遺傳信息傳遞從到

遺傳信息傳遞從到4.1

DNA復(fù)制概述4.2原核生物和真核生物DNA的復(fù)制特點(diǎn)4.3

DNA的損傷與修復(fù)4.4基因突變4.5DNA重組4.6

DNA的轉(zhuǎn)座4.7真核生物中的轉(zhuǎn)座子第2頁,共97頁，2024年2月25日，星期天4.1DNA復(fù)制概述原核生物每個細(xì)胞只含有一條染色體；真核生物每個細(xì)胞常含有多條染色體。在細(xì)胞增殖周期的一定階段，整個染色體組都將發(fā)生精確的復(fù)制，隨后以染色體為單位把復(fù)制的基因組通過細(xì)胞分裂分配到兩個子代細(xì)胞中去。第3頁,共97頁，2024年2月25日，星期天染色體DNA的復(fù)制與細(xì)胞分裂之間存在著密切的聯(lián)系。關(guān)于染色體復(fù)制與細(xì)胞分裂的協(xié)同作用，目前有兩個假說。第4頁,共97頁，2024年2月25日，星期天一個假說認(rèn)為，細(xì)胞開始分裂前，染色體復(fù)制一圈后，細(xì)胞等了一段時間，也許在染色體復(fù)制過程中產(chǎn)生某種信號，激發(fā)了細(xì)胞分裂，但這種信號至今也沒有得到證明；第5頁,共97頁，2024年2月25日，星期天第二種假說認(rèn)為，染色體在復(fù)制一圈后細(xì)胞迅速開始分裂，如果染色體在復(fù)制過程中出現(xiàn)了某種差錯，復(fù)制就要延遲，在染色體完成復(fù)制以前，細(xì)胞不會分裂。按照第二種假說，只要染色體復(fù)制成功，兩個子細(xì)胞就應(yīng)該各獲得一條完整的染色體DNA。第6頁,共97頁，2024年2月25日，星期天染色體外的遺傳因子，包括細(xì)菌的質(zhì)粒、真核生物的細(xì)胞器以及細(xì)胞內(nèi)共生或寄生的生物DNA。它們的復(fù)制或是受染色體復(fù)制的控制，而與染色體復(fù)制同步；或是不受其控制，在細(xì)胞增殖周期中隨時進(jìn)行復(fù)制。第7頁,共97頁，2024年2月25日，星期天質(zhì)粒在細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制一般有兩種類型：控制型(Stringentcontrol)和松馳控制型(Relaxedcontrol)。第8頁,共97頁，2024年2月25日，星期天前者只在細(xì)胞周期的一定階段進(jìn)行復(fù)制，當(dāng)染色體不復(fù)制時，它也不能復(fù)制，通常每個細(xì)胞內(nèi)只含有1個或幾個質(zhì)粒分子，如F因子。后者的質(zhì)粒在整個細(xì)胞周期中隨時可以復(fù)制，在每個細(xì)胞中有許多拷貝，一般在20個以上，如ColE1質(zhì)粒。第9頁,共97頁，2024年2月25日，星期天在使用蛋白質(zhì)合成抑制劑-氯霉素時，細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成、染色體DNA復(fù)制和細(xì)胞分裂均受到抑制。