第二十三章重组和转座
有的Tn； (2) 在新位置上转座子的两端出现正向重复靶
序列； (3)转座过程中出现共合体。
六．非复制型转座 七．Tn10 的转座具有多项控制
1.“多拷贝抑制”（multicopy inhibition ） （1）Pout 比 Pin 强得多； (2) OUT RNA比IN RNA较为稳定。 (3) OUT RNA的功能是作为一种反义RNA， 2. 顺式优先(Cis-Preference) 3dam甲基化
第八节 反转录病毒和反转录子
一．反转录病毒（retroviruses ） (一) 反转录病毒的生活史
反转录子（retroposons） 反转录转座子（retrotransposons） 1. 反转录病毒基因组的结构与功能 2. 反转录病毒的整合模型 3. 反转录病毒可转录细胞的序列 二．酵母的Ty因子（transponson yeast）
艾 兹 病 病 毒
艾滋病毒的基因结构
gag
LTR
pol
vpr rev vif tat vpu
rev tat env
nef LTR
LTR
长末端重复序列
gag
核心蛋白，反转录酶
pol
蛋白酶
vif
感染因子
vpr,vpu 复制因子
tat
反式激活因子
rev(art 抗阻遏翻译基因活化, trs trans regulator of splicing )
转座酶结合在 Tn 两端 转座子末端被交错剪切
+
另一条链也被切
受体也被交错切割
图 23-42 交换结构经剪切释放 后导致非复制型转座子插入到靶 DNA 中，DR 包在两侧，供体留 下了一个双链缺口。
供体被释放
Tn 连接到靶上
图 23-43 Tn 的两条链先后被切割，然后转座子与切开 的靶位点连接。
复制型转座模型pm/En 有两个基因，tnpA 有 11 个外显子转录成 2500b 拼接 mRNA。tnpB 含有 6kbmRNA,含 2 个读框。(仿 B.Lewin:《GENES Ⅵ,1997, Fig.18.24)
二.果蝇中的P因子
“杂种不育 ”（hybrid dysgenesis ）。 P 型（父本贡献的， paternal contributing ） M 型（母本贡献的， maternal contributing ） M （♂）× P （♀）
第七节 真核生物的转座因子
一、玉米中的控制因子
1938年Marcus Rhoades首次发现不稳定突变等
位基因（unstable mutant allele），即一种回 复突变率很高的等位基因。不稳定是取 决于不连锁的Dt基因的存在。
McClintock。1940～1950描述了大量的控制因子
A1 A1 dt dt
减少转座频率 把转座和复制叉的途径连系起来。
转座酶
Tn10
>>>>>>> IS10R >>>>>>>> 宿主 DNA
OUT IN
过量的 OUT－RNA 与其配对，抑制 甲基化阻止转录酶和 DNA 结合 IN－RNA 的转录
甲基化阻止转录酶合成
图 23- 46 几种抑制 Tn10 专座的机制，主要是通过控专座酶的合成来调节
调节因子
env
衣壳蛋白
nef(3' orf) negative factor 抑制复制模板
10-80 80-100 终止密码子
170-1350
R U5 gag
后代不育
P （♂）× M （♀） 后代可育。
雄性染色体 P 因子
ORF0 ORF1 ORF2 ORF3
雄性染色体 P 因子
ORF0 ORF1 ORF2 ORF3
P 品系 (P♂×P♀) 雌性染色体 P 因子
ORF0 ORF1 ORF2 ORF3
P ♂×M♀ 雌性染色体
P 细胞型 66KD 阻遏物
这样 a1成为首次发现的 不稳定突变等位 基因（unstable mutant allele）的例子。即一 种回复突变率很高的等位基因 。然而这种 等位基因的不稳定是取决于不连锁的 Dt基 因的存在。一旦回复突变的发生，它们就 变得稳定了；即Dt基因能离开A1基因，这时 A1表型不再改变。这样 a1表型是由一个缺陷 型的转座因子的插入而产生也就顺理成章 了（缺陷的转座因子自己并不能移动）。
66K
阻遏物
抑制所 有P因 子转 座
P 细胞型
P因子 合成转 座酶
87K
