遺傳信息改變

遺傳信息改變第一節(jié)染色體畸變一染色體結(jié)構(gòu)變異：①缺失（deletion）②重復(fù)（duplication）③倒位（inversion）④易位（translocation）結(jié)構(gòu)雜合體（structuralheterozgote）：1對(duì)同源染色體其中一條是正常的而另一條發(fā)生結(jié)構(gòu)變異，含這類染色體的個(gè)體或細(xì)胞稱為結(jié)構(gòu)雜合體。結(jié)構(gòu)純合體（structuralhomozygote）：若含有對(duì)同源染色體都產(chǎn)生了相同結(jié)構(gòu)變異的個(gè)體或細(xì)胞稱為結(jié)構(gòu)純合體。第2頁,共85頁，2024年2月25日，星期天1.缺失(deletion)：缺失(deletion)：正常染色體某一區(qū)段丟失，導(dǎo)致該區(qū)段基因丟失。缺失發(fā)生在染色體內(nèi)部稱中間缺失(interstitialdeletion)。較穩(wěn)定。發(fā)生在染色體端點(diǎn)稱頂端缺失(terminaldeletion)。缺少端粒，易于其他染色體斷裂片段重新愈合，形成雙著絲粒染色體，在減數(shù)分裂時(shí)形成染色體橋（chromosomalbridge）。自身頭尾相接形成環(huán)狀染色體（ringchromosome）第3頁,共85頁，2024年2月25日，星期天缺失的產(chǎn)生：①染色體損傷斷裂，②染色體發(fā)生紐結(jié)，③同源染色體不等交換（unequalcrossingover），④轉(zhuǎn)座因子引起的缺失。缺失的遺傳和表型效應(yīng)：①引起生物死亡或異常。影響生活力程度取決于缺失基因的多少和重要程度，缺失純合體（一對(duì)同源染色體的兩條染色體的響應(yīng)片段都發(fā)生缺失）不能存活。人類的貓叫綜合癥是5號(hào)染色體短臂缺失。②出現(xiàn)假顯性或擬顯性(pseudodominance)：由于顯性基因的缺失使原不應(yīng)表現(xiàn)的隱性基因的效應(yīng)表現(xiàn)出來。第4頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第5頁,共85頁，2024年2月25日，星期天2、重復(fù)（duplication）重復(fù)（duplication）：指染色體增加了一些相同的基因區(qū)段。重復(fù)區(qū)段的基因排列順序與原染色體的相同稱為順接重復(fù)（tandemduplication）；原染色體基因順序相反稱為反接重復(fù)（reverseduplication）。同臂重復(fù)：重復(fù)的片段在同一條染色體臂上；異臂重復(fù)：重復(fù)的片段在不同的染色體臂上。重復(fù)的產(chǎn)生：①斷裂-融合橋的形成，②染色體紐結(jié)，③不等交換第6頁,共85頁，2024年2月25日，星期天重復(fù)的遺傳和表型效應(yīng)①破壞了正常的連鎖群，影響交換率。②劑量效應(yīng)（dosageeffect）：由于重復(fù)使得基因數(shù)量增加，導(dǎo)致該基因所控制的性狀表達(dá)量的增加。③位置效應(yīng)（positioneffect）：由于基因重復(fù)的位置不同，其與相鄰基因的位置不同，而使表型不同。④影響生物發(fā)育和性細(xì)胞生活力第7頁,共85頁，2024年2月25日，星期天3．倒位（inversion）倒位（inversion）：指一個(gè)染色體上某區(qū)段正常排列順序發(fā)生180℃顛倒。臂內(nèi)倒位：顛倒發(fā)生在染色體一個(gè)臂內(nèi)稱為臂內(nèi)倒位（paracentricinversion）；臂間倒位：發(fā)生在兩個(gè)臂間稱為臂間倒位（pericentricinversion）。倒位的產(chǎn)生：①染色體紐結(jié)、斷裂和重接。②轉(zhuǎn)座子引起染色體倒位。第8頁,共85頁，2024年2月25日，星期天倒位的遺傳和表型效應(yīng)：①引起基因重排：改變了基因的位置和順序，破壞了基因的正常連鎖結(jié)構(gòu)，。