遗传重组的分子机制

合集下载

06.第六章-遗传重组的分子机理

• Mu是一种温和型噬菌体，一般温和型噬菌体如λ噬菌体整合到宿主染色体的特定位置（即位点专一性重组），但是Mu几乎可以插入宿主染色体的任意位置，因而引起很高的基因突变率。
• 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)；

第七章遗传重组

图 23－8 Holiday 重组模型。
b
12
B 3’ 5’ 5’ 3’
3’ 5’ 5’ 3’
3’ 5’ 5’ 3’ 移动联会 3’ 5’
5’ 3’ 交叉连接
3’ 5’ 5’ 3 链交叉
B 3’ 5’ 5 3’
点移动
(8)
A
B
两臂旋转
b a
(9)
A
B
b a
(10)
A
B
A B
b a
(11) A
B
a
b
24
4、RecA蛋白的作用方式
RecA蛋白首先与单链DNA结合（约每分子可结合５个核苷酸），形成一条DNA－蛋白质细丝（需消耗ATP），RecA 蛋白即被活化；活化的RecA将双螺旋解旋和分离，同时试图将其结合的单链与被解旋区域退火，如此继续，直到找到互补顺序。一旦有一小部份被真正“退火”，ATP供应的能量就会继续驱使配对反应趋于完成，其方向是５’→３’（单链部分）。新的杂交双链形成时，RecA蛋白即从原来的单链掉下来。
A
B
a
b
b a
A
b
a
B
A
b
a
B
图 23－8 Holiday 重组模型。
7）Holliday中间体拆分（二次切断），可以有两种情况： Holliday中间体二次切割发生在原断裂的两条单链上，称为非交换型重组，双链中存在异源区域(图10, 11, 12)； Holliday中间体二次切割发生在另外两条单链上，称为交换型重组 (图10’, 11’, 12’)。
25
26
RecA蛋白促进的各类DNA分子间的联会
参与联会的DNA分子可以是多种不同的形态分子的组合；但无论那种组合，其中一个分子是单链分子，或者有足够长度的单链区。

第六章遗传重组

第六章遗传重组1．简述同源重组的Meselson-Radding模型根据Meselson-Radding模型，基因的重组以及转换与异源DNA链的形成有密切关系，具体过程分步论述如下：（1）Holliday中间体的形成：①切断:同源联会的两个DNA分子中任意的一个出现单链切口，切口可能由某些内切酶产生，也可能由使同源DNA接近并发生联会的蛋白质因子作用导致切口的产生。

②链置换:切口处形成的5'端局部解链，酶系统利用切口处的3'-OH合成新链，填补解链后形成的单链空缺。

原有的链被逐步排挤置换出来。

③单链侵入:由链置换产生的单链区段侵入到参与联会的另一条DNA分子因局部解链而产生的单链泡中。

局部解链可能是由于某种DNA结合蛋白的作用产生，也可能由DNA的呼吸作用产生。

④环状DNA单链切除:侵入的单链DNA与参与联会的另一条DNA分子中的互补链形成碱基配对，同时把与侵入单链的同源链置换出来，由此产生D形环状结构。

D形环状结构的单链区随后被5'→3'外切酶切除降解掉。

⑤链同化:D形环状结构切除中产生的3'-OH断头与侵入单链的5'-P在DNA连接酶的作用下共价连接，形成非对称性异源双链区。

异源双链区内往往含有错配碱基，这些错配碱基对面临着细胞内修复系统的修复作用，而修复的结果就有可能造成基因的转换。

⑥异构化:链同化进行过程中，DNA经过一定的扭曲旋转，形成Holliday中间体。

⑦分支迁移:两条DNA分子之间形成的交叉点可以沿 DNA移动，这一过程叫分支迁移。

迁移实际上是两条DNA分子之间交叉的同源单链互相置换的结果，迁移的方向可以朝向DNA 分子的任意一端。

分支迁移使两条DNA分子中都出现异源双链区，此时称之为对称性异源双链区。

异源双链区的修复时间和方式与基因转换的发生与否有密切关系。

Holliday中间体的形成（2）Holliday中间体的拆分及异源双链区的修复①Holliday中间体的拆分Holliday中间体的形成只完成了重组的一半，由它联系在一起的两条DNA分子必须经过拆分回复到彼此分开的双螺旋分子状态。

