原核生物的同源重组
在生物细胞中，DNA或RNA分子间或分子内的同源序列能在自然条件下以一定的频率发生重新组合，这个过程称为同源重组（Homologous Recombination）。同源重组的频率与DNA 或RNA序列的同源程度（即序列的相似程度）、同源区域大小以及生物个体的遗传特性密切相关，一般而言，同源程度越高、同源区域越大，重组的频率就越高。同源重组是生物进化的一种重要方式，对于原核细菌、噬菌体和病毒而言，同源重组现象的发生尤为普遍。
3.1.1 原核细菌的基因转移程序
原核细菌的基因转移程序是基于物理学和生物学的原理建立起来的，将质粒或噬菌体DNA导入细菌受体细胞的方法主要有以下几种：
1．Ca2+诱导转化法
1970年，有人发现用CaCl2处理过的大肠杆菌能够吸收噬菌体DNA，此后不久，对这种程序进一步的优化实现了质粒DNA转化大肠杆菌的感受态细胞，其整个操作程序如图3-1所示。将处于对数生长期的细菌置入0℃的CaCl2低渗溶液中，使细胞膨胀，同时Ca2+协助细胞膜磷脂层形成液晶结构，使得位于外膜与内膜间隙中的部分核酸酶离开所在区域，这就构成了大肠杆菌人工诱导的感受态。此时加入DNA，Ca2+又与DNA结合形成抗脱氧核糖核酸酶（DNase）的羟基-磷酸钙复合物，并粘附在细菌细胞膜的外表面上。经短暂的42℃热脉冲处理后，细菌细胞膜的液晶结构发生剧烈扰动，随之出现许多间隙，致使通透性增加，DNA 分子便趁机进入细胞内。此外在上述转化过程中，Mg2+的存在对DNA的稳定性起很大的作用，MgCl2和CaCl2又对大肠杆菌某些菌株感受态细胞的建立具有独特的协同效应。1983年，有人除了用CaCl2和MgCl2处理细胞外，还设计了一套用二甲基亚砜（DMSO）和二巯基苏糖醇（DTT）进一步诱导细胞产生高频感受态的程序，从而大大提高了大肠杆菌的转化效率。目前，Ca2+诱导法已成功地用于大肠杆菌、葡萄球菌以及其它一些革兰氏阴性菌的转化。
2．原生质体转化法
在高渗培养基中生长至对数生长期的细菌，用含有适量溶菌酶的等渗缓冲液处理，剥除其细胞壁，形成原生质体，它丧失了一部分定位在膜上的DNase，有利于双链环状DNA分子的吸收。此时，再加入含有待转化的DNA样品和聚乙二醇的等渗溶液，均匀混合。通过离心除去聚乙二醇，将菌体涂布在特殊的固体培养基上，再生细胞壁，最终得到转化细胞。这种
方法不仅适用于芽孢杆菌和链霉菌等革兰氏阳性细菌，也对酵母菌、霉菌甚至植物等真核细胞有效。只是不同种属的生物细胞，其原生质体的制备与再生的方法不同。
3．电穿孔转化法
电穿孔（Electroporation）是一种电场介导的细胞膜可渗透化处理技术。受体细胞在电场脉冲的作用下，细胞壁上形成一些微孔通道，使得DNA分子直接与裸露的细胞膜脂双层结构接触，并引发吸收过程。这项技术最早用于将重组DNA导入真核细胞，但最近已被发展用来转化大肠杆菌等其它原核生物。理论上来说，较高的电压和较长的脉冲时间有利于转化效率的提高，但在这种情况下细胞的生存率也大幅度降低，使得表观转化效率受到很大影响。因此，针对受体细胞的性质合理优化电场强度、脉冲时间和DNA浓度是获得最佳转化效率的必要条件。对于大肠杆菌来说，大约50l的细菌与DNA样品混合后，置于装有电极的槽内，然后选用大约25微法拉第、2.5千伏和200欧姆的电场强度处理4.6毫秒，每微克DNA可获得109~1010个转化子的理想转化率。虽然电穿孔法转化较大的重组质粒（>100 kb）的转化效率比小质粒（约3 kb）低1000倍，但比Ca2+诱导和原生质体转化方法效果要好，因为这两种方法几乎不能转化大于100 kb的质粒DNA。几乎所有的细菌均可找到一套与之匹配的电穿孔操作条件，因此电穿孔转化方法有可能成为细菌转化的标准程序。
4．碱金属离子法
用高浓度的碱金属离子溶液（尤其是钾离子）处理细菌，可以提高质粒的转化率。这种方法的优点是能同时转化单体和线型质粒DNA。将细胞悬浮在氯化钾溶液中，然后在35%PEG 的存在下，用质粒DNA进行转化，每微克DNA可获得103个转化子。研究表明，单价阳离子能诱导细菌细胞内自溶酶系统的活化，这是转化得以实现的机制。
5．接合转化法
接合（Conjugation）是指通过细菌细胞之间的直接接触导致DNA从一个细胞转移至另一个细胞的过程。这个过程是由接合型质粒完成的，它通常具有促进供体细胞与受体细胞有效接触的接合功能以及诱导DNA分子传递的转移功能，两者均由接合型质粒上的有关基因编码。在DNA重组中常用的绝大多数载体质粒缺少接合功能区，因此不能直接通过细胞接合方法转化受体细胞，然而如果在同一个细胞中存在着一个含有接合功能区域的辅助质粒，则有些克隆载体质粒便能有效地接合转化受体细胞。因此，首先将具有接合功能的辅助质粒转移至含有重组质粒的细胞中，然后将这种供体细胞与难以用上述转化方法转化的受体细胞进行混合，促使两者发生接合作用，最终导致重组质粒进入受体细胞。接合转化的标准程序如图3-2所示。
整个过程涉及到包括受体菌在内的三种菌株的混合，即受体菌、含有接合质粒的辅助菌以及含有待转化重组质粒的供体菌。三者混合后，接合质粒即可从辅助菌株转移至供体菌，也可直接进入受体菌。含有两种相容型质粒的供体菌再与受体菌或辅助菌发生接合反应。此时细菌混合液中已出现多种形式的细胞，因为任何菌株接合发生频率都不可能达到100%。为了迅速而准确地筛选出仅接纳了重组质粒的受体细胞（即接合转化细胞），必须依赖于所使用的菌种和质粒上相应的遗传标记，例如携带接合质粒的菌株A不能在最小培养基上生长，且对抗生素X敏感；含有待转化的重组质粒的菌株B，也不能在最小培养基生长，它如果失去含有X抗性基因的重组质粒，则同样对X敏感；受体细胞C能在最小培养基中生长，且在抗生素X和Y存在时不能生长。三种菌株首先在无抗生素的完全培养基中进行混合，短暂培养启动接合转化，然后迅速涂布在含有抗生素的最小培养基上进行筛选。此时，只有接纳了重组质粒的受体细胞才能长成菌落（克隆），其中为数极少的菌落含有双质粒。随机选择几个菌落，将之涂布在含有抗生素的最小培养基上，凡是在这种培养基中不能生长的菌落即为只含有重组质粒的受体转化克隆，因为只有接合质粒所携带的Y抗生素抗性基因能赋予受体细胞对Y的抗性。应当特别指出的是，在接合转化过程中使用的重组质粒与接合质粒必须具有互为相容性，否则两者难以稳定地存在于供体菌中。
6．噬菌体转导法
以-DNA为载体的重组DNA分子，由于其分子量较大，通常采取转染的方法将之导入受体细胞内。在转染之前必须对重组DNA分子进行人工体外包装，使之成为具有感染活力的噬菌体颗粒。用于体外包装的蛋白质可以直接从大肠杆菌的溶原株中制备，现已商品化。这些包装蛋白通常被分成分离放置且功能互补的两部分，一部分缺少E组份，另一部分缺少D 组份。包装时，只有当这两部分的包装蛋白与重组-DNA分子三者混合后，包装才能有效进行，任何一种蛋白包装溶液被重组分子污染后均不能包装成有感染活力的噬菌体颗粒，这种设计是基于安全考虑。整个包装操作过程与转化一样简单：将-DNA和外源DNA片段的连接反应液与两种包装蛋白组份混合，在室温下放置一小时，加入一滴氯仿，离心除去细菌碎片，即得重组噬菌体颗粒的悬浮液。将之稀释合适的倍数，并和处于对数生长期的大肠杆菌受体细胞混合涂布，过夜培养即可用于筛选与鉴定。
