integrase Int）（ 编码） ）（λ编码） ）（ 编码 和寄主的整合宿主因子IHF 和寄主的整合宿主因子 （integration host factor） ） 共同作用 ◘ 整合后的附着位点为 attL（BOP’） （ ） attR（POB’） （ ）
Ⅰ型：两末端有相同的IS序列，或正向，或反向。 两末端有相同的IS序列，或正向，或反向。 IS序列 Ⅱ型：末端有反向重复序列。如TnA家族 末端有反向重复序列。 TnA家族
Tn A家族: A家族: 家族
TnA是复制型转座的转座子，长约5kb左右 TnA是复制型转座的转座子，长约5kb左右 。 是复制型转座的转座子 5kb 两端具有末端反向重复序列（而不是IS），长约38bp左右 IS），长约38bp左右， 两端具有末端反向重复序列（而不是IS），长约38bp左右， 任一个缺失都会阻止转座。 任一个缺失都会阻止转座。 中部的编码区编码三个基因：转座酶，解离酶和抗性基因， 中部的编码区编码三个基因：转座酶，解离酶和抗性基因， TnA家族都带有抗性标记 TnA家族都带有抗性标记 。 靶位点具有5bp的正向重复序列。 5bp的正向重复序列 靶位点具有5bp的正向重复序列。 解离位点（ TnA家族特有的内部位点 家族特有的内部位点。 解离位点（res）是TnA家族特有的内部位点。
DNA的重组与转座

DNA的重组与转座

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根据不同的机制，可将重组分成4类： • 同源性重组（homologous recombination） • 位点特异性重组（site-specific
recombination） • 异常重组（illegitimate recombination) • 转座重组（transposition recombination）
• Holliday连接体也能通过碱基之间氢键的断裂 和再连接而发生左右移动。这个过程称为支链 迁移（branch migration)。
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• Holliday认为在DNA分子上存在某些位点，特 殊的引发重组的酶能够识别这些位点，确保两 条链在相同的部位被切断。
• 目前还没有足够的证据证明这些位点的存在。
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• 一旦Holliday连接体形成后，它能进行重排从 而改变链的彼此关系。这种重排称为异构化， 因为在此过程中没有键的割裂。
• 一旦形成Holliday连接体后，就能被拆分。是 否发生重组依赖于拆分时Holliday连接体的构 象。
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• Holliday模型被称为双链侵入模型，因为由于 每一个DNA分子的一条链侵入到另一个DNA 分子，它解释了在重组时两个DNA分子的异源 双链是如何形成的。
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• 真核生物减数分裂时的染色体之间的交换， 某些低等真核生物及细菌的转化、转导、 接合，噬菌体的整合等都属于同源性重组 这一类型。
• 在整个基因组中，同源重组的频率并不恒 定，并且跟染色体的结构有关。例如在异 染色体附近遗传物质的交换要受到抑制。
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1. 进行同源重组的基本条件
第六章 DNA的重组与转座