②形成倒位圈：倒位雜合體在染色體聯(lián)會(huì)時(shí)，形成倒位圈③對(duì)生活力影響：倒位區(qū)段不大，不會(huì)影響生活力；如倒位區(qū)段大，就會(huì)使倒位雜合體高度不育。倒位純合體正常，不影響生活力。④對(duì)物種進(jìn)化的影響：倒位純合體其染色體不能與正常染色體配對(duì)。所以，倒位純合體與正常物種間不能相互受精，產(chǎn)生生殖隔離現(xiàn)象。第9頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第10頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第11頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4.易位（translocation）易位（translocation）：指非同源染色體間的某些片段的轉(zhuǎn)移。如果只是一個(gè)染色體的某一區(qū)段轉(zhuǎn)移到一個(gè)非同源染色體上稱單向易位（simpletranslocation）。如果兩個(gè)非同源染色體的某區(qū)段相互轉(zhuǎn)移稱相互易位（reciprocaltranslocation）。羅伯遜易位（Robertsoniantranslocation）：由兩個(gè)非同源的端著絲粒染色體的著絲粒融合，形成一個(gè)大的中或亞中著絲粒染色體。相互易位與基因交換不同，基因交換是一種正常現(xiàn)象。相互易位是一種不正?，F(xiàn)象。第12頁,共85頁，2024年2月25日，星期天易位的遺傳和表型效應(yīng)改變了基因的連鎖群。使原來連鎖遺傳的基因表現(xiàn)為獨(dú)立遺傳。位置效應(yīng)：只改變了基因在染色體上的位置，沒有改變基因的數(shù)目，若常染色質(zhì)區(qū)基因易位到異染色質(zhì)區(qū)，影響基因的表達(dá)。基因重排導(dǎo)致癌基因的活化，原來獨(dú)立遺傳的基因間表現(xiàn)出連鎖遺傳現(xiàn)象；導(dǎo)致易位雜合體出現(xiàn)假連鎖（pseudolinkage）。易位雜合體的育性降低，生產(chǎn)性能下降。第13頁,共85頁，2024年2月25日，星期天人類、黑猩猩、大猩猩、猩猩的染色體比較第14頁,共85頁，2024年2月25日，星期天二、染色體數(shù)目變異染色體數(shù)目的變異：指染色體數(shù)目的增加或減少。分為整倍體變異和非整倍體變異。染色體組：正常體細(xì)胞中形態(tài)、結(jié)構(gòu)和連鎖群（功能）彼此不同的染色體的組成系統(tǒng)。即由不同同源染色體構(gòu)成的一套染色體。一個(gè)染色體組帶有一套基因稱為基因組（denome）。1、整倍體變異（euploidy）：指染色體的數(shù)目成倍的增加或減少。整倍體生物的體細(xì)胞都有確定的染色體組完整倍數(shù)。第15頁,共85頁，2024年2月25日，星期天整倍體變異（euploidy）一倍體（X）（monoploid）：含有一個(gè)染色體組細(xì)胞或生物。含有兩個(gè)染色體組稱為二倍體（2x），含有三個(gè)染色體組稱為三倍體（3x），三倍體以上稱為多倍體。單倍體（haploid）是指含有配子染色體的生物，是正常體細(xì)胞染色體數(shù)的一半。生物體細(xì)胞染色體數(shù)都用2n表示，n只表示生物體配子的染色體數(shù)目，n不代表倍性，倍性用X表示。第16頁,共85頁，2024年2月25日，星期天多倍體①同源多倍體（autopolyploid）：是指增加的染色體組來自同一物種，遺傳基礎(chǔ)同源。同源多倍體在減數(shù)分裂時(shí)，形成染色體均衡的配子的比率很小，所以育性很低。②異源多倍體（allopolyploid）：是指染色體組來源于不同的生物物種。是由不同種屬間個(gè)體雜交后得F1，再經(jīng)染色體加倍產(chǎn)生。異源多倍體是可育的。