原核生物的基因重组(1)
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原核生物基因重组的特点原核生物基因重组的特点:(一)重组DNA的特点1、构建性:原核生物基因重组是一种以DNA作为原料、利用多种准确、可控的分子生物学技术,从而实现精确编织出大量高度接合的新型DNA片段的技术。
2、通用性:原核生物基因重组的技术可以改造植物和动物的基因,以获得期望的产物,这是一种多应用的技术。
3、可遗传性:原核生物基因重组的最大优点在于,所改造的基因可以遗传至其后代,在一定程度上实现了持久性。
(二)实现原核生物基因重组的手段1、重组PCR:通过PCR技术,让原始DNA片段复制و再结合,从而实现重组。
2、体外基因构建:利用各种DNA和RNA酶,以及载体DNA等,在实验环境中重组DNA。
3、定向连接:定向的将一种不受控的多个DNA片段连接起来,从而实现重组。
(三)原核生物基因重组的用途1、功能机器人:利用基因重组技术,可以构建出机器人,来在生物体内发生特定的功能活动,如基因疗法等。
2、基因表达:基因重组技术可以改变基因的表达强度,从而实现基因的表达。
3、抗逆性:基因重组技术也可以改造基因的结构,以增加对环境逆境的耐受性。
(四)原核生物基因重组的限制1、难以探测:由于改变的基因较少,因此难以通过细胞的形态学来识别这类基因的变异。
2、实验操作:成功重组基因需要精确操作,经常需要一系列复杂的实验,以及专业知识。
3、成本及时间:重组DNA技术需要大量的时间费用和实验室设备,一次重组DNA的价格也非常昂贵。
总之,原核生物基因重组是一种具有构建性、通用性和可遗传性的技术,可以用于改变原核生物的基因,制造出功能机器人、改变基因表达、增强对外界环境的抗逆性等,但也存在难以探测、复杂操作、以及高昂成本的问题。
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)。
一、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 )。
单项选择题1.知识点:1(遗传的物质基础)难易度:简单认知度:理解将细菌作为实验资料用于遗传学方面的研究长处是( )。
选项 A)生长迅速选项 B)易得菌体选项 C)代谢种类多选项 D)所有以上特色答案: D2.知识点:1(遗传的物质基础)难易度:简单认知度:识记遗传型是指生物的( )。
选项 A)蛋白质序列选项 B)氨基酸序列选项 C)核苷酸序列选项 D)多肽序列答案: C3.知识点:1(遗传的物质基础)难易度:简单认知度:理解变异是一种发生在什么层次的改变( )。
选项 A)表型层次选项 B)遗传层次选项 C)代谢层次选项 D)翻译层次答案: B4.知识点:1(遗传的物质基础)难易度:适中认知度:应用红色灵杆菌在不一样温度培育时出现的菌落颜色的变化属于( )。
选项 A)变异选项 B)修饰选项 C)饰变选项 D)退化答案: C5. 知识点: 1( 遗传的物质基础 ) 难易度:适中认知度:识记转录是 ( ) 。
选项 A)DNA转变为 RNA选项 B)DNA转变蛋白质选项 C)RNA转变为 DNA选项 D)RNA转变蛋白质答案: A6. 知识点: 1( 遗传的物质基础 ) 难易度:适中认知度:识记催化转录作用的酶是 ( )。
选项 A)DNA聚合酶选项 B)RNA聚合酶选项 C)反转录酶选项 D)转录酶答案: B7. 知识点: 2( 原核生物基因重组 ) 难易度:难认知度:识记基因重组是 ( )。
选项 A)遗传物质互换选项 B)基因从头组合选项 C)基因共同表达选项 D)遗传物质互换和基因重组答案: D8. 知识点: 2( 原核生物基因重组 ) 难易度:简单认知度:理解供体是 ( )。
选项 A )供给互换 DNA 的生物 选项 B )接收 DNA 的生物 选项 C )供给互换蛋白质的生物 选项 D )接收蛋白质的生物 答案: A9. 知识点: 2( 原核生物基因重组 ) 难易度:简单认知度:理解受体是 ( )。
微生物的基因重组1. 内容一、原核微生物(细菌)的基因重组1.转化:受体菌直接吸收供体菌的DNA片段而获得后者部分遗传性状的现象,通过转化而形成的杂种后代,称转化子。
转化因子的本质是离体的DNA片段(核基因组断裂的碎片,并能与受体菌的核染色体组发生重组)。
