1分子生物学第六章 基因重组
基因重组知识点总结
基因重组知识点总结一、基因重组的原理基因重组的原理是在DNA分子水平上，通过切割和重组DNA的不同片段，形成新的DNA 序列。
基因重组可以实现DNA片段的互换、合并、删除或插入操作，从而改变DNA的序列，并且产生新的基因组合。
基因重组的原理主要涉及到DNA的结构、酶的作用和DNA片段的互补配对等方面。
1. DNA的结构DNA是由四种碱基（腺嘌呤A、胞嘧啶T、鸟嘌呤G、胞嘧啶C）组成的双链分子，它的结构在空间上呈现出双螺旋的形态。
每一条DNA链都由磷酸和脱氧核糖组成，而这些单元组成了DNA的主干。
而碱基对（A-T、G-C）则连接了两条DNA链，形成了DNA的双链结构。
2. 酶的作用在基因重组的过程中，酶起着至关重要的作用。
例如，核酸酶能够切割DNA分子，使得DNA的特定区域被切割成不同的碱基序列；而连接酶则能够将不同的DNA片段连接起来，形成新的DNA序列。
此外，一些重组酶还可以通过其催化作用来促进DNA分子的重组。
这些酶的作用在基因重组的过程中起着关键的作用。
3. DNA片段的互补配对在DNA重组的过程中，DNA分子的互补配对起着非常重要的作用。
DNA的双链结构使得其具有互补配对的性质，即A会与T形成氢键，而G则会与C形成氢键。
这种互补配对性质使得DNA片段能够通过互补配对的方式进行连接或重组。
综上所述，基因重组的原理涉及到DNA的结构、酶的作用和DNA片段的互补配对等方面。
通过这些原理，我们可以实现DNA分子中某一段DNA片段的与同一DNA分子或不同DNA分子中的另一段DNA片段重新组合成新的DNA序列。
二、基因重组的方法基因重组的方法主要包括DNA重组、基因克隆、基因组编辑和CRISPR-Cas9等。
这些方法可以分别用于不同的应用领域，并且在现代生物技术中有着重要的价值。
1. DNA重组DNA重组是指通过DNA片段的切割和重组来形成新的DNA序列。
这一方法主要依赖于核酸酶的切割作用和连接酶的连接作用。
高中基因重组ppt课件
原因 这种重组通常是由于DNA链之间 的错误配对和修复机制引起的。
过程 非同源重组通常发生在两条DNA 链的特定区域，这些区域由不同 的DNA序列定义。在重组过程中 ，这些区域会相互交换，以产生 新的DNA组合。
转座因子引起的重组
定义
转座因子引起的重组是指由于转座因子的存在而 引起的DNA序列之间的交换。
过程
当转座因子在DNA链上移动时，它们可以引起 DNA序列的重新排列和复制，从而产生新的DNA 组合。
原因
转座因子是一种可以在DNA链上移动的基因，它 们可以引起DNA序列的重新排列和复制。
重要性
转座因子引起的重组在生物进化中起重要作用， 因为它们可以产生新的基因组合和功能。同时， 它们也是导致基因组不稳定和疾病发生的重要因 素之一。
Western印记杂交
总结词
一种用于检测特定蛋白质的技术。
详细描述
将蛋白质样本与特定的抗体进行杂交，然后通过曝光底片显示结果，从而判断是 否存在目标蛋白质。
06
基因重组的未来展望
基因重组技术的改进
技术优化
不断优化重组技术，提高重组效率、准确性和稳定性。
新的应用领域
拓展基因重组技术在生物医药、农业、环保等领域的应用。
基因重组技术的伦理和社会问题
安全性问题
重组技术可能产生不可预 测的后果，对人类健康和 生态环境造成潜在风险。
人类尊严问题
基因重组技术可能对人类 生命系统产生深远影响， 需要谨慎考虑其伦理和道 德问题。
社会接受度
公众对基因重组技术的接 受程度和态度需要关注和 引导。
THANKS。
解决伦理和社会问题
积极参与伦理和社会问题的讨论，推动合理、规范地应用基因重 组技术。基因重组技术的商业化前景源自010203
《基因重组杂交育种》课件
生物制药
抗体药物研发
疫苗研发
基因重组杂交育种可以帮助生物制药 领域快速筛选和开发出具有疗效的抗 体药物，用于治疗癌症、自身免疫性 疾病等重大疾病。
基因重组杂交育种可以帮助生物制药 领域研发出新型疫苗，用于预防和治 疗传染病，提高人类健康水平。
蛋白质药物研发
基因重组杂交育种可以帮助生物制药 领域研发出具有特定功能的蛋白质药 物，用于治疗遗传性疾病、代谢性疾 病等。
基因重组杂交育种的挑战与前
04
景
技术挑战与解决方案
技术难题
基因重组杂交育种技术涉及到复杂的生物分子结构和功能，目前仍存在许多技 术难题，如基因定位、重组和表达调控等。