緊密型質(zhì)粒復(fù)制停止，而松馳型質(zhì)粒繼續(xù)復(fù)制，質(zhì)?？截悢?shù)可由原來20多個擴(kuò)增至1000-3000個，此時質(zhì)粒DNA占總DNA的含量可由原來的2%增加至40-50%。第10頁,共97頁，2024年2月25日，星期天同一復(fù)制系統(tǒng)的不同質(zhì)粒不能在同一宿主細(xì)胞中共同存在，當(dāng)兩種質(zhì)粒同時導(dǎo)入同一細(xì)胞時，它們在復(fù)制及隨后分配到子細(xì)胞的過程中彼此競爭。在一些細(xì)胞中，一種質(zhì)粒占優(yōu)勢，而在另一些細(xì)胞中另一種質(zhì)粒卻占上風(fēng)。第11頁,共97頁，2024年2月25日，星期天當(dāng)細(xì)胞生長幾代后，占少數(shù)的質(zhì)粒將會丟失，因而在細(xì)胞后代中只有兩種質(zhì)粒的一種，這種現(xiàn)象稱質(zhì)粒的不相容性(Incompatibility)。但利用不同復(fù)制系統(tǒng)的質(zhì)粒則可以穩(wěn)定地共存于同一宿主細(xì)胞中。第12頁,共97頁，2024年2月25日，星期天DNA是遺傳信息的載體，在合成DNA時，決定其結(jié)構(gòu)特異性的遺傳信息只能來自其本身，因此，必須以原來存在的分子模板來合成新的分子。第13頁,共97頁，2024年2月25日，星期天生命的遺傳實(shí)際上是染色體DNA自我復(fù)制的結(jié)果。染色體DNA的自我復(fù)制是半保留復(fù)制，以親代DNA分子為模板合成子代DNA。細(xì)胞分裂時，通過DNA準(zhǔn)確地自我復(fù)制(self-replication)，親代細(xì)胞所含的遺傳信息就原原本本地傳送到子代細(xì)胞。第14頁,共97頁，2024年2月25日，星期天親代DNA以自身分子為模板合成新的新的互補(bǔ)鏈，每個子代分子的一條鏈來自親代DNA，另一條鏈則是新合成的，這種方式稱為半保留復(fù)制。第15頁,共97頁，2024年2月25日，星期天4.2原核生物和真核生物DNA的復(fù)制特點(diǎn)4.2.1原核生物DNA的復(fù)制過程4.2.2原核與真核生物DNA的復(fù)制異同第16頁,共97頁，2024年2月25日，星期天4.3DNA的損傷與修復(fù)由于染色體DNA在生命過程中占有至高無上的地位，DNA復(fù)制的準(zhǔn)確性以及DNA日常保養(yǎng)中的損傷修復(fù)有著特別重要的意義。第17頁,共97頁，2024年2月25日，星期天4.3.1DNA損傷：指在生命過程中DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)生的任何改變。單個堿基改變雙螺旋結(jié)構(gòu)的異常扭曲（鏈內(nèi)T二聚體、單鏈缺口、凸起等）第18頁,共97頁，2024年2月25日，星期天4.3.1.1DNA分子自發(fā)性損傷