雄性染色体 无 P 因子
M ♂×P♀ 雌性染色体
P 因子
ORF0 ORF1 ORF2 ORF3
杂种不育
P 细胞型 66KD 阻遏物
66K
阻遏物 抑制所
有P因 子转座
图 23-57 杂种不育取决于基因组中 P 因子和不同类型细胞中 66KD 阻遏物的相互作用。 (仿 B.Lewin:《GENES 》Ⅵ,1997, Fig.18.27)
产生斑点的一种可能是在体细胞中产生了回复突 变a1→A1,但大量的斑点需要很高频率的回复突变。 R中h找oa到de相s 能应在的a花1a药1D，t_（其花花斑粉）应特携殊带无回性复种突植变物产的生花色 结素果的有基的因后型代，完而全他是用有这颜些色花的粉。与表a明1a1在的亲植本株中测每交个， 斑点实际上是回复突变的。
双突变
A1 a1 Dt dt
自交
9/16 3/16 A1-D1- A1- dt dt
3/16 a1a1Dt-
1/16 a1a1d1d1
A1: 控制色素形成 Dt: 控制产生斑点
图 23-47 玉米花斑表型的遗传学解释。
Marcus Rhoades 分析了一种墨西哥玉米的穗， 此穗来自于一种籽粒有颜色的纯种自花受粉的玉米， 但它在后代中表现出一种意外的双因子杂种修饰性 孟德尔分离比 的植原物来，的自品交系产可生能了为上A1述A1比dtd例t，。突变后产生 A1a1Dtdt
Dt的缺乏使得表型保持稳定。
Phoades将基因 型a1/a1;Dt/-的 玉米发芽，检 测它们是否带 有在各组织中 产生色素斑的
基因
叶片的花 斑表型
CACTACCAAGAAAA 1 ORF1
TTTTCTTGTAGTG 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ORF2
转录
Spm-w-8011 dSpm-7995 dSpm-799 dSpm-8004
序列； (3)转座过程中出现共合体。
六．非复制型转座 七．Tn10 的转座具有多项控制
1.“多拷贝抑制”（multicopy inhibition ） （1）Pout 比 Pin 强得多； (2) OUT RNA比IN RNA较为稳定。 (3) OUT RNA的功能是作为一种反义RNA， 2. 顺式优先(Cis-Preference) 3dam甲基化
第八节 反转录病毒和反转录子
一．反转录病毒（retroviruses ） (一) 反转录病毒的生活史
反转录子（retroposons） 反转录转座子（retrotransposons） 1. 反转录病毒基因组的结构与功能 2. 反转录病毒的整合模型 3. 反转录病毒可转录细胞的序列 二．酵母的Ty因子（transponson yeast）
艾 兹 病 病 毒
艾滋病毒的基因结构
gag
LTR
pol
vpr rev vif tat vpu
rev tat env
nef LTR
LTR
长末端重复序列
gag
核心蛋白，反转录酶
pol
蛋白酶
vif
感染因子
vpr,vpu 复制因子
tat
反式激活因子
rev(art 抗阻遏翻译基因活化, trs trans regulator of splicing )
转座酶结合在 Tn 两端 转座子末端被交错剪切
+
另一条链也被切
受体也被交错切割
图 23-42 交换结构经剪切释放 后导致非复制型转座子插入到靶 DNA 中，DR 包在两侧，供体留 下了一个双链缺口。
供体被释放
Tn 连接到靶上
图 23-43 Tn 的两条链先后被切割，然后转座子与切开 的靶位点连接。
复制型转座模型pm/En 有两个基因，tnpA 有 11 个外显子转录成 2500b 拼接 mRNA。tnpB 含有 6kbmRNA,含 2 个读框。(仿 B.Lewin:《GENES Ⅵ,1997, Fig.18.24)
二.果蝇中的P因子
“杂种不育 ”（hybrid dysgenesis ）。 P 型（父本贡献的， paternal contributing ） M 型（母本贡献的， maternal contributing ） M （♂）× P （♀）
第七节 真核生物的转座因子
一、玉米中的控制因子
1938年Marcus Rhoades首次发现不稳定突变等