ห้องสมุดไป่ตู้解决方案
针对这些技术难题，科研人员正在不断探索新的技术和方法，如基因编辑技术 、基因组学和蛋白质组学技术等，以提高基因重组杂交育种的成功率和效率。
《基因重组杂交育种 》PPT课件
目录
• 基因重组杂交育种概述 • 基因重组杂交育种技术 • 基因重组杂交育种的应用 • 基因重组杂交育种的挑战与前景 • 案例分析
01 基因重组杂交育种概述
定义与重要性
定义
基因重组杂交育种是指通过基因重组技术，将不同品种或种 质的优良性状集中于一个品种中，以创造新品种的育种方法 。
社会伦理问题与解决方案
社会伦理问题
基因重组杂交育种技术涉及到人类 和动物的基因改造，引发了广泛的社 会伦理关注，如安全性、隐私权和生 物多样性等问题。
解决方案
为解决这些社会伦理问题，需要制定 和完善相关法律法规和伦理准则，加 强监管和公众参与，同时加强科研人 员的伦理意识和责任感。
未来发展前景与展望
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生物化学与分子生物学重点
第一章 核酸的结构与功能1、种类：脱氧核糖核酸（DNA），存在于细胞核和线粒体内。
核糖核酸（RNA），存在于细胞质和细胞核内。
2、核酸的分子组成：基本组成单位是核苷酸，而核苷酸则由碱基、戊糖和磷酸三种成分连接而成。
戊糖：DNA分子的核苷酸的糖是β-D-2-脱氧核糖，RNA中为β-D-核糖。
3、核酸的一级结构核苷酸在多肽链上的排列顺序为核酸的一级结构，4、 DNA的二级结构DNA双螺旋结构是核酸的二级结构。
双螺旋的骨架由糖和磷酸基构成，两股链之间的碱基互补配对，是遗传信息传递者，DNA半保留复制的基础，结构要点： a.DNA是一反向平行的互补双链结构亲水的脱氧核糖基和磷酸基骨架位于双链的外侧，而碱基位于内侧，碱基之间以氢键相结合，其中，腺嘌呤始终与胸腺嘧啶配对，形成两个氢键，鸟嘌呤始终与胞嘧啶配对，形成三个氢键。
b.DNA是右手螺旋结构螺旋直径为2nm。
每旋转一周包含了10个碱基，每个碱基的旋转角度为36度。
螺距为3.4nm，每个碱基平面之间的距离为0.34nm。
c.DNA双螺旋结构稳定的维系横向靠互补碱基的氢键维系，纵向则靠碱基平面间的疏水性堆积力维持，尤以后者为重要。
5、RNA的空间结构与功能mRNA:1. 真核生物mRNA的5'-端有特殊帽结构2. 真核生物mRNA的3'-末端有多聚腺苷酸尾3. mRNA碱基序列决定蛋白质的氨基酸序列tRNA：1、3′末端为—CCA-OH 2、含10～20% 稀有碱基3、其二级结构呈“三叶草形”4. tRNA的反密码子能够识别mRNA密码子rRNA：rRNA的结构为花状，rRNA 与核糖体蛋白结合组成核糖体(ribosome)，为蛋白质的合成提供场所。
rRNA单独存在不执行其功能。
tRNA功能是在细胞蛋白质合成过程中作为各种氨基酸的戴本并将其转呈给mRNA。
6、核酸的理化性质在某些理化因素作用下，如加热，DNA分子互补碱基对之间的氢键断裂，使DNA双螺旋结构松散，变成单链，即为变性。
分子生物学实验基础知识
分子生物学实验基础知识分子生物学是在生物化学基础上发展起来的，以研究核酸和蛋白质结构、功能等生命本质的学科，在核酸、蛋白质分子水平研究发病、诊断、治疗和预后的机制。
其中基因工程（基因技术，基因重组）是目前分子生物学研究热点，这些技术可以改造或扩增基因和基因产物，使微量的研究对象达到分析水平，是研究基因调控和表达的方法，也是分子水平研究疾病发生机制、基因诊断和基因治疗的方法。
转化（trans formation）、转染、转导、转位等是自然界基因重组存在的方式，也是人工基因重组常采用的手段。
基因重组的目的之一是基因克隆（gene clone），基因克隆可理解为以一分子基因为模板扩增得到的与模板分子结构完全相同的基因。
使需要分析研究的微量、混杂的目的基因易于纯化，得以增量，便于分析。
外来基因引起细胞生物性状改变的过程叫转化（transformation），以噬菌体把外源基因导入细菌的过程叫转染（transfection）。
利用载体（噬菌体或病毒）把遗传物质从一种宿主传给另一种宿主的过程叫转导（transduction）。
一个或一组基因从一处转移到基因组另一处的过程叫转位（transposition），这些游动的基因叫转位子。
