分子生物學(xué)2染色體與DNA2

第二章染色體與DNA

染色體

DNA的結(jié)構(gòu)

DNA的復(fù)制

DNA的修復(fù)

DNA的轉(zhuǎn)座一、染色體（Chromosome)

內(nèi)容提要：細(xì)胞周期染色體與染色質(zhì)染色體的結(jié)構(gòu)和組成（原核生物、真核生物）核小體原核生物和真核生物基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)比較

（一）細(xì)胞周期（二）染色體與染色質(zhì)染色體（chromosome）是細(xì)胞在有絲分裂時(shí)遺傳物質(zhì)存在的特定形式，是間期細(xì)胞染色質(zhì)結(jié)構(gòu)緊密包裝的結(jié)果。真核生物的染色體在細(xì)胞生活周期的大部分時(shí)間里都是以染色質(zhì)(chromatin)的形式存在的。染色質(zhì)是一種纖維狀結(jié)構(gòu)，叫做染色質(zhì)絲，它是由最基本的單位—核小體(nucleosome)成串排列而成的。（三）染色體的結(jié)構(gòu)和組成原核生物(prokaryote)

{組蛋白：H1H2AH2BH3H4非組蛋白}核小體{DNA蛋白質(zhì)染色體真核生物染色體的組成組蛋白的一般特性：■進(jìn)化上的保守性保守程度：H1H2A、H2BH3、H41、組蛋白上海生化所分子遺傳學(xué)1998年試題：在真核生物核內(nèi)。五種組蛋白（H1H2AH2BH3和H4）在進(jìn)化過(guò)程中，H4極為保守，H2A最不保守（）■無(wú)組織特異性■肽鏈氨基酸分布的不對(duì)稱(chēng)性■H5組蛋白的特殊性：富含賴(lài)氨酸（24%）■組蛋白的可修飾性簡(jiǎn)述真核生物染色體上組蛋白的種類(lèi)，組蛋白修飾的種類(lèi)及其生物學(xué)意義中國(guó)科學(xué)院2003年碩士研究生入學(xué)《生物化學(xué)與分子生物學(xué)》試題

在細(xì)胞周期特定時(shí)間可發(fā)生甲基化、乙?；?、磷酸化和ADP核糖基化等。H3、H4修飾作用較普遍，H2B有乙酰化作用、H1有磷酸化作用。所有這些修飾作用都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即降低組蛋白所攜帶的正電荷。這些組蛋白修飾的意義：一是改變?nèi)旧w的結(jié)構(gòu)，直接影響轉(zhuǎn)錄活性；二是核小體表面發(fā)生改變，使其他調(diào)控蛋白易于和染色質(zhì)相互接觸，從而間接影響轉(zhuǎn)錄活性。組蛋白的可修飾性1)DNA的變性和復(fù)性

■變性（Denaturation)

DNA雙鏈的氫鍵斷裂，最后完全變成單鏈的過(guò)程稱(chēng)為變性。

■增色效應(yīng)(Hyperchromaticeffect)在變性過(guò)程中，260nm紫外線(xiàn)吸收值先緩慢上升，當(dāng)達(dá)到某一溫度時(shí)驟然上升，稱(chēng)為增色效應(yīng)。2、DNA■融解溫度（MeltingtemperatureTm)變性過(guò)程紫外線(xiàn)吸收值增加的中點(diǎn)稱(chēng)為融解溫度。生理?xiàng)l件下為85-95℃影響因素：G+C含量，pH值，離子強(qiáng)度，尿素，甲跣胺等■復(fù)性（Renaturation)熱變性的DNA緩慢冷卻，單鏈恢復(fù)成雙鏈?！鰷p色效應(yīng)（Hypochromaticeffect)

隨著DNA的復(fù)性，260nm紫外線(xiàn)吸收值降低的現(xiàn)象。

2)C值反常現(xiàn)象（C-valueparadox)C值是一種生物的單倍體基因組DNA的總量。

真核細(xì)胞基因組的最大特點(diǎn)是它含有大量的重復(fù)序列，而且功能DNA序列大多被不編碼蛋白質(zhì)的非功能DNA所隔開(kāi)，這就是著名的“C值反?，F(xiàn)象”。

C值矛盾簡(jiǎn)述DNA的C值以及C值矛盾（CValueparadox）.中科院上海生化所98年上海第二軍醫(yī)大：C值矛盾（四）核小體(nucleosome)Nucleosome、chromosome、genome中科院2002年碩士學(xué)位研究生入學(xué)分子遺傳學(xué)試題1、定義：用于包裝染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位，是由DNA鏈纏繞一個(gè)組蛋白核構(gòu)成的。