復(fù)制過程中的損傷指堿基配對時產(chǎn)生的誤差，經(jīng)過DNA聚合酶“矯正”和單鏈結(jié)合蛋白等綜合校對因素作用下仍未被矯正的DNA的損傷。第19頁,共97頁，2024年2月25日，星期天互變異構(gòu)指DNA分子中四種堿基自發(fā)地使氫原子改變位置，產(chǎn)生互變異構(gòu)體，進(jìn)一步使堿基配對的方式發(fā)生改變，這樣在復(fù)制后的子鏈上就可能出現(xiàn)錯誤。A------A’------CA—T就變成G—CA—I—C(非T)下一輪C—G導(dǎo)致AT—GC引起突變C—U–A(非G)下一輪A—T導(dǎo)致GC—AT引起突變

第20頁,共97頁，2024年2月25日，星期天脫氨作用亞硝酸鹽C—U–A(非G)下一輪A—T導(dǎo)致GC—AT引起突變

第21頁,共97頁，2024年2月25日，星期天活性氧引起的誘變活性氧為氧分子電子數(shù)大于O2的O2可與

C、A配對，DNA聚合酶不能矯正其錯誤，造成GC—TA。第22頁,共97頁，2024年2月25日，星期天4.3.1.2物理因素引起的損傷

紫外線(UV)照射引起的DNA損傷主要是形成嘧啶二聚體。

ATTCGAGTTAGCTAAGCTCAATCG第23頁,共97頁，2024年2月25日，星期天4.3.1.3化學(xué)因素引起的損傷烷化劑對DNA的損傷當(dāng)烷化劑和DNA作用時，可以將烷基加到核酸的堿基上去。結(jié)果是形成鏈內(nèi)或鏈間鉸鏈。