3.1.2 与同源重组有关的原核生物基因
原核生物细胞中的同源重组是个较为复杂的过程，涉及到下列多个基因的联合作用：
1．recA基因
在一项以高频转导细菌为供体、F-细胞为受体的大肠杆菌接合实验中，人们筛选出无法产生选择性突变子的F-克隆，从而分离得到recA突变子。它与野生型亲本株的不同点在于其转导缺陷特征，对紫外线和X射线呈现高度耐受性，既不为紫外线所突变，也不能使紫外线失活的-噬菌体回复突变，更无法通过紫外线诱导溶源噬菌体进入裂解循环。
进一步的研究结果表明，大肠杆菌recA基因编码的RecA蛋白是一个39 kDa的单一多链肽，它作为一种重要的重组酶参与同源重组，其主要作用包括促进DNA同源片段的联会以及DNA分子间的单链交换。由于RecA蛋白具有依赖于单链DNA的ATP酶活性，因此涉及到所有耗能的DNA反应，如互补单链DNA区域的退火、线状单链DNA和环状双链DNA间D-噜噗结构的形成、线状双链DNA和环状单链DNA转变成线状单链DNA和环状双链DNA、两条线状双链DNA分子间的单链交联（即同源重组Holliday机制的中间体，图3-3）等。
RecA介导的同源重组反应对单链DNA的结构要求与同源DNA分子间的联会机制有关。在中性pH的条件下，RecA能大量结合于单链DNA，每个单体与单链DNA上的3-5个碱基结合，而且这种结合作用呈现高度的协同效应。此外，RecA还具有依赖pH和ATP等三磷酸核苷酸的双链DNA结合活性。这种持续的结合作用使得双链DNA有效地解离为单链，直到与含有大于50碱基的同源区域发生联会，并形成Holliday中间体hDNA。在RecA蛋白催化的D-噜噗分叉迁移反应中，单链DNA同化是单方向的，速度极慢，每秒仅几个碱基，并且存在着1%以上的错配碱基。
RecA介导的链同化反应对于DNA底物具有较强的选择性，两种不同类型的反应证明了这一点。只有当双链DNA的3’端同源并互补于单链环状DNA分子时，它们的重组才能形成稳定的hDNA；类似地，在SSB蛋白存在的情况下，只有当线状单链DNA的3’端与环状双链DNA同源时，hDNA结构才能产生。这说明单链同化反应只能沿着的固定方向进行，这个方向对双链DNA上的互补链来说是3’→5’；而对于入侵的单链DNA来说则是5’→3’。RecA 蛋白要求单链或双链DNA分子上具有3’同源末端以启动稳定的链同化反应。
RecA促进DNA同源重组反应并形成稳定的重组产物，要求底物具备三个条件：即DNA 分子间或分子内存在较高的同源序列、至少一种DNA底物呈单链结构、至少一条DNA链具有自由末端。但值得注意的是，当拓扑异构酶参与反应时，最后一个条件并不是必需的。对纯化的RecA蛋白和完整细胞的研究表明，有效重组事件的发生至少需要40~50个碱基对的同源性，30个同源碱基对通常不能发生联会作用。
类似RecA的蛋白质广泛存在于各种细菌中，鼠伤寒沙门氏杆菌（Salmonella
typhimurium）和奇异变形杆菌（Proteus mirabilis）等细菌均含有能互补大肠杆菌recA 突变株的DNA片段，并诱导SOS反应。它们所编码的蛋白质结构呈高度保守性，并且具有相近的分子量（约40 kDa），这表明由RecA蛋白介导的同源重组机制具有广泛的代表性。
2．recBCD基因
RecA蛋白质无疑是同源重组中最重要的蛋白组份之一，但是它只能催化同源联会和链交换反应，不能控制重组过程中的其他步骤，如单链DNA区域的形成、连锁分子的拆分等。根据对大肠杆菌各种重组突变体的研究发现，除了RecA蛋白之外，还需要recB、recC、recD、recE、recF、recG、recJ、recK、recL和recN等基因的编码产物。
在筛选大肠杆菌重组缺陷型突变株的过程中，相继鉴定了recB和recC突变子。其它细菌中也发现了与大肠杆菌RecBCD酶性质相同的ATP-依赖型脱氧核糖核酸酶，第一个关于这方面的报道来自于藤黄微球菌（Microccus luteus）。
大肠杆菌的recB、recC和recD基因分别编码130 kDa、120 kDa和60 kDa的多肽链，三者构成一个在同源重组中的功能单位RecBCD蛋白复合物。它是一个多功能的酶系，具有依赖于ATP的单链和双链DNA外切酶的性质，因此又称为外切核酸酶V。它能利用水解ATP 释放的能量使线型DNA解旋，此外还呈现序列特异性的DNA单链内切酶活性。
体外实验结果表明，如果系统中缺少SSB，RecBCD能进攻线型双链DNA的末端，一次解旋1000 bp左右的区域，其中一条链被切成4~5碱基的寡核苷酸，另一条链则成为1000个碱基左右的单链尾巴。RecBCD对线型双链DNA的外切活性最高，而对于平头末端的双链DNA 来说，螺旋酶活性占主导地位。RecBCD只对具有平头末端或者几乎平头结构的线型DNA分子呈现解旋功能，而对超螺旋、缺刻、含10到774个碱基缺口的环状双链DNA或含大于30碱基的单链结构的线型DNA分子均无活性。由RecBCD产生的单链DNA可能是RecA促进联会反应的主要底物。
从理论上讲，RecA蛋白介导的同源重组反应可以发生在DNA链上的任何同源序列之间，但是实际上某些序列（即重组热点）发生重组的频率要远远高于其它序列。迄今已知的重组热点主要是Chi位点，最初是在突变的-噬菌体中发现的。纯化的RecBCD酶切割含Chi 位点的DNA比不含Chi的DNA有效得多，在Chi处重组频率显著增加，而位于Chi上游约2.0~2.5 kb处的重组呈指数减弱。RecBCD解旋DNA后，从Chi位点伸出的单链结构是RecA 和SSB蛋白形成D-噜噗的有效底物。大量的实验结果证实，所有RecBCD酶介导的重组过程都要求Chi或类似Chi的位点，而Chi位点只激活RecBCD重组途径，对RecE、RecF或Red 途径不起作用。