除dsDNA或ssDNA外,质粒DNA也是良好的转化因子,但它们通常并不能与核染色体组发生重组。
2.转导:以缺陷噬菌体为媒介,把供体细胞的小片段DNA携带到受体细胞中,通过交换与整合,使后者获得前者部分遗传性状的现象。
由转导作用而获得部分新性状的重组细胞,称转导子。
⏹普遍性转导(完全转导):通过极少数完全缺陷噬菌体对供体菌基因组上任何小片段DNA进行“误包”,而将其遗传性状传递给受体菌的现象。
⏹局限性转导:通过部分缺陷的温和噬菌体把供体菌的少数特定基因携带到受体菌中,并与后者的基因组整合、重组,形成转导子的现象。
3.接合:供体菌(“雄性”)通过性菌毛与受体菌(“雌性”)直接接触,把F质粒或其携带的不同长度的核基因组片段传递给后者,使后者获得若干新遗传性状的现象,通过接合而获得新遗传性状的受体细胞,称为接合子。
E.coli的4种接合型菌株:F+菌株、F-菌株、Hfr菌株、F’菌株。
4.原生质体融合:用人工方法使遗传性状不同的两个细胞的原生质体进行融合,借以获得兼有双亲遗传性状的稳定重组子的过程。
二、真核微生物(真菌)的基因重组1.有性生殖:真菌的有性生殖和性的融合发生于单倍体核之间。
大多数真菌核融合后进行减数分裂,并发育成新的单倍体细胞。
亲本的基因重组主要是通过染色体的独立分离和染色体之间的交换。
2.准性生殖:有一类不产生有性孢子的丝状真菌,不经过减数分裂就能导致染色体单元化和基因重组,由此导致的变异过程。
(异核体的形成、核融合形成杂合二倍体、单倍体化进行体细胞重组)2. 练习一、选择题1. 准性生殖:()A.通过减数分裂导致基因重组B.有可独立生活的异核体阶段C.可导致高频率的基因重组D.常见于子囊菌和担子菌中答案:B2. F+ F-杂交时,以下哪个表述是错误的?()A.F-细胞转变为F+细胞B.F+细胞转变为F-细胞C.染色体基因不转移D.细胞与细胞间的接触是必须的答案:B二、填空1. 四种引起细菌基因重组的方式是____________、______________、_________________和________________。
质粒:凡游离于原核生物核基因组以外,具有独立复制能力的小型共价闭合环状的dsDNA分子,就是典型的质粒。
没有质粒的细菌,可通过接合、转化或转导等方式,从具质粒的细菌中获得,能自我复制,稳定遗传,也可插入细菌染色体中或与其携带的外源DNA片段共同复制增值,可单独转移,也可携带着染色体片段一块转移。
溶源性细胞:细胞中含有以原噬菌体状存在的温和噬菌体基因组的细菌细胞。
干扰素:是高等动物细胞在病毒或dsDNA等诱生剂的刺激下,所产生的一种具有高活性、广谱抗病毒等功能的特异性蛋白,相对分子质量很小。
它除能抑制病毒在细胞中的增殖外,还具有免疫调节作用和对癌细胞的杀伤作用等。
互生:两种可单独生活的生物,当它们在一起时,通过各自的代谢活动而有利于对方,或偏利于一方的生活方式。
伴孢晶体:少数芽孢杆菌,在形成芽孢的同时,会在芽孢旁形成一颗菱形、方形或不规则形的碱溶性蛋白质晶体,称为伴孢晶体。
类毒素:细菌的外毒素经甲醛脱毒(3-4‰福尔马林)后仍保留原有免疫原性的预防用生物制品。
抗生素:一类由微生物或其他生物生命活动过程中合成的次生代谢产物或其人工衍生物,在很低浓度时能抑制或干扰它种生物的生命活动,可用作优良的化学治疗剂。
抗毒素:一类用类毒素多次注射马等大型动物,待其产生大量特异性抗体后,经采血、分离血清并经浓缩、纯化后制成的生物制品。
细菌素:某些细菌分泌的肽抗生素,通常由质粒编码,吸附于敏感菌细胞表面特异受体。
其作用机制不同,有的是通道形成穿膜蛋白,使膜去极化;有的是DNA酶或RNA酶的抑制剂。
S型菌落:菌株具荚膜,其菌落表面光滑,故称S型菌落,属致病菌株。
S和R分别的英语单词smooth(光滑)和rough(粗糙)的第一个字母。
R型细菌的菌体无多糖构成的荚膜,菌落粗糙,不会使人和动物机体产生病变。
菌株从自然界中分离得到的任何一种微生物的纯培养都可称为微生物的一个菌株,用实验方法得到的某一菌株的变异型,也可称为一个新的菌株,以便与原有菌株相区别。
原核生物基因重组的四种方式
原核生物基因重组的四种方式包括转化、转导、接合和原生质体融合。
转化是指受体菌直接吸收来自供体菌的DNA片段,通过交换整合到自己的基因组中,经复制使自己变成一个转化子。