第24頁,共97頁，2024年2月25日，星期天堿基類似物對DNA的損傷是一類結(jié)構(gòu)與堿基相似的人工化合物，5-BU與U結(jié)構(gòu)類似，酮式能與A配對，烯醇式能與G配對。結(jié)果引起A-T----G-C轉(zhuǎn)變。第25頁,共97頁，2024年2月25日，星期天4.3.2DNA的修復(fù)修復(fù)是生物機(jī)體細(xì)胞在長期進(jìn)化中形成的一種保護(hù)功能，在遺傳信息傳遞的穩(wěn)定性方面具有重要作用。第26頁,共97頁，2024年2月25日，星期天切除修復(fù)錯配修復(fù)直接修復(fù)重組修復(fù)易錯修復(fù)和SOS應(yīng)急反應(yīng)第27頁,共97頁，2024年2月25日，星期天4.3.2.1切除修復(fù)4.3.2.1.1堿基切除修復(fù)所有細(xì)胞中都帶有能識別受損核酸位點(diǎn)的*糖苷水解酶，它能特異性切除受損核苷酸上的N-β－糖苷鍵，在DNA鏈上形成去嘌呤或去嘧啶位點(diǎn)（AP位點(diǎn)）。DNA分子中一旦產(chǎn)生了AP位點(diǎn)，*AP核酸內(nèi)切酶就會把受損核苷酸的糖苷-磷酸鍵切開，并移去包括AP位點(diǎn)核苷酸在內(nèi)的小片段DNA，由DNA聚合酶I合成新的片段，最終由*DNA連接酶把兩者連成新的被修復(fù)的DNA鏈→堿基切除修復(fù)(base-excisionrepair)。第28頁,共97頁，2024年2月25日，星期天第29頁,共97頁，2024年2月25日，星期天4.3.2.1.1核苷酸切除修復(fù)當(dāng)DNA鏈上相應(yīng)位置的核苷酸發(fā)生損傷，導(dǎo)致雙鏈之間無法形成氫鍵，則由核苷酸切除修復(fù)(nucleotide-excisionrepair)系統(tǒng)負(fù)責(zé)修復(fù)。第30頁,共97頁，2024年2月25日，星期天損傷發(fā)生后，首先由DNA切割酶(exci-nuclease)在己損傷的核苷酸5’和3’位分別切開磷酸糖苷鍵，產(chǎn)生一個由12～13個核苷酸(原核生物)或27～29個核苷酸(人類或其他高等真核生物)的小片段，移去小片段后由DNA聚合酶Ⅰ(原核)或ε（真核)合成新的片段，并由DNA連接酶完成修復(fù)中的最后一道工序。第31頁,共97頁，2024年2月25日，星期天第32頁,共97頁，2024年2月25日，星期天4.3.2.2錯配修復(fù)(mismatchrepair)錯配修復(fù)可以將DNA子鏈中的錯配幾乎完全能被修復(fù)。該系統(tǒng)識別母鏈靠Dam甲基化酶，它能使位于5’GATC序列中A的N6位甲基化。一旦復(fù)制叉通過復(fù)制起始位點(diǎn)，母鏈就會在開始DNA合成前的一小點(diǎn)時間（幾秒鐘至幾分鐘）內(nèi)被甲基化。第33頁,共97頁，2024年2月25日，星期天此后，只要兩條DNA鏈上堿基配對出現(xiàn)錯誤，錯配修復(fù)系統(tǒng)就會根據(jù)“保存母鏈，修正子鏈”的原則，找出錯誤堿基所在的DNA鏈，并在對應(yīng)于母鏈甲基化腺苷酸上游G的5'位置切開子鏈。第34頁,共97頁，2024年2月25日，星期天第35頁,共97頁，2024年2月25日，星期天第36頁,共97頁，2024年2月25日，星期天4.3.2.3直接修復(fù)(directrepair)生物體內(nèi)還存在多種DNA損傷以后直接修復(fù)(directrepair)，不需要切除堿基或核苷酸的機(jī)制。兩個例子：1、在DNA光解酶(Photolyase)的作用下把在光下或經(jīng)紫外光照射形成的環(huán)丁烷胸腺嘧啶二體及6-4光化物(6-4photoproduct)還原成為單體的過程。2、生物體內(nèi)還廣泛存在著使06-甲基鳥嘌呤脫甲基化的甲基轉(zhuǎn)移酶，以防止形成G-T配對。第37頁,共97頁，2024年2月25日，星期天第38頁,共97頁，2024年2月25日，星期天第39頁,共97頁，2024年2月25日，星期天4.3.2.4重組修復(fù)(recombinationrepair)

切除修復(fù)發(fā)生在下一輪DNA復(fù)制前，又稱復(fù)制前修復(fù)。肌體細(xì)胞對在復(fù)制起始時尚未修復(fù)的DNA損傷部位可以先復(fù)制再修復(fù)，這種方式稱為重組修復(fù)。

