三、基因重排的分子机制

• Mu是一种温和型噬菌体，一般温和型噬菌体如λ噬 菌体整合到宿主染色体的特定位置（即位点专一 性重组），但是Mu几乎可以插入宿主染色体的任 意位置，因而引起很高的基因突变率。
• Mu的DNA是线型的，两端没有粘性末端，而是类 似于IS的序列，并有与转座有关的基因A和基因B ， 其整合方式与λ噬菌体不同，不是位点专一性的整 合和切除，而是类似于转座因子，其末端常常带 有一小段宿主DNA，因而可以引起转导。
model): DNA双链的断裂与重接
3)Holliday模型：异源双链
(heteroduplex)的断裂与重接
4)Meselon-Radding 模型：
1.Holliday 模型
a) 同源染色体联会
b) 内切酶切割非姊妹染 色单体DNA
c) 交换重接形成交联桥 结构(cross-bridge
structure)
A: phe- try- tyr- × B: met- his-
苯丙AA 色AA 酪AA
甲硫AA 组AA
↓
原养型菌落
phe+ try+ tyr+ met+ his+
问题：是接合引起的？是转化引起的？
U型管实验
• 但在这里，结果却获 得了原养型菌株，说 明有一种可通过滤膜 的过滤性因子(FA)， 细菌不必直接接触即 可进行基因转移
遗传学讲义 第六章 遗传重组的分子基础
中国海洋大学 生命学院 汪小龙 xiaolong@
1、遗传重组的类型
(1) 同源重组(homologous recombination)
又叫普遍性重组(generalized recombination) ，大范围同源序 列对等交换。真核生物减数分裂中同源染色体联会，非姊妹 染色单体之间的交换就是同源重组。需要重组蛋白因子参与， 如E.coli. 的RecA.参与重组，又叫依赖于RecA的重组（RecAdependent recombination)；