第17頁,共85頁，2024年2月25日，星期天2非整倍體變異非整倍體：細(xì)胞中含有不完整染色體組的生物。單體（monosomy）：二倍體染色體組丟失了一個(gè)染色體（zn-1）的生物。染色體平衡破壞，基因產(chǎn)物劑量減半，影響性狀發(fā)育，當(dāng)顯性基因丟失，隱性基因表達(dá)。人45，XO和牛59，XO均表現(xiàn)為先天性卵巢發(fā)育不全。缺體（nullsomy）：一對(duì)同源染色體成員全部丟失（2n-2）的生物體。一般不能存活。多體（polysomy）：二倍體染色體增加了一個(gè)或多個(gè)染色體的生物。第18頁,共85頁，2024年2月25日，星期天雙三體（doubletrisomy）二倍體生物增加了兩條不同的染色體（2n+1+1）。四體（tetrasomy）二倍體生物的某一對(duì)同源染色體又增加了一對(duì)相同的染色體（2n+2）。嵌合體（geneticmosaic）：是含有兩種以上染色體數(shù)目或類型細(xì)胞的個(gè)體。如2n/2n-1，XX/XY，XO/XY。人的雌雄嵌合體（XX/XY）可能是早期兩個(gè)受精卵融合，個(gè)體同時(shí)具有雌雄兩套生殖系統(tǒng)。牛的雌雄嵌合體主要出現(xiàn)在異性雙胎的母牛中，公牛為60，XY，母牛為60，XX/60，XY。第19頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)基因突變一、基因突變類型1根據(jù)突變發(fā)生的原因：自發(fā)突變（spontaneousmutation）：由自然環(huán)境或生物體內(nèi)的生理生化因素引起的基因突變。誘發(fā)突變（inducedmutation）：人為的用理化因素對(duì)生物提或細(xì)胞處理產(chǎn)生的基因突變。第20頁,共85頁，2024年2月25日，星期天2根據(jù)突變的方向：回復(fù)突變（reversemutation）由突變型變?yōu)橐吧?。正向突變（forwardmutation）由野生型變?yōu)橥蛔冃汀?根據(jù)突變的表型效應(yīng)：顯性突變（dominantmutation）：由隱性基因變?yōu)轱@性基因的過程。隱性突變（recessivemutation）：由顯性基因突變?yōu)殡[性基因的過程。第21頁,共85頁，2024年2月25日，星期天二、突變產(chǎn)生的時(shí)期和頻率1突變發(fā)生的時(shí)期：突變可以發(fā)生在個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期和任何細(xì)胞。突變發(fā)生在體細(xì)胞中，突變不能傳遞給后代稱為體細(xì)胞突變（somaticmutation）。突變發(fā)生在生殖細(xì)胞中，這種突變可以通過配子傳遞給下一代，在后代的提細(xì)胞和生殖細(xì)胞中會(huì)具有同樣的突變，這種突變稱為種系突變（germ-linemutation）。植物體細(xì)胞突變可通過壓條、嫁接更方法繁殖。動(dòng)物體細(xì)胞突變可通過克隆技術(shù)繁殖。第22頁,共85頁，2024年2月25日，星期天2突變發(fā)生的頻率突變率（mutationrate）：是在一定時(shí)間內(nèi)突變可能發(fā)生的次數(shù)。即突變個(gè)體占總觀察個(gè)體數(shù)的比值。正常情況下，突變率很低，且在不同的生物、不同的基因突變率差異很大。細(xì)菌的突變率在10-4~10-10，高等植物突變率在10-5~10-8，果蠅突變率為10-4~10-5，人的突變率為10-4~4×10-6。第23頁,共85頁，2024年2月25日，星期天三、基因突變的一般特征1突變的可逆性：基因A可以突變?yōu)閍，基因a也可突變?yōu)锳。把Aa叫做正突變（forwardmumation），把a(bǔ)A叫做反突變或回復(fù)突變（backmumation）。在自然界中，正突變的頻率大于反突變的頻率?；蛲蛔兛梢猿霈F(xiàn)反突變，而基因重組和染色體畸變很難出現(xiàn)恢復(fù)突變。所以，可以根據(jù)是否出現(xiàn)反突變來區(qū)分某一個(gè)突變是基因突變還是由于基因重組和染色體畸變等較大區(qū)段的變異引起的突變。第24頁,共85頁，2024年2月25日，星期天2突變的重演性：指同一種生物不同個(gè)體、在不同時(shí)間、不同地點(diǎn)重復(fù)出現(xiàn)相同的突變。即某一突變可以在同種生物的任何個(gè)體中發(fā)生，且不受地域或具體時(shí)間的限制。3突變的多向性：一個(gè)基因可向不同的方向發(fā)生突變?；駻可以突變?yōu)閍1

