Copia因子是果蝇的一种反转录转座子
生物化学讲义16-DNA的复制、修复和重组 考研生物化学精编辅导讲义
第三部分、分子生物学－信息途径第十六节：DNA的复制、修复和重组中大历年考题：一、填空题1. DNA 复制时，引发前体和引发酶构成____________。
（0828）2. 端粒的简单串联重复DNA 合成由_________酶负责。
（0724）3. 基因组中能独立复制的单位称__________。
（0725）4. 现已发现大肠杆菌有五种不同的DNA 聚合酶，其中真正负责DNA 复制的是_________。
（0619）5. DNA 复制的两大特点是_________复制和_________复制。
（0501）6. 基因组中能够独立复制的单位称_________。
（0502）7. DNA 连接酶催化的连接反应需要能量供给，大肠杆菌以_________为能量来源，而动物细胞以_________为能量来源。
（0503）8. 大肠杆菌的三种DNA 聚合酶中有5’-3’外切酶活性的是_________。
（0504）9. 真核生物DNA 聚合酶中负责冈崎片段合成的是_________。
（0505）10. 端粒的简单串联重复DNA 合成由_________酶负责。
（0506）11. DNA 复制后最常见的修饰是某些碱基的___________，目的是自我识别，以免受到自身核酸内切酶的破坏。
（0524）12. 反向重复序列_________（05三7）13. 基因突变________（05三9）14. 复制体________（05三10）15. 基因家族_________（04三5）16. 复制子__________（04三8）二、判断题1. 生物物种随基因组增大，独特基因减少，家族基因增多。
（0820）2. 细胞器基因组都是环状DNA 分子。
（0828）3．小鼠基因组的中性位点的年替换率大于人类的基因组。
（0830）4. 原核生物和真核生物的聚合酶都是以dNTP 为底物。
（0719）5. 噬菌体的整合由整合酶引发，其功能相当于Ⅱ型拓扑异构酶。
转位因子
转位因子的结构特点：
1. 两 端 存 在 末 端 重 复 序 列 inverted terminal repeats （IR），是转位过程中至关重要的结构；
2. 绝 大 多 数 的 转 位 因 子 含 有 开 放 阅 读 框 ， （ORF），编码一个转位酶，促进转位因子的转 位；
目前共发现了3种类型反转录转座子：Tyl-copia类， Ty3-gypsy类和LINE(long interspersed nuclear Clements)类转座子，前两类是具有长末端重复的转座 子，LINE类转座子没有长末端重复。高等植物中的反 转录转座子主要属于Tyl-copia类，分布十分广泛，几 乎覆盖了所有高等植物种类。
真核生物的转位因子
酵母中的Ty因子：
是 一 种 分 散 重 复 序 列 ， 每 个 Ty 因 子 全 长 6.3Kb，两端各有一段334bp的同向重复序列， 称δ序列，富含AT，可翻译成42个残基的氨基 酸，每个酵母细胞基因组中有30~35个拷贝。
Transposon Tagging
The molecular isolation of transposable elements now permits the cloning of genes in which the element resides. The major advantage of this system is that genes whose function is not known can be cloned. The first step in this procedure is to identify a plant stock that is mutant for a specific trait because a transposable element has been inserted into and inactivated the gene. Next, a genomic library (often in bacteriophage lambda) of the plant stock is created. This library is then screened with a clone for the transposable element. Any clone that is selected from the screening will contain the element. In the clone, sequences for the mutated gene will lie adjacent to the element. A sublcone containing sequences from the gene is then developed from the nontransposable element DNA of the original clone. This clone is then used to screen a genomic library containing DNA from a normal plant. In this manner, any clone that is selected should contain a full, normal copy of the gene. Because this system is so powerful, scientist have begun introducing elements from corn and Antirrhinum into other species using transformation techniques. It has been demonstrated that these elements can be induced to move from one location to another in the new species. If this movement is coupled with the appearance of mutant phenotype, then the gene responsible for the phenotype can cloned in that particular species. These techniques have now allowed the use of transposon tagging in plant species in which active transposable elements have not been identified.