這個過程發(fā)生在復(fù)制后，又稱復(fù)制后修復(fù)。第40頁,共97頁，2024年2月25日，星期天復(fù)制重組再合成第41頁,共97頁，2024年2月25日，星期天重組修復(fù)機(jī)制的缺陷，有可能導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，婦女Brca1和Brca2兩個基因如果有缺陷，發(fā)生乳腺癌的概率為80%。

第42頁,共97頁，2024年2月25日，星期天4.3.2.5易錯修復(fù)和SOS應(yīng)急反應(yīng)許多能造成DNA損傷或抑制DNA復(fù)制的過程能引起一系列復(fù)雜的誘導(dǎo)效應(yīng)，這種效應(yīng)稱為應(yīng)急反應(yīng)(SOSresponse)。SOS包括誘導(dǎo)DNA損傷修復(fù)、誘變效應(yīng)、細(xì)胞分裂的抑制以及溶源性細(xì)菌釋放噬菌體等，細(xì)胞癌變也與SOS反應(yīng)有關(guān)。第43頁,共97頁，2024年2月25日，星期天SOS反應(yīng)是細(xì)胞DNA受到損傷或復(fù)制系統(tǒng)受到抑制的緊急情況下，細(xì)胞為求生存而產(chǎn)生的一種應(yīng)急措施。SOS反應(yīng)誘導(dǎo)的修復(fù)系統(tǒng)包括：避免差錯的修復(fù)（errorfreerepair）和易產(chǎn)生差錯的修復(fù)（errorpronerepair）兩類。第44頁,共97頁，2024年2月25日，星期天錯配修復(fù)、直接修復(fù)、切除修復(fù)和重組修復(fù)都能夠識別DNA的損傷部位或錯配堿基而加以消除，在這些修復(fù)過程中不引入錯誤堿基，屬于避免差錯的修復(fù)。第45頁,共97頁，2024年2月25日，星期天由于SOS反應(yīng)還能誘導(dǎo)產(chǎn)生缺乏校對功能的DNA聚合酶，所以在DNA鏈的損傷部位即使出現(xiàn)不配對堿基，復(fù)制也能繼續(xù)進(jìn)行，以保證細(xì)胞的存活，叫易產(chǎn)差錯的修復(fù)。第46頁,共97頁，2024年2月25日，星期天SOS反應(yīng)可誘導(dǎo)產(chǎn)生DNA聚合酶Ⅳ和Ⅴ，它們不具有3’核酸外切酶的校正功能，但在DNA鏈的損傷部位即使出現(xiàn)不配對的堿基，仍然能催化核苷酸的聚合，使復(fù)制繼續(xù)進(jìn)行，這種情況下允許錯配可增加細(xì)胞存活的機(jī)會。第47頁,共97頁，2024年2月25日，星期天SOS反應(yīng)可使細(xì)菌細(xì)胞的分裂受到抑制，結(jié)果形成絲狀體。其生理意義是在DNA復(fù)制受到阻礙的情況下避免因細(xì)胞分裂而產(chǎn)生不含DNA的細(xì)胞，或者使細(xì)胞有更多進(jìn)行重組和修復(fù)的機(jī)會。第48頁,共97頁，2024年2月25日，星期天SOS反應(yīng)廣泛存在于原核和真核生物，它是生物體在不利環(huán)境中求得生存的一種基本功能。主要包括兩方面的內(nèi)容：①DNA的修復(fù)；②導(dǎo)致變異。第49頁,共97頁，2024年2月25日，星期天4.4基因突變作為遺傳物質(zhì)的DNA有三個主要功能：①通過復(fù)制和分裂將遺傳物質(zhì)由親代傳給子代；②通過轉(zhuǎn)錄使遺傳信息在子代得以表達(dá)；③通過變異在自然選擇中獲得新的遺傳信息。第50頁,共97頁，2024年2月25日，星期天基因突變(mutation)：是在基因內(nèi)的遺傳物質(zhì)發(fā)生可遺傳的結(jié)構(gòu)和數(shù)量的變化，通常產(chǎn)生一定的表型。廣義的突變包括染色體畸變和基因突變。遺傳重組也導(dǎo)致可遺傳的變異，因此，染色體畸變、基因突變、遺傳重組是可遺傳變異的基礎(chǔ)。第51頁,共97頁，2024年2月25日，星期天4.4.1基因突變的類型1、堿基對置換：指DNA錯配對堿基在復(fù)制后被固定下來，由原來的一個堿基對被另一個堿基對所取代，又稱為點(diǎn)突變。堿基對置換有轉(zhuǎn)換和顛換兩種。2、插入突變：指在基因的序列中插入了一個堿基或一段外來DNA導(dǎo)致的突變。包括同義突變、錯義突變和無意突變。第52頁,共97頁，2024年2月25日，星期天突變熱點(diǎn)：是指DNA分子上任意位點(diǎn)發(fā)生突變的頻率并不相等，在某些位點(diǎn)發(fā)生突變的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其平均數(shù)，成為突變熱點(diǎn)。第53頁,共97頁，2024年2月25日，星期天4.4.2誘變劑的作用在自然條件下發(fā)生的突變稱為自發(fā)突變。自發(fā)突變的頻率很低，約10-10左右。能夠提高突變率的物理或化學(xué)因子稱為誘變劑(mutagen)。①堿基類似物：5-BU與T結(jié)構(gòu)相似；②堿基修飾劑：亞硝酸；③嵌合染料(EB)；④紫外線和電離輻射第54頁,共97頁，2024年2月25日，星期天4.4.3基因突變的主要后果生物功能喪失獲得新功能癌癥發(fā)生第55頁,共97頁，2024年2月25日，星期天