a2．．a(chǎn)n，a1

a2．．a(chǎn)n間也可以互相突變或反突變?yōu)锳。這些突變是發(fā)生在同源染色體的同一位點(diǎn)，稱為復(fù)等位基因。4突變的平行性：指親緣關(guān)系相近的物種往往發(fā)生相似的突變。即在一個(gè)物種發(fā)生了某一突變，在其親緣關(guān)系相近的物種中也可發(fā)生這樣的突變。第25頁,共85頁，2024年2月25日，星期天5突變的有利性和有害性：基因突變產(chǎn)生新基因，豐富了生物的多樣性。突變和選擇是生物進(jìn)化的基礎(chǔ)。因此，對(duì)生物進(jìn)化的歷史來講，突變是一種有利的現(xiàn)象。但對(duì)于一個(gè)具體個(gè)體來講，突變大多數(shù)是不利的。一個(gè)生物個(gè)體，其遺傳物質(zhì)及其調(diào)控下的代謝過程都達(dá)到了相對(duì)平衡和高度協(xié)調(diào)統(tǒng)一，一旦某基因發(fā)生突變，就會(huì)造成代謝的紊亂，對(duì)生物體不利。但也有一些突變可能對(duì)生物體有利，通過自然選擇而保留下來。第26頁,共85頁，2024年2月25日，星期天四、基因突變的分子機(jī)制1堿基替代（base-pairsubstitution）指一個(gè)堿基對(duì)被另一個(gè)堿基對(duì)代替。DNA分子中一個(gè)嘌呤被另一個(gè)嘌呤取代或一個(gè)嘧啶被另一個(gè)嘧啶取代稱為轉(zhuǎn)換（transition）。若DNA分子中嘌呤被嘧啶取代或嘧啶被嘌呤取代稱為顛換（transversion）。2移碼突變（frameshiftmutation）：在基因編碼區(qū)插入、缺失一個(gè)或兩個(gè)堿基都能引起移碼突變。第27頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第28頁,共85頁，2024年2月25日，星期天3堿基替換和移碼突變的遺傳效應(yīng)錯(cuò)義突變（missensemutation）：由于DNA分子的堿基發(fā)生替換，使mRNA遺傳密碼發(fā)生改變，轉(zhuǎn)錄出新的密碼子，相應(yīng)地轉(zhuǎn)譯出不同的氨基酸，造成蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的改變，從而引起性狀的變異。無義突變（nonesensemutation）：由于DNA分子的堿基發(fā)生替換，使轉(zhuǎn)錄出的mRNA上相應(yīng)位置的三聯(lián)體密碼子成為終止密碼子UAG、UAA或UGA，是肽鏈合成終止，不能合成活性的多肽鏈。第29頁,共85頁，2024年2月25日，星期天同一突變（synonymymutation）：DNA分子發(fā)生堿基替換，形成不同的密碼子，但由于兼并作用，使不同的密碼子轉(zhuǎn)譯出相同的氨基酸，生物的性狀不發(fā)生改變。移碼突變的遺傳效應(yīng)：移碼突變?cè)斐傻倪z傳效應(yīng)比堿基替換大的多，它使缺失或插入位點(diǎn)以后的所有遺傳密碼發(fā)生變化，導(dǎo)致多肽鏈的氨基酸序列發(fā)生較大變化。第30頁,共85頁，2024年2月25日，星期天五突變產(chǎn)生的原因（一）自發(fā)突變1DNA復(fù)制錯(cuò)誤：DNA復(fù)制中可產(chǎn)生堿基的錯(cuò)誤配對(duì)，錯(cuò)誤水平10-7—10-11；同時(shí)由于堿基存在交替變化的互變異構(gòu)體，當(dāng)出現(xiàn)罕見的異構(gòu)體時(shí)，可能和錯(cuò)誤的堿基配對(duì)。DNA中少量堿基的增加和缺失能夠自發(fā)產(chǎn)生，可由新合成鏈和模板鏈的環(huán)出產(chǎn)生，新合成鏈的環(huán)出可增加一個(gè)堿基，模板鏈的環(huán)出回缺失一個(gè)堿基，引起移碼突變。