原核生物转座子类型
原核生物转座子类型
原核生物的转座子主要有以下几类：
1.插入序列（Insertional Sequence，IS）：两端有IR，只编码转座酶。
2.类转座因子（类转座子）：结构同IS但不能独立存在，只作为复合子的两端组件。
3.复合转座子：两端由IS或类IS构成，带有某些抗药性基因或其他宿主基因，一旦形成复合式转座子，IS序列就不能再单独移动，只能作为复合体移动。
4.TnA转座子家族：两端为IR可编码转座酶、解离酶和抗性物质。
此外，真核生物的转座子主要包括转座子和反转录转座子两类。
具体分类如下：
1.转座子：包含两类。
a.玉米内的可控制因子，可分为自主性因子和非自主性因子，如Ac-Ds体系。
b.果蝇中的转座子，如P转座子，导致杂种不育。
2.反转录转座子：包含三类。
a.反转录病毒RNA：整合宿主靶DNA。
b.病毒超家族：有LTR，编码反转录或整合酶，可含内含子。
如Ty Copia LINSL1。
c.非病毒超家族：无重复序列，不编码转座产物、无内含子。
如SINSB1/ALU、假基因。
以上信息仅供参考，建议查阅关于原核生物转座子的文献资料或咨询相关生物学家，获取更准确的信息。
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
自考医学考试分子生物学(试卷编号111)
自考医学考试分子生物学(试卷编号111)1.[单选题]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:2.[单选题]滚环复制是A)细胞DNA的主要复制方式B)线粒体DNA的主要复制方式C)产生的复制子总是双链环状拷贝D)噬菌体DNA通常的复制方式答案:D解析:3.[单选题]下列关于DNA双螺旋模型的叙述，错误的是A)是DNA的二级结构B)双螺旋相互平行，走向相反C)磷酸与脱氧核糖组成了双螺旋的骨架D)碱基位于双螺旋的外侧答案:D解析:4.[单选题]下列不属于顺式作用元件的是A)启动子B)转录因子C)终止子D)衰减子答案:B解析:5.[单选题]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6.[单选题]翻译停止时核糖体阅读的位置是A)终止子B)终止密码子C)终止因子D)AUG答案:B解析:7.[单选题]下列哪一种RNA发挥运载胞浆中游离氩基酸与信使RNA链上对应的密码子识别和结合的怍用?A)rRNAB)BtRNAC)mRNAD)snRNA答案:B解析:8.[单选题]原核生物参与转录起始的酶是（ ）A)解链酶B)引物酶C)RNA聚合酶IID)RNA聚合酶全酶答案:D解析:9.[单选题]通过自动获取或人为地供给外源DNA使真核细胞获得新的遗传表型，称为A)转化B)接合C)转导D)转染答案:D解析:10.[单选题]染色体末端的端粒所具有的功能，不包括A)防止染色体DNA降解B)保护染色体的完整性C)作为细胞的分裂时钟D)携带遗传信息答案:D11.[单选题]1979年，Rich对d(CGCGCG)结晶进行X射线衍射分析得到的DNA结构模型为A)A型B)B型C)C型D)Z型答案:D解析:12.[单选题]真核生物转录时结合RNA聚合酶的蛋白质称为A)启动子B)增强子C)P因子D)转录因子答案:D解析:13.[单选题]关于病毒粒子的叙述，错误的是A)由蛋白质和核酸构成B)能够独立地进行能量代谢C)许多代谢依赖于宿主细胞D)自身不能生长分裂答案:B解析:14.[单选题]下列哪一种质粒可将染色体基因和它本身转移到无质粒的细胞中A)F性因子B)R抗药性因子C)Col因子D)Ti因子答案:A解析:15.[单选题]逆转录是指A)以DNA为模板合成RNA的过程B)以RNA为模板合成DNA的过程C)以DNA为模板合成蛋白质的过程D)以RNA为模板合成蛋白质的过程答案:B解析:A)转录转座子B)逆转录转座子C)Ty转座子D)Copia转座子答案:B解析:17.[单选题]基因工程所用的载体是A)DNAB)RNAC)氨基酸D)蛋白质答案:A解析:18.[单选题]原核生物的基因一般是以下列哪一种形式存在?A)启动子B)增强子C)操纵子D)衰减子答案:C解析:19.[单选题]乳糖操纵子中与调节蛋白结合的位点是A)启动子B)操纵基因C)结构基因D)CAP结合位点答案:B解析:20.[单选题]大肠杆菌最常见的σ因子是A)σ70B)σ5C)σ43D)σ32答案:A解析:21.