转导是以完全缺陷或部分缺陷的噬菌体为媒介,把供体细胞的DNA片段携带到受体细胞中,通过交换与整合使后者获得前者部分遗传性状的现象。
接合是指两个细菌通过直接接触形成基因转移的桥梁,通过交换与整合使受体菌获得供体菌部分遗传性状的现象。
原生质体融合是指将两种细菌的原生质体融合在一起,通过交换与整合使融合后的细胞获得两种细菌的遗传性状的现象。
基因重组基因重组是由于不同DNA链的断裂和连接而产生DNA片段的交换和重新组合,形成新DNA分子的过程。
发生在生物体内基因的交换或重新组合。
包括同源重组、位点特异重组、转座作用和异常重组四大类。
是生物遗传变异的一种机制。
指整段DNA在细胞内或细胞间,甚至在不同物种之间进行交换,并能在新的位置上复制、转录和翻译。
在进化、繁殖、病毒感染、基因表达以致癌基因激活等过程中,基因重组都起重要作用。
基因重组也归类为自然突变现象。
基因工程是在试管内按人为的设计实施基因重组的技术,也称为重组DNA。
有目的的将一个个体细胞内的遗传基因转移到另一个不同性状的个体细胞内DNA分子,使之发生遗传变异的过程。
来自供体的目的基因被转入受体细菌后,可进行基因产物的表达,从而获得用一般方法难以获得的产品,如胰岛素、干扰素、乙型肝炎疫苗等是通过以相应基因与大肠杆菌或酵母菌的基因重组而大量生产的。
即基因重组由于基因的独立分配或连锁基因之间的交换而在后代中出现亲代所没有的基因组合。
原核生物的基因重组有转化、转导和接合等方式。
受体细胞直接吸收来自供体细胞的DNA片段,并使它整合到自己的基因组中,从而获得供体细胞部分遗传性状的现象,称为转化。
通过噬菌体媒介,将供体细胞DNA片段带进受体细胞中,使后者获得前者的部分遗传性状的现象,称为转导。
自然界中转导现象较普遍,可能是低等生物进化过程中产生新的基因组合的一种基本方式。
供体菌和受体菌的完整细胞经直接接触而传递大段DNA遗传信息的现象,称为接合。
细菌和放线菌均有接合现象。
高等动植物中的基因重组通常在有性生殖过程中进行,即在性细胞成熟时发生减数分裂时同源染色体的部分遗传物质可实现交换,导致基因重组。
基因重组是杂交育种的生物学基础,对生物圈的繁荣昌盛起重要作用,也是基因工程中的关键性内容。
基因工程的特点是基因体外重组,即在离体条件下对DNA分子切割并将其与载体DNA分子连接,得到重组DNA。
1977年美国科学家首次用重组的人长激素释放抑制因子基因生产人生长激素释放抑制因子获得成功。
国家开放大学《农业微生物学》形考任务1答案1.微生物的发现离不开显微镜,1676年利用自制的显微镜首先看到了微生物是:吕文虎克。
2.病毒的遗传物质:核酸。
3.下列微生物属于古菌的是:产甲烷细菌。
4.下列选项中不属于放射线菌的菌丝类型的是:轴丝。
5.下列选项中不属于亚病毒的是:艾滋病毒。
6.()是革兰氏阴性菌细胞壁的特有成分,位于细胞壁最外层,厚约8-10cm,结构较为复杂。
脂多糖。
7.下列微生物中能进行光合作用的是:蓝细菌。
8.真核微生物和原核微生物的主要区别是:具有发育完好的细胞核,核内有核仁和染色质。
9.一些细菌在固体基质上形成纤细的无细胞核的根状菌丝,具有吸收营养和固定菌体细胞的作用的变态菌丝,其被称为():假根。
10.()是细菌最基本的繁殖方式:二分裂。
11.从化学成分上说,构成病毒的主要成分是():蛋白质和核酸。
12.我们平常食用的香菇分类上属于()。
担子菌。
13.下列特质不属于细菌细胞内含物的是()。
伴胞晶体。
14.下列微生特没有细胞壁的是()。
支原体。
15.除了酵母菌外,构成真菌营养体的基本单位是()。
菌丝。
16.细菌鞭毛与菌毛的区别在于()。
鞭毛是运动器官,菌毛没有运动的功能。
17.()是革兰氏阴性菌细胞壁的特有成分,位于细胞壁最外层,厚约8-10nm,结构较为复杂。
脂多糖。
18.真菌和藻类的主要区别是没有()。
光合色素19.下列选项中,不属于无性繁殖方式的是().子囊孢子20.一般测量细菌个体大小的单位是().微米21.下列微生物可以形成芽孢的是().枯草杆菌22.引起人类获得性免疫缺陷综合症(艾滋病)病原微生物是。
HIV23.四个球菌细胞呈田字形排列,这种球菌称为。
四联球菌24.下列真菌在分类上发球仪式半知菌类的是():曲霉。
25.下列选关于真菌菌落的描述不正确的是()。
酵母菌菌落类似细菌菌落,较光滑、粘稠、湿润,并且大小厚薄也与其相同。
26.下列选项中不属于细菌3种基本形态类型的是()。