第五章 DNA重组

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第5章 基因突变及其他变异
生物学（必修2·遗传与进化RJ）
典例剖析
典例 1 (2020·四川成都期末)如图是人类镰状细胞贫血产生的示意
图。据此分析，正确的是
( C)
A．该病产生的根本原因是氨基酸被替换
B．①过程产生的碱基的变化可通过
光学显微镜直接观察
C．③过程的完成需tRNA、mRNA、
rRNA的参与
2．阐明基因中碱基序列的改变有 可能导致它所编码的蛋白质及相应
胞功能的改变。(生命观念)
的细胞功能发生变化，甚至带来致 2．通过分析癌症发生的原因和特点，
命的后果。
认同癌症的危害和预防措施。(社会
3．描述细胞在某些化学物质、射 线以及病毒的作用下，基因突变概
责任) 3．通过减数分裂的过程，理解基因 重组形成的原因和对生物进化的意义。
生物学（必修2·遗传与进化RJ）
〔思考〕 1．基因突变是普遍存在的，为什么又说是低频的呢？ 提示：普遍性是指基因突变可以在各种生物中发生，并普遍存在于 生物发育的各个时期。低频性是指在自然界中，生物基因突变的频率很 低。 2．所有的基因突变都能遗传给后代吗？分析原因。 提示：不能。如发生在体细胞中的基因突变一般不能遗传给后代。
第5章
基因突变及其他变异
第1节 基因突变和基因重组
基础知识·双基夯实 课内探究·名师点睛 指点名津·拨云见日 教材问题·解疑答惑 巩固训练·课堂达标 夯基提能作业
第5章 基因突变及其他变异
生物学（必修2·遗传与进化RJ）
课程要求
核心素养
1．概述碱基的替换、增添或缺失 会引发基因序列的改变。
1．结合镰状细胞贫血的形成原因， 理解基因突变导致合成蛋白质及其细

第一节 转化（Transformation）
转化：是指受体细胞在特定生理条件下吸收外源DNA分子或 片段，并能表达外源DNA性状的过程。转化现象的发现和转 化因子的证实对促进现代分子生物学的诞生和发展产生了巨 大的推动作用。 转化是导致细菌基因重组的主要途径之一，转化现象在自然 环境中普遍存在于许多细菌中，包括一些革兰氏阳性菌和阴 性菌，只是转化频率很低。
转化的两个例子： ①.用两个带有不同抗性的肺炎双球菌群体混合, 可以发现带有双抗性的细菌。 细菌裂解 DNA残留 其它细菌摄取转化
②.枯草杆菌活细胞表面分泌DNA，可被其它细 胞摄取。
通过化学和非常规培养等方法处理受体细胞，不仅可以提高 转化频率，也可使遗传转化发生在自然条件难以转化或不能 转化的微生物中。 在实验室条件下，通常用CaCl2 、cAMP、低温培养、PEG 介导及电脉冲等方法转化细菌或其它微生物。细菌转化的过 程大体可分为三个阶段： 感受态的出现 DNA的吸附和进入 DNA的整合
如果a和b是连锁的，当DNA浓度降低时，ab共转化频率 的下降和a或b的转化频率的下降相同。假如a和b不连锁， ab共转化频率的下降将远远超过a或b的转化频率。
因为在较低浓度范围内，转化频率和转化DNA的浓度成 正比关系，如果两个基因在同一DNA分子上，那么浓度降 低10倍时，两个基因同时转化的概率也将减少10倍。 如果两个基因不在同一DNA分子上，DNA浓度下降时， 两个基因同时转化的概率将减少100倍，而不是10倍。
例外---流感嗜血菌（G-）
转化小体
转化的双链DNA （30-50kb）结 合到膜受体上
双链DNA被转 化小体摄取
然而，不同的细菌摄取DNA 的方式也不尽相同。在流感 嗜血菌中，其感受态细胞形成 一种结合双链DNA的膜结构， 称为转化小体 （transformasome）。该 小体吸附DNA后，与细胞的 内外膜相融合而转入细胞内 侧。进入细胞质前，再将双 链变成单链DNA。

• 整合反应由λ噬菌体int基因的产物整合酶
（integrase, Int）催化。Int是一种DNA结 合蛋白，对POP ’ 序列有强的亲和力。 • 整合反应还需要一种有大肠杆菌编码的一 种细菌蛋白，称为整合宿主因子IHF (integration host factor, IHF) 。 • Int和IHF可以在体外进行位点特异性重组。
单链侵入模型：异源双链首先只在两个DNA分子中的一个形成。 Holliday中间体形成以后通过支链迁移能够在另一个DNA分子上产 生异源双链，这样就解释了异源双链是如何形成的。
双链断裂模型
二、异源双链和基因转换：
• 同源性重组时，在两个DNA分子之间互补碱
基配对的区域称为异源双链区 （heteroduplex region）。 • 由于异源双链区存在不配对碱基，两条链 就会在不配对部位发生错配。修复与否， 可以通过子囊菌减数分裂时孢子的分离情 况加以判断。
•
Insertion sequences have inverted terminal repeats and generate direct repeats of flanking DNA at the target site. In this example, the target is a 5 bp sequence. The ends of the IS consist of inverted repeats of 9 bp, where the numbers 1 through 9 indicate a sequence of base pairs.
3.Tn A家族:
• TnA是复制型转座的转座子，长约5kb左右 。 • 两端具有末端反向重复序列（而不是IS），长约38bp左右， •

DNA重组技术的原理DNA重组技术是一种可以在实验室中修改DNA序列的方法，它已经在生物学和基因工程领域发挥了重要作用。

本文将详细讨论该技术的原理、应用以及可能的发展方向。

1. DNA重组技术的基本概念DNA重组技术是指通过将不同来源的DNA片段合并到一个新的DNA分子中，从而创造出具有新的特性的DNA分子的过程。

这一技术可以在DNA分子水平上改变遗传信息，开辟了研究和利用基因的全新途径。

2. 受限酶与DNA重组技术2.1 受限酶的作用原理受限酶是一种能够识别特定DNA序列并切割DNA的酶。

它们在大多数生物体中都有存在，并且具有高度的特异性。

受限酶通过与目标DNA序列配对，形成酶-底物复合物，然后切割DNA，最终产生两个断片。

2.2 受限酶在DNA重组中的应用在DNA重组过程中，受限酶是关键的工具之一。

它们可以切割DNA并产生特定的粘性或平滑末端，使得不同DNA片段可以互相连接。

通过选择合适的受限酶进行切割，可以实现DNA片段的精确拼接和重新组合。

3. DNA连接酶与DNA重组技术3.1 DNA连接酶的作用原理DNA连接酶是一种能够将两个DNA分子连接起来的酶。

它们通过催化连接反应，在DNA分子的末端形成磷酸二酯键，从而将两个DNA分子牢固地连接在一起。

3.2 DNA连接酶在DNA重组中的应用DNA连接酶在DNA重组中起到了至关重要的作用。

通过使用合适的DNA连接酶，可以将经过切割的DNA片段精确地连接在一起。

这种连接可以是同源连接，也可以是异源连接，为进一步的实验提供了更多灵活性。

4. 限制性修饰酶与DNA重组技术4.1 限制性修饰酶的作用原理限制性修饰酶是一类能够识别特定DNA序列并改变其结构或功能的酶。

它们通过在目标DNA序列中引入特定的修饰，如甲基化或磷酸化，来改变DNA的可切割性或亲和性。

4.2 限制性修饰酶在DNA重组中的应用限制性修饰酶可以通过改变DNA的切割特性，进一步调控DNA重组的过程。