4.5DNA的重組DNA分子內(nèi)或分子間發(fā)生遺傳信息的重新組合，成為遺傳重組或基因重組。重組產(chǎn)物稱為重組體DNA(recombinantDNA)。真核生物基因組間重組多發(fā)生在減數(shù)分裂時同源染色體之間的交換。細(xì)菌及噬菌體的基因組為單倍體，來自不同親代兩組DNA之間可通過多種形式進(jìn)行遺傳重組。第56頁,共97頁，2024年2月25日，星期天有了突變和重組，才能產(chǎn)生遺傳變異，然后才有遺傳漂變和自然選擇，才有進(jìn)化。所以，遺傳變異是生物進(jìn)化的基礎(chǔ)。第57頁,共97頁，2024年2月25日，星期天遺傳變異的根本原因是突變。然而突變的機(jī)率很低，且多數(shù)是有害的。如果生物只有突變沒有重組，在積累具有選擇優(yōu)勢突變的同時不可避免地積累許多難以擺脫的不利突變。有利突變隨不利突變一起被淘汰，新的優(yōu)良基因就不可能出現(xiàn)。DNA重組對生物進(jìn)化起著關(guān)鍵性的作用。第58頁,共97頁，2024年2月25日，星期天4.5.1同源重組同源重組(homologousrecombination)：由兩條同源區(qū)的DNA分子，通過配對、鏈斷裂和再連接，而產(chǎn)生的片段間交換的過程。Holliday模型詳見書本圖和遺傳學(xué)教材第59頁,共97頁，2024年2月25日，星期天4.5.2細(xì)菌的基因轉(zhuǎn)移與重組細(xì)菌的基因轉(zhuǎn)移主要有四種機(jī)制：接合(conjugation)、轉(zhuǎn)化(transformation)、轉(zhuǎn)導(dǎo)(transduction)和細(xì)胞融合（cellfusion）。第60頁,共97頁，2024年2月25日，星期天①細(xì)菌的接合細(xì)菌的細(xì)胞相互接觸時遺傳信息可由一個細(xì)胞轉(zhuǎn)移到另一細(xì)胞，稱為接合作用。供體細(xì)胞為雄性，受體為雌性。通過接合而轉(zhuǎn)移DNA的能力由接合質(zhì)粒提供，與接合功能有關(guān)的蛋白質(zhì)均由接合質(zhì)粒所編碼。能夠促使染色體基因轉(zhuǎn)移的接合質(zhì)粒稱為致育因子(fertilityfactor，F(xiàn)因子)。第61頁,共97頁，2024年2月25日，星期天大腸桿菌F因子是雙鏈閉環(huán)的大質(zhì)粒，總長約100kb，復(fù)制起點(diǎn)為oriV。F因子可以在細(xì)胞內(nèi)游離存在(F+)，也可以整合到宿主染色體內(nèi)(Hfr)。整合F因子的大腸桿菌菌株具有較高頻率的重組(high-frequencyrecombination)，稱為Hfr菌株。F因子可以整合在染色體不同位置，由此而得到不同的Hfr菌株。第62頁,共97頁，2024年2月25日，星期天②細(xì)菌的遺傳轉(zhuǎn)化遺傳轉(zhuǎn)化(genetictransformation)是指細(xì)菌品系由于吸收了外源DNA而發(fā)生遺傳性狀的改變現(xiàn)象。第63頁,共97頁，2024年2月25日，星期天感受態(tài)細(xì)胞（competentcell）：受體細(xì)胞經(jīng)過一些特殊方法（如電擊、CaCl2）處理后，細(xì)胞膜的通透性發(fā)生了暫時性改變，成為能允許外源DNA分子進(jìn)入的狀態(tài)。第64頁,共97頁，2024年2月25日，星期天③細(xì)菌的轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)導(dǎo)(transduction)：是通過噬菌體將基因從供體轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞的過程。④細(xì)菌的細(xì)胞融合由細(xì)胞質(zhì)膜融合導(dǎo)致的基因轉(zhuǎn)移和重組。在實(shí)驗室中用溶菌酶除去細(xì)菌細(xì)胞壁的肽聚糖，使其成為原生質(zhì)體，可人工促進(jìn)原生質(zhì)體融合，由此使兩菌株的DNA發(fā)生廣泛的重組。第65頁,共97頁，2024年2月25日，星期天4.6DNA的轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)座子（transposon）：是在基因組中可以移動的一段DNA序列。一個轉(zhuǎn)座子由基因組的一個位置轉(zhuǎn)移到另一個位置的過程稱為轉(zhuǎn)座或移位(transposition)。本質(zhì)是由轉(zhuǎn)座子（可移位因子）介導(dǎo)的遺傳物質(zhì)重排現(xiàn)象。第66頁,共97頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)座子是一些較短的DNA序列，可以轉(zhuǎn)移到細(xì)胞基因組的任何位置。由于它不需要序列間具有同源性，也不是位點(diǎn)特異性的，所以轉(zhuǎn)座作用又被稱為異常重組。第67頁,共97頁，2024年2月25日，星期天與DNA的同源重組相比，轉(zhuǎn)座作用發(fā)生的頻率要低得多。轉(zhuǎn)座作用能說明在細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的許多基因缺失或倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象，而且它常被用于構(gòu)建新的突變體。第68頁,共97頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)座作用的特點(diǎn)①能從基因組的一個位點(diǎn)轉(zhuǎn)移到另一個位點(diǎn)（又稱跳躍基因）；②不以獨(dú)立形式存在；③轉(zhuǎn)座子編碼自身的轉(zhuǎn)座酶；④轉(zhuǎn)座的頻率很低；⑤轉(zhuǎn)座作用可引起基因表達(dá)內(nèi)容的改變甚至失活。第69頁,共97頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)座可分為復(fù)制性和非復(fù)制性兩大類。在復(fù)制性轉(zhuǎn)座中，整個轉(zhuǎn)座子被復(fù)制，所移動和轉(zhuǎn)位的是原轉(zhuǎn)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。