位基因（unstable mutant allele），即一种回 复突变率很高的等位基因。不稳定是取 决于不连锁的Dt基因的存在。
McClintock。1940～1950描述了大量的控制因子
A1 A1 dt dt
减少转座频率 把转座和复制叉的途径连系起来。
转座酶
Tn10
>>>>>>> IS10R >>>>>>>> 宿主 DNA
OUT IN
过量的 OUT－RNA 与其配对，抑制 甲基化阻止转录酶和 DNA 结合 IN－RNA 的转录
甲基化阻止转录酶合成
图 23- 46 几种抑制 Tn10 专座的机制，主要是通过控专座酶的合成来调节
调节因子
env
衣壳蛋白
nef(3' orf) negative factor 抑制复制模板
10-80 80-100 终止密码子
170-1350
R U5 gag
后代不育
P （♂）× M （♀） 后代可育。
雄性染色体 P 因子
ORF0 ORF1 ORF2 ORF3
雄性染色体 P 因子
ORF0 ORF1 ORF2 ORF3
P 品系 (P♂×P♀) 雌性染色体 P 因子
ORF0 ORF1 ORF2 ORF3
P ♂×M♀ 雌性染色体
P 细胞型 66KD 阻遏物
这样 a1成为首次发现的 不稳定突变等位 基因（unstable mutant allele）的例子。即一 种回复突变率很高的等位基因 。然而这种 等位基因的不稳定是取决于不连锁的 Dt基 因的存在。一旦回复突变的发生，它们就 变得稳定了；即Dt基因能离开A1基因，这时 A1表型不再改变。这样 a1表型是由一个缺陷 型的转座因子的插入而产生也就顺理成章 了（缺陷的转座因子自己并不能移动）。
66K
阻遏物
抑制所 有P因 子转 座
P 细胞型
P因子 合成转 座酶
87K
雄性染色体 无 P 因子
M ♂×P♀ 雌性染色体
P 因子
ORF0 ORF1 ORF2 ORF3
杂种不育
P 细胞型 66KD 阻遏物
66K
阻遏物 抑制所
有P因 子转座
图 23-57 杂种不育取决于基因组中 P 因子和不同类型细胞中 66KD 阻遏物的相互作用。 (仿 B.Lewin:《GENES 》Ⅵ,1997, Fig.18.27)
产生斑点的一种可能是在体细胞中产生了回复突 变a1→A1,但大量的斑点需要很高频率的回复突变。 R中h找oa到de相s 能应在的a花1a药1D，t_（其花花斑粉）应特携殊带无回性复种突植变物产的生花色 结素果的有基的因后型代，完而全他是用有这颜些色花的粉。与表a明1a1在的亲植本株中测每交个， 斑点实际上是回复突变的。
双突变
A1 a1 Dt dt
自交
9/16 3/16 A1-D1- A1- dt dt
3/16 a1a1Dt-
1/16 a1a1d1d1
A1: 控制色素形成 Dt: 控制产生斑点
图 23-47 玉米花斑表型的遗传学解释。
Marcus Rhoades 分析了一种墨西哥玉米的穗， 此穗来自于一种籽粒有颜色的纯种自花受粉的玉米， 但它在后代中表现出一种意外的双因子杂种修饰性 孟德尔分离比 的植原物来，的自品交系产可生能了为上A1述A1比dtd例t，。突变后产生 A1a1Dtdt
Dt的缺乏使得表型保持稳定。
Phoades将基因 型a1/a1;Dt/-的 玉米发芽，检 测它们是否带 有在各组织中 产生色素斑的
基因
叶片的花 斑表型
CACTACCAAGAAAA 1 ORF1
TTTTCTTGTAGTG 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ORF2
转录
Spm-w-8011 dSpm-7995 dSpm-799 dSpm-8004
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分子生物学：重组和转座
转座子的特点
转座子是不必借助同源序列就可以移动的片断,即转座作用与供体 和受体的序列无关;
原核生物和真核生物都有转座子; 转座序列可沿染色体移动,甚至在不同染色体间跳跃(跳跃基因) 转座子对基因组而言是一个不稳定因素，它可导致宿主序列删除、