一、基因工程的常用工具（一）载体载体（Vector）是把外源DNA（目的基因）导入宿主细胞，使之传代、扩增、表达的工具。
载体有质粒（plasmid）、噬菌体、单链丝状噬菌体和粘性末端质粒（粘粒）、病毒等。
载体具有能自我复制；有可选择的，便于筛选、鉴定的遗传标记；有供外源DNA插入的位点；本身体积小等特征。
质粒存在于多种细菌，是染色体（核）以外的独立遗传因子，由双链环状DNA组成，几乎完全裸露，很少有蛋白质结合。
质粒有严紧型和松弛型之分。
严紧型由DNA多聚酶Ⅲ复制，一个细胞可复制1-5个质粒。
而松弛型由DNA多聚酶Ⅰ复制，一个细胞可复制30-50个质粒，如果用氯霉素可阻止蛋白质合成，使质粒有效利用原料，复制更多的质粒。
分子生物学期末复习资料
、分子生物学期末复习资料检疫1111班）考试题型：1、单项选择（1分/题，共50题）；2、多项选择（分/题，共10题）；3、名词解释（2分/题，共5题）；4、问答题（共15分，4题）；5、论述题（共10分，1题）·第二章基因与基因组一、基因的概念（一）基因概念的发展1、孟德尔：一个因子决定一种性状。
2、摩尔根：性状单位，突变单位和交换单位。
3、顺反子：功能单位，决定一条多肽链的表达4、操纵子：基因表达调控单元（原核）•`•结构基因、调节基因（可表达）•控制基因（启动基因和操纵基因）（二）现代基因概念的发展1、重叠基因：一个基因包含或部分包含另一基因2、断裂基因：内部含间隔区，即由外显子和内含子互相间隔组成的嵌合体3、跳跃基因：转座元件，可移动遗传元件4、假基因：拟基因，没有功能，序列与功能基因相似。
（三）基因的分子生物学定义、是编码多肽链或RNA的DNA片段，包括编码序列：外显子(exon)、插入序列：内含子(intron)、侧翼序列：含有调控序列（四）基因组基因组：一个细胞或病毒的全部遗传信息二、病毒基因组1、病毒基因组核酸的类型（7种）双链DNA（dsDNA）病毒；单链DNA（ssDNA）病毒；双链RNA（dsRNA）病毒；单链正链RNA病毒；单链正链RNA病毒；逆转录RNA病毒；逆转录DNA病毒2、病毒基因组的特点•一种核酸，DNA/RNA ，线性或环形•…•大小相差很大；•一般为单拷贝；•一条或几条核酸链；•连续或间隔；•编码序列大于90%；•相关基因往往丛集形成一个功能单位或转录单元；•有重叠基因。
三、原核生物基因组,1、原核生物基因组特点（1）一般由一条环状双链DNA分子组成；（2）通常只有一个DNA复制起点；（3）结构基因大多组成操纵子；（4）编码序列不重叠（5）没有内含子（6）编码序列（结构基因）在基因组中所占比例较大，基因密度非常高（非编码—调控序列）（7）结构基因多为单拷贝，rRNA基因为多拷贝；[（8）有编码同工酶的同基因（isogene）（9）转座现象：插入序列和转座子等（10）具有多种功能识别区域（往往具有特殊的序列，并且含有反向重复序列。
分子生物学知识点整理
分子生物学知识点整理1.基本分子生物学概念：基因、DNA、RNA和蛋白质是分子生物学的基本概念。
基因是一段DNA序列，负责编码产生RNA和蛋白质。
DNA是脱氧核糖核酸，由含有遗传信息的碱基序列组成。
RNA是核糖核酸，负责将DNA的信息转录成具体蛋白质的制作指令。
蛋白质是由氨基酸组成的大分子，负责细胞的结构和功能。
2.DNA的结构：DNA是双螺旋结构，由两条互相缠绕的链组成，这两条链通过碱基之间的氢键相互连接。
DNA的碱基包括腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)。
3.DNA复制：DNA复制是细胞分裂的过程中，DNA双链被复制为两条相同的DNA双链。
这是生命的一个基本过程，确保每个新细胞都有完整的遗传信息。
DNA复制是由DNA聚合酶酶进行的，它们能够将新的碱基加到原有的DNA链上。
4.转录：转录是将DNA的信息复制成RNA的过程。
这个过程包括三个步骤：启动、延伸和终止。
在转录开始时，RNA聚合酶酶会识别DNA链上一个特定的启动位点，然后沿着DNA模板链向前延伸合成RNA链。
转录的终止是由特定的序列标志着的，一旦被识别，RNA聚合酶酶就会停止合成RNA。
5.翻译：翻译是将RNA的信息转化成蛋白质的过程。
这个过程涉及到tRNA和核糖体的作用。