第70頁,共97頁，2024年2月25日，星期天在非復(fù)制性轉(zhuǎn)座中，原始轉(zhuǎn)座子作為一個可移動的實(shí)體直接被移位。第71頁,共97頁，2024年2月25日，星期天4.6.1轉(zhuǎn)座子的分類和結(jié)構(gòu)特征轉(zhuǎn)座子(transposon，Tn)：是存在于染色體DNA上可自主位移（非復(fù)制性）和復(fù)制（復(fù)制性）的基本單位。第72頁,共97頁，2024年2月25日，星期天1、IS序列最簡單的轉(zhuǎn)座子只含有與轉(zhuǎn)座有關(guān)的酶基因，不含有任何宿主基因（包括抗藥性基因），常被稱為插入序列(insertionalSequence，IS)。

IS序列都是可以獨(dú)立存在的單元，帶有介導(dǎo)自身移動的蛋白。第73頁,共97頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)座子常常被定位到特定的基因中，造成該基因突變?？茖W(xué)上用標(biāo)準(zhǔn)命名法對這些突變進(jìn)行編號，如λ::IS1表示有一個IS1的序列插入到噬菌體λ基因組內(nèi)。第74頁,共97頁，2024年2月25日，星期天表2-13IS序列的結(jié)構(gòu)特征比較長度/bp兩端倒置重復(fù)區(qū)/bp靶位點(diǎn)正向重復(fù)區(qū)/bp靶位點(diǎn)IS1IS2IS4IS5IS10RIS50RIS90376813271428119513291531105723411816229189511或124999隨機(jī)有熱點(diǎn)AAAN20TTT有熱點(diǎn)NGCTNAGCN有熱點(diǎn)未知第75頁,共97頁，2024年2月25日，星期天它們都是很小的DNA片段(約lkb)，末端具有倒置重復(fù)序列，轉(zhuǎn)座時往往復(fù)制宿主靶位點(diǎn)一小段(4～15bp)DNA，形成位于IS序列兩端的正向重復(fù)區(qū)。第76頁,共97頁，2024年2月25日，星期天第77頁,共97頁，2024年2月25日，星期天2、復(fù)合型轉(zhuǎn)座子復(fù)合型轉(zhuǎn)座子(compositetransposon)：是一類除了轉(zhuǎn)座酶基因之外，還帶有抗藥性基因(或其他宿主基因)的轉(zhuǎn)座子。因結(jié)構(gòu)大而復(fù)雜，故稱為復(fù)合轉(zhuǎn)座子。第78頁,共97頁，2024年2月25日，星期天其兩翼往往是兩個相同或高度同源的IS序列，表明IS序列插入到某個功能基因兩端時就可能產(chǎn)生復(fù)合轉(zhuǎn)座子(圖2-32)。Ⅰ型：第79頁,共97頁，2024年2月25日，星期天圖2-32第80頁,共97頁，2024年2月25日，星期天一旦形成復(fù)合轉(zhuǎn)座子，IS序列就不能再單獨(dú)移動，因為它們的功能被修飾了，只有作為復(fù)合體移動。第81頁,共97頁，2024年2月25日，星期天

Ⅱ型主要指TnA家族:沒有IS序列、體積龐大(5000bp以上)、帶有3個基因，其中一個編碼β-內(nèi)酰胺酶(AmpR)，另兩個則是轉(zhuǎn)座作用所必須的。這類轉(zhuǎn)座子兩翼帶有38bp的倒置重復(fù)序列。第82頁,共97頁，2024年2月25日，星期天第83頁,共97頁，2024年2月25日，星期天復(fù)合型轉(zhuǎn)座子的特點(diǎn)①末端反向重復(fù)序列，為轉(zhuǎn)座酶所必須；②中間的開放閱讀框架（ORF）作為標(biāo)記基因；③轉(zhuǎn)位后靶位點(diǎn)成為正向重復(fù)序列。第84頁,共97頁，2024年2月25日，星期天4.6.2轉(zhuǎn)座作用的機(jī)制轉(zhuǎn)座時發(fā)生的插入作用的普遍特征是受體分子中有一段很短的(3～l2bp)、被稱為靶序列的DNA會被復(fù)制，使插入的轉(zhuǎn)座子位于兩個重復(fù)的靶序列之間。對于一個特定的轉(zhuǎn)座子來說，它所復(fù)制的靶序列長度是一樣的，如IS1兩翼總有9個堿基對的靶序列，而Tn3兩端總有5bp的靶序列。靶序列的復(fù)制起源于特定內(nèi)切酶所造成的粘性DNA末端。第85頁,共97頁，2024年2月25日，星期天第86頁,共97頁，2024年2月25日，星期天4.6.3轉(zhuǎn)座作用的遺傳學(xué)效應(yīng)(1)轉(zhuǎn)座引起插入突變各種IS、Tn都可以引起插入突變。如果插入位于某操縱子的前半部分，就可能造成極性突變，導(dǎo)致該操縱子后半部分結(jié)構(gòu)基因表達(dá)失活;(2)轉(zhuǎn)座產(chǎn)生新的基因如果轉(zhuǎn)座子上帶有抗藥性基因，它一方面造成靶DNA序列上的插入突變，同時也使這個位點(diǎn)產(chǎn)生抗藥性;第87頁,共97頁，2024年2月25日，星期天

(3)影響插入位置鄰近基因的表達(dá)，使宿主表型改變;(4)轉(zhuǎn)座產(chǎn)生的染色體畸變;若同源重組發(fā)生在兩個正向重復(fù)轉(zhuǎn)座區(qū)之間，就導(dǎo)致宿主染色體DNA缺失；若重組發(fā)生在兩個反向重復(fù)轉(zhuǎn)座區(qū)之間，則引起染色體DNA倒位。第88頁,共97頁，2024年2月2