第六章 DNA的重组与转座


3´ 3´ 3´ ´
DNA 连接酶
3´ 5´ ´ ´ 3´ ´
片 段 重 组 体
拼 接 重 组 体
5´ ´ 3´ ´ 3´ ´
5´ ´
5´ ´
3´ ´
5´3´ ´ ´
5´ ´ 3´ ´
5´ ´
目录
DNA同源重组是一个十分精确的过程，哪 怕只有一个核苷酸的差错都会造成基因失 活。同源重组的分子基础是链间的配对， 通过碱基配对才能找到正确位置，进行链 的交换。当两同源DNA分子之一发生双链 断裂，经核酸酶和解螺旋酶作用，产生具 有3′末端的单链，它在另一DNA分子的同 源区寻找互补链并与之配对。相对应的链 则被置换出来，与原来断裂
同源重组需要一些重组蛋白和酶， 同源重组需要一些重组蛋白和酶，如 Rec A、B、C、D及DNA连接酶等。 连接酶等。 、 、 、 及 连接酶等
目录
Holliday模型中，同源重组主要4个关键步骤 模型中，同源重组主要 个关键步骤 模型中
①两个同源染色体DNA排列整齐 两个同源染色体 排列整齐 的一条链断裂、 ②一个DNA的一条链断裂、并与另一个 一个 的一条链断裂 并与另一个DNA 对应的链连接，形成Holliday中间体 对应的链连接，形成 中间体 ③通过分支移动产生异源双链DNA 通过分支移动产生异源双链 中间体切开并修复， ④Holliday中间体切开并修复，形成两个双链 中间体切开并修复 重组体DNA，分别为： 重组体 ，分别为： 片段重组体(patch recombinant) 片段重组体 拼接重组体(splice 拼接重组体 recombinant)
DNA分子内或分子间发生遗传信息的重 新组合叫遗传重组或基因重排。 DNA重组是生物进化的关键基础。
目录
第五讲 DNA的重组与转座

第五讲 DNA的重组与转座

1.以10-8~10-3的频率，引起插入突变
插入突变失活是转座的最直接效应，但转座 也可以通过干扰宿主基因与其调控元件之间的关
系或改变DNA的结构而影响基因的表达。
转座子插入靶序列后在受体DNA中形成3~12bp 的正向重复序列，在切离后可能就给DNA留下一小 段多余的靶位序列，从而导致编码的突变。
Meselson-Radding 模型
DNA单链形成可在一条DNA双链中首先产生， 随着缺刻处DNA链的修复合成，游离出的单链末端
侵入相邻DNA双链中，与同源部分配对结合，被替
换的DNA链形成一个逐渐增大的D-loop。D-loop断
开后产生的单链末端交叉侵入相邻DNA双链中，
DNA自由末端共价连接形成Holliday结构。
第五讲
DNA的同源重组与转座
基因重组概念
新的DNA分子中含有原来的两个DNA 分子 的片段。所有DNA均是重组DNA。 DNA分子内或分子间发重型遗传信息的重新 组合，称为遗传重组或基因重排。重组产物称
为重组DNA。
减数分
裂时，同源染色体在每一代都发生于有相同
RuvA RuvB

RuvC
特异位点重组
特异位点重组是指在重组酶介导下，在特异的重组位点间
发生重组，导致重组位点间交互交换的一种精确重组形式。
λ噬菌体的整合与切除
λ噬菌体编码λ整合酶（integrase），这个酶 能指导噬菌体DNA插入E.coli染色体中。
细菌的特异位点重组
如果一个DNA分子上两个特异位点之间发生重组，其后果 有两种可能性：两个位点之间的节段或被丢失，或被颠倒。有 些生物能够利用这种重组倒置来控制基因的表达。
真核生物的转座子
1.玉米的Ac-Ds调控系统
分子生物学：DNA重组与转座

分子生物学：DNA重组与转座


整合宿主因子
同源区域attP（）与attB（宿主）的重组
噬菌体从宿主基因组切除
Int、切除酶（Xis，的xis基因编码） IHF
整合的逆过程
附着（整合）位点（att sites）
attP与attB只在它们的中间区域有一小段同源序列（15 bp，称为O）
attP的必需序列为235 bp（从–152到+82,以O的中点为0），而attB 必需序列约为25 bp（从–12到+12 ）
A
G
B
A
A
B
a
C
b
a
T
b
A
G
b
A
A
b
a
C
B
a
T
B
Holliday 模型中，由于重组而产生的异源双链区存在 不配对碱基，可被细胞内的修复系统能够识别并以一条链 为模板进行切除修复：
(1). 两个杂种分子均未得到校正，有丝分裂后分离形成4:4 或 3:1:1:3的异常孢子分离比，属于半染色单体转变；
TNA家族
具有如下特征： （1）长度较长，2.5-20 kb； （2）两侧含有较长的反向重复序列；目标区域产生正向重复 （3）内部含有一个或几个结构基因。常见的结构基因有：转座 酶基因—tnpA，解离酶基因—tnpR和抗生素抗性基因。 （4）转座完成以后可导致约5 bp长的靶位点序列加倍，从而在 转座子两侧产生直接重复序列。
5 • 基因转换(conversion)发生的机率,随突变位点离DNA 交叉
点的距离增大，而表现逐渐变小的极性梯度的效应
酵母Arg4（ 1989年，JackSzostak ） 7 multip—alleles (非全同等位基因)
Nsph I,Acc-I, R-V, Bel-I, Dra-III,Aha-II, Bgl-II 在杂合二倍体中，基因转换频率从5’ 3’极性递减