倒位或易位，并且其在基因组中成为“可移动的同源区”。位于 不同位点的两个拷贝转座子之间可以发生交互重组，从而造成基 因组不同形式的重排。 有些转座子与基因组的关系犹如寄生，它们的功能只是为了自身 的扩增与繁衍，因此被称为是自私的DNA。
转座中涉及的机制依赖于DNA 链的切割和重接，因此 （branch migration）
Cro蛋白抑制C I基因的转录，它占优势噬菌体即进入繁殖周期，并导致宿主细胞裂解。
与重组过程联系起来。 二者含有共同的核心序列15bp（O区）。
DNA转座子上携带作为重组位点的DNA序列，以及参与重组的蛋白质的基因（转座酶基因）。 同源重组 (homologous recombination )或普遍性重组（generalized recombination ）
复制式转座 如 Tn3
非复制式转座 如 Tn10
类病毒反转录转座子/反转录病毒
带有反向终端重复序列.反向终端 重复序列嵌入在较长的正向排列的 重复序列(长末端重复序列, long terminal repeats LTR)中；
带有靶位点重复序列； 类病毒反转录转座子编码两种移位所需的蛋白：转座酶和反转录酶。 类病毒反转录转座子和反转录病毒的区别在于：反转录病毒的基因
径的歧化做好准备。
位点特异性重组与同源重组的区别
带有2个基因ORF1和ORF2；
同源重组 (homologous recombination )或普遍性重组（generalized recombination ）
第二十三章重组和转座
第七节 真核生物的转座因子
一、玉米中的控制因子
1938年Marcus Rhoades首次发现不稳定突变等
位基因（unstable mutant allele），即一种回 复突变率很高的等位基因。不稳定是取 决于不连锁的Dt基因的存在。
McClintock。1940～1950描述了大量的控制因子
A1 A1 dt dt
转座酶结合在 Tn 两端 转座子末端被交错剪切
+
另一条链也被切
受体也被交错切割
图 23-42 交换结构经剪切释放 后导致非复制型转座子插入到靶 DNA 中，DR 包在两侧，供体留 下了一个双链缺口。
供体被释放
Tn 连接到靶上
图 23-43 Tn 的两条链先后被切割，然后转座子与切开 的靶位点连接。
复制型转座模型解释了 (1) 复制性转座在转座后原来的位置上保留原
LTR 反转录病毒 gag
LTR pol int env
δ gag int
pol
δ
Ty
TyA
TyB
LTR gag int
pol LTR
Copia
ORF
pol
L1
ORF1
ORF2
图 23-72 病毒家族的反转录子末端有重复顺序内部有 开放读框
无LTR的反转录转 座子通过切开靶位 点双链，提供了引 物末端。反转录转 座子作为模板合成
Copia(果蝇)
Pol Ⅲ 转录 的加 工假 基
因
LINES L1(哺乳动物)
末端
长末端重复序列
无末端重复序列
靶重复序列
4～6 bp
7～12bp
阅读框
反转录酶和/或整合酶 无（不编码和转座有关
第二十三章 DNA重组和重组DNA技术【生物化学与分子生物学 9版原版】
第二节
重组DNA技术
序言：
重组DNA技术
又称： 分子克隆（molecular cloning） DNA克隆（DNA cloning） 基因工程（genetic engineering）
主要过程：
——在体外将目的DNA与能自主复制的遗传元件（载体）连接， 形成重组DNA分子 ——重组DNA分子在受体细胞中复制、扩增及克隆化，从而获得 单一DNA分子的大量拷贝
• 大多数RE的识别序列为回文结构（palindrome） • 有些RE所识别的序列虽然不完全相同，但切割DNA双链后可产
生相同的黏端，这样的酶彼此互称同尾酶（isocaudamer） • 有些RE虽然来源不同，但能识别同一序列（切割位点可相同或
不同），这样的两种酶成同裂酶（isoschizomer）
克隆载体
——是指用于外源DNA片段的克隆和在受体细胞中扩增的DNA分子。
克隆载体的基本特点：
至少有一个复制起点使载体能在宿主细胞中自主复制，并能使克隆的外源DNA片段得到 同步扩增； 至少有一个选择标志（selection marker），从而区分含有载体和不含有载体的细胞，如 抗生素抗性基因、-半乳糖苷酶基因（lacZ）、营养缺陷耐受基因等； 有适宜的RE单一切点，可供外源基因插入载体。