基因突变和基因重排的检测方法基因突变和基因重排是影响生命过程的两个关键机制。

突变是指DNA序列发生了错误，而重排则是指基因组中的一段DNA序列被移动或复制到另一个位置。

这些变化会导致有害的影响，如导致癌症、自身免疫性疾病和遗传病等。

因此，检测这些变化变得极其重要，以便及早发现并防止这些疾病的发生。

在过去几十年里，科学家已经开发出了多种基因突变和基因重排的检测方法，其中一些方法在诊断遗传性疾病和癌症等方面证明了非常有效。

下面是一些常见的基因突变和基因重排检测方法。

1. Sanger测序Sanger测序是第一种可靠的DNA测序技术，通过分析DNA序列来检测突变和重排。

将DNA反复复制并添加特定的荧光标记，然后测量不同荧光信号的强度来确定DNA序列。

这种方法可以检测单个基因的突变以及一些基因的重排，并已广泛用于诊断遗传性疾病和癌症等。

2. PCRPCR是另一种常见的基因检测方法，它使用聚合酶链反应技术来扩增DNA片段。

通过扩增目标DNA片段，可以检测基因突变和重排。

PCR可以用于从血液、唾液和口腔黏膜等样本中提取DNA，并且已成为诊断基因突变和重排的主要工具。

3. FISHFISH是一种高度特异性的细胞遗传学方法，可用于检测基因重排。

通过将荧光标记的DNA探针与细胞的染色体配对，科学家可以识别染色体上的重排。

这种方法已被广泛用于癌症分析和遗传诊断等领域。

4. CGHCGH是一种用于检测基因重排的分子遗传学技术。

它可以检测整个基因组上的DNA重排，而不是单个基因。

CGH技术基于比较样品DNA和控制DNA之间的差异，以检测DNA重排的部位和类型。

这种方法已被广泛用于研究人类基因组的变异，并在癌症和遗传性疾病诊断中得到应用。

5. NGSNGS是一种DNA测序方法，可以快速、准确地测定DNA序列。

它通过将样品DNA纳入微型反应器中，然后生成数以百万计的DNA片段。

NGS技术可以同时检测多个基因的突变和重排，并已广泛用于快速检测基因变异。

例：
CH3 C2H5 C COOH CH3 SOCl2 CH3 C2H5 C COCl C2H5 C CH2COOH ②Ag2O/H2O CH3 CH3
COCl SOCl2 CH2N2 COCHN2
①CH2N2
CH3
COOH
CH2COOH HOH Ag2O ROH CH2COOR
五、二苯羟乙酸重排：（安息香酸重排）
２、Demyanov 重排：
Demyanov重排指脂肪族或脂环族伯胺与亚硝酸作用发 生的重排。 N2 HNO2 例１：
CH3CH2CH2NH2 1,2－H 迁移 CH3CH2CH2N2 OH CH3CHCH3 CH3CH2CH2 CH3CHCH3 H2O H
例２：
CH2NH2 HNO2
CH2N2
N2 重排
缺电子氮的重排： 二、缺电子氮的重排：
酮肟，酰胺，酰基叠氮等含氮化合物在反应过程中， 酮肟，酰胺，酰基叠氮等含氮化合物在反应过程中，使 氮原子周围形成了仅６个电子的缺电子中心，即是乃春 氮原子周围形成了仅６个电子的缺电子中心，即是乃春或乃 春正离子，从而发生重排反应。 贝克曼重排， 春正离子，从而发生重排反应。有：贝克曼重排，霍夫曼重 柯堤斯重排，施密特重排等。 排，柯堤斯重排，施密特重排等。
§第一节 亲核重排
亲核重排通式(分为三步)：
Z A B Y ① Z A B 重排 ② Z A B ③ A B Nu： Nu Z
三步：①缺电子体系形成(成为开放的六偶体) ②迁移基团带着一对电子迁移到缺电子中心。 ③与 Nu： 作用或发生消去生成产物。
特点：①一般均为1,2-重排。 ②重排的动力：a)生成更稳定的Ｃ b)经重排转变成稳定的中性 化合物(片呐醇→片呐酮) c)重排后减少张力 ③形成缺电子体系的四种方法: a)Ｃ 的形成； b)氮烯的生成； c)碳烯的形成； d)缺电子氧原子的形成。 下面分别介绍：

NK细胞的检测
1、CD56+、CD16+、CD3-
2、细胞毒实验
抗体分子
抗体——生物体最奇妙的分子
●无限的多样性（diversity) ●功能与结构的双重性
可变区——抗原结合 恒定区——生物学效应功能
●分泌型和膜型表达
与抗体有关的诺贝尔奖获得者
1901 1908
1972 1977 1984
1987
二、免疫球蛋白水解片段 Fab Fab
木瓜蛋白酶
木瓜蛋白酶
胃蛋白酶
胃蛋白酶
Fc
F(ab’)
pFc’
三、免疫球蛋白功能区
Ig分子的每条肽链可折叠为 几个球形的功能区，也称结构域， 每个结构域约由110个氨基酸组 成。
• 轻链有两个结构域：VL 和 CL。
• IgG、IgA和IgD均有VH 、 CH1、 CH2 、CH3四个结构域
细胞工程抗体——杂交瘤-单克隆抗体
•简介基因工程抗体
基因工程抗体
通过基因重组改良抗体性能 通过噬菌体抗体库技术研制新
的抗体
基
小分子抗体
因
工
程
改
造
的
抗
体 鼠单抗人源化
基因工程方法研制新的单抗
抗体库技术
抗体库——在原核系统功能性表 达多样性抗体基因(repertoire)
通过多种选择手段筛选出特定性 能的抗体基因
铰 链 区
F 段 CH2 CH2
C
CH3 CH3
C端
1、重链和轻链
重链可分为μ、γ、α、δ、ε链；轻链可分为κ、λ型。
2、可变区和恒定区
（1）重链和轻链N端约110个氨基酸为可变区（variable region,V区)，V区存在3个高变区（hypervariable region,HVR1~3)及4个骨架区（framework region, FR1~4).三个 高变区共同组成Ig 的抗原识别部位，形成与抗原决定基互补 的表位。高变区也称互补决定区（complementaritydetermining region, CD1~3)。