2、核小體的結(jié)構(gòu)核心顆粒、連接區(qū)DNA中國(guó)科學(xué)院上海生化與細(xì)胞所2002年招收碩士研究生分子遺傳學(xué)入學(xué)考試：簡(jiǎn)述真核細(xì)胞內(nèi)核小體與核小體核心顆粒的結(jié)構(gòu)。

3、染色體的包裝—超螺旋結(jié)構(gòu)6.8:140:11000:18000:1DNAdoublehelixNucleosome(10nmfiber)30nmFiberLoopsILoopsIIchromosome上海第二軍醫(yī)大碩士研究生入學(xué)考試試題：基因組的特點(diǎn)（真核、原核比較）（五）原核生物和真核生物基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)比較

●基因組很小，大多只有一條染色體●

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)煉●存在轉(zhuǎn)錄單元(trnascriptionaloperon)

多順?lè)醋?polycistron)X174D-E-J-F-G-HmRNA蛋白J、F、GHDEE.coli色氨酸操縱子9個(gè)順?lè)醋?個(gè)酶(第六章)1、原核生物基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

●有重疊基因（Sanger發(fā)現(xiàn)）基因內(nèi)基因部分重疊基因一個(gè)堿基重疊2、真核生物基因組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)●真核基因組結(jié)構(gòu)龐大

3×109bp、染色質(zhì)、核膜●單順?lè)醋印窕虿贿B續(xù)性斷裂基因（interruptedgene）、內(nèi)含子(intron)、外顯子(exon)●非編碼區(qū)較多多于編碼序列(9:1)●含有大量重復(fù)序列■不重復(fù)序列/單一序列：在基因組中有一個(gè)或幾個(gè)拷貝。真核生物的大多數(shù)基因在單倍體中都是單拷貝的。如：蛋清蛋白、血紅蛋白等功能：主要是編碼蛋白質(zhì)。

■中度重復(fù)序列：在基因組中的拷貝數(shù)為101~104。如：rRNA、tRNA

一般是不編碼蛋白質(zhì)的序列，在調(diào)控基因表達(dá)中起重要作用

根據(jù)DNA復(fù)性動(dòng)力學(xué)研究，DNA序列可以分成哪幾種類(lèi)型？并加以舉例說(shuō)明。(2001年上海生化所）■高度重復(fù)序列：拷貝數(shù)達(dá)到幾百個(gè)到幾百萬(wàn)個(gè)。

●衛(wèi)星DNA：A?T含量很高的簡(jiǎn)單高度重復(fù)序列。第二章染色體與DNA

染色體

DNA的結(jié)構(gòu)

DNA的復(fù)制

DNA的修復(fù)

DNA的轉(zhuǎn)座二、DNA的結(jié)構(gòu)1）

概念指4種脫氧核苷酸的連接及其排列順序，DNA序列是這一概念的簡(jiǎn)稱(chēng)。堿基序列1、DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)2）特征：●雙鏈反向平行配對(duì)而成●脫氧核糖和磷酸交替連接，構(gòu)成DNA骨架，堿基排在內(nèi)側(cè)●內(nèi)側(cè)堿基通過(guò)氫鍵互補(bǔ)形成堿基對(duì)（A：T，C：G）。3）DNA結(jié)構(gòu)的表示法2、DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)1）定義：指兩條多核苷酸鏈反向平行盤(pán)繞所產(chǎn)生的雙螺旋結(jié)構(gòu)。

繞DNA雙螺旋表面上出現(xiàn)的螺旋槽（溝），寬的溝稱(chēng)為大溝，窄溝稱(chēng)為小溝。大溝，小溝都、是由于堿基對(duì)堆積和糖-磷酸骨架扭轉(zhuǎn)造成的。

DNA雙螺旋模型是哪年由誰(shuí)提出的?簡(jiǎn)述其基本內(nèi)容.為什么說(shuō)該模型的提出是分子生物學(xué)發(fā)展史上的里程碑,具有劃時(shí)代的貢獻(xiàn)?

浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院2003生物化學(xué)（碩士）2）分類(lèi)：右手螺旋：A-DNA，B-DNA左手螺旋：Z-DNAABZABZ3、DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)1）定義：指DNA雙螺旋進(jìn)一步扭曲盤(pán)繞所形成的特定空間結(jié)構(gòu)。是一種比雙螺旋更高層次的空間構(gòu)象。2）主要形式：超螺旋結(jié)構(gòu)（正超螺旋和負(fù)超螺旋）線(xiàn)狀DNA形成的超螺旋環(huán)狀DNA形成的超螺旋拓?fù)洚悩?gòu)酶or溴化乙錠拓?fù)洚悩?gòu)酶or溴化乙錠DNA扭曲與雙螺旋相同（擰緊）DNA扭曲與雙螺旋相反（松開(kāi)）負(fù)超螺旋松弛DNA正超螺旋第二章染色體與DNA

染色體

DNA的結(jié)構(gòu)

DNA的復(fù)制

DNA的修復(fù)

DNA的轉(zhuǎn)座三、DNA的復(fù)制內(nèi)容提要：●DNA的半保留復(fù)制●與DNA復(fù)制有關(guān)的物質(zhì)●DNA的復(fù)制過(guò)程（大腸桿菌為例）●DNA復(fù)制的其它方式●真核生物中DNA的復(fù)制特點(diǎn)1、定義：由親代DNA生成子代DNA時(shí)，每個(gè)新形成的子代DNA中，一條鏈來(lái)自親代DNA，而另一條鏈則是新合成的，這種復(fù)制方式稱(chēng)半保留復(fù)制。（一）DNA的半保留復(fù)制（semi-conservativereplication）Semi-conservativeConservativeDispersive中國(guó)科學(xué)院上海生化與細(xì)胞所2002年招收碩士研究生分子遺傳學(xué)入學(xué)考試：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明DNA復(fù)制是以半保留方式進(jìn)行的（8分）。2、實(shí)驗(yàn)證據(jù)（1958Meselson和Stahl）：

MatthewMesselsonFranklinStahl“Heavy”DNA“Hybrid”

DNA“l(fā)ight”DNA“Hybrid”DNA3、DNA半保留復(fù)制的生物學(xué)意義：

DNA的半保留復(fù)制表明DNA在代謝上的穩(wěn)定性，保證親代的遺傳信息穩(wěn)定地傳遞給后代。

（二）與DNA復(fù)制有關(guān)的物質(zhì)1、原料：四種脫氧核苷三磷酸（dATP、dGTP、dCTP、dTTP)2、模板：以DNA的兩條鏈為模板鏈，合成子代DNA3、引物：DNA的合成需要一段RNA鏈作為引物4、引物合成酶（引發(fā)酶）：此酶以DNA為模板合成一段RNA,這段RNA作為合成DNA的引物（Primer)。實(shí)質(zhì)是以DNA為模板的RNA聚合酶。5、DNA聚合酶:以DNA為模板的DNA合成酶●以四種脫氧核苷酸三磷酸為底物●反應(yīng)需要有模板的指導(dǎo)●反應(yīng)需要有3-OH存在●DNA鏈的合成方向?yàn)?3性質(zhì)聚合酶Ⅰ聚合酶Ⅱ聚合酶Ⅲ3'5'外切活性+++5'3'外切活性+--5'3'聚合活性+中+很低+很高新生鏈合成--+主要是對(duì)DNA損傷的修復(fù)；以及在DNA復(fù)制時(shí)切除RNA引物并填補(bǔ)其留下的空隙。修復(fù)紫外光引起的DNA損傷DNA復(fù)制的主要聚合酶，還具有3’-5’外切酶的校對(duì)功能，提高DNA復(fù)制的保真性原核生物中的DNA聚合酶(大腸桿菌）

α

β

γ

δ

ε定位細(xì)胞核細(xì)胞核線(xiàn)粒體細(xì)胞核細(xì)胞核3‘-5’外切--+++酶活性功能引物合成修復(fù)作用線(xiàn)粒體DNA的復(fù)制核DNA的復(fù)制RNA引物去掉后把缺口補(bǔ)全真核生物中的DNA聚合酶

6、DNA連接酶（1967年發(fā)現(xiàn)）：若雙鏈DNA中一條鏈有切口，一端是3’-OH，另一端是5’-磷酸基，連接酶可催化這兩端形成磷酸二酯鍵，而使切口連接。但是它不能將兩條游離的DNA單鏈連接起來(lái)

DNA連接酶在DNA復(fù)制、損傷修復(fù)、重組等過(guò)程中起重要作用3‘5‘3‘5‘OHP7、DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶(DNATopisomerase)：拓?fù)洚悩?gòu)酶?：使DNA一條鏈發(fā)生斷裂和再連接，作用是松解負(fù)超螺旋。主要集中在活性轉(zhuǎn)錄區(qū)，同轉(zhuǎn)錄有關(guān)。