原核生物和真核生物的主要区别 人教版高一必修一生物 一、协作学习任务设计 1、展示原核生物和真核生物的图片或者视频 生物体可以分为非细胞结构和细胞结构。科学家又根据细胞内有无以核膜为界限的细胞核，将细胞分为两类，原核细胞和真核细胞。 提出问题：原核生物和真核生物的主要区别在哪？ 二、教师进行指导，并提供资源 （一）回顾并总结原核生物、真核生物在细胞结构上的特点以及主要类群 （二）原核细胞和真核细胞的结构特点进行比较 （三）在认识和比较的基础上，探讨原核细胞和真核细胞之间的相关性及其发展史。 学习资源 1、教材 2、生物进化史课本 三、开展协作学习 学生之间进行分组，组内进行收集资料，讨论、总结。 四、开展学习活动 五、小组内部进行分工，可以按照老师的指导进行收集资料、进行总结。 原核生物的结构特点： 1、细胞大小：支原体是原核生物中最小的生物体。 2、细胞壁：肽聚糖（糖类与蛋白质结合而成的化合物），不含纤维素。 3、细胞膜：与真核细胞的相似。 4、细胞质：只有核糖体，无其他复杂的细胞器。 5、拟核：有丝状DNA分子，分布于细胞质的一定区域，没有核膜。 原核生物的主要类群： 蓝藻，含有（藻蓝素）和（叶绿素），可进行光合作用。 细菌，（球菌、杆菌、螺旋菌、和乳酸菌） 放线菌，（链霉菌） 支原体，衣原体，立克次氏体 真核生物的结构特点： 1.生物膜结构：以生物膜为基础而形成的膜性结构和细胞器 2.细胞骨架结构：包括细胞质骨架和核骨架 3.细胞质溶胶：为均质半透明液体，是代谢反应进行的场所 4：细胞核:遗传信息储存、表达的部位 真核生物的主要类群： 动物 植物 真菌（青霉菌，酵母菌，蘑菇）
原核生物基因组和真核生物基因组的区别： 1、真核生物基因组指一个物种的单倍体染色体组(1n)所含有的一整套基因。还包括叶绿体、线粒体的基因组。 原核生物一般只有一个环状的DNA分子，其上所含有的基因为一个基因组。 2、原核生物的染色体分子量较小，基因组含有大量单一顺序 （unique-sequences），DNA仅有少量的重复顺序和基因。 真核生物基因组存在大量的非编码序列。包括： .内含子和外显子、.基因家族和假基因、重复DNA序列。真核生物的基因组的重复顺序不但大量，而且存在复杂谱系。 3、原核生物的细胞中除了主染色体以外，还含有各种质粒和转座因子。质粒常为双链环状DNA，可独立复制，有的既可以游离于细胞质中，也可以整合到染色体上。转座因子一般都是整合在基因组中。 真核生物除了核染色体以外，还存在细胞器DNA，如线粒体和叶绿体的DNA，为双链环状，可自主复制。有的真核细胞中也存在质粒，如酵母和植物。 4、原核生物的DNA位于细胞的中央，称为类核（nucleoid）。 真核生物有细胞核，DNA序列压缩为染色体存在于细胞核中。 5、真核基因组都是由DNA序列组成，原核基因组还有可能由RNA组成，如RNA病毒。 原核生物和真核生物区别（从细胞结构、基因组结构和遗传过程分析）主要差别 由真核细胞构成的生物。包括原生生物界、真菌界、植物界和动物界。真核细胞与原核细胞的主要区别是：
【从细胞结构】 1.真核细胞具有由染色体、核仁、核液、双层核膜等构成的细胞核；原核细胞无核膜、核仁，故无真正的细胞核，仅有由核酸集中组成的拟核 2.真核细胞有内质网、高尔基体、溶酶体、液泡等细胞器，原核细胞没有。 真核细胞有发达的微管系统，其鞭毛（纤毛）、中心粒、纺锤体等都与微管有关，原核生物则否。 3.真核细胞有由肌动、肌球蛋白等构成的微纤维系统，后者与胞质环流、吞噬作用等密切相关；而原核生物却没有这种系统，因而也没有胞质环流和吞噬作用。 真核细胞的核糖体为80S型，原核生物的为70S型，两者在化学组成和形态结构上都有明显的区别。 4.原核细胞功能上与线粒体相当的结构是质膜和由质膜内褶形成的结构，但后者既没有自己特有的基因组，也没有自己特有的合成系统。真核生物的植物含有叶绿体，它们亦为双层膜所包裹，也有自己特有的基因组和合成系统。与光合磷 酸化相关的电子传递系统位于由叶绿体的内膜内褶形成的片层上。原核生物中的蓝细菌和光合细菌，虽然也具有进行光合作用的膜结构，称之为类囊体，散布于细胞质中，未被双层膜包裹，不形成叶绿体。 【从基因组结构】 1.真核生物中除某些低等类群（如甲藻等）的细胞以外，染色体上都有5种或4种组蛋白与DNA结合，形成核小体；而在原核生物则无。 2.真核生物中除某些低等类群（如甲藻等）的细胞以外，染色体上都有5种或4种组蛋白与DNA结合，形成核小体；而在原核生物则无。 3.真核细胞含有的线粒体，为双层被膜所包裹，有自己特有的基因组、核酸合成系统与蛋白质合成系统，其内膜上有与氧化磷酸化相关的电子传递链
原核生物和真核生物基因组的比较（我好想比较过了，是不是？） 原核生物和真核生物DNA复制的特点： 原核：一般只有一个复制起点，即一个复制子，复制子较长，复制起始点oriC含有3个13bp 的串联重复保守序列，复制起始之后在OriC上形式两个复制叉沿着整个基因组双向等速移动，并且形成θ形中间产物，两个复制叉在距离起点180°处汇合，在快速生长时，一个复制起点上可以形成多个复制叉，可以连续开始新的DNA复制； 真核：有多处复制起点，复制子相对较小，复制叉的移动速度较慢，由于有多个复制起点，所以后随链是以半不连续的方式复制的，在染色体全部完成复制之前，各个起始点上的DNA 的复制不能再开始。 原核生物和真核生物DNA转录的特点： 相同点：都是以DNA双链中的反义链为模板，在RNA聚合酶催化下，以4种核糖核苷酸为原料，根据碱基互补配对原则，各核苷酸间以磷酸二酯键相连，不需要引物的参与，按5’- 3’方向合成 不同点：真核生物RNA聚合酶必须借助辅助蛋白才能与启动子结合；原核生物中一种RNA 聚合酶几乎负责所有mRNA、rRNA、tRNA的合成，真核生物有3类RNA聚合酶：I负责rRNA 合成，II负责hnRNA（前体mRNA）合成，III负责tRNA合成；原核生物基因启动区范围较小，而真核生物的启动区范围较大。 真核生物和原核生物mRNA的特征比较（这个也总结过了吧） 真核生物和原核生物在基因结构、转录和翻译方面的总体差异： （1）真核细胞中，一条mRNA链只能翻译出一条多肽链，原核生物则以多基因操纵子形式存在； （2）真核细胞DNA与组蛋白和大量非组蛋白结合，只有一小部分DNA是裸露的； （3）高等真核细胞DNA中很大一部分不转录，存在很多重复序列，而且基因内部还存在不被翻译的内含子； （4）真核生物能够有序根据生长发育阶段的需要进行DNA片段重排，还能根据需要改变基因的拷贝数，原核生物中则非常少见； （5）原核生物转录的调节区很小，而真核生物基因转录的调节区则大得多； （6）真核生物RNA在细胞核中合成，需要通过核膜进入细胞质才能被翻译，原核生物中不存在这样严格的空间间隔； （7）真核生物的基因只用经过复杂的成熟和剪接过程才能被顺利翻译为蛋白质。 原核生物和真核生物细胞的比较： 相同点：都有细胞膜，都含有核糖体合成蛋白，都含有细胞质基质作为生理生化反应的场所，都以DNA作为遗传物质，都遵循碱基互补配对原则以半保留复制方式进行DNA复制； 不同点：（1）真核细胞有核膜包被的细胞核，原核细胞只有核区、没有核膜包被的细胞核；（2）真核细胞含有以高尔基体、内质网为代表的细胞内膜系统，原核细胞则没有；（3）真核细胞DNA与组蛋白及非组蛋白结合为染色质，原核细胞DNA则是裸露的DNA分子；（4）原核生物DNA一般边转录边翻译，而真核生物mRNA则需要先转录然后转运至细胞质基质中再进行翻译