DNA的重组与转座

DNA的重组与转座第六章DNA的重组与转座1.简述DNA重组的概念与意义。

DNA重组：DNA分⼦内或分⼦间发⽣遗传信息的重新组合，称为遗传重组或基因重组。

重组产物称为重组体DNA。

DNA重组的意义：能迅速增加群体的遗传多样性2.细菌基因转移的机制有哪些？细菌的基因转移主要有四种机制：接合、转化、转导和细胞融合。

3.简述转座⼦的概念，转座⼦如何分类？什么是插⼊序列？转座⼦：是基因组中可以移动的⼀段DNA序列。

⼀个转座⼦由基因组的⼀个位置转移到另⼀个位置的过程称为转座或移位。

转座⼦的分类：①插⼊序列：只含有与转座有关的酶基因，不含有任何宿主基因（包括抗药性基因）②复合型转座⼦：是⼀类除了转座酶基因之外，还带有抗药性基因(或其他宿主基因)的标志，结构较⼤⽽且复杂。

插⼊序列：是最简单的转座⼦，只含有与转座有关的酶基因，不含有任何宿主基因（包括抗药性基因）。

4.复合转座⼦与IS因⼦有什么异同点？同：都含有有转座有关的酶基因异：IS因⼦结构简单，不含任何宿主基因；复合转座⼦结构较⼤⽽且复杂，含有抗药性基因或其他宿主基因的标志。

5.简述复制型转座与⾮复制型转座的机制。

复制型转座：在转座过程中，当形成靶位点与转座⼦连接的中间体后，转座⼦进⾏了复制，使原转座⼦位置与新的靶位点各存在⼀个转座⼦，因此转座过程伴随着转座⼦拷贝数的增加。

其过程涉及两种酶，⼀是转座酶，作⽤于原转座⼦的末端；另⼀中是解离酶，在转座过程中促使转座的中间产物接⼒，使转座⼦复制。

⾮复制型转座：①转座酶先识别转座⼦的IR，在两翼末端反向重复序列外沿切断；②宿主靶位点的双链交错切开，每侧9bp，交错形成单链；③转座⼦移动，靶位点的5’端与转座⼦的3’端连接，留下两个9bp的缺⼝；④缺⼝修复补齐。

6.转座⼦转座的特征有哪些？①转座不依赖RecA蛋⽩②转座后靶序列重复③转座⼦有插⼊选择性④区域性优先⑤转座具有排他性⑥转座有极性效应⑦活化邻近的沉默基因7.DNA转座引起了什么遗传学效应？①转座引起插⼊突变②转座产⽣新的基因③影响插⼊位置邻近基因的表达，使宿主表型改变④转座产⽣的染⾊体畸变⑤转座引起⽣物进化8.什么是逆转座⼦？逆转座⼦对基因组功能有哪些重要的影响？逆转座⼦：指通过RNA为中介，逆转录成DNA后进⾏转座的可移动元件。