第一节 原核生物的基因调控
一、转录水平的调控
→原核生物基因表达的调控主要发生在 转录水平。
→当需要某一特定基因产物时，合成这 种mRNA。当不需要这种产物时， mRNA转录受到抑制。
1、乳糖操纵元模型
大肠杆菌的乳糖降解代谢途径： Monod等发现，当大肠杆菌生长在含有乳 糖的培养基上时，乳糖代谢酶浓度急剧增 加；当培养基中没有乳糖时，乳糖代谢酶 基因不表达，乳糖代谢酶合成停止。 为此，Jacob和Monod（1961）提出了乳糖 操纵元模型，用来阐述乳糖代谢中基因表 达的调控机制
转录效率更高
→在有葡萄糖存在时，不能形成cAmp， 也就没有操纵元的正调控因子cAmp-CAP 复合物，因此基因不表达。
乳糖操纵元的正调控
2、色氨酸操纵元
大肠杆菌色氨酸操纵元是合成代谢途径中 基因调控的典型例子。
◆trp操纵元由5个结构基因trpE、trpD、trpC、
trpB和trpA组成一个多顺反子的基因簇。 5′端是启动子、操纵子、前导顺序（trpL）和 衰减子（attenuator）。
❖ 负调控：存在细胞中的阻遏物阻止转录过程的 调控。
❖ 正调控：调节蛋白和DNA以及RNA聚合酶相 互作用来帮助起始。诱导物通常与另一蛋白质结 合形成一种激活子复合物，与基因启动子DNA序 列结合，激活基因起始转录。
原核生物中基因表达以负调控为主, 真核生物中 则主要是正调控机制。
图 14-1 正调控和负调控
2、反义RNA调控
反义RNA可与目的基因的5’UTR（ untranslated region ）互补配对，配对的区域 通常也包括启动子的SD序列，使mRNA不能与 核糖体有效结合，从而阻止蛋白质的合成。
反义RNA基因已被导入真核细胞，控制真核生 物基因表达。例如，将乙烯形成酶基因的反义 RNA导入蕃茄，大大延长了蕃茄常温贮藏期。

真核生物基因表达的调控09中西七年制2班内容摘要：真核生物细胞结构比原核生物复杂，转录和翻译在时空上都被分隔开，分别在细胞核和细胞质中先后进行，并且基因组和染色体结构复杂，蕴藏大量的调控信息，因此真核生物基因表达的调控要比原核生物要复杂的多。

真核生物可以从多个层次调控基因表达。

一、真核生物基因表达调控的种类（一）根据其性质可分为两大类：一是瞬时调控或称为可逆性调控，它相当于原核细胞对环境条件变化所做出的反应。

瞬时调控包括某种底物或激素水平升降时，及细胞周期不同阶段中酶活性和浓度的调节。

二是发育调控或称不可逆调控，是真核基因调控的精髓部分，它决定了真核细胞生长、分化、发育的全部进程。

（二）根据基因调控在同一事件中发生的先后次序又可分为：DNA水平调控－－转录水平调控－－转录后水平调控－－翻译水平调控——翻译后水平调控二、真核生物基因表达的调控的多层次性真核生物基因表达可以随细胞内外环境条件的改变以及生长发育的不同阶段而在不同表达水平加以精确地调控。

主要体现在以下几个水平上：（一）DNA 水平：主要包括：染色质丢失、基因扩增、基因重排、染色体DNA的修饰和异染色质化等，这些变化都是永久性的，会随着细胞分裂传递给子代细胞，使这类细胞具有特定的表型，成为某种特定的分化细胞。

1：基因的丢失、扩增与重排1)基因丢失：只存在于一些低等生物体细胞中。

在细胞分化时，当需要消除某些基因活性时才发生。

采用基因丢失的方式调控是不可逆的。

体现了真核细胞全能性。

例如小麦瘿蚊的染色体丢失，瘿蚊卵跟果蝇相似（始核分裂胞质不分裂），其卵的后端含有特殊的细胞质，极细胞质核→保持了全部40条染色体→生殖细胞→其他细胞质区域核→丢失32条、留8条→体细胞；2)基因扩增：是指某些基因的拷贝数专一性增大的现象，它使得细胞在短期内产生大量的基因产物以满足生长发育的需要，是基因活性调控的一种方式。