人教版高一年级生物下学期一单元原核细 胞与真核细胞知识点 相同点： 有细胞膜细胞质，均有核糖体，均能进行转录与翻译过程合成蛋白质。 2.均有DNA和RNA，且均以DNA为遗传物质。 区别： 1.大小区别：小、大。 2.种类区别：细菌、蓝藻、放线菌、衣原体、支原体 动物、植物、真菌、衣藻、绿藻、红藻等 3. 细胞壁：为肽聚糖、真核为纤维素和果胶 4.细胞质中细胞器：不含复杂的细胞器，但有的能、。其场所分别在中、细胞膜上进行。例、蓝藻、硝化细菌等。高等植物成熟的叶肉细胞特有：细胞壁、大的液泡、叶绿体低等的特有: 细胞壁、液泡、叶绿体、中心体特有：中心体，（无细胞壁、叶绿体和大的液泡）。 5.均以DNA为遗传物质：DNA在拟核、质粒中。无染色体结构。（染色体由DNA和蛋白质组成）DNA在细胞核、线粒体或叶绿体中。
6.的遗传不遵循孟德尔的遗传规律，其变异靠基因突变，细胞不能进行有丝分裂和减数分裂。真核生物的遗传遵循孟德尔的遗传规律，其变异来源有基因突变、基因重组、染色体变异。 7.生殖方式：只进行，主要进行分裂生殖进行有性生殖，但酵母菌在不良的环境下进行有性生殖，在良好的环境下进行。 8.从生态系统的组成成分上看：某些能进行活化能合成作用的原核生物属于生产者，为自养生物。例、蓝藻、硝化细菌等。多数细菌为分解者，例大肠杆菌、乳酸菌等；有的为消费者，例根瘤菌等。 练习题： 1．用高倍显微镜观察黑藻叶绿体时，可见叶绿体( ) A．具有双层膜 B．呈绿色带状 C．内部有许多基粒 D．呈绿色椭球形 答案：D 2．细胞质基质是细胞结构的重要组成部分，下列关于细胞质基质的叙述，错误的是( ) A．影响细胞的一系列活动 B．是活细胞进行新陈代谢的主要场所
4.2 基因重组使子代出现变异 一、选择题 1．下列高科技成果中,根据基因重组原理进行的是（） ①我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻 ②我国科学家将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内,培育出抗虫棉 ③我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒 ④我国科学家通过体细胞克隆技术培养出克隆牛 A．① B．①② C．①②③ D．②③④ 【答案】B 【解析】考查基因重组原理及学生对生物科技的关注.培育太空椒是种子在失去重力作用下提高基因突变频率；“克隆”是一项无性繁殖技术,不经过两性生殖细胞的结合.杂交技术和转基因技术都是利用基因重组原理. 2．以下有关基因重组的.叙述,正确的是（） A．非同源染色体的自由组合能导致基因重组 B．姐妹染色单体间相同片段的交换导致基因重组 C．基因重组导致纯合体自交后代出现性状分离 D．同卵双生兄弟间的性状差异是基因重组导致的 【答案】A 【解析】本题考查的是基因重组的几种类型.基因重组主要有以下几种类型：在生物体进行减数分裂形成配子时,同源染色体分开,非同源染色体自由组合,这样非同源染色体上的基因就进行了重组；还有就是在减数分裂形成四分体时期,位于同源染色体上的等位基因有时会随着非姐妹染色单体的交叉互换而发生交换,导致基因重组；还有一种类型就是基因工程.因此可见选项A是正确的；选项B中相同片段是相同基因,不是等位基因；C中纯合体自交不会出现性状分离；D中同卵双生兄弟间的性状差异是基因突变引起的. 3．右图中①和②表示发生在常染色体上的变异. ①和②所表示的变异类型分别属于（） A．重组和易位 B．易位和易位 C．易位和重组 D．重组和重组
真核生物的特征 原核细胞功能上与线粒体相当的结构是质膜和由质膜内褶形成的结构，但后者既没有自己特有的基因组，也没有自己特有的合成系统。 真核生物的植物含有叶绿体，它们亦为双层膜所包裹，也有自己特有的基因组和合成系统。与光合磷酸化相关的电子传递系统位于由叶绿体的内膜内褶形成的片层上。原核生物中的蓝细菌和光合细菌，虽然也具有进行光合作用的膜结构，称之为类囊体，散布于细胞质中，未被双层膜包裹，不形成叶绿体。 原核生物的特点 ①核质与细胞质之间无核膜因而无成形的细胞核（拟核或类核）； ②遗传物质是一条不与组蛋白结合的环状双螺旋脱氧核糖核酸（DNA）丝，不构成染色体（有的原核生物在其主基因组外还有更小的能进出细胞的质粒DNA）； ③以简单二分裂方式繁殖，无有丝分裂或减数分裂; ④没有性行为，有的种类有时有通过接合、转化或转导，将部分基因组从一个细胞传递到另一个细胞的准性行为（见细菌接合）； ⑤没有由肌球、肌动蛋白构成的微纤维系统，故细胞质不能流动，也没有形成伪足、吞噬作用等现象； ⑥鞭毛并非由微管构成，更无“9+2”的结构，仅由几条螺旋或平行的蛋白质丝构成； ⑦细胞质内仅有核糖体而没有线粒体、高尔基器、内质网、溶酶体、液泡和质体（植物）、中心粒(低等植物和动物)等细胞器； ⑧细胞内的单位膜系统除蓝细菌另有类囊体外一般都由细胞膜内褶而成，其中有氧化磷酸化的电子传递链（蓝细菌在类囊体内进行光合作用，其他光合细菌在细胞膜内褶的膜系统上进行光合作用；化能营养细菌则在细胞膜系统上进行能量代谢）； ⑨在蛋白质合成过程中起重要作用的核糖体散在于细胞质内，核糖体的沉降系数为70S;
⑩大部分原核生物有成分和结构独特的细胞壁等等。总之原核生物的细胞结构要比真核生物的细胞结构简单得多。 真核细胞与原核细胞的区别 真核细胞与原核细胞的主要区别是： ①真核细胞具有由染色体、核仁、核液、双层核膜等构成的细胞核；原核细胞无核膜、核仁，故无真正的细胞核，仅有由核酸集中组成的拟核。 ②真核细胞的转录在细胞核中进行，蛋白质的合成在细胞质中进行，而原核细胞的转录与蛋白质的合成交联在一起进行。 ③真核细胞有内质网、高尔基体、溶酶体、液泡等细胞器，原核细胞没有。 ④真核生物中除某些低等类群（如甲藻等）的细胞以外，染色体上都有5种或4种组蛋白与DNA 结合，形成核小体；而在原核生物则无。 ⑤真核细胞在细胞周期中有专门的DNA复制期（S期）；原核细胞则没有，其DNA复制常是连续进行的。 ⑥真核细胞的有丝分裂是原核细胞所没有的。 ⑦真核细胞有发达的微管系统，其鞭毛（纤毛）、中心粒、纺锤体等都与微管有关，原核生物则否。 ⑧真核细胞有由肌动、肌球蛋白等构成的微纤维系统，后者与胞质环流、吞噬作用等密切相关；而原核生物却没有这种系统，因而也没有胞质环流和吞噬作用。 ⑨真核细胞的核糖体为80S型，原核生物的为70S型，两者在化学组成和形态结构上都有明显的区别。 ⑩真核细胞含有的线粒体，为双层被膜所包裹，有自己特有的基因组、核酸合成系统与蛋白质合成系统，其内膜上有与氧化磷酸化相关的电子传递链。 11真核生物细胞较大，一般10~100纳米，原核生物细胞较小，大约1~10纳米。