分子生物学第七章DNA的重组与转座


IS插入缺口后
形成同向重复
编辑ppt
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编辑ppt
25
2、复合转座子：较大，由两个重复序列夹着中心区的编码其 他蛋白如抗药性基因组成，通常以Tn命名。复合转座子的重复 序列就是IS，可从一个位点转座到另一个位点，或从一个复制 子转座到另一个复制子。
（二）转座子的转座机制 转座子都是具有编码与转座作用有关的酶———转座酶，
编辑ppt
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1、单链摄入和链交换 RecA蛋白作用于DNA分子，用单链去置换双链分子的同源
区段，这个反应称单链摄入。RecA蛋白的这种作用是通过与游 离的单链3`-端结合，并引导单链DNA侵入双链DNA中，这种作 用还需要RecBCD的协助。
E.coli中有一种Chi[Kai]结构： 5`-GCTGGTGG-3` 3`-CGACCACC-5`
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细菌的附着位点称attB，由 序列BOB`组成，噬菌体的附 着位点称attP，由序列POP` 组成，其中O序列为attB和 attP所共有，称为核心序列。 重组就发生在这段序列上。 在重组过程中λDNA以线性形 式插入细菌染色体，此时原 噬菌体被重组产生的两个新 的att（attL，attR）位点所 固定，整合过程在attB和 attP之间识别，而切除过程 在attL和attP之间识别。
切酶产生）。 2 、 链 转 换 （ strand displacement）：切口处形成 5`端局部解链，由细胞内类似 于大肠杆菌DNA Pol I的酶系 利 用 切 口 处 的 3`-OH 合 成 新 链 ， 而把原有链转换出来，使原有 链成为游离的5`-单链区段。
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3、单链侵入（single-strand invasion）由链置换产生的单 链区段侵入到参与联会的另一条DNA分子因局部解链而产生 的单链泡中。

动物进化的基因转座与基因重排

动物进化的基因转座与基因重排动物进化是一个复杂而精密的过程，其背后的机制也备受关注。

基因转座与基因重排作为重要的遗传变异方式，在动物进化中起着关键的作用。

本文将介绍基因转座与基因重排的定义、机制以及在动物进化中的重要性。

一、基因转座的定义与机制基因转座是指基因在基因组中的位置发生变化的现象。

它是由转座因子媒介的，这些转座因子可以使基因从一个染色体位置转移到另一个染色体位置，或者在同一个染色体内发生位置改变。

基因转座的机制主要分为两种：复制转座和切割转座。

复制转座是指转座因子通过复制自身，在基因组中留下新的拷贝，并将其插入到其他染色体或同一染色体的不同位置。

复制转座不仅改变了基因组结构，还会使某些基因有多个副本。

这增加了基因组的多样性，为进化提供了潜在的物质基础。

切割转座是指转座因子直接切割基因组DNA，再将其插入到其他染色体位置。

切割转座过程中，转座因子会形成DNA间的酶切位点，使DNA分子在这些位点处断裂并重新组合。

切割转座可以改变基因在基因组中的相对位置，从而改变基因的表达模式。

二、基因重排的定义与机制基因重排是指基因组中不同基因的排列顺序发生改变的现象。

它可以分为两种类型：基因重组和染色体重组。

基因重组是指在基因组中不同基因之间发生交换、重组的过程。

这种交换和重组通常发生在同一染色体上的不同位置，但也有可能发生在不同染色体之间。

基因重组会导致基因拷贝的顺序发生改变，从而影响基因的表达模式。

染色体重组是指不同染色体之间基因片段的交换和重组。

这种重组通常发生在同源染色体上，即有相似基因序列的染色体之间。

染色体重组是通过交叉互换的方式进行的，它改变了染色体的组合方式，从而影响了基因组的稳定性和多样性。

三、基因转座与基因重排在动物进化中的重要性基因转座与基因重排是动物进化中基因组多样性的重要来源之一。

它们可以通过改变基因序列的排列、复制和剪切来生成新的基因组组合和调节基因的表达模式。

这样的变异提供了遗传多样性，为物种适应环境和进化提供了可能。

分子生物学名词解释

分子生物学：从广义来讲，分子生物学是从分子水平阐明生命现象和生物学规律的一门新兴的边缘学科。

它主要对蛋白质及核酸等生物大分子结构和功能以及遗传信息的传递过程进行研究。

从狭义来讲，分子生物学的范畴偏重于核酸（或基因）的分子生物学，主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调节控制等过程，当然其中也涉及与这些过程有关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。