遗传学中的基因重组机制

遗传学中的基因重组机制基因是生命的基本单位，它构成了个体特征的遗传基础，也是种群遗传变异和进化的驱动力。

基因重组机制指的是在有性生殖过程中，由于染色体的互换、交叉和拼接等作用，使某一段染色体上的一些基因和另一段染色体上的一些基因组合在一起，形成新的基因型和表现型。

基因重组机制是基因遗传多样性的重要来源，也是现代遗传学和生命科学研究的核心内容之一。

一、染色体的互换和交叉染色体是遗传信息的主要承载体，在有性生殖中扮演着至关重要的角色。

染色体的结构和功能非常复杂，其中最关键的是染色体上的DNA分子。

DNA分子是基因的物质基础，也是细胞遗传信息的主要传递者。

在染色体的结构上，DNA分子上带有一些特定的序列，被称为基因。

基因是指导着细胞生化过程和形态结构的核心因素，也是生命活动的基础之一。

染色体的互换和交叉是基因重组的主要方式之一。

在有性生殖过程中，每个个体都有两套相同或不同的染色体，一套来自父亲，一套来自母亲。

在染色体复制和准备分裂的过程中，染色体的不同区域之间会出现一些断裂和重组的现象。

这些断裂和重组的位置受到很多因素的影响，比如说染色体上的特殊序列、染色体的结构和环境等因素。

染色体的互换和交叉不仅涉及到基因的重组和表达，还涉及到染色体本身的结构和功能。

通过染色体的互换和交叉，染色体上的DNA序列得以复制和分离，从而确保了基因组的整体稳定，同时也保证了基因的多样性和变异。

在染色体互换和交叉的过程中，还可能出现一些错误和缺陷，导致染色体的异常和疾病。

因此，染色体的互换和交叉是基因重组机制中一个极其重要、且具有风险和挑战性的研究领域。

二、DNA的拼接和修复在基因重组和表达的过程中，DNA的拼接和修复起着非常关键的作用。

DNA拼接是指DNA分子上的不同片段在空间上的配对、组合和连接，形成一个整体的DNA分子。

DNA拼接也用于修复DNA分子在生物体内部和外部的损伤和缺陷，保证DNA分子的稳定和完整。

DNA拼接的过程非常复杂，需要依靠一系列酶和修饰因子的协同作用。

第六章遗传重组

第六章遗传重组
1
主要内容
概述 6.1 6.2 6.3 6.4
同源重组位点专一性重组转座重组异常重组（了解）
2
概述：
遗传重组是生物界普遍存在的遗传现象。进行有性生殖的物种在减数分裂过程中发生重组。若发生了物理交换，则遗传物质产生新的排列组合。生存→变异→突变，重组适应环境、加速进化；损伤修复等。
链上，因而出现很低的转化频率。
敲除校正基因可使受体菌变为高转化效率菌。
45

P125
必须掌握
同源重组的功能和基本条件
同源重组的生物学功能：（1）对维持种群的遗传多样性有重要意义（2）在真核生物中，同源重组使染色体产生瞬间物理连接，保证了减数分裂中染色体的正确分离；（3）有助于损伤DNA的修复。同源重组的发生应具有以下基本条件：（1）在交换区具有相同或相似的序列；

33
A A a a

粪壳菌的子囊孢子因在减数分裂中或减数分裂后8孢子中发生不同的修复作用，而产生多种不同的分离比。
A A
a a
野生型：突变型分离比有6：2；
4：4；
2：2：2：2等
34
（6）双链断裂修复模型
目前证明通过两个DNA分子之中的一个双链断裂引发重组是个常见的机制。该模型认为参与重组的两个DNA分子之一的两条链被核酸内切酶切断，然后在核酸外切酶作用下产生3’单链黏性末端。两个3’游离末端之一侵入到另一个双螺旋的同源区，臵换“供体”双螺旋的一个单链而形成一段异源双链DNA，并同时产生一个D 环（D-loop）。
5´ 3´
3´
5´
5´ 3´
5´ 片
5´
3´