从DNA复制、RNA转录、蛋白质翻译3个方面，叙述真核生物和原核生物的异同。 一、真核生物和原核生物的不同点 A、真核生物和原核生物复制的不同点： 1.真核生物DNA的合成只是在细胞周期的S期进行，而原核生物则在整个细胞生长过程中都可进行DNA合成 2.原核生物DNA的复制是单起点的，而真核生物染色体的复制则为多起点的。真核生物中前导链的合成并不像原核生物那样是连续的，而是以半连续的方式，由一个复制起点控制一个复制子的合成，最后由连接酶将其连接成一条完整的新链。 3.真核生物DNA的合成所需的RNA引物及后随链上合成的冈崎片段的长度比原核生物要短。 4.原核生物中有DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种聚合酶，并有DNA聚合酶Ⅲ同时控制两条链的合成。真核生物中有α、β、γ、ε、δ五种聚合酶。聚合酶α、δ是DNA 合成的主要酶，分别控制不连续的后随链以及前导链的生成。聚合酶β可能与DNA修复有关，聚合酶γ则是线粒体中发现的唯一一种DNA聚合酶. 5.染色体端体的复制不同。原核生物的染色体大多数为环状，而真核生物染色体为线状。末端有特殊DNA序列组成的结构成为端体。 B、真核生物和原核生物转录的不同点： 1.真核生物的转录在细胞核内进行，原核生物则在拟核区进行。 2.真核生物mRNA分子一般只编码一个基因，原核生物的一个mRNA分子通常含多个基因。 3.真核生物有三种不同的RNA聚合酶催化RNA合成，而在原核生物中只有一种RNA聚合酶催化所有RNA 的合成。 4.真核生物的RNA聚合酶不能独立转录RNA，三种聚合酶都必须在蛋白质转录因子的协助下才能进行RNA的转录，其RNA聚合酶对转录启动子的识别也比原核生物要复杂得多。原核生物的RNA聚合酶可以直接起始转录合成RNA。 C、真核生物和原核生物翻译的不同点： 1.氨基酸的活化：原核起始氨基酸是甲酰甲硫氨酸，真核是从生成甲硫氨酰-tRNAi开始的。 2.翻译的起始：原核的起始tRNA是fMet-tRNA(fMet上角标），30s小亚基首先与mRNA
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：B
原核生物与真核生物复 制的区别 集团档案编码：[YTTR-YTPT28-YTNTL98-UYTYNN08]
（二）D N A 的复制的必要条件 1、摸板：母链DNA 解链成单链后的两条链均可作为摸板。 2、原料：4种脱氧核苷三磷酸。 3、需要一小段RNA 作为引物，提供3'-OH 末段。 4、需要ATP 和无机离子。 5、需要多种酶和蛋白因子：如引物酶、DNA 聚合酶、拓扑酶、SSB 蛋白等。 以上必要条件中，原核生物和真核生物在DNA 的复制所需要引物、酶和蛋白因子等存在差别。其中DNA 聚合酶种类存在较大的差别。DNA 聚合酶是指以DNA 为摸板，在RNA 引物3'-OH 末段沿5'→3'方向按照碱基互补的原理催化合成DNA 链的酶，也称为依赖DNA 的DNA 聚合酶。原核生物和真核生物DNA 聚合酶的区别主要见下表1 表1 原核生物和真核生物DNA 聚合酶的区别 原核生物三种 DNA 聚合酶都有 5'→3'聚合活性和3'→5'外切酶活性，不同的是DNA-polⅠ还有5'→3'外切酶活性，即外切酶活性有双方向。真核生物五种DNA 聚合酶都有5'→3'外切酶活性，DNA-polα，DNA-polβ无3'→5'外切酶活性，DNA-polβ无5'→3'聚合活性。 原核生物DNA 聚合酶 真核生物DNA 聚合酶 DNA-polⅠ复制过程中的校读，填补缺口，修复。 DNA-polⅡDNA 损伤的应急修复。 DNA-polⅢ延长新链核苷酸的聚合。 DNA-polα起始引发，引物酶活性。 DNA-polβ低保真复制。 DNA-polγ催化线粒体DNA 的复制。 DNA-polδ延长子链的主要酶，解螺旋 酶活性。 DNA-polε填补引物空隙，切除修复，重组。 （三）DNA 复制的过程 原核生物和真核生物DNA 的过程大致可分为：起始+延长+终止三个阶段。 1、起始阶段表2 （1）解链/旋，解链/旋酶催化。 （2）起始点识别。 （3）原核生物形成复制叉。（真核生物形成多个复制单位） （4）引物酶催化引物合成。引发体与引物酶结合到DNA 链上，在引物酶的作用下合成一小段引物。 表2原核生物和真核生物DNA 复制的起始阶段的特点比较 原核生物 真核生物 复制起始点 起始点识别 引物 起始点长度 复制单位 参与的酶和蛋白因子 一个OriC DnaA 长、多 长 一个双向复制 DnaA 识别复制起始点 DnaB 解螺旋酶活性 DnaC 运载和协助DnaB DnaG 引物酶活性 多个 可能有“蛋白质-DNA 复合物 参与” 短、少 短 多个双向复制 DNA-polα起始引发，引物酶 活性 DNA-polδ解螺旋酶活性
高一生物《基因突变和基因重组》知识点归纳 名词： 1、基因突变：是指基因结构的改变，包括DNA碱基对的增添、缺失或改变。 2、基因重组：是指控制不同性状的基因的重新组合。 3、自然突变：有些突变是自然发生的，这叫～。 4、诱发突变(人工诱变)：有些突变是在人为条件下产生的，这叫～。是指利用物理的、化学的因素来处理生物，使它发生基因突变。 5、不遗传的变异：环境因素引起的变异,遗传物质没有改变，不能进一步遗传给后代。 6、可遗传的变异：遗传物质所引起的变异。包括：基因突变、基因重组、染色体变异。 语句： 1、基因突变 ①类型：包括自然突变和诱发突变 ②特点：普遍性;随机性(基因突变可以发生在生物个体发育的任何时期和生物体的任何细胞。突变发生的时期越早，表现突变的部分越多，突变发生的时期越晚，表现突变的部分越少。);突变率低;多数有害;不定向性(一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因。)。 ③意义：它是生物变异的根本来源，也为生物进化提供了最初的原材料。 ④原因：在一定的外界条件或者生物内部因素的作用下，使得DNA复制过程出现小小的差错，造成了基因中脱氧核苷酸排列顺序的改变，最终导致原来的基因变为它的等位基因。这种基因中包含的特定遗传信息的改变，就引起了生物性状的改变。
⑤实例：a、人类镰刀型贫血病的形成：控制血红蛋白的DNA上一个碱基对改变，使得该基因脱氧核苷酸的排列顺序—发生了改变，也就是基因结构改变了，最终控制血红蛋白的性状也会发生改变，所以红细胞就由圆饼状变为镰刀状了。b、正常山羊有时生下短腿“安康羊”、白化病、太空椒(利用宇宙空间强烈辐射而发生基因突变培育的新品种。)。 ⑥引起基因突变的因素：a、物理因素：主要是各种射线。b、化学因素：主要是各种能与DNA发生化学反应的化学物质。c、生物因素：主要是某些寄生在细胞内的病毒。 ⑦人工诱变在育种上的应用：a、诱变因素：物理因素---各种射线(辐射诱变)，激光(激光诱变);化学因素—秋水仙素等b、优点：提高突变率，变异性状稳定快，加速育种进程，大幅度地改良某些性状。c、缺点：诱发产生的突变，有利的个体往往不多，需处理大量的材料。d、如青霉素的生产。 2、基因突变是染色体的某一个位点上基因的改变，基因突变使一个基因变成它的等位基因，并且通常会引起一定的表现型变化。 3、基因重组： ①类型：基因自由组合(非同源染色体上的非等位基因)、基因交换(同源染色体上的非等位基因)。 ②意义：非常丰富(父本和母本遗传物质基础不同，自身杂合性越高，二者遗传物质基础相差越大，基因重组产生的差异可能性也就越大。);基因重组的变异必须通过有性生殖过程(减数分裂)实现。丰富多彩的变异形成了生物多样性的重要原因之一。 4、基因突变和基因重组的不同点：基因突变不同于基因重组，基因重组是基因的重新组合，产生了新的基因型，基因突变是基因结构的改变，产生了新的基因，产生出新的遗传物质。因此，基因突变是生物产生变异的根本原因，为进