第31頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第32頁,共85頁，2024年2月25日，星期天2自發(fā)的化學(xué)變化自發(fā)突變中堿基自發(fā)脫嘌呤和脫氨引起堿基缺失或配對(duì)性質(zhì)改變。①脫嘌呤：嘌呤與脫氧核糖的糖苷鍵斷裂，A或C被切下來，在DNA復(fù)制時(shí)，此處隨機(jī)加入堿基造成突變。②脫氨：堿基脫氨后發(fā)生配對(duì)性質(zhì)的改變。5-甲基胞嘧啶（脫氨）是突變熱點(diǎn)（mutationhotspot）第33頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第34頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第35頁,共85頁，2024年2月25日，星期天③氧化作用損傷堿基（oxidativelydamagedbases）引起自發(fā)突變。3增變基因：有一些基因的突變可以大大提高整個(gè)基因組其它基因的突變率，這些基因被稱為增變基因(mutatorgenes)。轉(zhuǎn)座成分的致變：在DNA基因組中能夠進(jìn)行復(fù)制并將一個(gè)拷貝插入新位點(diǎn)的DNA序列。轉(zhuǎn)座成分插入新位點(diǎn)后引起移碼突變。第36頁,共85頁，2024年2月25日，星期天（二）誘發(fā)突變1化學(xué)誘發(fā)突變：堿基類似物：在DNA復(fù)制時(shí)滲入并與互補(bǔ)鏈上的堿基生成氫鍵而配對(duì)。如5-溴尿嘧啶(T類似物），2-氨基嘌呤（A類似物）。5-溴尿嘧啶以酮式結(jié)構(gòu)存在時(shí)，其結(jié)構(gòu)與胸腺嘧啶（T）相似，能與A配對(duì)；以烯醇式存在時(shí)，其結(jié)構(gòu)與胞嘧啶（C）相似，能與G配對(duì)。酮式和烯醇式結(jié)構(gòu)在體內(nèi)可以相互轉(zhuǎn)化。當(dāng)復(fù)制時(shí)，若有5—溴鳥嘧啶存在時(shí)，就可假冒T或C分別A或G配對(duì)，導(dǎo)致堿基發(fā)生轉(zhuǎn)換。2-氨基嘌呤的兩種異構(gòu)體能和T（常態(tài)）和C（稀有態(tài)）第37頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第38頁,共85頁，2024年2月25日，星期天改變DNA化學(xué)結(jié)構(gòu)的誘變劑：如亞硝酸和烷化劑等，亞硝酸會(huì)引起堿基脫氨而導(dǎo)致突變。第39頁,共85頁，2024年2月25日，星期天烷化劑能使DNA分子的堿基烷基化，導(dǎo)致配對(duì)性質(zhì)的改變。第40頁,共85頁，2024年2月25日，星期天羥氨（HA）：還原劑，能是胞嘧啶C6上的氨基羥化，使其配對(duì)性質(zhì)與T相似，引起轉(zhuǎn)換。移碼誘變劑：誘導(dǎo)單個(gè)堿基或數(shù)個(gè)堿基的插入或缺失。丫啶類分子扁平，能插入堿基間，引起鏈斷裂或使DNA雙鏈歪斜，易發(fā)生不等交換，形成重組分子，產(chǎn)生突變（重復(fù)、缺失）；或打開DNA雙鏈，插入或缺失新的堿基，如果這種插入或缺失發(fā)生在基因的編碼區(qū)，則會(huì)形成移碼突變。第41頁,共85頁，2024年2月25日，星期天2紫外線輻射引起突變機(jī)理紫外線輻射引起嘧啶二聚體的形成：嘧啶二聚體是指DNA分子吸收能量，DNA雙鏈解開，相鄰的兩個(gè)嘧啶核苷酸的嘧啶環(huán)的C5和C6間共價(jià)相連，形成嘧啶二聚體。包括胸腺嘧啶二聚體、胞嘧啶二聚體及胸腺嘧啶和胞嘧啶二聚體。