例：大腸桿菌中的ε蛋白拓?fù)洚悩?gòu)酶Π：該酶能暫時(shí)性地切斷和重新連接雙鏈DNA，作用是將負(fù)超螺旋引入DNA分子。同復(fù)制有關(guān)。例：大腸桿菌中的DNA旋轉(zhuǎn)酶上海生化所1998年分子遺傳學(xué)試題：拓?fù)洚悩?gòu)酶8、DNA解螺旋酶/解鏈酶（DNAhelicase)

通過(guò)水解ATP獲得能量來(lái)解開(kāi)雙鏈DNA。E.coli中的rep蛋白就是解螺旋酶，還有解螺旋酶I、II、III。rep蛋白沿3’5’移動(dòng)，而解螺旋酶I、II、III沿5’3’移動(dòng)。9、單鏈結(jié)合蛋白(SSBP-single-strandbindingprotein)：穩(wěn)定已被解開(kāi)的DNA單鏈，阻止復(fù)性和保護(hù)單鏈不被核酸酶降解。（三）DNA的復(fù)制過(guò)程（大腸桿菌為例）雙鏈的解開(kāi)

RNA引物的合成

DNA鏈的延伸切除RNA引物，填補(bǔ)缺口，連接相鄰的DNA片段復(fù)制單位——復(fù)制子，一個(gè)復(fù)制子只含一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)。復(fù)制時(shí)，解鏈酶等先將DNA的一段雙鏈解開(kāi)，形成復(fù)制起點(diǎn)，這個(gè)復(fù)制起點(diǎn)的形狀象一個(gè)叉子，故稱(chēng)為復(fù)制叉復(fù)制方向和速度：

單起點(diǎn)、雙向等速多起點(diǎn)、雙向等速雙鏈解開(kāi)、復(fù)制起始（P44）大約20個(gè)DnaA蛋白在ATP的作用下與oriC處的4個(gè)9bp保守序列相結(jié)合在HU蛋白和ATP的共同作用下,Dna復(fù)制起始復(fù)合物使3個(gè)13bp直接重復(fù)序列變性,形成開(kāi)鏈解鏈酶六體分別與單鏈DNA相結(jié)合(需DnaC幫助),進(jìn)一步解開(kāi)DNA雙鏈2、RNA引物的合成DnaB蛋白活化引物合成酶，引發(fā)RNA引物的合成。引物長(zhǎng)度約為幾個(gè)至10個(gè)核苷酸，DNA的半不連續(xù)復(fù)制（semi-discontinuousreplication)DNA復(fù)制時(shí)其中一條子鏈的合成是連續(xù)的，而另一條子鏈的合成是不連續(xù)的，故稱(chēng)半不連續(xù)復(fù)制。在DNA復(fù)制時(shí)，合成方向與復(fù)制叉移動(dòng)的方向一致并連續(xù)合成的鏈為前導(dǎo)鏈；合成方向與復(fù)制叉移動(dòng)的方向相反，形成許多不連續(xù)的片段，最后再連成一條完整的DNA鏈為滯后鏈。3、DNA鏈的延伸在DNA復(fù)制過(guò)程中，前導(dǎo)鏈能連續(xù)合成，而滯后鏈只能是斷續(xù)的合成53的多個(gè)短片段，這些不連續(xù)的小片段稱(chēng)為岡崎片段。4、切除RNA引物，填補(bǔ)缺口，連接相鄰的DNA片段（復(fù)制終止）在DNA聚合酶Ⅰ催化下切除RNA引物；留下的空隙由DNA聚合酶Ⅰ催化合成一段DNA填補(bǔ)上；在DNA連接酶作用下，連接相鄰的DNA鏈雙鏈環(huán)狀、θ型復(fù)制、雙向等速（四）DNA復(fù)制的其它方式滾環(huán)型：?jiǎn)蜗驈?fù)制的特殊方式如：ΦΧ174的雙鏈環(huán)狀DNA復(fù)制型（RF）（1）模板鏈和新合成的鏈分開(kāi);（2）不需RNA引物，在正鏈3‘－OH上延伸（3）只有一個(gè)復(fù)制叉;

D環(huán)復(fù)制（P43）單向復(fù)制的特殊方式如：動(dòng)物線(xiàn)粒體DNA（五）真核生物中DNA的復(fù)制特點(diǎn)1、真核生物每條染色體上有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，多復(fù)制子2、真核生物染色體在全部復(fù)制完之前,各個(gè)起始點(diǎn)不再重新開(kāi)始DNA復(fù)制；而在快速生長(zhǎng)的原核生物中，復(fù)制起點(diǎn)可以連續(xù)開(kāi)始新的復(fù)制(多復(fù)制叉)。真核生物快速生長(zhǎng)時(shí)，往往采用更多的復(fù)制起點(diǎn)。3、真核生物有多種DNA聚合酶。第二章染色體與DNA