如非洲爪蟾的基因扩增，是两栖类和昆虫卵母细胞rRNA基因的扩增。

染色体tfe3重排染色体tfe3重排是一种罕见的遗传性疾病，主要表现为生长发育迟缓、智力障碍、骨骼异常等症状。

本文将对染色体tfe3重排的临床表现、诊断与鉴别诊断、治疗与预防进行探讨，以期为患者及家属提供一定的指导意义。

一、染色体tfe3重排的概述染色体tfe3重排，又称特发性矮小症，是一种由于染色体异常导致的生长发育障碍。

该病主要由位于染色体10q26.3的TFE3基因突变引起，表现为患者身高明显低于同龄人，生长速度减缓，骨龄延迟等症状。

二、染色体tfe3重排的临床表现1.生长发育迟缓：患者出生后身高增长速度缓慢，青春期发育延迟，最终导致身高明显低于同龄人。

2.智力障碍：部分患者伴有智力障碍，表现为学习能力差、注意力不集中等。

3.骨骼异常：患者骨骼发育异常，如指间距宽、掌骨短、脚拇指内翻等。

4.其他：部分患者还伴有先天性心脏病、肾脏畸形等症状。

三、染色体tfe3重排的诊断与鉴别诊断1.染色体核型分析：通过染色体核型分析可发现tfe3基因重排，有助于确诊。

2.分子遗传学检测：针对tfe3基因进行突变检测，进一步确认诊断。

3.鉴别诊断：与其他生长发育障碍疾病进行鉴别诊断，如生长激素缺乏症、甲状腺功能减退症等。

四、染色体tfe3重排的治疗与预防1.治疗：目前尚无特异性治疗方法，主要针对患者的症状进行对症治疗，如生长激素替代治疗、康复训练等。

2.预防：染色体tfe3重排的预防措施主要包括婚前遗传咨询、孕期保健等，降低患病风险。

五、总结染色体tfe3重排是一种严重影响患者生活质量的遗传性疾病。

了解其临床表现、诊断与鉴别诊断、治疗与预防措施，有助于提高患者及家属的认识，早期发现、早期干预，改善患者的生活质量。

有些细菌在自然条件下不发生转化或转化 效率很低，但在实验室中可以人工促使转化。 例如大肠杆菌，用高浓度Ca2+处理，可诱导细 胞成为感受态，重组质粒得以高效转化。
转化过程涉及细菌染色体上10多个基因编码的功能。 转化过程涉及细菌染色体上10多个基因编码的功能。如：感受态因、 10多个基因编码的功能 感受态因、 与膜结合的DNA结合蛋白、自溶素、多种核酸酶等 DNA结合蛋白 与膜结合的DNA结合蛋白、自溶素、多种核酸酶等。感受态因子诱导与 感受态有关的蛋白质表达，自溶素使与膜结合的DNA结合蛋白、 DNA结合蛋白 感受态有关的蛋白质表达，自溶素使与膜结合的DNA结合蛋白、核酸酶 裸露，当游离DNA与膜结合的DNA结合蛋白结合后， DNA与膜结合的DNA结合蛋白结合后 裸露，当游离DNA与膜结合的DNA结合蛋白结合后，核酸酶使其中一条 链降解，另一条链被吸收，与染色体DNA重组。 DNA重组 链降解，另一条链被吸收，与染色体DNA重组。
3.细菌的转导 转导(transduction)是通过噬菌体将细菌基因 从供体转移到受体细胞的过程。 转导有两种类型 普遍性转导(generalized transduction):是指宿 主基因组任意位置的DNA成为成熟噬菌体颗 DNA 粒DNA的一部分而被带入受体菌。 局限性转导(specialized transduction)：某些温 和噬菌体在装配病毒颗粒时将宿主染色体整合 部位的DNA切割下来取代病毒DNA。
小鼠： J λ C λ3 小鼠：Vλ2 人： Vλ～ 300 J λ C λ6 λ 小鼠重链基因族（ 号染色体 号染色体） 小鼠重链基因族（12号染色体）
细菌的结合作用
traS和traT基因编码表面排斥蛋白，阻止F+细胞之间的转移，F+细胞的性菌毛与F-细胞 基因编码表面排斥蛋白，阻止F 细胞之间的转移， 细胞的性菌毛与F