第一节小结
小结：
自然界DNA重组方式 主要包括： 同源重组，Holliday模式是最经典的同源重组模式 位点特异性重组 转座重组或转座，包括插入序列和转座子的重组 接合，通过细胞接触所发生的基因转移 转化，通过细胞自主摄取发生的DNA整合 转导，病毒感染介导的DNA整合 CRISPR/Cas9系统，细菌获得病毒DNA用于攻击病毒
一、同源重组
同源重组的Holliday模型
生物化学及分子生物学(人卫第九版)-23 DNA重组和重组DNA技术
二、载体
原核表达载体
——用于在原核细胞中表达外源基因 ——除了具有克隆载体的基本特征外，还有供外源基因有效转录和翻译的原核表达调控序列， 如启动子、核糖体结合位点即SD序列（Shine-Dalgarno sequence）、转录终止序列等
二、载体
真核表达载体
——除了具备克隆载体的基本特征外，所提供给外源基因的表达元件是来自真核细胞的。
3. CRISPR/Cas系统是细菌的获得性免疫机制
当噬菌体再次感染宿主菌时
•CRISPR座位转录产生pre-crRNA
•tracrRNA基因转录产生tracrRNA •tracrRNA与pre-crRNA在cas9作用 下形成引导RNA（gRNA）-cas9复合 物 •gRNA-Cas9复合物靶向病毒DNA并 将其切割消化
克隆载体
——是指用于外源DNA片段的克隆和在受体细胞中扩增的DNA分子。
克隆载体的基本特点：
至少有一个复制起点使载体能在宿主细胞中自主复制，并能使克隆的外源DNA片段得到
同步扩增； 至少有一个选择标志（selection marker），从而区分含有载体和不含有载体的细胞，如 抗生素抗性基因、-半乳糖苷酶基因（lacZ）、营养缺陷耐受基因等； 有适宜的RE单一切点，可供外源基因插入载体。
第二节
重组DNA技术
序言：
重组DNA技术
又称： 分子克隆（molecular cloning） DNA克隆（DNA cloning） 基因工程（genetic engineering） 主要过程：
——在体外将目的DNA与能自主复制的遗传元件（载体）连接， 形成重组DNA分子 ——重组DNA分子在受体细胞中复制、扩增及克隆化，从而获得 单一DNA分子的大量拷贝
重组的类型机制与转座
对进化生物学的影响
揭示物种进化的机
制
重组和转座是物种进化的重要驱 动力之一，研究它们有助于深入 了解物种进化的机制和过程。
解析生物多样性的
形成
重组和转座在生物多样性形成中 发挥重要作用，通过研究它们可 以更好地解析生物多样性的形成 机制和过程。
探索生命起源和演
化
通过研究重组和转座，可以更深 入地探索生命起源和演化的奥秘 ，了解生命的本质和演化规律。
。
转座酶
转座子移动需要转座酶的作用 ，这些酶能够切割转座子与 DNA的连接点，并将其插入
新的位置。
转座机制
转座子可以插入到基因内部或 基因间，影响基因的表达和功 能，也可能导致基因突变和重
排。
03
转座
转座的分类
转座子
可自主复制的转座元件，能在基因组内不同位置复制 和移动。
逆转座子
需依赖病毒或质粒进行复制的转座元件，通常从RNA 转录本中转录出cDNA并插入基因组。
THANKS
感谢观看
对医学和生物技术的意义
疾病发生机制的研究
重组和转座与许多疾病的发生和发展密切相关，研究它们有助于深 入了解疾病的发生机制和发展过程。
药物设计和治疗策略的制定
通过研究重组和转座，可以发现新的药物靶点和治疗策略，为药物 设计和治疗提供新的思路和方法。
生物技术的开发和利用
重组和转座是生物技术研究和应用的重要领域之一，通过研究它们 可以促进生物技术的开发和利用，推动相关领域的发展。
重组的类型、机制与转座
目 录
• 重组的类型 • 重组的机制 • 转座 • 重组与转座的关系 • 重组与转座的研究意义
01
重组的类型
同源重组
临床分子生物学检验考试总结
