真核生物中的转座子
06.第六章-遗传重组的分子机理
• 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)；
转座子概述
22
9 18
9
9 9
NGCTNAGCN
有热点 未知ຫໍສະໝຸດ 2、复合转座子（composite transposon） 复合转座子是一类带有某些抗药性基因（或其他宿主基因） 的转座子，其两翼往往是两个相同或高度同源的IS序列。
The arms may be in either the same or (more commonly) inverted orientation.
3、复杂转座子：TnA家族
——携带转座和耐药等基因的独立体家族。
TnA家族带有3个基因，其中一个编码β-内酰胺酶(AmpR),另两个则是转座作用 所必需的。所有TnA类转座子两翼都带有38bp的倒置重复序列。
转座子TnA的结构示意图
转座过程
转座酶（transposase）催化IS的转座，它由IS编码。 首先转座酶交错切开宿主靶位点，然后IS插入，与宿主的 单链末端相连接，余下的缺口由DNA聚合酶和连接酶加以填 补，最终插入的IS两端形成了DR(Direct repeat)或靶重复。
p型父本贡献的paternalcontributing带有全长和缺失型的p因子m型母本贡献的maternalcontributing不含全长p因子或只含缺失的p因子后代可育杂种不育是不对称的它是由p品系的雄果蝇和m品系的雌果蝇杂交产生的但m品系的雄果蝇和p品系的雌果蝇不会产生杂种不育
转座子概述
主讲内容
the arms that are direct repeats
the arms are inverted repeats
复合转座子的中心区携带有标记(如抗药性)，两侧有IS 序列。每个IS 具有短的末端重复。
部分复合转座子的结构和功能
真核生物中的转座子
一般长度为 5900bp,两 端的δ因子， 每个都含有 一个启动子 和一段被转 座酶识别的 序列。Ty1 插入酵母染 色体后，受 体上就会出 现5bp正向 重复序列， 和细菌中转 座子作用相 似。由于δ 为正向重复 序列，有可 能发生类似 于细菌中复 制重组过程 形成的小环， 丢失一个δ 形成Solo δ。
line长散在重复序列自主转座有2个开放阅读框sine短散在重复序列非自主转座反转录病毒类转座子序列自主转座非自主转座dna转座子序列自主转座非自主转座
真核生物中的转ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ子
几种常见的转座子
• (一)酵母菌转座子; • (二)果蝇中的P因子; • (三)玉米转座子
• (四)人类的转座子
酵母菌是低等真核生物，其转座子类似于细菌转座
子。酵母转座子中研究较清楚的是Ty类转座子：
如TY1和TY917。
TY结构：含约5.6 kb中心区，都有分布于两端的
340 bp的同向重复序列(称为δ )，其作用与IS、
Tn中的反向重复序列类似。
每个单倍体酵母基因组有30-35个TY，及至少100个
单一的δ 因子(solo δ elements)。
不准确的切离，导致插入位点基因的突变，
由此发生的突变有白眼、焦刚毛、黄体等。
美国玉米遗传学家 McClintock(1940-1950)发 现玉米子粒色斑的不稳定 遗传现象。经长达10年的 研究，提出Ac-Ds转座系 统。首次提出了遗传因子 可以移动的观点，1983年 获得诺贝尔奖。
Ac-Ds系统
酵母Ty1转座子的结构（ a）与Solo δ的形成（ b）
Ty1转座因子
Ty1转座因子是通过一种 RNA 中间产物进行的。 首先以其DNA 为模板合 成一个拷贝的RNA； 然后再通过反转录合成一
中国海洋大学等(还有农科院农大浙江大学等)分子生物学往年考博试题
中国海洋大学等（还有农科院农大浙江大学等）分子生物学往年考博试题中科院2002年分子遗传学（博士）三、目前已经有一些现成的软件用来预测基因组全序列中的基因。