第42頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第43頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第44頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第45頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)突變的抑制與修復(fù)一、突變的抑制1密碼子的兼并性：DNA的堿基發(fā)生改變，引起密碼子的改變，但由于密碼子的兼并性，使得合成的氨基酸沒有發(fā)生改變，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不變。2基因內(nèi)抑制：由于堿基的插入或缺失導(dǎo)致移碼突變，但其后又有堿基發(fā)生確實(shí)或插入，結(jié)果使得很少的密碼子發(fā)生改變，引起少數(shù)氨基酸的變化，但不影響多肽鏈的性質(zhì)，不引起突變。第46頁,共85頁，2024年2月25日，星期天3基因間的抑制無義突變和錯(cuò)義突變的抑制：堿基替代引起無義突變或錯(cuò)義突變，同時(shí)該密碼子相對(duì)應(yīng)的tRNA基因的突變，造成反密碼子發(fā)生相應(yīng)改變，攜帶相同的氨基酸合成多肽鏈，使得突變被抑制。移碼突變的抑制：由于堿基的插入或缺失導(dǎo)致移碼突變，此時(shí)若tRNA反密碼子上也增加或減少一個(gè)堿基，從而使得插入或缺失造成的移碼突變被抑制。第47頁,共85頁，2024年2月25日，星期天二、DNA的修復(fù)

（一）DNA復(fù)制的修復(fù)1DNA聚合酶的修復(fù)：

DNA聚合酶的3`-5`外切酶活性切除錯(cuò)配堿基，進(jìn)行糾正修復(fù)。DNA聚合酶修正后，DNA錯(cuò)配頻率達(dá)10-8。2錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)：錯(cuò)配修正酶（mutH、mutL、mutS基因編碼），對(duì)新合成的子代DNA分子進(jìn)行掃描，識(shí)別序列為GATC甲基化腺嘌呤，結(jié)合到此序列和錯(cuò)配位點(diǎn)間，切除含錯(cuò)配堿基的DNA，再有DNA聚合酶和修復(fù)。并要求切除的鏈A是未甲基化的，負(fù)責(zé)不能切除。第48頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第49頁,共85頁，2024年2月25日，星期天3尿嘧啶糖基修復(fù)系統(tǒng)：修復(fù)錯(cuò)配的U或脫氨產(chǎn)生的U。糖基化酶將非正常堿基從脫氧核糖上切除。留下的“洞”稱為AP位點(diǎn)（apurinicorapyrimidinic）。AP核酸內(nèi)切酶識(shí)別此位點(diǎn)，切割形成缺口，DNA聚合酶合成丟失的以及鄰近的核苷酸。第50頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第51頁,共85頁，2024年2月25日，星期天（二）DNA損傷的修復(fù)（嘧啶二聚體的修復(fù)）1光修復(fù)：在紫外線照射下，損傷的DNA在光復(fù)活酶作用下，解開嘧啶二聚體。2暗修復(fù)：又稱切割修復(fù)，UvrABC核酸內(nèi)切酶切割DNA的兩條鏈中受損傷的鏈，可將損傷部分切除，根據(jù)互補(bǔ)鏈的序列合成一段新的DNA替代被清除的部分對(duì)其進(jìn)行修復(fù)。第52頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第53頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第54頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第55頁,共85頁，2024年2月25日，星期天3重組修復(fù)利用一個(gè)同源DNA雙鏈上的一條單鏈，修復(fù)另一個(gè)受損傷的DNA雙鏈上的缺口。