染色體

DNA的結(jié)構(gòu)

DNA的復(fù)制

DNA的修復(fù)

DNA的轉(zhuǎn)座四、DNA的修復(fù)DNA修復(fù)系統(tǒng)功能錯(cuò)配修復(fù)恢復(fù)錯(cuò)配堿基切除修復(fù)切除突變的堿基核甘酸切除修復(fù)修復(fù)被破壞的DNADNA直接修復(fù)修復(fù)嘧啶二體或甲基化DNA1、錯(cuò)配修復(fù)●Dam甲基化酶使母鏈位于5’GATC序列中腺甘酸A甲基化●甲基化緊隨在DNA復(fù)制之后進(jìn)行●根據(jù)復(fù)制叉上DNA甲基化程度，切除尚未甲基化的子鏈上的錯(cuò)配堿基

根據(jù)母鏈甲基化原則找出錯(cuò)配堿基的示意圖發(fā)現(xiàn)錯(cuò)配堿基在水解ATP的作用下，MutS，MutL與堿基錯(cuò)配點(diǎn)的DNA雙鏈結(jié)合MutS-MutL在DNA雙鏈上移動(dòng)，發(fā)現(xiàn)甲基化DNA后由MutH切開(kāi)非甲基化的子鏈

甲基化指導(dǎo)的錯(cuò)配修復(fù)示意圖錯(cuò)配堿基位于切口3’下游端，錯(cuò)配堿基位于切口5’上游端，BACK2、堿基切除修復(fù)一些堿基在自發(fā)或悠變下會(huì)發(fā)生脫酰胺，然后改變配對(duì)性質(zhì)，造成氨基轉(zhuǎn)換突變腺嘌呤變?yōu)榇吸S嘌呤與胞嘧啶配對(duì)鳥(niǎo)嘌呤變?yōu)辄S嘌呤與胞嘧啶配對(duì)胞嘧啶變?yōu)槟蜞奏づc腺嘌呤配對(duì)胞嘧啶去氨基生成尿嘧啶如果復(fù)制發(fā)生就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)突變.糖甘水解酶識(shí)別改變了的堿基，把堿基從N-β-糖苷鍵處切下來(lái)，在DNA鏈上形成去嘌呤或去嘧啶位點(diǎn)，統(tǒng)稱(chēng)為AP位點(diǎn)。由AP磷酸內(nèi)切酶將受損核甘酸的糖甘-磷酸鍵切開(kāi)。DNA連接酶連接利用DNA聚合酶I切除損傷部位，補(bǔ)上核苷酸3、核苷酸切除修復(fù)1）通過(guò)特異的核酸內(nèi)切酶識(shí)別損傷部位2）由酶的復(fù)合物在損傷的兩邊切除幾個(gè)核苷酸3）DNA聚合酶以母鏈為模板復(fù)制合成新子鏈4）DNA連接酶將切口補(bǔ)平識(shí)別損傷部位損傷的兩邊切除幾個(gè)核苷酸DNA聚合酶以母鏈為模板復(fù)制合成新子鏈DNA連接酶將切口補(bǔ)平4、DNA的直接修復(fù)在DNA光解酶的作用下將環(huán)丁烷胸腺嘧啶二體和6-4光化物還原成為單體甲基轉(zhuǎn)移酶使O6-甲基鳥(niǎo)嘌呤脫甲基生成鳥(niǎo)嘌呤，防止G-T配對(duì)第二章染色體與DNA

染色體

DNA的結(jié)構(gòu)

DNA的復(fù)制

DNA的修復(fù)

DNA的轉(zhuǎn)座五、DNA的轉(zhuǎn)座（transposition)（一）基本概念：DNA的轉(zhuǎn)座：由可移位因子介導(dǎo)的遺傳物質(zhì)重排現(xiàn)象。轉(zhuǎn)座子（transposon,Tn）：存在與染色體DNA上可自主復(fù)制和位移的基本單位。（二）轉(zhuǎn)座子的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)特征原核生物轉(zhuǎn)座子的類(lèi)型：1、插入序列(insertionalsequence,IS)2、復(fù)合轉(zhuǎn)座子(compositetransposon)3、TnA家族1、插入序列(IS)IS是最簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)座子，不含有任何宿主基因，它們是細(xì)菌染色體或質(zhì)粒DNA的正常組成部分。