为了设计这些软件，你觉得哪些关于基因和基因组的分子遗传学知识是必须的？请说明理由。
四、在真核生物中转座子可以分为几种类型？请分述每种类型的结构和特征。
如何利用转座子进行分子遗传学的研究和功能基因组的研究。
五、自从克隆的多利羊诞生以来，报界经常传播所谓克隆动物的缺陷，有一种说法是克隆动物会早衰，有人推测早衰的原因可能是：（1）被克隆的体细胞核的染色体端粒变短或（2）被克隆的体细胞核的基因表达程序已经处在发育上成熟的阶段。
现在请你从染色体DNA复制的角度作支持第（1）种可能的阐述，并从基因表达调控的角度做反对第（2）中可能的阐述。
中国海洋大学博士入学考试试题分子生物学2002年名词解释：基因组学基因组大小基因组复杂度基因表达正控制顺势调控元件开放阅读框架基因芯片内含子肽核酸内含肽问答题：1、叙述遗传中心法则，目前在用的重要分子生物学技术有哪些？请用中心法则解释这些技术的工作原理。
2、基因基本结构如何？（即含有基因的DNA区域具有什么结构能使基因遗传信息传递给蛋白质？）3、什么是遗传变异？变异的本质是什么？现在使用的分子标记系统各利用了哪些变异？都是如何利用的？4、用哪些方法可以获得一段DNA的大量拷贝？分子克隆是获得大量拷贝的技术之一。
请对历史上使用过的和目前仍在使用的分子克隆载体做评述（描述特点，比较异同）5、DNA测序的方法是什么？目前在用的方法和原始方法有什么不同？有一段100千碱基对的DNA片断（没有重复区段），请设计最佳测序策略。
6、分子标记连锁图、物理图、序列图各是什么？相互有什么关系？中国在人类基因组水稻基因组序列草图绘制上有什么贡献？请评价这些贡献的原创性。
7、如果我们测定了某生物的一段DNA序列，你认为通过哪些可能的途径可以了解此段序列的功能？比较一下DNA复制与PCR扩增有和异同？简述分子标记的种类。
DNA转座(DNA TRANSPOSITION)
过程
a) 共合体形成 切口－连接－复制
b) 拆分
靶位点的DR形成
3） 非复制型转座（nonreplicative transposition)
转座子从供体一个位点转移到受体新位点处，供体 位点留下缺口，受到损伤（严重时致死）或宿主修复系 统识别修复。
只需转座酶
4） 保守型复制（conservative transpositionJ)
150bp
1.5kb
P att L C A B S U att R gin
G 倒位区 38kb
C repressor for A, B B 33 kd 与转座有关 A 70 kd 转座酶 U, S 毒性蛋白 attL, attR 与寄主同源，反向重复，转座必需 Gin G区倒位酶
Mu的插入途径
a） 侵入的Mu在溶源化 过程中任意插入寄DNA
e) 靶序列在转座因子两侧会形成正向重复
f) 转座因子的切除与转座将产生复杂的遗传学效应
4、转座子转座频率的调控 ♥ 每个转座子控制自身转座的核心----控制转座酶的水平
不到一个转座酶分子／世代／细胞
♥ 自发转座频率---10－7
1）、Tn10转座机制
♥ Tn10为复合型转座子 ♥ IS10R元件提供转座酶活性-----合成转座酶的序列 ♥ Tn10转座酶水平是控制转座的关键
Tn1681
IR IS1
大肠杆菌热稳
IR 定毒素I 基因 IR
552 bp
IR IS1
复合转座子结构示意图
♣ 两种类型 2.5 kb
20 kb
a) Tn / TnA family
l 具有IR、转座酶基因、 调节基因（解离酶）、 抗抗生素基因
Tn3 IR TnpA
2021年分子生物学模拟试卷与答案(4)