16
真核生物的结构基因
侧翼序列 （上游）
编码区
侧翼序列 （下游）
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外显子与内含子接头
• 割裂基因结构中外显子-内含子的接头区是一高 度保守的一致顺序，称为外显子-内含子接头。 • 每一个内含子的两端具有广泛的同源性和互补 性，5′端起始的两个碱基是GT，3′端最后的 两个碱基是AG，通常把这种接头形式叫做GTAG法则（GT-AG rule）。这两个顺序是高度 保守的，在各种真核生物基因的内含子中均相 同。
25
26
四、基因表达的调控 • 真核生物基因表达调控是通过多阶段水 平实现的，即转录前、转录水平、转录 后、翻译和翻译后等五个水平。
27
第五节 人类基因组计划
“人类基因组计划（human genome project ，HGP）”是20世纪90年代初开始的全球范围 的全面研究人类基因组的重大科学项目。 HGP是由美国科学家Dulbecco在1985年率 先提出的，旨在阐明人类基因组DNA 3.2×109 核苷酸的序列，发现所有人类基因并阐明其在 染色体上的位置，破译人类全部遗传信息，使 得人类第一次在分子水平上全面地认识自我。
15
（二）割裂基因
• 真核生物的结构基因是割裂基因（split gene） ，由编码序列（外显子，exon）和非编码序列 （内含子，intron）组成，二者相间排列。 • 每个割裂基因中第一个外显子的上游和最末一 个外显子的下游，都有一段不被转录的非编码 区，称为侧翼序列（flanking sequence）。
A
a1 a2 …
34
复等位基因（multiple alleles）
• 遗传学上把群体中存在于同一基因座上， 决定同一类相对形状，经由突变而来，且 具有３种或３种以上不同形式的等位基因 互称为复等位基因。