轉(zhuǎn)座子常常被定位到特定基因中，造成該基因突變，科學(xué)上有標(biāo)準(zhǔn)命名法對(duì)這些突變進(jìn)行編號(hào)：λ：：IS1

，表示有一個(gè)IS1序列插入到λ噬菌體基因組內(nèi)。IS序列都是可以獨(dú)立存在的單元，帶有介導(dǎo)自身移動(dòng)的蛋白。復(fù)合轉(zhuǎn)座子是一類(lèi)帶有某些抗藥性基因（或其他宿主基因）的轉(zhuǎn)座子，其兩翼往往是兩個(gè)相同或高度同源的IS序列，表明IS序列插入到某個(gè)功能基因兩端時(shí)就可能產(chǎn)生復(fù)合轉(zhuǎn)座子。（P57圖2-32）一旦形成復(fù)合轉(zhuǎn)座子，IS序列就不能再單獨(dú)移動(dòng)，因?yàn)樗鼈兊墓δ鼙恍揎椓耍荒茏鳛閺?fù)合體移動(dòng)。2、復(fù)合轉(zhuǎn)座子(compositetransposon)3、TnA家族沒(méi)有IS序列的、體積龐大的轉(zhuǎn)座子（5000bp以上）帶有3個(gè)基因：β-內(nèi)酰胺酶（AmpR)

轉(zhuǎn)座酶解離酶兩翼都有帶有38bp的倒置重復(fù)序列

P57圖2-33(三）轉(zhuǎn)座作用的機(jī)制插入作用的普遍特征：受體分子中有一段很短的（3-12bp）、被稱(chēng)為靶序列的DNA會(huì)被復(fù)制，使插入的轉(zhuǎn)座子位于兩個(gè)重復(fù)的靶序列之間。對(duì)于不同轉(zhuǎn)座子靶序列長(zhǎng)度不同，但對(duì)于同一個(gè)轉(zhuǎn)座子，靶序列的長(zhǎng)度是一樣的。靶序列的復(fù)制可能起源于特定內(nèi)切酶所造成的粘性DNA未端（P58圖示-34）。靶位點(diǎn)直接重復(fù)序列的形成轉(zhuǎn)座模式轉(zhuǎn)座可分為：復(fù)制性和非復(fù)制性復(fù)制性轉(zhuǎn)座：整個(gè)轉(zhuǎn)座子被復(fù)制，所移動(dòng)和轉(zhuǎn)位的僅僅是原座子的拷貝。轉(zhuǎn)座酶和解離酶分別作用于原始轉(zhuǎn)座子和復(fù)制轉(zhuǎn)座子。如TnA類(lèi)非復(fù)制性轉(zhuǎn)座：原始轉(zhuǎn)座子作為一個(gè)可移動(dòng)的實(shí)體直接被移位，如如IS、Tn5T等復(fù)制性轉(zhuǎn)座子非復(fù)制性轉(zhuǎn)座子華中科技大學(xué)2004年生物化學(xué)與分子生物學(xué)碩士研究生入學(xué)試題利用自己的位點(diǎn)專(zhuān)一重組酶把自己從寄主基因組中的一個(gè)地方移到另一個(gè)地方的遺傳元件叫（）A、啟動(dòng)子B、轉(zhuǎn)座子C、T-DNAD、順?lè)醋樱ㄋ模┺D(zhuǎn)座的遺傳學(xué)效應(yīng)（P58-59）轉(zhuǎn)座引起插入突變轉(zhuǎn)座產(chǎn)生新的基因轉(zhuǎn)座產(chǎn)生染色體畸變（復(fù)制性轉(zhuǎn)座）DNA缺失DNA倒位轉(zhuǎn)座引起生物進(jìn)化Reciprocalrecombinationbetweendirectrepeatsexcisesthematerialbetweenthem;eachproductofrecombinationhasonecopyofthedirectrepeat.Reciprocalrecombinationbetweeninvertedrepeatsinvertstheregionbetweenthem.（五）真核生物中的轉(zhuǎn)座子玉米中的控制因子自主轉(zhuǎn)座子（Ac-Ds）非自主轉(zhuǎn)座子(Spm-En)果蠅中的轉(zhuǎn)座子P轉(zhuǎn)座子（非復(fù)制型）——誘發(fā)雜種不育飛蛾的PB轉(zhuǎn)座因子