[单选题]核酸内切酶能够识别并切割某种特定核苷酸序列，该序列具有双重旋转对称结构，该结B)回文结构C)三叶草结构D)帽子结构答案:B解析:22.[单选题]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:23.[单选题]下列不能作为DNA复制的原料是A)dATPB)dGTPC)dUTPD)Dctp答案:C解析:24.[单选题]原核生物RNA聚合酶的核心酶组成是A)α2βB)α2ββ’σC)α2ββ’D)αββ’答案:C解析:25.[单选题]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:26.[单选题]σ亚基作为RNA聚合酶全酶组分在转录起始时结合在DNA模板上。
原核生物基因转移(转座)
基因转移包括自然基因转移和人工基因转移。 原核生物基因转移的方式主要包括接合、转化、转导、转染。
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1.转化（transformation）
定义：受体菌吸收来自周围环境游离的DNA片段，通过同源重组将其整合到 自身的基因组中，从而获得供体菌部分遗传性状的现象。 代表案例：肺炎链球菌转化实验。
转座酶
RES
拆分酶 抗性基因
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2014年9月11日
可转座噬菌体
可转座噬菌体是一类具有转座功能的温和噬菌体，以裂解生长和溶源生长 两种交替方式之一繁衍自己。包括以 E.coli为寄主的Mu和D108等噬菌体。
特点（以Mu噬菌体为例）
1.游离的Mu噬菌体DNA两端连接着一段宿主DNA。 2.有一个可以翻转的G片段，含有编码负责其吸附宿主细胞的尾丝蛋白，故G的不 同走向导致了不同的寄主特异性。 3.两种不同的插入方式，一类类似于其他转座子，在溶源化过程中任意插入寄主 DNA；另一类进入裂解生长后复制产生后代Mu DNA几乎全部插入寄主DNA中，并可 继续转座，形成更多拷贝，噬菌体成熟时，连同左右两侧宿主DNA一起包装进入 噬菌体。
酵母 Ty1 转座子的结构(a)与 Soloδ 的形成(b)
果蝇转座成分：copia家族、FB家族、P家族
玉米基因组中的转座子
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2014年9月11日
2.转导（transduction）
定义：一般对于温和性噬菌体而言，以噬菌体为媒介把细菌的基因从一个细菌 细胞转移到另一个细胞的过程。 对于溶菌性噬菌体，因其不发生整合而不发生转导。 普遍性转导：供体菌任何部位的基因随机包装进噬菌体颗粒中进行转导
分类： 局部性转导：供体菌少数特定基因包装进噬菌体颗粒中进行转导
铁皮石斛Tyl—copia类反转录转座子反转录酶(RT)序列的克隆与分析
成了丰富 的遗传 多样性… 。为 了探讨铁皮 石斛
基 因组 的遗传 多样 性 和进化 关 系 以及 对 逆境胁 迫 的
物种属问进化 、 分 化 的证据 Ｊ 。例如 ， 仅反转 录转
座子 Ｒ Ｉ Ｒ Ｅ Ｉ 就 造成 了普 通 水 稻 Ｏ ｒ ｙ ｚ ａ ｓ ａ ｔ ｉ ｖ ａ和 澳 洲
野生 稻 ０ ．ａ ｕ ｓ ｔ ｒ ａ ｌ ｉ ｅ ｎ ｓ ｉ ｓ 基 因组 问差 异 的 １ ／ ３ ［ ｓ Ｊ 。玉 米 与 高粱 分化 之后 ， 玉米 基 因组 内逆 转 座 子 的 大 量
反应 机 制 ， 本 研 究 以铁 皮 石 斛 浙 江 临 安 野 生 种 质 （ Ｃ １ ５ ） 、 云南广 南 （ Ａ ３ ９ ） 为材料 ， 克隆 Ｔ ｙ ｌ － ｃ ｏ ｐ ｉ ａ类反 转 录转 座 子 的 Ｒ Ｔ基 因 片段 并 分 析 Ｒ Ｔ序 列 的异 质 性 特点 ， 试 图为 铁皮 石 斛 的基 因组 进 化 和遗 传 多样
积 累 造 成 了 两 者 基 因组 间 的 显 著 差 异 Ｊ 。另外 ，
２ ６ ６ ｂ ｐ ， 终止密码子 和移码 突变 ， 所有序列 均 富含 碱基 Ａ Ｔ， 一 致性 为 ４ ７ ． １ ％ ～９ ７ ． ７ ％。经 ｐ ｌ ａ ｎ ｔ Ｃ Ａ Ｒ Ｅ软 件分 析发 现受低 温 、