减数分裂的分子机制及遗传重组的作用

减数分裂的分子机制及遗传重组的作用减数分裂是染色体在生殖细胞分裂中特有的一种减数分裂方式，成对染色体将其数量减半，并产生多个独立的单倍体配子。

减数分裂是性繁殖基础过程中的关键步骤，它是控制基因频率和遗传多样性的主要机制，也是人工生殖和基因技术研究的基础。

减数分裂的过程可以分为两个阶段：减数分裂一和减数分裂二。

在减数分裂一中，同源染色体互相配对并重组，形成连锁降解。

减数分裂一还包括抗正应变和交叉互换，它们是保证染色体塑造和分裂的基本过程。

减数分裂二过程中，每一对同源染色体在游离的状态下分离，并向两个细胞中分配到一个单染色体。

这个过程的结果是生成了4个单倍体的配子，它们在基因型和性指标方面产生了重要的遗传多样性。

减数分裂的分子机制与细胞周期下game级别相关，它涉及到一系列分子调节机制。

其中，减数分裂的起始和调整是由于初级的减数分裂诱导因子和各种细胞调节网络调节的。

在一些同源重组的分子级别研究中，一些关键细胞因子的基因突变和表达异常会引起一些减数分裂的错乱，并导致染色体不平衡和配子遗传性状的异常。

在遗传重组中，基因重组代表的是两父本或亲本来源于不同染色体上的同一物种基因匹配。

这种遗传重组是通过减数分裂的分子机制和细胞调节网络而实现的。

它创造了基因新组合的机会，有可能产生部分新的基因类型，通过选择和演化会涌现新的基因优势。

遗传重组有助于保持物种多样性，有时也会导致某些基因频率的改变或染色体数量的变化。

同时，当配对染色体的同源染色体之间出现断裂或交换时，就会产生遗传多样性，这是遗传重组最主要的目的之一。

遗传重组的作用不只是局限于进化上，它还具有广泛的应用价值。

通过遗传重组技术，不仅可以改善作物和畜牧品种的产量和质量，还可以研究和识别一些病原体和疾病的遗传基础。

例如，人工诱导同源染色体断掉的重组事件可以通过细胞遗传学和分子遗传学方法研究染色体序列和基因结构的变化，以便给特定疾病的诊断和治疗提供依据。

此外，遗传重组技术还被广泛用于检测和判断一些环境污染和放射线辐射对基因组或DNA的影响，这对保护生物多样性和生态稳定性有莫大的好处。

DNA重组的机理---精华版

异常分离与基因转变
在一个杂合体中，如果一染色体把基因A交给它的同源染色体，则它的同源染色体必定把基因a交回给它，所以在真菌中，一个座位上的两等位基因分离时，应该呈现2：2或1：1：1：1或1：2：1的分离(表8-1) ，这就说明重组通常总是交互的。可是Lindegren在面包酵母（Saccharomyces cerevisiae）中发现，有的子囊含有（3A+1a）或（1A+3a）的子囊孢子。以后在脉孢霉、酿酒酵母、子囊菌Ascobolus immersus及果蝇中也发现这种现象。
•片段重组体：切开的链与原来断裂的是同一条链，重组体含有一段异源双链区，其两侧来自同一亲本DNA。 •拼接重组体：切开的链并非原来断裂的链，重组体异源双链区的两侧来自不同亲本DNA。
电镜下的Holliday结构
Meselson-Radding单链侵入模型
Holliday模型中为对称的杂合双链，而实际情况有不均等分离现象，1975年 Meselson-Radding 提出模型解释这种不对称重组现象。
基因重组的相关概念同源重组转座重组位点特异性重组 DNA重组技术简介
一、基因重组
• • 英文名称：gene recombination 定义：是指由于不同DNA链的断裂和连接而产生的DNA片段的交换、插入等的重新组合，形成新的DNA分子的过程。包括发生在生物体内(如减数分裂中异源双链的核酸交换)和在体外环境中用人工手段使不同来源DNA重新组合的过程。
真核生物的转座子
Barbara McClintock
Nobel Prize for Physiology Medicine 1983
玉米的Ac-Ds系统
真核生物的转座子根据其DNA结构和转座机理的不同,分为两类,第一类是反转座子，其转座过程是DNA→RNA→DNA，需要RNA中间体；第二类是DNA转座子，其转座过程是 DNA→DNA，无RNA中间体。