玉米的控制元件常在對(duì)表型有明顯但非致死影響的基因附近插入。由于玉米可以無(wú)性繁殖，轉(zhuǎn)座事件的發(fā)生和時(shí)序是可見(jiàn)的，如圖所示。轉(zhuǎn)座改變了等位基因的表達(dá)。因而表現(xiàn)出新表型的細(xì)胞后代。特定細(xì)胞的有絲分裂后代仍駐留在原位置。得到一個(gè)扇形組織，有絲分裂中一個(gè)表型的突變稱(chēng)為“斑駁”效應(yīng)；可在有新表型殘留的原始表型中看出。新表型的區(qū)域大小是由基因型改變的時(shí)間決定的。在細(xì)胞世系中發(fā)生的時(shí)間越早，后代的數(shù)量越多，成熟組織中成斑的數(shù)量也越多，這兩種現(xiàn)象可在核仁顏色變化中生動(dòng)表現(xiàn)出來(lái)，此時(shí)一種顏色在另一種顏色中有成斑現(xiàn)象。

clclcl玉米中控制元件的特征行為以Ds元件為代表，Ds元件最初是以染色體斷裂位點(diǎn)被鑒定的。斷裂的結(jié)果如圖15.20所示。設(shè)想一個(gè)雜合子，DS位于著絲粒及一系列顯性標(biāo)記之間的同源染色體上。另一染色體缺乏Ds且含隱性標(biāo)記(C，bz，nx)。Ds處的斷裂會(huì)產(chǎn)生一個(gè)攜帶顯性標(biāo)記的無(wú)著絲粒片段。由于缺乏著絲粒，此片段會(huì)在有絲分裂中丟失，因此，子代細(xì)胞只含有完整染色體攜帶的隱性標(biāo)記。

Chromosomebreaksgeneratedbytranspositionof"controllingelements".

玉米控制因子的轉(zhuǎn)座引起染色體的突變玉米基因組中含有幾個(gè)控制元件家族。每個(gè)家族的成員都可分為兩類(lèi)：

自主元件(Autonomouselement)有切除和轉(zhuǎn)座的能力。由于自主元件有持續(xù)的活力，它對(duì)任何位點(diǎn)的插入都產(chǎn)生不穩(wěn)定的或“可突變的”等位基因。自主元件本身或其轉(zhuǎn)座能力的丟失，都會(huì)將一個(gè)可突變的等位基因變?yōu)榉€(wěn)定的等位基因。非自主元件(Nonautonomouselement)是穩(wěn)定的。它們一般不會(huì)轉(zhuǎn)座或自發(fā)突變。只有在基因組內(nèi)另一位點(diǎn)存在同家族的另一個(gè)自主元件時(shí)它才會(huì)變得不穩(wěn)定。若在非自主元件的反位補(bǔ)充一個(gè)自主元件，它會(huì)與自主元件共同行使一系列通常的活性，例如轉(zhuǎn)座到新位點(diǎn)?？刂圃易逋ㄟ^(guò)自主元件和非自主元件間的相互作用來(lái)定義。每一家族由單一類(lèi)型的自主元件和許多不同類(lèi)型的非自主元件構(gòu)成。每個(gè)控制元件家族都含有自主成員和非自主成員，自主成分可以轉(zhuǎn)座，非自主成分不能獨(dú)立轉(zhuǎn)座。自主和非自主這樣的配對(duì)組合成分可以分成4個(gè)以上的家族。

自主的Ac元件大部分長(zhǎng)度都被一個(gè)含五個(gè)外顯子的基因占據(jù)。其產(chǎn)物是轉(zhuǎn)座酶。元件末端為一個(gè)11bp的反向重復(fù)序列；在靶序列在插入位點(diǎn)形成8bp重復(fù)。Ds元件的長(zhǎng)度和序列都不同，但是與Ac有關(guān)，它們以相同的11bp倒轉(zhuǎn)重復(fù)序列結(jié)尾。Ds元件比Ac元件短，缺失長(zhǎng)度是不同的。Ds9的一端最少有一個(gè)194bp的缺失。更廣泛的缺失會(huì)使Ds6的長(zhǎng)度僅為2kb——即Ac兩端的各1kb。果蠅中的P轉(zhuǎn)座子黑腹果蠅(D.melanogsater)的一些品系在雜交時(shí)遇到了困難。當(dāng)其中兩個(gè)品系的果蠅雜交時(shí)，子代表現(xiàn)“敗育性狀”，產(chǎn)生一系列的缺陷，包括突變、染色體畸變、減數(shù)分裂不正常分離以及不育。這些相關(guān)的缺陷的出現(xiàn)稱(chēng)為“雜種敗育(Hybriddysgenesis)”?！狿轉(zhuǎn)座子插入基因組W位點(diǎn)而引起。所有P元件擁有31bp的倒轉(zhuǎn)重復(fù)序列，在轉(zhuǎn)座中都會(huì)使靶DNA產(chǎn)生8bp的正向重復(fù)。最長(zhǎng)的P元件約2.9kb，有4個(gè)開(kāi)放的閱讀框。（P62圖示-38）AllPelementspossessinvertedterminalrepeatsof31bp,andgeneratedirectrepeatsoftargetDNAof8bpupontransposition.ThelongestPelementsare~2.9kblongandhavefouropenreadingframes.體細(xì)胞中，僅前兩個(gè)內(nèi)含子被切除，產(chǎn)生一個(gè)ORF0-ORF1-ORF2編碼區(qū)。RNA翻譯產(chǎn)生一個(gè)66kD的蛋白質(zhì)。