2021年分子生物学模拟试卷与答案4一、单选题(共30题)1.真核生物中，具有远距离调节功能，又无方向性的顺式作用元件是A：启动子B：增强子C：沉默子D：终止子【答案】：B【解析】：2.天然DNA分子中，正常的碱基对是A：A=CB：A=GC：A=TD：A=∪【答案】：C【解析】：3.多聚核糖体A：是核糖体大、小亚基聚合B：是核糖体小亚基与mRNA聚合C：在蛋白质合成中出现D：是氨基酸在核糖体上聚合【答案】：C【解析】：4.实现PCR技术自动化的关键因素是（）A：模板B：特异性引物C：耐热DNA聚合酶D：缓冲液【答案】：C【解析】：5.为便于筛选和鉴定，载体应该具备A：自主复制能力B：克隆位点C：遗传标记D：多拷贝数【答案】：C【解析】：c阻遏蛋白结合乳糖操纵子的（）A：CAP结合位点B：O序列C：P序列D：Z基因【答案】：B【解析】：7.不参与DNA复制过程的酶A：限制性内切酶B：拓扑异构酶C：DNA连接酶D：解链酶【答案】：A【解析】：8.干扰索(Interferon)是A：病毒本身存在的B：细菌产生的C：根据竞争性抑制原理没计的D：病毒感染后诱导细胞合成的【答案】：D【解析】：9.在重组DNA中使用最广泛的限制性核酸内切酶是下列哪一型A：I型B：Ⅱ型C：Ⅲ型D：Ⅳ型【答案】：B【解析】：10.基因表达过程中仅在原核生物中出现而真核生物没有的是（）A：tRNA的稀有碱基B：AUG用作起始密码子C：因子D：DNA连接酶【答案】：C【解析】：11.下列关于逆转录酶活性的叙述，错误的是（）A：RNA指导的DNA聚合酶B：DNA指导的DNA聚合酶C：核糖核酸酶ⅡD：核酸外切酶【答案】：D【解析】：12.RNA的转录过程分为A：核糖体循环的启动.肽链的延长和终止B：RNA的剪切和剪接.末端添加核苷酸.修饰及RNA编辑C：转录的起始.延长和终止D：解链.引发.链的延长和终止【答案】：C【解析】：13.下列属于真核生物转座子的是A：插入序列(IS)B：类转座子C：复合转座子D：逆转录转座子【答案】：D【解析】：14.不属于tRNA的一级结构的特点是A：看‘A位和P位B：二级结构呈三叶草形C：三级结构为“倒L”形D：有反密码子环【答案】：A【解析】：15.有关细胞器基因组结构特点的描述，错误的是A：基因组为环状B：有基因表达功能C：有多个转录起始点D：为单顺反子【答案】：D【解析】：16.靶向输送的胞核蛋白多肽链中都含有的序列是A：疏水信号B：C端信号C：N端信号D：伴侣素【答案】：C【解析】：17.电子显微镜下观察到转录过程的羽毛状图形说明（）A：模板一直打开成单链B：转录未终止即开始翻译C：转录产物RNA与模板DNA形成很长的杂化双链D：多聚核糖体生成必须在转录完结后才出现【答案】：B【解析】：18.组成复制原点的区域都富含A：G-CB：A-TC：A-GD：C-T【答案】：B【解析】：19.基因工程中进行载体DNA与目的基因连接时用的是A：核酸内切酶B：核酶C：DNA连接酶D：DNA聚合酶【答案】：C【解析】：20.下列不厚于细胞凋亡的特征是A：染色质固缩B：细胞核碎片化C：DNA降解成大小不同片段D：细胞膜破裂，细胞质溢出【答案】：D【解析】：21.下列不属于天然核酸的互补碱基形式的是A：T-AB：U-AC：C-GD：G-A【答案】：D【解析】：22.真核生物基因组的特点不包括A：多个复制子B：DNA与蛋白质稳定结合C：有大的重复序列D：功能相关基因集中存在【解析】：23.蛋白质生物合成的场所是A：线粒体B：细胞核C：核糖体D：高尔基体【答案】：C【解析】：24.同位素标记探针检测NC膜上的RNA分子（）A：叫做NorthernBlottingB：叫做SouthernBlottingC：叫做WesternBlottingD：叫做蛋白分子杂交【答案】：A【解析】：25.整合到细菌染色体上形成Hfr的因子是A：R因子B：F因子C：Col因子D：Ti因子【答案】：B26.对原核启动子的描述不正硝的是A：RNA聚合酶与DNA分子上发生结合的特殊部位B：—10区决定转录的方向C：—35区决定转录的频率D：—10区和—35区的距离对启动子的強度并不重要【答案】：D【解析】：27.自然界生物基因的突变A：都是由有害因素引起的有害结果B：反映了遗传的保守性C：-定会引起功能受损D：是生物进化的基础【答案】：D【解析】：28.