是復(fù)制后的修復(fù)，涉及的基因大多是細(xì)胞內(nèi)正常的遺傳重組所需的基因：recA，recBCD等。4二聚體糖基酶修復(fù)系統(tǒng)：與尿嘧啶糖基酶修復(fù)系統(tǒng)相同。第56頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第57頁,共85頁，2024年2月25日，星期天SOS修復(fù)系統(tǒng)是一種旁路系統(tǒng)，為DNA的損傷所誘導(dǎo)。其修復(fù)的結(jié)果是導(dǎo)致突變，是傾向差錯(cuò)的修復(fù)。在未經(jīng)誘導(dǎo)的E.coil細(xì)胞中，全部SOS反應(yīng)有關(guān)的基因都受到LexA蛋白的阻遏，只有當(dāng)DNA受損時(shí)才會(huì)激活RecA蛋白的蛋白酶活性，降解LexA蛋白，使SOS系統(tǒng)的基因表達(dá)，其中也包括與誘變作用有關(guān)的基因。第58頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第59頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)重組與轉(zhuǎn)座

一DNA重組的概念任何造成基因型變化的基因交流都叫遺傳重組廣義重組：由獨(dú)立分配或交換出現(xiàn)新的基因組合的過程。狹義重組：指基因的交換重排而產(chǎn)生的重組。重組類型：1同源重組（homologousrecombination）或普遍性重組（generalizedrecombination），2位點(diǎn)特異性重組（site-specificrecombination），3轉(zhuǎn)座重組（transposition）第60頁,共85頁，2024年2月25日，星期天二、同源重組同源重組發(fā)生在染色體上具有相同或相近序列的DNA區(qū)域。任意一對(duì)同源序列都可以作為底物由有關(guān)的酶催化重組。這些酶對(duì)DNA無堿基序列的特異性，只要兩個(gè)DNA序列相同或接近相同，就可催化重組。在減數(shù)分裂中一對(duì)同源染色體相互分離時(shí)，像繩子的兩股分開一樣，產(chǎn)生扭曲，為了消除張力，只有兩姐妹染色單體在對(duì)應(yīng)位點(diǎn)發(fā)生斷裂才能事張力達(dá)到平衡，然后非姐妹染色單體的斷頭相互重接，產(chǎn)生重組。第61頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第62頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第63頁,共85頁，2024年2月25日，星期天1霍利迪結(jié)構(gòu)(HollidayStructure)霍利迪結(jié)構(gòu)：它是DNA重組過程中的一個(gè)中間體，重組時(shí)兩個(gè)DNA雙鏈體以四股DNA在連結(jié)點(diǎn)形成的十字形DNA分子構(gòu)象。異源雙鏈體

(Heteroduplexes)：指重組DNA分子上兩條鏈不完全互補(bǔ)的區(qū)域。分支遷移（Branchmigration）：一旦兩個(gè)重組的DNA分子形成霍利迪結(jié)構(gòu)，交叉連接點(diǎn)很容易像拉鏈一樣移動(dòng)，從而擴(kuò)大異源雙鏈體區(qū)域，這一程叫分支遷移。第64頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第65頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第66頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第67頁,共85頁，2024年2月25日，星期天2Meselson-Radding模型第68頁,共85頁，2024年2月25日，星期天3、雙鏈斷裂起始重組第69頁,共85頁，2024年2月25日，星期天4大腸桿菌的重組Chi位點(diǎn)是重組熱點(diǎn)，在大腸桿菌中每隔5~10kb有一個(gè)拷貝，其序列為5‘GCTGGTGG-3‘/3‘CGACCACC5’，能促進(jìn)相鄰區(qū)域發(fā)生重組。