染色体不稳定性和癌症发生关联性探究引言：癌症是世界范围内的一种危害人类健康的疾病。

许多研究表明，染色体不稳定性与癌症的发生关系密切。

本文将对染色体不稳定性和癌症的关联性进行探究，并阐述相关的分子机制和病理生理学过程。

一、染色体不稳定性的概念与原因：染色体不稳定性指的是细胞的染色体结构或数量异常，这种异常包括结构性染色体畸形和染色体数目异常。

染色体不稳定性可以使细胞发生大规模的基因改变和突变。

染色体不稳定性的主要原因包括两方面，即内源性因素和外源性因素。

内源性因素主要包括DNA复制错误、细胞周期调控失调、DNA损伤修复机制异常等，而外源性因素则包括化学物质、辐射、病毒感染等。

二、染色体不稳定性与癌症发生的关联性：许多研究表明，染色体不稳定性与癌症的发生密切相关。

例如，肿瘤组织中常见的染色体不稳定性表现为大片段染色体的缺失、重排、放大和染色体整体数目的变异。

染色体不稳定性可以导致癌症的发生有两个主要的机制，即基因突变和基因重排。

染色体不稳定性导致的基因突变可以使细胞内的抑癌基因失活，致使癌基因的过度沉默，从而促进癌细胞的生长和扩散。

染色体不稳定性还可以导致染色体上重要基因的重排，例如原癌基因的重排常导致基因的放大和表达失控，促进癌细胞的恶性转化。

三、染色体不稳定性的分子机制：染色体不稳定性的分子机制非常复杂，涉及到多个细胞周期调控、DNA 修复和基因表达等相关通路。

1. 细胞周期调控异常：细胞周期调控异常是导致染色体不稳定性的重要因素。

细胞周期调控相关蛋白质的缺失或突变，如P53和CDK等，会使细胞周期无法正常进行，导致基因复制和分配的异常。

这样的细胞往往会积累大量的染色体畸变和数目异常。

2. DNA损伤修复机制异常：DNA损伤修复机制是维持基因组稳定性的重要保障。

染色体不稳定性与DNA修复过程的损伤和修复不平衡有关。

如果DNA修复机制中的修复蛋白异常，如BRCA1和BRCA2等，就会导致细胞在DNA损伤后无法进行有效修复，进而引发染色体不稳定性。

异常分离与基因转变
在一个杂合体中，如果一染色体把基因A交给它的 同源染色体，则它的同源染色体必定把基因a交回给 它，所以在真菌中，一个座位上的两等位基因分离时 ，应该呈现2：2或1：1：1：1或1：2：1的分离(表8-1) ，这就说明重组通常总是交互的。可是Lindegren在面 包酵母（Saccharomyces cerevisiae）中发现，有的子囊 含有（3A+1a）或（1A+3a）的子囊孢子。以后在脉 孢霉、酿酒酵母、子囊菌Ascobolus immersus及果蝇中 也发现这种现象。
•片段重组体：切开的链与原来断裂 的是同一条链，重组体含有一段异源 双链区，其两侧来自同一亲本DNA。 •拼接重组体：切开的链并非原来断 裂的链，重组体异源双链区的两侧来 自不同亲本DNA。
电镜下的Holliday结构
Meselson-Radding单链侵入模型
Holliday模型中为对称的杂合双链， 而实际情况有不均等分离现象，1975年 Meselson-Radding 提出模型解释这种不 对称重组现象。
基因重组的相关概念 同源重组 转座重组 位点特异性重组 DNA重组技术简介
一、基因重组
• • 英文名称：gene recombination 定义：是指由于不同DNA链的断裂和连 接而产生的DNA片段的交换、插入等的 重新组合，形成新的DNA分子的过程。 包括发生在生物体内(如减数分裂中异源 双链的核酸交换)和在体外环境中用人工 手段使不同来源DNA重新组合的过程。
真核生物的转座子
Barbara McClintock
Nobel Prize for Physiology Medicine 1983
玉米的Ac-Ds系统
真核生物的转座子根据其DNA结构和转座 机理的不同,分为两类,第一类是反转座子，其 转座过程是DNA→RNA→DNA，需要RNA中 间体；第二类是DNA转座子，其转座过程是 DNA→DNA，无RNA中间体。