热、 光、 各种植物 生长调节物质等不 同胁迫条件作用 的调控元件 、 多个启 动子 的特征结 构 Ｔ Ａ Ｔ Ａ ｂ ｏ ｘ和 Ｃ Ａ Ａ Ｔ ｂ ｏ ｘ的保守 序列 及其他一些调控元件 。翻译成 氨基 酸后 ， 有１ ０条序列 出现 １ ～ ４个不 同程度的终止密码子 突变 ， ５条序 列 出现移码 突变 ， 保守 序列“ Ｓ Ｌ Ｙ Ｇ Ｋ Ｑ” 发生变异的有 ３ ９条序列 。其氨基酸 序列 经过系统聚类后可分 为 ６类 ； 且与其他植物 （ 尤其是单子叶植物的小
分子生物学试题_完整版(Felisa)
05级分子生物学真题一、选择题1、激活子的两个功能域，一个是转录激活结构域，另一个是（DNA结合域）2、转录因子包括通用转录因子和（基因特异转录因子）3、G-protein 激活needs ( GTP ) as energy.4、Promoters and (enhancers) are cis-acting elements.5、噬菌体通过（位点专一重组）整合到宿主中6、在细菌中，色氨酸操纵子的前导区转录后，（翻译）就开始7、mRNA的剪切跟(II)类内含子相似8、UCE是（I）类启动子的识别序列9、TATA box binding protein 在下列哪个启动子里面存在（三类都有）10、（5S rRNA)是基因内部启动子转录的11、人体全基因组大小(3200000000 bp)12、与分枝位点周围序列碱基配对的剪接体（U2 snRNP）13、tRNA基因是RNA聚合酶（III）启动的14、在细菌中，色氨酸操纵子的前导区转录后，（翻译）就开始15、乳糖操纵子与阻遏蛋白结合的物质是（异构乳糖）。
16、核mRNA的内含子剪接和（II类内含子剪接）的过程相似17、基因在转录时的特点（启动子上无核小体）18、RNA干涉又叫（转录后的基因沉默，PTGS）19、内含子主要存在于（真核生物）20、snRNA在下列哪种反应中起催化酶的作用（mRNA的剪接）二、判断题1、原核生物有三种RNA聚合酶。
2、抗终止转录蛋白的机制是使RNA聚合酶忽略终止子。
3、RNA聚合酶II结合到启动子上时，其亚基的羧基末端域（CTD）是磷酸化的。
4、Operon is a group of contiguous, coordinately controlled genes.5、RNA聚合酶全酶这个概念只应用于原核生物。
6、聚腺苷酸尾是在mRNA剪接作用前发生的。
7、σ在转录起始复合复合物中使得open到closed状态（closed转变成open）8、剪接复合体作用的机制：组装、作用、去组装，是一个循环三、简答题1、原核生物转录终止的两种方式。
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形成两个独立的DNA分子，从而结束重组事件。同样
地，依据拆分Holliday结构时所剪切的DNA链，可以 最终决定DNA分子重组位点两侧的基因是否发生交换。
1. Holliday model
两条同源DNA分子彼此并排对齐，相互配对DNA中两
个方向相同的单链在DNA内切酶的作用下,在相同位
置上同时切开。在切口处发生链的交换，形成所谓
的连接分子（joint molecule），也称Holliday结
构（Holliday structure）。分支点可以发生移动， 称为分支迁移（branch migration），分支迁移的
First Meiotic Interphase (cells contain 4N DNA content)
Figure 5-55, page 185
Bivalent sister chromatids align with each other, this act is termed synapsis. Synapsed sister chromatids are termed a synaptonemal complex)
重 组
DNA分子的断裂和重新连接导致遗传信息的重新组合，称为重组 （recombination）。重组的产物称为重组DNA（recombinant DNA），所有 的DNA都是重组DNA。由于重组，一个DNA分子的遗传信息可以和另一个DNA 分子的遗传信息结合在一起，也可以改变一条DNA分子上遗传信息的排列方
Synapsed chromatids
Recombination joint
Heteroduplex DNA