DNA重组技术:DNA重组技术（又称基因工程）是将DNA片段或基因在体外经人工剪接后，按照人们的设计与克隆用载体定向连接起来，转入特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状。

信号转导:是指外部信号通过细胞膜上的受体蛋白传到细胞内部，并激发诸如离子通透性、细胞形状或其它细胞功能方面的应答过程。

转录因子:是指一群能与基因5′端上游特定序列专一结合，从而保证目的基因以特定强度在特定时间和空间表达的蛋白质分子。

基因组：指某种生物单倍体染色体中所含有基因的总数，也就是包含个体生长、发育等一切生命活动所需的全部遗传信息的整套核酸。

功能基因组：又称后基因组，是在基因组计划的基础上建立起来的，它主要研究基因及其所编码蛋白质的结构和功能，指导人们充分准确地利用这些基因的产物。

结构分子生物学:就是研究生物大分子特定空间结构及结构的运动变化与其生物学功能关系的科学。

生物信息学：是生物科学和信息科学重大交叉的前沿学科，它依靠计算机对所获得数据进行快速高效计算、统计分类以及生物大分子结构功能的预测。

染色体：是指存在于细胞核中的棒状可染色结构，由染色质构成。

染色质是由DNA、RNA和蛋白质形成的复合体。

染色体是一种动态结构，在细胞周期的不同阶段明显不同。

C-值（C-value）:一种生物单位体基因组DNA的总量。

C-值矛盾（C-value paradox）：基因组大小与机体的遗传复杂性缺乏相关性。

核心DNA（core DNA）：结合在核心颗粒而不被降解的DNA。

分子生物学第七章 DNA的重组与转座


6、异构化：链同化过程中，DNA经过一定的扭曲旋转形成的
异构体。 7、分支迁移（branch migration）：两条DNA分子之间形成
的交叉点可以沿DNA移动，这一过程称为分支迁移。
图、分枝迁移
Holliday结构的拆分 重组体连接两个DNA双链的 交换中间物含有4股DNA链，在 其连接处为转换配对所形成交 叉链的连接点称为Holliday结 构。该结构中由二对连锁在一 起的DNA分子组成。 Holiday中间体的形成只完 成了重组的一半，由于连锁在 一起的两条DNA分子必须经过拆 分（resolution）回复到彼此 分开的双螺旋状态。拆分的方 式有两种，需要内切酶在交叉 点处形成一对切口，然后由连 接酶连接。
第七章 DNA的重组与转座
• • • •
7.1 同源重组 7.2 位点特异性重组 7.3 转座作用 7.4 逆转录转座子
•
广义上，任何造成基因型变化的基因交流过程都叫 遗传重组（genetic recombination）.
•
• •
狭义上，指涉及到DNA分子内断裂-复合的基因交流， 有时又称交换（crossing over）.
通过不同个体间的基因交换，可以保证遗传的多样 性，从而为选择奠定物质基础。 遗传重组包括同源重组，位点专一性重组，转座重 组和异常重组。
7.1 同源重组(homologous recombination)
一、定义：同源重组也称交换，指减数分裂过程中染 色体间遗传物质的交换，即在两个双螺旋DNA分子中 任何一对同源序列作底物进行交换。
7.3
转座重组
• 同源染色体上的重组比例较少，较多的还是非同源染色体间的转 座重组。 • 原核生物，真核生物基因组中都有一些不必借助同源序列可以从 一个部位移动到另一个部位的DNA片段，这些片段称转座子 （transposon or transposable element）。转座作用与供体和 受体部位之间的序列没有任何关系。 • 所有的转座子都有两个结构特征：其一两端有20-40bp的反向重 复序列；其二转座子的中间具有编码转座酶的基因，这种酶催化 转座子插入新的位置。 • 转座子的共性：1、两端都有反向重复序列
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Molecular Biology
Biotechnology Institute Hu Dongwei hudw@
Chpt 4. DNA rearrangement
1940, McClintock found the transposable genetic element (Transposon) in corn, which can alter the expression of adjacent genes. Transposon is common in both prokaryotic and enkaryotic cells, and in the viruses.
Replicative transposition
Replicative transposition creates a copy of the transposon, which inserts at a recipient site. The donor site remains unchanged, so both donor and recipient have a copy of the transposon. So transposition is accompanied by an increase in the number of copies of the transposon. Replicative transposition involves two types of enzymatic activity: a transposase (转座酶) that acts on the ends of the original transposon; and a resolvase (解离酶) that acts on the duplicated copies.
Nonreplicative transposition
Nonreplicative transposition allows a transposon to move as a physical entity from a donor to a recipient site. This leaves a break at the donor site, which is lethal unless it can be repaired. （Tn10，A3’ 3’CGAAAAAATATGATT5’ The 15 bp homologuous core sequence
Integration of l DNA by site-specific recombination
Immuno-DNA recombination
• Two IS elements in fact can transpose any sequence residing between them, as well as themselves.
Transposition occurs by both replicative and nonreplicative mechanisms
• Bacterial Transposon
Inserted sequence (IS，插入序列): the
simple transposition modules