Chi位點(diǎn)能被雙鏈斷裂所激活。RecBCD具有DNA解旋和核酸酶的活性。它識(shí)別并切割Chi序列，它可以邦助有游離末端的DNA形成單鏈DNA片段，從而有利于RecA蛋白作用。RecA蛋白使單鏈DNA取代雙鏈DNA分子中同源的鏈第70頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第71頁,共85頁，2024年2月25日，星期天在大腸桿菌中有三個(gè)基因編碼的擔(dān)蛋白與重組有關(guān)，ruvA、ruvB和ruvC。RuvA可識(shí)別Holliday連接結(jié)構(gòu)，RuvA四聚體結(jié)合在交換點(diǎn)的四條鏈上；RuvB是一種ATPase，可發(fā)動(dòng)遷移反應(yīng)，以六聚體的形式圍繞在交換點(diǎn)上游的每一條DNA雙鏈周圍。RuvAB復(fù)合體能導(dǎo)致分枝點(diǎn)每秒10~20bp的速度移動(dòng)，能將RecA從DNA中置換出來。ruvC編碼一種核酸內(nèi)切酶能識(shí)別和切開霍利迪結(jié)合點(diǎn)，從而完成重組。第72頁,共85頁，2024年2月25日，星期天三、位點(diǎn)專一性重組

Site-SpecificRecombination位點(diǎn)專一性重組不依賴DNA順序的同源性（有很短的同源性），而依賴與能于某些酶相結(jié)合的特異DNA序列，這些特異的酶能催化DNA鏈的斷裂和重接，進(jìn)而引發(fā)位點(diǎn)專一性重組。第73頁,共85頁，2024年2月25日，星期天1λ噬菌體的整合和解離整合（integrate）：是指噬菌體基因組插到細(xì)菌的染色體中的過程。需要噬菌體DNA與細(xì)菌DNA的專一序列。在溶源lysogenic周期中，噬菌體λDNA是細(xì)菌染色體的一個(gè)整合部分，成為原噬菌體prophage。在裂解lytic周期中，λDNA以獨(dú)立的環(huán)狀分子存在于被侵染的細(xì)菌中。兩種狀態(tài)的改變由位點(diǎn)專一性重組進(jìn)行，游離的λDNA整合integrate進(jìn)寄主DNA，進(jìn)入溶源狀態(tài)；原噬菌體DNA從染色體上剪切excise下來，進(jìn)入裂解狀態(tài)。第74頁,共85頁，2024年2月25日，星期天2整合位點(diǎn)整合與剪切發(fā)生在噬菌體和細(xì)菌的特殊位點(diǎn)上，這個(gè)位點(diǎn)叫附著點(diǎn)attachment

site（att）。細(xì)菌的位點(diǎn)叫attB，由BOB’組成，噬菌體的位點(diǎn)叫attP，由POP’組成。序列O是attB和attP的共同序列，叫核心序列coresequence。B、B’、P、P’是臂，序列各不相同。重組后產(chǎn)生的原噬菌體由新位點(diǎn)界定：左邊的位點(diǎn)叫attL，由BOP’組成，右邊的位點(diǎn)叫attR，由POB’組成。第75頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第76頁,共85頁，2024年2月25日，星期天3整合機(jī)制整合作用發(fā)生在attB和attP之間（attB×attP）。整合需要Int和IHF蛋白；Int有兩個(gè)功能區(qū)，N端功能區(qū)識(shí)別attP的臂，C端功能區(qū)識(shí)別attP和attB的核心區(qū)，在核心序列反向結(jié)合切割位點(diǎn)，在每條鏈切割I(lǐng)HF蛋白結(jié)合在attP中約200bp的序列上，與Int的結(jié)合位點(diǎn)鄰近。第77頁,共85頁，2024年2月25日，星期天第78頁,共85頁，2024年2月25日，星期天四、轉(zhuǎn)座重組transpo