临床分子生物学检验标志物一、名词解释生物标志物：可客观的测量和评价，作为正常的生理过程、疾病过程或药物对治疗干预的反应指标分子生物标志物：可反映机体生理、病理状态的核酸、蛋白质、代谢产物等生物分子基因组：一个细胞或一种生物体的整套遗传物质，包括基因和非编码DNA质粒：细菌细胞染色体以外，能独立复制并稳定遗传的共价闭合环状分子多基因家族：某一祖先基因经过重复和变异所产生的一组基因动态突变：三核苷酸的重复次数可随世代交替的传递而呈现逐代递增的累加突变效应单核苷酸多态性：在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA序列的多态性表观遗传：DNA序列不发生改变，基因功能出现可逆的、可遗传的变化DNA甲基化：生物体在DNA甲基转移酶的催化下，以S-腺苷甲硫氨酸为甲基供体，将甲基转移到特定的碱基上的过程微小RNA：一类内源性的具有调控功能的非编码RNA，其大小约20～25个核苷酸，在细胞内主要发挥基因转录水平调控作用蛋白质组：一种基因组所表达的全套蛋白质，即包括一种细胞乃至一种生物所表达的全部蛋白质似然比：反映真实性的一种指标，属于同时反映灵敏度和特异度的复合指标二、简答题5.简述人类基因组的DNA多态性的形式6.简述临床分子生物标志物应具备的特征1、该标志物在临床上是否有可行的检测方法2、该分子生物标志物是否增加新的信息3、判断生物标志物是否有有助于医生对患者的处理7.简述生物标志物的发现与评价“五阶段”方法。
1、临床前的探索性研究。
筛选的标志物要具有诊断、预后或治疗（预测性的）价值，具有潜在的临床应用价值。
2、建立可在临床应用的检测方法，这些检测方法应具有良好的重复性3、针对临床上还未能进行检测的疾病进行试验，对生物标志物的灵敏度和特异性进行评价，用于检测已经在临床上发现的疾病。
4、要在前瞻性队列研究中评估分子生物标志物的灵敏度和特异性。
5、在筛选的人群中对新的诊断方法进行效益/风险评估第三章临床标本处理与分离纯化技术2简述临床标本处理的一般原则。
3 遗传重组与转座(第3节至第4节)
双转座子插入所引起的外显子改组示意图
8、真核生物的转座成分
根据转座机制目前分为两类： a) 转座机制与细菌的转座子类似 遗传信息： DNA→DNA
♥ 玉米的Ac-Ds元件、果蝇的P元件和FB元件等
b) 转作机制类似逆转录病毒 遗传信息： RNA→DNA→RNA
♥
如：逆转录病毒、果蝇的Copia元件、酵母的Ty元件
不准确切除：留下转座子残迹，产生插入突变，但 转座子标志消失。
转座子切离所造成的序列变异
⑥外显子改组
当二个转座子被同一转座酶识别而整合到染色体的邻
近位置时，则位于它们之间的序列有可能被转座酶作用而 转座，如果这DNA序列中含有外显子，则被切离并可能 插入另一基因中，这种效应称为外显子改组(exon shuffling)( 图)。 外显子改组将导致基因组中新基因的产生。
得1983年的诺贝尔奖。
玉米地中的先知 Barbara McClintock （芭芭拉· 麦克林托克）：1902-1992
2
转座子的定义
1）转座子(元)或转座元件 (transposon or transposable element): 即能够反复插入到基因中许多位点的特殊DNA片段， 它们可从一个位点转移到另一个位点，从一个复制子到另 一个复制子。
M型（母本贡献的，maternal contributing）
M（♂）×P（♀） P（♂）×M（♀） 后代不育 后代可育。
阻遏P因子的转座
转座酶
雄性染色体 P 因子
ORF0 ORF1 ORF2 ORF3
P 品系 (P♂×P♀) 雌性染色体 P 因子
ORF0 ORF1 ORF2 ORF3
P 细胞型 66KD 阻遏物
遗传重组与转座(第3节至第4节)
结构特征
通常包含转座所需的结构基因和 调节基因，两端具有反向重复序 列。
转座机制探讨
复制型转座
通过复制自身并插入到新的位置。
剪切型转座
通过剪切并重新插入到新的位置。
转座与重组
转座过程中可能伴随DNA重组，导致基因重排或 突变。
PART 05
遗传重组与生物进化关系
遗传多样性产生途径
基因突变
基因在复制或修复过程中发生错误，导致碱基替换、插入或缺失， 从而产生新的等位基因。
链交换的终止
链交换的终止通常发生在遇到与侵 入链配对的同源序列时，此时新合 成的DNA链将与模板链分离，完成 链交换过程。
重组产物解析
重组产物的类型
同源重组可以产生多种类型的重组产物，包括基因转换、基因内重组和基因间重组等。