有关tRNA分子的正确解释是A：tRNA分子多数由80个左右的氨基酸组成B：tRNA的功能主要在于结合蛋白质合成所需要的各种辅助因子C：反密码环中的反密码子的作用是结合DNA中相互补的碱基【答案】：C【解析】：29.核酸紫外光最大吸收波长(nm)是:A：220B：240C：260D：280【答案】：C【解析】：30.核苷中碱基和戊糖的连接方式为A：氢键B：磷酸二酯键C：磷酸酯键D：糖苷键【答案】：D【解析】：二、多选题(共5题)31.反式作用因子结构花式(模体)形式有A：HLHB：HTHC：锌指D：亮氨酸拉链E：茎-环结构【答案】：ABCD【解析】：32.根据与胚胎干细胞基因重组结果的不同，基因敲除载体可以分为A：转换型载体B：插入型载体C：扩增载体D：表达载体E：病毒载体【答案】：AB【解析】：33.基因的基本功能包括A：储存遗传信息B：遗传信息传递C：遗传信息表达D：为生物体提供能量E：加速化学反应【答案】：ABC【解析】：34.天然DNA分子中存在的配对情况是A：A=TB：G=CC：A=GD：C=TE：嘌呤=嘧啶【答案】：ABE【解析】：35.外源基因表达的载体主要有（）A：质粒载体B：噬菌体C：病毒载体D：衣原体E：支原体【答案】：ABC【解析】：三、填空题(共5题)36.转录是指DNA中的遗传信息拷贝到______上的过程。
遗传学：转座因子的遗传分析
P因子基因在体细胞和生殖细胞mRNA加工剪切存在差异，产生 不同的蛋白（转座阻遏蛋白和转座酶）
M雌× P雄杂交F1出现杂交劣育的机制：
M品系雌性细胞质内缺失转座阻遏蛋白，P品系雄性细胞核存
在P因子，F1代生殖细胞P因子自由转座，F1劣育
是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分，不含宿主基 因，但都含有编码转座酶的基因。
一个细菌常有多个IS,都可以自主转座，因为自身带有转 座酶
已 知 IS 有 10 余
种 ， 长 7685700 之 间 ， 两 端有反向重复 序列
图11-7
2.2 转座子（transposon Tn) 较大，一般2000-25000bp 除含转座有关基因外，还带抗药基因和其它基因 复合转座子：两端带有IS 简单转座子：两端没有IS而有简单重复序列IR
被切离而缺失，DR只留下一个 如重组发生在IR之间，结果IR之间的DNA发生倒
位
图11-31
5.2 诱发基因突变与启动外显子混编
转座子插入某个基因往往导致基因失活：
转座子插入所在基因转录方向相同，转录终止在转座子的 多聚A信号位点，形成半截mRNA 有时也能正常表达—渗漏突变 转座子插入与所在基因的方向相反，前体RNA中的转座子 序列在转录后加工切除，编码正常
有的后代完全是有颜色
麦克林托克的伟大发现
1940-1950，McClintock研究玉米胚乳紫色、白色 以及白色背景上带紫色的遗传
1951， McClintock提出了生物基因组中存在转座 因子学说（就是Ac-Ds系统 ）（下图）
这些转座因子可沿染色体移动，也可以不同染色 体跳跃
这是遗传学发展史中划时代的重大发现
11第十一章 转座因子的遗传分析iverson
(一)插入序列IS;
一、原核生物转座子
(二)转座子;
(三)转座噬菌体
(一)酵母菌转座子;
二、真核生物转座子
(二)果蝇中的P因子; (三)玉米转座子
三、转座机制及遗传学效应 (一)转座机制;
(二)转座遗传学效应
一、原核生物中的转座子
• 类型 按分子结构及遗传性质分类：
•
插入序列(inserted sequence, IS)：序列较小，含有转座酶等相关
如下图：
转座机制
(二)转座的遗传学效应
1、引起插入突变(引起基因失活)或切离引起回复突变等。从而对基因表达进行调节。 2、给靶位点带来新的基因，如转座子上的抗药性基因等 3、引起序列重复：如转座子复制重复，靶位点同向重复序列。 4、引起染色体结构变异：如处在不同位点(甚至不同染色体上)的同源转座子间可相
的反向重复序列类似)。