——轉(zhuǎn)座阻遏蛋白生殖細(xì)胞組織中，轉(zhuǎn)移內(nèi)含子3會(huì)發(fā)生另外的剪切過(guò)程，將mRNA的4個(gè)閱讀框聯(lián)系起來(lái)，此mRNA翻譯產(chǎn)生一個(gè)87KD蛋白質(zhì)

——轉(zhuǎn)座酶，導(dǎo)致P轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座和配子體敗育雜交敗育取決于基因組中的P轉(zhuǎn)座子和細(xì)胞質(zhì)因子（66KD的阻遏蛋白）的相互作作。小結(jié)典型的轉(zhuǎn)座子末端含有倒轉(zhuǎn)重復(fù)，在插入位點(diǎn)產(chǎn)生正向重復(fù)的短序列。最簡(jiǎn)單的類(lèi)型是細(xì)菌插入序列(IS)，它基本上是由末端倒轉(zhuǎn)重復(fù)序列及其旁側(cè)編碼產(chǎn)物具有轉(zhuǎn)座活性的編碼框構(gòu)成。復(fù)合轉(zhuǎn)座子具有含IS元件的末端模序；IS模序中的一個(gè)或兩個(gè)產(chǎn)生轉(zhuǎn)座酶活性，它們之間的序列經(jīng)常攜帶抗生素抗性。轉(zhuǎn)座子旁側(cè)靶序列重復(fù)的產(chǎn)生反映了轉(zhuǎn)座的一般特征。每一DNA鏈上靶位點(diǎn)都以一個(gè)固定的距離(5或9bp)被交錯(cuò)切開(kāi)。轉(zhuǎn)座子實(shí)際上插入交錯(cuò)酶切產(chǎn)生的單鏈突出末端。靶序列重復(fù)是修復(fù)單鏈區(qū)時(shí)產(chǎn)生的。小結(jié)IS元件、復(fù)合轉(zhuǎn)座子及P元件都以非復(fù)制轉(zhuǎn)座機(jī)制移動(dòng)，在非復(fù)制性轉(zhuǎn)座中元件從供體位點(diǎn)向受體位點(diǎn)定向移動(dòng)。單一的轉(zhuǎn)座酶承擔(dān)這個(gè)反應(yīng)。Tn10家族的轉(zhuǎn)座子被復(fù)制性轉(zhuǎn)座動(dòng)員。供體位點(diǎn)上轉(zhuǎn)座子與靶位點(diǎn)連接后，復(fù)制產(chǎn)生一個(gè)含有兩個(gè)轉(zhuǎn)座子拷貝的共整合分子。此過(guò)程需要轉(zhuǎn)座子編碼的兩個(gè)酶：轉(zhuǎn)座酶識(shí)別轉(zhuǎn)座子末端并將它們與靶序列連接；解離酶提供位點(diǎn)特異性重組功能。小結(jié)玉米控制元件由幾個(gè)家族組成。每一家族含有一種轉(zhuǎn)移能力類(lèi)似于細(xì)菌轉(zhuǎn)座子的自主元件和多個(gè)不同的非自主元件，非自主元件是從自主元件突變(通常是缺失)而來(lái)的。非自主元件無(wú)轉(zhuǎn)座能力，當(dāng)自主元件提供反式激活功能時(shí)，它將恢復(fù)轉(zhuǎn)座及其它功能。小結(jié)黑腹果蠅的P元件產(chǎn)生雜種敗育。攜帶P元件的父系與缺乏P元件的母系雜交后代是不育的。P元件有四個(gè)開(kāi)放閱讀框，它們被內(nèi)含子割裂。前三個(gè)ORFs的剪接產(chǎn)生一個(gè)66kD