重组产物的鉴定
重组产物的鉴定通常涉及到DNA序列分析、基因型鉴定和表型分析等方法。这些分析方 法可以帮助确定重组事件是否发生以及重组产物的具体类型。
在同源重组过程中，DNA的末端需要被适 当处理以便进行同源配对。这通常涉及到 DNA末端的切割、修饰和连接等步骤。
链交换与DNA合成
链交换的引发
在同源重组中，链交换的引发通 常涉及到RecA蛋白介导的DNA末
端侵入同源双链DNA的过程。
DNA合成与延伸
一旦链交换被引发，DNA聚合酶 将利用侵入链作为模板，合成新的 DNA链。同时，原有的DNA链将 被逐渐置换出来。
未来发展趋势预测
高精度长读长测序技术
随着测序技术的不断发展，未来有望实现更高精度、更长读长的测序，为遗传重组和转座的研究 提供更加准确和全面的数据。
多组学整合分析
将遗传重组和转座的研究与基因组学、转录组学、蛋白质组学等多组学数据进行整合分析，以更 深入地揭示其分子机制和生物学意义。
通常包含转座所需的结构基因和 调节基因，两端具有反向重复序 列。
转座机制探讨
复制型转座
通过复制自身并插入到新的位置。
剪切型转座
通过剪切并重新插入到新的位置。
转座与重组
转座过程中可能伴随DNA重组，导致基因重排或 突变。
PART 05
遗传重组与生物进化关系
遗传多样性产生途径
基因突变
基因在复制或修复过程中发生错误，导致碱基替换、插入或缺失， 从而产生新的等位基因。
链交换的终止
链交换的终止通常发生在遇到与侵 入链配对的同源序列时，此时新合 成的DNA链将与模板链分离，完成 链交换过程。
重组产物解析
重组产物的类型
同源重组可以产生多种类型的重组产物，包括基因转换、基因内重组和基因间重组等。
重组产物的鉴定
重组产物的鉴定通常涉及到DNA序列分析、基因型鉴定和表型分析等方法。这些分析方 法可以帮助确定重组事件是否发生以及重组产物的具体类型。
在同源重组过程中，DNA的末端需要被适 当处理以便进行同源配对。这通常涉及到 DNA末端的切割、修饰和连接等步骤。
链交换与DNA合成
链交换的引发
在同源重组中，链交换的引发通 常涉及到RecA蛋白介导的DNA末
端侵入同源双链DNA的过程。
DNA合成与延伸
一旦链交换被引发，DNA聚合酶 将利用侵入链作为模板，合成新的 DNA链。同时，原有的DNA链将 被逐渐置换出来。
未来发展趋势预测
高精度长读长测序技术
随着测序技术的不断发展，未来有望实现更高精度、更长读长的测序，为遗传重组和转座的研究 提供更加准确和全面的数据。
多组学整合分析
将遗传重组和转座的研究与基因组学、转录组学、蛋白质组学等多组学数据进行整合分析，以更 深入地揭示其分子机制和生物学意义。
DNA的重组与转座
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根据不同的机制，可将重组分成4类： • 同源性重组（homologous recombination） • 位点特异性重组（site-specific
recombination） • 异常重组（illegitimate recombination) • 转座重组（transposition recombination）
• Holliday连接体也能通过碱基之间氢键的断裂 和再连接而发生左右移动。这个过程称为支链 迁移（branch migration)。
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• Holliday认为在DNA分子上存在某些位点，特 殊的引发重组的酶能够识别这些位点，确保两 条链在相同的部位被切断。
• 目前还没有足够的证据证明这些位点的存在。
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• 一旦Holliday连接体形成后，它能进行重排从 而改变链的彼此关系。这种重排称为异构化， 因为在此过程中没有键的割裂。
• 一旦形成Holliday连接体后，就能被拆分。是 否发生重组依赖于拆分时Holliday连接体的构 象。