遗传学中的基因重组机制

遗传学中的基因重组机制基因重组机制是一种通过DNA分子重组来产生新的基因组合的过程。

它在遗传学中起到至关重要的作用，导致了基因的多样性和进化。

基因重组可以分为两种类型：亲代重组和后代重组。

亲代重组是指在有性繁殖过程中发生的DNA重组。

它包括三个主要的机制：交叉互换、基因转座和不整合配子结合。

交叉互换是一种重组机制，发生在亲代细胞减数分裂的过程中。

在减数分裂中，亲代染色体通过交换DNA片段来重组基因组。

在交叉互换过程中，亲代染色体由于交叉互换点的不同而产生了不同数量的重组交换事件。

交叉互换在保持染色体稳定性的同时，增加了基因组的变异性。

基因转座是指DNA片段通过酶的作用从一个位置转移到另一个位置。

基因转座元件是能够跳跃到不同的染色体或基因组位置的DNA片段或基因。

这种转座事件导致了基因组的重新组合，从而影响基因的表达和功能。

不整合配子结合是另一种亲代重组的机制，发生在有性繁殖的过程中。

在不整合配子结合中，父本的染色体并不按原来的组合方式传递给子代。

这种不整合配子结合机制导致了基因组的重新组合，并且增加了基因组的多样性。

后代重组是指在细胞分裂和突变过程中发生的DNA重组。

后代重组包括三个主要的机制：突变、杂交和基因测序。

突变是一种发生在DNA复制过程中的错误，导致新的DNA序列的插入、删除或替换。

突变在基因重组中起到了关键的作用，因为它改变了染色体的DNA序列，从而导致了基因组的重组。

杂交是指不同个体之间的DNA重组。

当两个不同物种或品种的个体杂交时，他们的基因组会发生重组。

杂交产生了新的基因组组合，从而增加了基因组的多样性。

基因测序是一种通过DNA测序技术来确定基因组序列的方法。

通过测序技术，可以确定基因组的不同区域的DNA序列。

基因测序揭示了基因组的重组模式和基因组的多样性。

总而言之，基因重组是遗传学中的一个重要概念，可以产生新的基因组合，导致基因的多样性和进化。

亲代重组和后代重组是基因重组的两种机制，包括交叉互换、基因转座、不整合配子结合、突变、杂交和基因测序等过程。

基因重组原理：生物体内基因组的重新组合原理

基因重组原理：生物体内基因组的重新组合原理引言基因重组是指生物体内基因组的重新组合过程，是生物进化和遗传变异的重要机制之一。

通过基因重组，不同基因的片段可以重新组合形成新的基因序列，从而赋予生物新的特征和适应环境的能力。

本文将介绍基因重组的原理，包括DNA 重组、基因片段的交换和重排等过程，以及基因重组在进化和遗传变异中的意义。

第一章：DNA重组DNA重组是指在DNA分子水平上的重组过程。

DNA分子是由四种碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和鸟嘌呤）组成的双链螺旋结构。

在DNA分子复制过程中，DNA双链被解开，形成两条单链模板。

在基因重组过程中，这两条模板可以重新组合形成新的DNA分子。

DNA重组的过程包括两个关键步骤：断裂和连接。

断裂是指DNA分子的双链被酶切开，形成断裂的末端。

连接是指断裂的末端通过酶的作用重新连接起来，形成新的DNA分子。

DNA重组的机制有多种，其中最常见的是同源重组。

同源重组是指在DNA分子中存在相同或相似的序列，这些序列可以作为断裂的末端进行重组。

在同源重组过程中，两条DNA分子通过相同或相似的序列进行配对，然后断裂和连接，形成新的DNA分子。

第二章：基因片段的交换基因片段的交换是指基因组中不同基因片段之间的重组过程。

在基因组中，不同基因片段可以通过重组的方式进行交换，从而形成新的基因序列。

基因片段的交换包括两个关键步骤：断裂和连接。

断裂是指基因组中的某个基因片段被切割出来，形成断裂的末端。

连接是指断裂的末端通过酶的作用重新连接起来，形成新的基因序列。

基因片段的交换可以发生在同一染色体上，也可以发生在不同染色体之间。

在同一染色体上的基因片段交换称为基因内重组，而在不同染色体之间的基因片段交换称为基因间重组。

基因片段的交换是生物进化和遗传变异的重要机制之一。

通过基因片段的交换，不同基因之间的新组合可以产生新的表型特征，从而增加生物适应环境的能力。

第三章：基因重排基因重排是指基因组中基因的顺序重新排列的过程。

DNA的重组(考研分子)知识点梳理