tRNA具有与特定氨基酸结合的能力，并根据mRNA 模板上的密码子序列，将氨基酸逐个带入核糖体中合成蛋白质。
6.基因调控：基因调控是细胞内基因表达的调控机制，使细胞能够根据需要调整哪些基因的表达，以适应不同的环境条件。
这包括启动子、转录因子和RNA干扰等机制。
7.基因突变和遗传变异：基因突变是指在DNA链上发生的改变，可能导致蛋白质的结构和功能的改变。
遗传变异包括基因重组、基因扩增和基因缺失等，能够产生新的基因组和生物特征。
8.PCR：聚合酶链式反应（PCR）是一种用于扩增DNA片段的技术。
它涉及到短的引物，用于界定所需扩增的DNA片段，然后通过多次的加热和冷却循环，DNA被不断复制，产生大量的DNA片段。
医学分子生物学——基因重组与基因工程
医学分子生物学名词解释——基因重组与基因工程1、同源重组：发生在同源序列间的重组，通过链的断裂和再连接，在两个DNA分子同源序列间进行单链或双链片段的交换。
又称基本重组。
2、转化作用：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，称为转化作用。
3、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（供体）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。
4结合作用：当细胞或细菌通过菌毛相互接触时，质粒DNA从一个细胞（细菌）转移至另一细胞（细菌）的DNA转移称为接合作用。
5位点特异重组：是由整合酶催化，在两个DNA序列的特异位点间发生的整合。
6转座：由插入序列和转座子介导的基因移位或重排称为转座。
7、DNA克隆：应用酶学的方法，在体外将各种来源的遗传物质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子细胞，再进行扩增提取获得大量同一DNA分子，也称基因克隆或重组DNA。
8、基因载体：为携带目的基因，实现其无性繁殖或表达有意义的蛋白质所采用的一些DNA分子。
10、载体：克隆载体为使插入的外源DNA序列被扩增而特意设计的载体称为克隆载体。
9、表达载体：为使插入的外源DNA序列可转录翻译成多肽链而特意设计的载体称为表达载体。
10、同尾酶：有些限制性内切酶虽然识别序列不完全相同，但切割DNA后，产生相同的粘性末端，称为同尾酶。
15、配伍末端：有些限制性内切酶虽然识别序列完全相同，但切割DNA后产生相同类型的粘性末端，称为配伍末端，可进行相互连接。
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分子内重组
? 同源重组homological recombination ：同源性依赖，非序 列专一性依赖。在大肠杆菌由 RecA蛋白指导。
? 位点特异性重组 site specific recombination ：序列专一性 依赖，非同源性依赖。由位点特异性重组酶指导。
? 转座transposition ：非同源性依赖。由转座酶、整合酶指 导。酶识别转座因子两端特异序列，但受体位点相对非 特异。
? 模型： ? 拷贝 -选择：在 DNA 复制中，新生链延伸时转换为新的模
板。如DNA修复。 ?断裂-重新连接：重组没有在复制中产生， DNA链在双链
间断裂、交换和重新连接。如减数分裂时染色体交换 ?杂合模型：包括上面两种特征。
修复损伤DNA的同源重组
真核生物同源重组的断裂与重接模型
Darlingtong D. C. 于1936年提出：减数分 裂同源染色体联会时，非姊妹染色单体由于缠绕而 产生张力，两个染色单体在同一位置断裂、重节， 以消除张力，从而产生重组。 证据：姊妹染色单体的交换
Chapter 6
Genetic recombination
遗传重组
? 重组recombination: 是已存在的遗传物质 产生新的组合的过程。
? 分子间或染色体间重组：离散的染色体混 合时产生新的组合。如真核染色体减数分 裂时的染色体独立分配。不依赖酶。
? 分子内或染色体内重组：通过DNA的剪切 和连接产生新的染色体类型。依赖酶。
? RecA介导的DNA修复
重组热点
? 重组起始于双链破损。双链破损在轴素形成期 产生，在联会丝复合物形成阶断消失(~60min)