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• Holliday模型被称为双链侵入模型，因为由于 每一个DNA分子的一条链侵入到另一个DNA 分子，它解释了在重组时两个DNA分子的异源 双链是如何形成的。
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• 真核生物减数分裂时的染色体之间的交换， 某些低等真核生物及细菌的转化、转导、 接合，噬菌体的整合等都属于同源性重组 这一类型。
• 在整个基因组中，同源重组的频率并不恒 定，并且跟染色体的结构有关。例如在异 染色体附近遗传物质的交换要受到抑制。
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1. 进行同源重组的基本条件
根据不同的机制，可将重组分成4类： • 同源性重组（homologous recombination） • 位点特异性重组（site-specific
recombination） • 异常重组（illegitimate recombination) • 转座重组（transposition recombination）
• Holliday连接体也能通过碱基之间氢键的断裂 和再连接而发生左右移动。这个过程称为支链 迁移（branch migration)。
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• Holliday认为在DNA分子上存在某些位点，特 殊的引发重组的酶能够识别这些位点，确保两 条链在相同的部位被切断。
• 目前还没有足够的证据证明这些位点的存在。
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• 一旦Holliday连接体形成后，它能进行重排从 而改变链的彼此关系。这种重排称为异构化， 因为在此过程中没有键的割裂。
• 一旦形成Holliday连接体后，就能被拆分。是 否发生重组依赖于拆分时Holliday连接体的构 象。
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• Holliday模型被称为双链侵入模型，因为由于 每一个DNA分子的一条链侵入到另一个DNA 分子，它解释了在重组时两个DNA分子的异源 双链是如何形成的。
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• 真核生物减数分裂时的染色体之间的交换， 某些低等真核生物及细菌的转化、转导、 接合，噬菌体的整合等都属于同源性重组 这一类型。
• 在整个基因组中，同源重组的频率并不恒 定，并且跟染色体的结构有关。例如在异 染色体附近遗传物质的交换要受到抑制。
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1. 进行同源重组的基本条件
重组和转座
3. Rec A: ① RecA in bacteria has two quite different types of activity:
it can stimulate protease activity in the SOS response and can promote base pairing between a single strand of DNA and its complement in a duplex molecule.
基因转换
第三节 位点特异性重组
位点特异性重组最典型的列子是λ噬菌体对E.coli的整合。 1. att位点： 噬菌体λ的整合和切离是在特异位点即附着位点(attatchment sites, att ) 通过重组完成的，若这个位点发生突变就会失去功 能而抑制整合：
细菌 att B (BOB‟) 噬菌体 att P (POP’) “O” ，被称为核心（core）序列，为att B和att P共有的； 两侧序列B，B‟和P，P‟被称为臂（arms）；
对靶位点的选择有三种形式：随机选择，热点选择
和特异位点的选择。
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.