DNA的重组（考研分子）知识点梳理1.D NA分子内或分子间发生遗传信息的重新组合称为遗传重组（genetic recombination）或基因重排（genetic rearrangement），重组产物为重组体DNA，DNA的重组广泛存在于各位生物中，真核生物多发生在减数分裂同源染色体之间的交换2.D NA重组能够迅速增加群体的遗传多样性，使有利的变异与有害的变异分开，通过优化组合积累有意义的遗传信息；为DNA的损伤或复制障碍提供修复机制；调控某些基因的表达或生物的发育过程3.D NA重组（recombination）●概念：指发生在DNA分子内或DNA分子之间的核苷酸序列的交换、重排和转移的现象，是已有遗传物质的重新组合过程，包括同源重组、位点特异性重组和转座重组，是基因变异和物种进化的遗传基础●作用：生物体利用重组产生新的基因或等位基因组合、病毒利用重组将自身DNA整合到宿主细胞DNA中；基因工程技术利用重组进行基因敲除和遗传作图、生物体利用重组进行重组修复●分类●同源重组（homologous recombination）●概念：又称为一般性重组（general recombination），它是由两条具有同源区的DNA分子，通过配对、链的断裂和再连接而产生片段交换的过程，不依赖序列的特异性，只依赖序列的同源性，包括细菌的接合、转化和转导真核生物同源染色体之间的交换等●同源重组的类型●解释同源重组机制的模型●Holliday 模型●内容1)两个同源染色体DNA相互靠近，排列整齐2)两条链在对应的位置上各产生一个单链的断裂3)被切开的链相互入侵、交换、连接形成Holliday中间体4)通过分支迁移产生异源双链DNA5)Holliday中间体切开并修复，形成两个双链重组DNA，根据切开方向分为片段重组体（切开的链与原断裂的链为同一条，产生的重组体有一段异源双链区，异源双链区两侧来自同一亲本DNA链，左）和剪接重组体（切开的链不是原来断裂的链，重组体异源双链区两侧不是来自同一亲本DNA，右）●不足：Holliday模型能够较好地解释同源重组现象，但是两个DNA 分子对应链的相同位置发生断裂的可能性很小●单链断裂模型1)两个同源染色体中某一个DNA分子的一条链发生断裂产生3'末端，入侵另一个DNA分子的同源区的互补链并与之配对，●双链断裂模型1)在一个DNA分子中产生一个双链断裂，DNA外切酶在断裂处进行修剪，产生3'末端，3'末端入侵另一条DNA分子并与之配对，对应的链则被置换出来以原来断裂的链配对，经过修复合成和链的再连接形成两个交叉●细菌的基因转移与重组的机制●接合（conjugation）1)细菌的细胞相互接触时遗传信息从一个细胞转移到另一个细胞的过程2)供体细胞被定义为雄性，受体细胞被定义为雌性，转移DNA的过程由接合质粒完成，能促使染色体DNA基因转移的接合质粒称为F因子，F因子中与基因转移有关的转移区约占整个染色体的三分之一，其中的tra基因编码的蛋白质是构成F性菌毛的亚基，F性菌毛接触受体细胞表面后接合过程被活化，tra S和traT基因编码表面排斥蛋白（防止与F⁺细菌接合），F⁺细菌与受体细胞靠近后，TraD蛋白（一种内膜蛋白）作为DNA的转移通道，Tra I在Tra Y的协助下结合到接合质粒的转移起点切开一条链并与5'端共价结合，Tra I也有解旋酶活性，5'端进入受体细胞内便开始合成互补链，因此受体细胞变为F⁺细胞，而供体中的单链也合成互补链3)F因子也能整合在大肠杆菌染色体DNA上，当F因子启动接合时，质粒基因中转移起点被切开，其前导链引导染色体DNA单链转移，至于转移DNA链长短取决于转移过程的时间，转移到受体中的DNA单链先互补配对成双链，然后与受体DNA发生重组，外源基因的插入需要在两端分别形成交叉连接，即发生两个位点的重组4)整合在染色体DNA中的F因子也可能被切下来，不精确切割使切下来的F因子常带有宿主的染色体基因，称为F'因子，F'细胞与F⁻细胞杂交，供体部分的染色体基因随F'因子进入受体细胞，无需整合就能表达（因为接合质粒上有转录起始点），实际上形成部分二聚体，此时受体细胞变为F'，该过程叫性导（sexduction）●遗传转化（genetic transformation）1)是指细菌品系由于吸收了外源DNA（转化因子）而发生遗传性状改变的现象，具有摄取周围环境中游离DNA分子能力的细菌细胞称为感受态细胞（competence cell），感受态是暂时的，与特定的生理状态有关2)感受态因子可以诱导与感受态有关的蛋白的表达，如自溶素能使细胞表面的DNA结合蛋白和核酸酶暴露，当游离的DNA与DNA结合蛋白结合后，核酸酶使其一条链降解，另一条链被吸收进入细胞，并与感受态特异蛋白结合整合到染色体DNA中发生重组3)也有少数细菌可以吸收双链DNA4)用高浓度Ca²⁺处理大肠杆菌可以使其转化为感受态●转导（transduction）1)是通过噬菌体将细菌基因从供体转移到受体细胞的过程，包括普遍性转导和局限性转导2)普遍性转导：宿主细胞基因组任意一段DNA组装到成熟噬菌体颗粒内而被代入受体菌3)局限性转导：某些温和的噬菌体在装配病毒颗粒时将宿主的染色体整合部分的DNA切割下来取代病毒DNA●细胞融合（cell fusion）1)由于细菌细胞质膜融合导致基因转移和重组，实验室内可以通过使用溶菌酶将去除细菌细胞壁的肽聚糖使之成为原生质体进而完成融合●与重组有关的酶1)RecA蛋白●此蛋白可以诱发SOS反应和促进DNA单链的同化（单链与同源DNA分子双链发生链的交换）从而使重组过程中DNA配对、形成Holliday中间体和分支移动等过程能够实现●机理：数千个RecA蛋白单体与DNA单链结合形成螺旋状纤丝，此复合物与双链DNA作用使其部分解旋，然后迅速扫描单链DNA的互补序列，一旦找到，互补区双链进一步解旋与单链DNA沿5'——→3'方向互补配对，直到交换终止（ATP提供能量）●该基因突变会导致双链断裂积累，无法形成正常的联会复合体●真核生物中RecA的类似物：酵母中的Rad51和Dmc1蛋白；人体中的BCRA1和BCRA2蛋白，若编码这俩蛋白的基因突变会导致乳腺癌2)RecBCD蛋白●多功能酶：依赖于ATP的核酸外切酶活性、可被ATP增强的核酸内切酶活性（内外切都有）、ATP依赖的解旋酶活性●DNA分子发生双链断裂后，RecBCD结合在游离端，使DNA双链解旋并降解，当其移动到χ 位点（5'-GCTGGTGG-3'），在其3'端4—6个核苷酸处切开，产生有3'端的DNA单链，之后结合有RecA和SSB的DNA单链入侵双链DNA形成D环结构，RecA协助寻找同源区，互补配对后RecA和SSB被释放3)Ruv A、Ruv B和Ruv C蛋白●Ruv A蛋白能够识别Holliday 连结体的交叉点并结合，使其变成四方平面构象，并帮助Ruv B蛋白六聚体在交叉点上游结合在DNA双链上，通过水解ATP使双链解旋，并使异源链螺旋化，最后Ruv C蛋白切开联结体（分支迁移就是为了找到ATTG序列，才能切开）●减数分裂时的同源重组●启动重组的机制不同：双链断裂模型，但重组仅出现在断裂的一侧，杂合DNA只出现在同一条染色单体上●特异位点重组（site-specific recombination）●只发生在DNA的特异位点之间，依赖于序列的特异性，对序列的同源性要求低●λ噬菌体与大肠杆菌的位点特异性重组●特征：基本步骤同同源重组（链的交换、形成Holliday中间体、分支迁移、拆分），但是不需要RecA参与，分支迁移距离较短，依赖于特定的蛋白质识别重组位点，催化重组反应。