Holliday intermediates
A B A B Holliday Intermediate (see Photo in Lehninger pg 962) A B Endonucleases aka. resolvases (e.g. RuvC) A’ Products before DNA repair B
和位点特异性重组（site-specific recombination）。 同源重组是更为普遍的一种重组机制，它可以发生在任 何两种具有相同或相似序列之间，涉及到两个DNA分子 在相同区域的断裂和重新连接。位点特异性重组发生在
DNA分子特定的序列之间，需要特异性的蛋白质识别并
催化特异序列之间的重组。位点特异性重组发生的几率 相对较小。
式。DNA重组广泛存在于各类生物中，说明重组对物种生存具有重要意义。
通过重组实现基因的重新组合使物种能够更快地适应环境，加快进化的过 程。此外，DNA重组还参与许多重要的生物学过程，比如重组在DNA损伤修
复和突变中发挥重要作用。
DNA重组包括同源重组（homologous recombination）
3. 重组的双链断裂模型
DNA双链断裂（double-stand break, DSB）也会
引发同源重组。根据该模型，重组时两个彼此配对
的DNA分子的中的一个发生双链断裂，而另一个保持 完整。双链断裂后，在核酸外切酶的作用下，切口 被扩大，并且形成2个3’单链末端。其中一个单链末 端侵入未打开的双螺旋的同源区，并取代其中的一
分子。
如果切口发生在当初被切的两条链上，连接分子
拆分后将形成补丁重组体（patch recombinant）。 分开的两个DNA分子除保留了一段异源双链DNA 外， 均完整无缺。因此，连接DNA分子无论如何拆分， 所形成的两个独立的DNA分子总有一段异源双链区，
但是异源双链区两侧的重组未必同时发生。
一、同源重组（homologous recombination）
同源重组（homologous recombination）发生在
两个同源DNA分子之间。真核细胞减数分裂过程中， 同源染色体彼此配对，同源染色体DNA片段发生交
叉与互换。这是发生在真核生物中的同源重组。
同源重组在接合、转导或转化后外源DNA整合到细 菌基因组中。Robin Holliday提出的遗传重组模 型是人们从分子水平上认识重组的基础。
A’ B’ A
B’
A’
B’
A A’ B B’
B’
A A’
A’ B’ B
Termed “patch recombinants”
2. Meselson-Radding
Matthew Meselson 和 Charles Radding对Holliday 模型进 行了修改。Holliday模型要求在两个并排对齐的同源DNA分 子的对应位点形成单链切口，从而产生游离的单链末端。然 而，在Meselson-Radding遗传重组模型中，仅在一个双螺旋
结果是在两个DNA分子中形成异源双链区
（heteroduplex）。
链交换所形成的连接分子必须进行拆分，才能形成
两个独立的双链分子。这需要再产生两个切口。反 应结果要看切开的是哪一对链，如果切口发生在当 初未切的两条链上，那么原来的4个链就全被切开， 就会释放出剪接重组DNA(splice recombinant DNA)
条链，形成D环。随着侵入链被DNA聚合酶延伸，D环
不断扩大，当D环的长度超过断裂DNA分子上被降解
的区域，
断裂DNA分子的另一3’单链末端就与D环的单链区退火，
并作为引物被DNA聚合酶延伸。结果，断裂受体DNA分 子上被降解的区域就以另一DNA分子上的同源区为模 板得到了修复，同时形成两个分支点，分支点会沿着 DNA移动，发生分支迁移。最终Holliday结构被拆分，
上产生单链切口。利用切口处3’-OH合成的新链把原有的链
逐步置换出来，使之成为以5’－P为末端的单链区。随后游
离的DNA单链侵入另一条DNA双螺旋中，取代它的பைடு நூலகம்源单链并
与其互补链配对形成异源双链区，被置换的单链形成D－环 （D-loop）。
D－环单链区随后被切除,两个DNA分子在DNA连接酶
的作用下形成Holliday交叉。与Holliday不同，此 时只在一条DNA分子上出现异源双链区。如果发生 分支迁移，在两条双螺旋上均出现异源双链区。随 后发生的连接分子的拆解与Holliday模型一样。