? 在染色体上容易发生双链破损的位点，称为重 组热点。
Chi序列刺激它周围附近的重组
? 与重组有关的基因称为 Rec基因
? Rec突变体不能进行同源重组
? 大约10～20个与重组有关的DNA位点通过E. coli 的Rec基因突变体鉴定
Diploid eukaryotes: crossing over ( 双倍体染色体交换mes line up in meiosis (when) 2. The nonsister chromatids exchange equivalent sections (what)
? 一个链与另一个链 的连接点叫做重组 关节。
? 重组关节能沿着 DNA双链分子移动， 这种移动叫做枝状 迁移
? 在一条链被另一条 链取代的过程中， 分叉点可以沿任一 个方向移动
? 交差分子旋转 后形成一个平 面结构------
Holliday结构
细菌基国重组中的单链同化作用 single-strand assimilation
? 染色体的重 组包含部分 的物理性的 改变：破损 与再联合
两条DNA双链 分子的联接作 用是基因重组 的关健环节
细线期 偶线期 粗线期 双线期
终变期
在DNA双 链中制造 一个破损
同化作用
? 同源染色体两对 DNA双链在相应点 产生 nick ，一条单 链离开它的伙伴， 与另一个双链分子 的相应位置倒易位 置，创造了两个 DNA双链之间的连 系，这种连接在一 起的一对双链叫做 交差分子。
How: Holliday model
1. Nicks made near Chi (GCTGGTGG/each 4 kb) sites by a nuclease with recBCD.
◆
DNA与其互补物在双链上快速配对反
应，产生异源双链连接
◆ 源双链DNA区带。
，产生一个长的异
? SSB(单链结合蛋白)的存在刺激了这个反应
RecA catalyzes single-strand assimilation
RecA promotes the assimilation of invading single strands into duplex DNA so long as one of the reacting strands has a free end.
? DNA分子的单链部分通过碱基互补配对转移到 另一DNA双链分子中，称为单链吸收或单链同 化。
? 有三个必备条件：
◆
DNA分子必须有单链区
◆
DNA分子必须有自由3'端
◆
3'端必须设置在两分子互补区内
RecA催化单链的同化作用
? RecA催化单、双链 DNA的反应分为三个阶段：
◆ RecA在单链DNA上慢慢聚合。
? 不正常重组或非常规重组 illegitimate recombination ：很 少或不需要同源性。一般使用不正常底物进行细胞正常 加工。与癌症相关。
? 人工重组artificial recombination: 体外进行DNA的剪切和 连接引起的重组，即基因重组。
一、同源重组
? 功能：减数分裂时染色体分配、 DNA修复、特定噬菌体 的复制、酵母的交配型转换、真核基因组的遗传作图、 基因导入
? Chi序列能刺激它周围附近的重组：
?
5'GCTGGTGG 3'
?
3'CGACCACC 5'
? Chi序列在大肠杆菌中每 5—10kb出现一次
? Chi是一个被RecBCD基因编码的酶的作用目标。
?RecBCD是有强烈降解DNA能力的核酸酶，在 SSB存在 下，有解开DNA双链的酶活性和 ATP酶活性，它在重组 中所起的作用便是提供带有自由 3'端的单链DNA。
同源重组
? 发生在两条DNA双链之间 ? 重组酶能以任何的同源序列为底物 ? 重组的频率在整组基因中并不很频繁，但对
整体和局部都有影响 ? 重组的总频率在精子和卵子中并不相同，在
人类中女性是男性的两倍 ? 在整组基因内部，同源重组的频率与染色体
的构象有关，例如，十字结构将阻止附近的 DNA重组变异。
Haploid prokaryotes (单倍体生物原核同源重组）
Between the two homologous DNA duplex (where) ? partially duplicated DNA of the chromosome ? between chromosomal DNA and “foreign” DNA