原核生物与真核生物复制的过程及其异同点。 原核生物与真核生物复制的过程大体上均分为复制的起始、DNA链的延伸和复制的终止三个过程。 原核生物DNA的复制过程（以大肠杆菌为例）： 复制起始：OriC起始位点由四个9个核苷酸（9-mer）的重复序列和三个13个核苷酸（13-mer）的重复序列组成。DnaA蛋白结合到9-mer结构上，使DNA形成一个环。结果，双链DNA在富含A-T碱基的13-mer区域分开成为单链。随后，DnaB-DnaC复合体结合到复制起始点上，形成预引发复合物。然后，DnaB利用其解旋酶的活性使解链部分延长，并激发DnaG引发酶，进而形成一段RNA引物，起始DNA的复制（DNA 聚合酶只能从3’羟基端起始复制）。 DNA链的延伸：DNA链一般形成两个复制叉进行双向复制。DNA链的复制是半不连续复制，以3’-5’方向DNA链为模板合成的子链为前导链，另一条为后随链，后随链的合成以合成冈崎片段的方式进行。延伸过程主要依靠DNA聚合酶III（核心酶由α、θ、ε构成），DNA聚合酶III靠其β夹钳牢固地结合在DNA链上并延DNA链移动。冈崎片段一端的引物由DNA聚合酶I以切口平移的方式去除，然后由DNA连接酶连接为一体。复制叉前进时由解旋酶依靠水解ATP的能量（一个ATP一个碱基）打开双链，单链与SSB结合并保持稳定。DNA拓扑异构酶去除正超螺旋。 复制的终止：复制叉前行，当遇到22个碱基组成的重复性终止子序列（Ter）时，Ter-Tus复合物使DnaB停止解链，复制叉前移停止，等相反方向复制叉到达后，由修复方式填补两个复制叉间的空缺。随后，在DNA拓扑异构酶IV的作用下复制叉解
从DNA复制、RNA转录、蛋白质翻译3个方面,叙述真核生物与原核生物的异同。 一、真核生物与原核生物的不同点 A、真核生物与原核生物复制的不同点: 1、真核生物DNA的合成只就是在细胞周期的S期进行,而原核生物则在整个细胞生长过程中都可进行DNA合成 2、原核生物DNA的复制就是单起点的,而真核生物染色体的复制则为多起点的。真核生物中前导链的合成并不像原核生物那样就是连续的,而就是以半连续的方式,由一个复制起点控制一个复制子的合成,最后由连接酶将其连接成一条完整的新链。 3、真核生物DNA的合成所需的RNA引物及后随链上合成的冈崎片段的长度比原核生物要短。 4、原核生物中有DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种聚合酶,并有DNA聚合酶Ⅲ同时控制两条链的合成。真核生物中有α、β、γ、ε、δ五种聚合酶。聚合酶α、δ就是DNA 合成的主要酶,分别控制不连续的后随链以及前导链的生成。聚合酶β可能与DNA修复有关,聚合酶γ则就是线粒体中发现的唯一一种DNA聚合酶、 5、染色体端体的复制不同。原核生物的染色体大多数为环状,而真核生物染色体为线状。末端有特殊DNA序列组成的结构成为端体。 B、真核生物与原核生物转录的不同点: 1、真核生物的转录在细胞核内进行,原核生物则在拟核区进行。 2、真核生物mRNA分子一般只编码一个基因,原核生物的一个mRNA分子通常含多个基因。 3、真核生物有三种不同的RNA聚合酶催化RNA合成,而在原核生物中只有一种RNA聚合酶催化所有RNA 的合成。 4、真核生物的RNA聚合酶不能独立转录RNA,三种聚合酶都必须在蛋白质转录因子的协助下才能进行RNA的转录,其RNA聚合酶对转录启动子的识别也比原核生物要复杂得多。原核生物的RNA聚合酶可以直接起始转录合成RNA。 C、真核生物与原核生物翻译的不同点: 1、氨基酸的活化:原核起始氨基酸就是甲酰甲硫氨酸,真核就是从生成甲硫氨酰-tRNAi开始的。 2、翻译的起始:原核的起始tRNA就是fMet-tRNA(fMet上角标),30s小亚基首先与mRNA模板相结合,再与fMet-tRNA(fMet上角标)结合,最后与50s大亚基结合。真核中起始tRNA就是Met-tRNA(Met上角标),40s小亚基首先与Met-tRNA(Met上角标)相结合,再与模板mRNA结合,最后与60s大亚基结合生成起始复合物。
高中生物基因重组2019年3月21日 （考试总分：108 分考试时长： 120 分钟） 一、填空题（本题共计 2 小题，共计 8 分） 1、（4分）果蝇（2n=8）是遗传学经典材料，黑身、灰身由一对等位基因（A、a）控制。 （1）测定果蝇基因组序列，需对____条染色体进行DNA测序。 （2）黑身雌蝇甲与灰身雄蝇乙杂交，F1全为灰身，F1随机交配，F2雌雄果蝇表型比均为灰身：黑身=3：1。按照孟德尔遗传规律的现代解释，F2中出现这种表现型及其比例的原因是____。F2中灰身果蝇再随机交配，后代表现型及比例为：__________。 （3）现有一只黑身雌蝇丙，其细胞中的I、Ⅱ号染色体发生如图所示变异。变异细胞在减数分裂时，所有染色体同源区段联会且均相互分离。如果在该变异果蝇的一个细胞中观察到6条染色体，则该细胞处于_____分裂____时期。 2、（4分）下图是两种遗传病的家族系谱图。其中甲病与正常为一对相对性状，显性基因用A表示，隐性基因用a表示；乙病与正常为一对相对性状，显性基因用B表示，隐性基因用b表示。其中Ⅱ-3个体为纯合子。请根据家族系谱图回答下列问题： （1）控制甲病的基因最可能位于____染色体上，控制乙病的基因最可能位于_____染色体上。 （2）Ⅲ－12的基因型为_________________。 （3）假设Ⅲ－12与Ⅲ-13结婚，则他们生一个只患一种病的孩子的概率为_________，生一个正常男孩的概率为________。 二、单选题（本题共计 20 小题，共计 100 分） 3、（5分）下列有关生物变异及其影响的叙述，正确的是 A．基因型为Aa的个体自交，A和a基因的自由组合发生在减数第一次分裂后期 B．细胞凋亡是基因程序性调控的结果，细胞癌变是原癌基因和抑癌基因发生突变的结果 C．染色体倒位和易位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响 D．镰刀型细胞贫血症的根本原因是正常血红蛋白分子中有一个氨基酸发生了改变 4、（5分）基因重组是指生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合，下列描述错误的是 A．基因重组是生物多样性的原因之一 B．