基因突变的分子机制
基因突变是指基因序列中的变化，可以发生在DNA的单个核苷酸（碱基）的改变、添加或删除，或者涉及更大的基因片段的重排。

这些突变可以影响基因的功能和表达，从而对个体的遗传特征和疾病易感性产生影响。

以下是几种常见的基因突变的分子机制：
1.点突变（点突变）：点突变是指DNA序列中的一个或多个核苷酸的改变，包括碱基置换、插入和缺失。

这些突变可能导致错义突变（改变密码子编码的氨基酸）、无义突变（导致早停密码子）、同义突变（不改变编码氨基酸）等。

2.缺失和插入突变：这些突变导致基因序列中的一个或多个核苷酸的插入或缺失。

这种突变会改变编码的氨基酸序列，可能导致错义突变、移动密码子或导致早停等。

3.整合/剪切位点突变：这些突变会影响基因的转录和剪接过程。

例如，剪接位点突变可能导致剪接错误或剪接缺失，影响有功能的mRNA的生成。

4.染色体结构变异：这种突变涉及到基因组水平的重排和重组，如染色体片段的删除、倒位、复制或易位等。

这些结构变异可以导致基因的位置改变、基因副本数的变化等，从而影响基因的功能和表达。

5.甲基化和表观遗传突变：除了DNA序列本身的变化，基因表达还受到DNA甲基化和其他表观遗传修饰的影响。

这些修饰可以调控基因的转录和表达，突变可能导致甲基化模式的改变，从而影响基因的正常调控。

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一、基因丢失（Gene loss）
在细胞分化过程中，可以通过丢失掉某些基因 而去除这些基因的活性。某些原生动物、线虫、昆 虫和甲壳类动物在个体发育中，许多体细胞常常丢 失掉整条或部分的染色体，只有将来分化产生生殖 细胞的那些细胞一直保留着整套的染色体。 例如：在蛔虫胚胎发育过程中，有27％DNA丢失。在高
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2、组蛋白和核小体对基因转录的影响
组蛋白扮演了非特异性阻遏蛋白的作用。组蛋 白与DNA结合阻止DNA上基因的转录，去除组 蛋白基因又能够恢复转录;
核小体结构影响基因转录，转录活跃的区域也 常缺乏核小体的结构。
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第三节 转录水平的基因表达调控
（ Transcriptional Regulation ）
翻译水平的调控 Translational Regulation
蛋白质加工水平的调控 Protein maturation and Processing
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第二节 DNA水平的基因表达调控
（Gene Regulation at DNA level）
❖基因丢失 ❖基因扩增 ❖基因重排 ❖DNA甲基化状态与调控 ❖染色体结构与调控
⑥ 许多增强子还受外部信号的调控， 如：金属硫蛋白的基因启动区上游所带的增强 子，就可以对环境中的锌、镉浓度做出反应。
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增强子的作用原理是什么呢？
增强子可能有如下3种作用 机制：
① 影响模板附近的DNA双螺 旋结构，导致DNA双螺旋弯 折或在反式因子的参与下， 以蛋白质之间的相互作用为 媒介形成增强子与启动子之 间“成环”连接，活化基因 转
1、根据基因表达调控的性质可分为两大类：
第一类是瞬时调控或称为可逆调控，它相当于原 核细胞对环境条件变化所做出的反应。瞬时调控 包括某种底物或激素水平升降，及细胞周期不同 阶段中酶活性和浓度的调节。