• The IS elements are normal constituents of bacterial chromosomes and plasmids. A standard strain of E. coli is likely to contain several (<10) copies of any one of the more common IS elements. To describe an insertion into a particular site, a double colon is used; so λ::IS1 describes an IS1 element inserted into phage lambda. • The IS elements are autonomous units, each of which codes only for the proteins needed to sponsor its own transposition. Each IS element is different in sequence, but there are some common features in organization.
Some transposons use only one type of pathway for transposition, others may be able to use multiple pathways. （The elements IS1 and IS903 use both nonreplicative and replicative pathways）
A functional IS module can transpose either itself or the entire transposon. Composite transposons evolved when two originally independent modules associated with the central region.
All the IS elements except IS1 contain a single long coding region, coding for the transposase. IS1 has two separate reading frames; the transposase is produced by making a frameshift during translation to allow both reading frames to be used. The frequency of transposition varies among different elements. The overall rate of transposition is ~10-3—10-4 per element per generation.
Conservative transposition
Conservative transposition involves direct movement with no loss of nucleotide bonds; compare with lambda integration and excision.
Structure of an immunoglobilin
Transposon: DNA intermediated
Transposon (transposable element，转座子) is a DNA sequence able to insert itself at a new location withinin the genome. Transposons are found in both prokaryotes and eukaryotes. A eukaryotic genome contains a large number and variety of transposons. The fly genome has >50 types of transposon, with a total of several hundred individual elements.
The inverted repeats define the ends of a transposon. Recognition of the ends is common to transposition events sponsored by all types of transposon. Cis-acting mutations that prevent transposition are located in the ends, which are recognized by a protein(s) (transposase) responsible for transposition.
Site-specific Recombination
bacteriophage l
Recombination occurs in specific DNA sequences, which are recognized by proteins.
Lytic and lysogenic pathways of bateriophage l
Conservative transposition (保守型转座)refers to the movement of large elements, originally classified as transposons, but now considered to be episomes. The mechanism of movement resembles that of phage lambda. Nonreplicative transposition (非复制型转座) describes the movement of a transposon that leaves a donor site (usually generating a double-strand break) and moves to a new site. Replicative transposition (复制型转座) describes the movement of a transposon by a mechanism in which first it is replicated, and then one copy is transferred to a new site. Resolvase (解离酶) is enzyme activity involved in sitespecific recombination between two transposons present as direct repeats in a cointegrate structure. Transposase (转座酶) is the enzyme activity involved in insertion of transposon at a new site.