基因重组有可能发生在有丝分裂的后期 C．基因重组可能发生在减数第一次分裂的后期 D．基因重组有可能发生在减数第一次分裂的四分体时期 5、（5分）图为某二倍体植物的一个正在分裂的细胞部分染色体组成。下列对于该细胞分裂的有关叙述正确的是 A．该细胞的基因组成是RRDd B．该细胞可能发生了基因重组 C．该细胞中染色体数目最多为8条 D．该细胞中含有4个染色体组 6、（5分）普通大肠杆菌能在基本培养基上生长，其突变体M和N均不能在基本培养基上生长，但M可在添加了氨基酸甲的基本培养基上生长，N可在添加了氨基酸乙的基本培养基上生长，将M和N在同时添加氨基酸甲和乙的基本培养基中混合培养一段时间后，再将菌体接种在基本培养基平板上，发现长出了大肠杆菌（X）的菌落。据此判断，下列说法最合理的是 A．突变体M和N可能来源于基因突变或染色体变异 B．突变体N的DNA与突变体M混合培养能得到X C．X与普通大肠杆菌的遗传物质完全相同 D．突变体M和N混合培养期间发生了基因突变 7、（5分）下列关于生物变异的叙述，错误的是 A．同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换属于基因重组 B．有丝分裂和无丝分裂都可能发生基因突变 C．基因重组一般发生在减数分裂过程中，可以产生多种新的基因型 D．基因突变一定会导致新基因和新性状的产生 8、（5分）下列有关遗传、变异、生物进化的相关叙述中，错误的是 A．基因型为AaBb的个体自交，其后代一定有4种表现型和9种基因型；该生物体中rRNA的合成一定与核仁有关 B．新物种的形成通常要经过突变和基因重组、自然选择及隔离三个基本环节，种群基因频率发生变化，不一定会形成新物种 C．减数分裂过程中同源染色体非姐妹染色单体的交换可引起基因重组；非同源染色体之间交换一部分片段导致染色体结构变异 D．“猫叫综合症”是染色体结构变异引起的疾病；基因突变是生物变异的根本来源 9、（5分）下图表示雄果蝇细胞分裂过程中DNA含量的变化。不考虑变异的情况下，下列叙述正确的是
第1节基因突变和基因重组 一.选择题 1.原核生物中某一基因的编码区起始端插入了一个碱基对，在插入位点的附近，再发生下列哪种情况有可能对其编码的蛋白质结构影响最小 A.置换单个碱基对 B. 增加4个碱基对 C.缺失3个碱基对 D. 缺失4个碱基对 2.下列有关基因突变的叙述正确的是 A.生物随环境的改变而产生适应性的变异 B.由于细菌的数量多，繁殖周期短，因此其基因突变率很高 C.自然状态下的突变是不定向的，而人工诱变多时定向的 D.基因突变在自然界中广泛存在 3.人类发生镰刀型细胞贫血症的根本原因在于基因突变，其突变的方式是基因内 A.碱基发生改变(替换) B. 增添或缺失某个碱基对 C.增添一小段DNA D. 缺失一小段DNA 4.下面叙述的变异现象，可遗传的是 A.割除公鸡和母鸡的生殖腺并相互移植，因而部分改变的第二性征 B.果树修剪后所形成的树冠具有特定的形状 C.用生长素处理未经受粉的番茄雌蕊，得到的果实无籽 D.开红花的一株豌豆自交，后代部分植株开白花 5.一个碱基对可加到DNA分子或从DNA分子上除去，这种生物体DNA碱基顺序的变化是一种 A.基因重组 B.染色体变异 C.基因突变 D.不遗传的变异 6.进行有性生殖的生物，其亲.子代之间总是存在着一定差异的主要原因是 A.基因重组 B.染色体变异 C.基因突变 D.生活条件改变 7.人类的基因突变常发生在 A.有丝分裂的间期 B.减数第一次分裂 C.减数第二次分裂 D.有丝分裂的末期 8.下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是 ①我国科学家袁隆平利用杂交技术培养出超级水稻 ②我国科学家将苏云金杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉 ③我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒 ④我国科学家通过体细胞克隆技术培养出克隆牛 A.①④ B.①② C.①③ D.②④ 9.在一块栽种红果番茄的田地里，农民发现有一株番茄的果是黄色的，这是因为该株番茄
原核生物与真核生物 主要差异:1.有无真核(nucleolus)，原核没有，真核有。2.有无细胞器。3.核糖体，原核生物的为70S，而真核生物的为80S。 原核生物（广义的细菌），是指一类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区的裸露DNA的原始单细胞生物，包括真细菌和古生菌两大类。 根据外表特征，可以把它们分为细菌（狭义），放线菌，蓝细菌，支原体，立克氏体和衣原体。 细菌的一般形态 基本形态：球状，杆状，螺旋状 球状：细胞个体呈现球形或椭圆形，不同种的球菌在细胞分裂时会形成不同的空间排列方式，常被作为分类依据。 杆状：细胞呈杆状或圆柱形，一般其粗细（直径）比较稳定，而长度则常因培养时间、培养条件不同而有较大变化。 杆状细菌的排列方式常因生长阶段和培养条件而发生变化，一般不作为分类依据。 假单胞菌:不行成芽孢，革兰氏染色阴性。这是一群营养需求简单的化能有机营养细菌。假单胞菌群分布广泛，在土壤和水体中具有重要生态意义，能够分解动植物材料中许多可溶性化合物。 分支杆菌:分支杆菌不同于放线菌，其菌丝容易分裂成杆状或球状体，分支杆菌好氧，接触酶阳性。 芽孢杆菌属是芽孢杆菌目中数量很大的一个群体。革兰氏阳性杆菌，产芽孢，化能异养，周生鞭毛，能运动。好氧，厌氧或兼性厌氧，接触酶阳性。 梭菌:厌氧，并能形成抗高温芽孢，是引起食品甚至罐头食品腐坏的主因，破伤风梭菌引起破伤风。 螺旋状：弧菌：大多数为端生鞭毛，有些种为周生鞭毛。氧化酶阳性，弧菌能够发酵，兼性厌氧。菌体只有一个弯曲，其程度不足一圈，形似“C”字或逗号，鞭毛偏端生。 螺菌：螺旋形弯曲杆状，端生鞭毛运动。菌体回转如螺旋，螺旋数目和螺距大小因种而异。鞭毛二端生。细胞壁坚韧，菌体较硬。 螺旋体：菌体细长，柔韧，弯曲成螺旋状而得名。螺旋体靠轴丝伸缩运动，无鞭毛。不产生芽孢，裂殖。属于化能异养型，有腐生和寄生两大类。轴丝位于细胞壁和细胞膜之间，轴丝的超微结构和化学组成类似于一般细菌的鞭毛，轴丝和原生质柱状体由多层膜结构的外鞘包被。菌体柔软，用于运动的类似鞭毛的轴丝位于细胞外鞘内。 其它形状 柄杆菌 细胞上有柄（stalk）、菌丝（hyphae）、附器（appendages）等细胞质伸出物，细胞呈杆状或梭状，并有特征性的细柄。一般生活在淡水中固形物的表面，其异常形态使得菌体的表面积与体积之比增加，能有效地吸收有限的营养物； 星形细菌 方形细菌 细菌大小 球菌0.5 ~ 1 mm （直径）杆菌0.2~ 1 mm （直径）X 1~ 80 mm（长度） 螺旋菌0.3~ 1 mm （直径）X 1~ 50 mm（长度）(长度是菌体两端点之间的距离，而非实际长度) 细菌大小测量结果的影响因素 1.个体差异；