每个单倍体酵母基因组有30-35个 TY，及至少100个单一的δ因子 酵母Ty1转座子的结构（ a） 与Solo δ的形成（ b）
(solo δ elements)。
Ty1因子转座
Ty1因子转座是通过一种RNA
中间产物进行的。
首先以其DNA 为模板合成一 个拷贝的RNA；
然后再通过反转录合成一条
被Ac因子激活。尤其是两端重复序列与Ac同源。
• Ac也是一个转座子，由4563 bp组 成(其中间区编码转座酶)，两端有 11 bp的反向重复序列，可转座到 基因组的任何位臵，其靶位点有两 个8 bp的同向重复序列。其中间编 码区不同程度缺失，形成不同的 Ds。 • 当Ac开始转座活动时，Ds被激活 也进行转座，移动到新位点，使靶 位点附近基因失活或改变表达活性。
在体细胞中，内含子1、2被剪 接掉，所形成的mRNA翻译成一个转 座阻遏蛋白，抑制P因子转座。 在生殖细胞中，内含子1、2、3 都被剪接掉，所形成的mRNA翻译成 转座酶，导致P因子转座，插入W位点 引起配子劣育。
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真核生物中的转座子
几种常见的转座子
• (一)酵母菌转座子; • (二)果蝇中的P因子; • (三)玉米转座子
• (四)人类的转座子
酵母菌是低等真核生物，其转座子类似于细菌转座
子。酵母转座子中研究较清楚的是Ty类转座子：
如TY1和TY917。
TY结构：含约5.6 kb中心区，都有分布于两端的
340 bp的同向重复序列(称为δ )，其作用与IS、
在体细胞中，内含子1、2被剪 接掉，所形成的mRNA翻译成一个 转座阻遏蛋白，抑制P因子转座。 在生殖细胞中，内含子1、2、
3都被剪接掉，所形成的mRNA翻译
成转座酶，导致P因子转座，插入W 位点引起配子劣育。 在转座子切离时可以是准确
的，也可能不准确，准确的切离，
导致插入位点所在基因的回复突变， 即恢复功能。
酵母Ty1转座子的结构（ a）与Solo δ的形成（ b）
Ty1转座因子
Ty1转座因子是通过一种 RNA 中间产物进行的。 首先以其DNA 为模板合 成一个拷贝的RNA； 然后再通过反转录合成一
条新的Ty1因子；
最后这条新的Ty1转座子 再插入到新的位点上。
果蝇中也有很多转座子： 如Copia、P、412、279、Tip、FB等。 其中，P因子可非复制型转座插入W位点，引起杂种 劣育。 P因子：2907 bp，两端为31 bp的反向重复序列的 中间含4个编码区(ORF0 ，ORF1 ，ORF2，ORF3)和3 个内含(1,2,3)。
反转录病毒类转座子序列 自主转座 非自主转座
DNA转座子序列 自主转座 非自主转座
Tn中的反向重复序列类似。
每个单倍体酵母基因组有30-35个TY，及至少100个
单一的δ 因子(solo δ elements)。
一般长度为 5900bp,两 端的δ因子， 每个都含有 一个启动子 和一段被转 座酶识别的 序列。Ty1 插入酵母染 色体后，受 体上就会出 现5bp正向 重复序列， 和细菌中转 座子作用相 似。由于δ 为正向重复 序列，有可 能发生类似 于细菌中复 制重组过程 形成的小环， 丢失一个δ 形成Solo δ。
• 当Ac开始转座活动时，Ds被激活也进行转 座，移动到新位点，使靶位点附近基因失 活或改变表达活性。
人类基因组的转座子
• 已知重复序列占了人类基因组的50%以上， 其中转座子占重复序列的45%。所有的转 座子都是多拷贝的，这些转座子分4种类型。
LINE 长散在重复序列 自主转座 有2个开放阅读框 SINE 短散在重复序列 非自主转座
不准确的切离，导致插入位点基因的突变，
由此发生的突变有白眼、焦刚毛、黄体等。
美国玉米遗传学家 McClintock(1940-1950)发 现玉米子粒色斑的不稳定 遗传现象。经长达10年的 研究，提出Ac-Ds转座系 统。首次提出了遗传因子 可以移动的观点，1