高中生物基因重组知识点总结 高中生物基因重组基础知识点 1、定义： 在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合 2、发生时期： ➀减一前(四分体时期，同源染色体上的等位基因会随非姐妹染色单体的交换而发生交叉互换) ➁减一后(非同源染色体自由组合) ➂部分R型菌转化为S型菌 ➃基因工程(可定向改造生物性状) 3、意义： 生物变异的来源之一，对生物进化有重要意义。 4、基因重组在人工操作下也可实现，如基因工程、肺炎双球菌转化过程中都发生了基因重组。 5、基因重组使控制不同性状的基因重新组合，因此会产生不同于亲本的新类型，但只是原有的不同性状的重新组合，并不会产生新的性状。 6、基因重组发生的时间是在减数第一次分裂的后期和四分体时期，而不是在受精作用过程中。 7、基因重组为生物变异提供了极其丰富的来源，是形成生物多样性的重要原因之一。
高中生物基因重组练习 1.DNA分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基(设为P)变成了尿嘧啶，该DNA连续复制两次，得到的4个子代DNA 分子相应位点上的碱基对分别为U-A、A-T、G-C、C-G，推测“P”可能是 ( ) A.胸腺嘧啶 B.腺嘌呤 C.胞嘧啶 D.胸腺嘧啶或腺嘌呤 2.下列有关基因突变和基因重组的叙述，正确的是( ) A.基因突变对于生物个体是利多于弊 B.基因突变属于可遗传的变异 C.基因重组能产生新的基因 D.基因重组普遍发生在体细胞增殖过程中 3.下列哪种是不可遗传的变异( ) A.正常夫妇生了一个白化儿子 B.纯种红眼果蝇的后代出现白眼果蝇 C.对青霉菌进行X射线照射后，培育成高产菌株 D.用生长素处理得到无子番茄 4.用一定剂量的α射线处理棉花，一段时间后，发现棉花不能再吸收K了，其他离 子却能正常吸收，最可能的原因是( ) A.α射线杀死了K载体 B.α射线破坏了K载体合成的酶
1底物成分：亲代DNA分子为模板，四种脱氧三磷酸核苷(dNTP)为底物，多种酶及蛋白质：DNA拓扑异构酶、DNA解链酶、单链结合蛋白、引物酶、 DNA聚合酶、RNA酶以及DNA连接酶等； 2过程：分为起始、延伸、终止三个过程； 3聚合方向：5'→3'； 4化学键： 3'，5'磷酸二酯键； 5遵从碱基互补配对规律； 6一般为双向复制、半保留复制、半不连续复制。 原核生物与真核生物DNA复制不同的特点： 1真核生物为线性DNA,具有多个复制起始位点，形成多个复制叉，DNA 聚合酶的移动速度较原核生物慢。原核生物为一般为环形DNA，具有单一复制起始位点。 2真核生物DNA复制只发生在细胞周期的S期，一次复制开始后在完成前不再进行复制，原核生物多重复制同时进行。 3真核生物复制子大小不一且并不同步。 4原核生物有9-mer和13-mer的重复序列构成的复制起始位点，而真核生物的复制起始位点无固定形式。 5真核生物有五种DNA聚合酶，需要Mg+。主要复制酶为DNA聚合酶δ（ε），引物由DNA聚合酶α合成。原核生物只有三种，主要复制酶为DNA聚合酶III。 6真核生物末端靠端粒酶补齐，而原核生物以多联体的形式补齐。 7真核生物冈崎片段间的RNA引物由核酸外切酶MF1去除，而原核生
物冈崎片段由DNA聚合酶I去除。 8真核生物DNA聚合酶γ负责线粒体DNA合成。 9真核生物DNA聚合酶δ的高前进能力来自于RF-C蛋白与PCNA蛋白的互相作用。原核生物DNA聚合酶III的前进能力来自与γ复合体（夹钳装载机）与β亚基二聚体（β夹钳）的相互作用。 10原核生物的聚合酶没有5→3外切酶活性，需要一种FEN1的蛋白切除5端引物，原核生物DNA聚合酶工具有5→3外切酶活性。 11原核的DNA Pol─Ⅱ复制时形成二聚体复合物，而真核生物的聚合酶保持分离状态。 原核生物与真核生物基因信息传递过程中的差异
1.plasmid plasmid（质粒）：是存在于细菌染色体外的小型环状双链DNA分子。质粒分子本身是含有复制功能的遗传结构,能在宿主细胞独立自主地进行复制,并在细胞分裂时恒定地传给子代细胞。质粒带有某些遗传信息,所以会赋予宿主细胞一些遗传性状。因为质粒DNA有自我复制功能及所携带的遗传信息等特性,故可作为重组DNA操作的载体。 2.restriction endonuclease restriction endonuclease（限制性核酸内切酶）：就是识别DNA的特异序列,并在识别位点或其周围切割双链DNA的一类核酸内切酶。限制性核酸内切酶存在于细菌体内,与相伴存在的甲基化酶共同构成细菌的限制性修饰体系,限制外源DNA、保护自身DNA,对细菌遗传性状的稳定遗传具有重要意义。限制性核酸内切酶分为三类。重组DNA技术中常用的限制性内切核酸酶为Ⅱ类酶。 3.vector vector（载体）：即基因载体,或称克隆载体,是在基因工程中为"携带"感兴趣的外源DNA、实现外源DNA的无性繁殖或表达有意义的蛋白质所采用的一些DNA分子,具有自我复制和表达功能。其中,为使插入的外源DNA序列可转录、进而翻译成多肽链而特意设计的克隆载体又称表达载体。克隆载体有质粒DNA、噬菌体DNA和病毒DNA,它们经适当改造后仍具有自我复制能力,或兼有表达外源基因 的能力。 4.DNA cloning DNA cloning （DNA克隆）：就是应用酶学的方法，在体外将各种来源的遗传物质——同源的或异源的、原核的或真核
的、天然的或人工的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细胞,再进行扩增、提取获得大量同一DNA分子,即DNA克隆,又称基因克隆、重组DNA或基因工程。 5.目的基因目的基因：应用重组DNA技术有时是为分离、获得某一感兴趣的基因或DNA序列,或是为获得感兴趣基因的表达产物——蛋白质。这些感兴趣的基因或DNA序列就是目的基因,又称目的DNA。目的DNA有两种类型,即cDNA和基因组DNA。 6.同源重组同源重组：发生在同源序列间的重组称为同源重组,又称基本重组。同源重组的发生依赖两分子之间序列的相同或类似性。如果通过转化或转导获得的外源DNA与宿主DNA同源,那么外源DNA 就可以通过同源重组方式整合进宿主染色体。 7.cDNA文库cDNA文库：以mRNA为模板,利用反转录酶合成与mRNA互补的DNA,即cDNA,再复制成双链cDNA片段,与适当载体连接后转入受体菌。不同细菌包含了不同mRNA为模板的cDNA分子或片段,这样生长的全部细菌所携带的各种cDNA分子或片段就代表了整个组织或细胞表达的各种mRNA信息,即cDNA文库。 8.基因组DNA文库基因组DNA文库：利用限制性核酸内切酶将染色体DNA切割成一定基因水平的许多片段,其中即含有人们感兴趣的基因片段。将这些片段分子与适当的克隆载体拼接成重组DNA