DNA的重组（考研分子）知识点梳理1.D NA分子内或分子间发生遗传信息的重新组合称为遗传重组（genetic recombination）或基因重排（genetic rearrangement），重组产物为重组体DNA，DNA的重组广泛存在于各位生物中，真核生物多发生在减数分裂同源染色体之间的交换2.D NA重组能够迅速增加群体的遗传多样性，使有利的变异与有害的变异分开，通过优化组合积累有意义的遗传信息；为DNA的损伤或复制障碍提供修复机制；调控某些基因的表达或生物的发育过程3.D NA重组（recombination）●概念：指发生在DNA分子内或DNA分子之间的核苷酸序列的交换、重排和转移的现象，是已有遗传物质的重新组合过程，包括同源重组、位点特异性重组和转座重组，是基因变异和物种进化的遗传基础●作用：生物体利用重组产生新的基因或等位基因组合、病毒利用重组将自身DNA整合到宿主细胞DNA中；基因工程技术利用重组进行基因敲除和遗传作图、生物体利用重组进行重组修复●分类●同源重组（homologous recombination）●概念：又称为一般性重组（general recombination），它是由两条具有同源区的DNA分子，通过配对、链的断裂和再连接而产生片段交换的过程，不依赖序列的特异性，只依赖序列的同源性，包括细菌的接合、转化和转导真核生物同源染色体之间的交换等●同源重组的类型●解释同源重组机制的模型●Holliday 模型●内容1)两个同源染色体DNA相互靠近，排列整齐2)两条链在对应的位置上各产生一个单链的断裂3)被切开的链相互入侵、交换、连接形成Holliday中间体4)通过分支迁移产生异源双链DNA5)Holliday中间体切开并修复，形成两个双链重组DNA，根据切开方向分为片段重组体（切开的链与原断裂的链为同一条，产生的重组体有一段异源双链区，异源双链区两侧来自同一亲本DNA链，左）和剪接重组体（切开的链不是原来断裂的链，重组体异源双链区两侧不是来自同一亲本DNA，右）●不足：Holliday模型能够较好地解释同源重组现象，但是两个DNA 分子对应链的相同位置发生断裂的可能性很小●单链断裂模型1)两个同源染色体中某一个DNA分子的一条链发生断裂产生3'末端，入侵另一个DNA分子的同源区的互补链并与之配对，●双链断裂模型1)在一个DNA分子中产生一个双链断裂，DNA外切酶在断裂处进行修剪，产生3'末端，3'末端入侵另一条DNA分子并与之配对，对应的链则被置换出来以原来断裂的链配对，经过修复合成和链的再连接形成两个交叉●细菌的基因转移与重组的机制●接合（conjugation）1)细菌的细胞相互接触时遗传信息从一个细胞转移到另一个细胞的过程2)供体细胞被定义为雄性，受体细胞被定义为雌性，转移DNA的过程由接合质粒完成，能促使染色体DNA基因转移的接合质粒称为F因子，F因子中与基因转移有关的转移区约占整个染色体的三分之一，其中的tra基因编码的蛋白质是构成F性菌毛的亚基，F性菌毛接触受体细胞表面后接合过程被活化，tra S和traT基因编码表面排斥蛋白（防止与F⁺细菌接合），F⁺细菌与受体细胞靠近后，TraD蛋白（一种内膜蛋白）作为DNA的转移通道，Tra I在Tra Y的协助下结合到接合质粒的转移起点切开一条链并与5'端共价结合，Tra I也有解旋酶活性，5'端进入受体细胞内便开始合成互补链，因此受体细胞变为F⁺细胞，而供体中的单链也合成互补链3)F因子也能整合在大肠杆菌染色体DNA上，当F因子启动接合时，质粒基因中转移起点被切开，其前导链引导染色体DNA单链转移，至于转移DNA链长短取决于转移过程的时间，转移到受体中的DNA单链先互补配对成双链，然后与受体DNA发生重组，外源基因的插入需要在两端分别形成交叉连接，即发生两个位点的重组4)整合在染色体DNA中的F因子也可能被切下来，不精确切割使切下来的F因子常带有宿主的染色体基因，称为F'因子，F'细胞与F⁻细胞杂交，供体部分的染色体基因随F'因子进入受体细胞，无需整合就能表达（因为接合质粒上有转录起始点），实际上形成部分二聚体，此时受体细胞变为F'，该过程叫性导（sexduction）●遗传转化（genetic transformation）1)是指细菌品系由于吸收了外源DNA（转化因子）而发生遗传性状改变的现象，具有摄取周围环境中游离DNA分子能力的细菌细胞称为感受态细胞（competence cell），感受态是暂时的，与特定的生理状态有关2)感受态因子可以诱导与感受态有关的蛋白的表达，如自溶素能使细胞表面的DNA结合蛋白和核酸酶暴露，当游离的DNA与DNA结合蛋白结合后，核酸酶使其一条链降解，另一条链被吸收进入细胞，并与感受态特异蛋白结合整合到染色体DNA中发生重组3)也有少数细菌可以吸收双链DNA4)用高浓度Ca²⁺处理大肠杆菌可以使其转化为感受态●转导（transduction）1)是通过噬菌体将细菌基因从供体转移到受体细胞的过程，包括普遍性转导和局限性转导2)普遍性转导：宿主细胞基因组任意一段DNA组装到成熟噬菌体颗粒内而被代入受体菌3)局限性转导：某些温和的噬菌体在装配病毒颗粒时将宿主的染色体整合部分的DNA切割下来取代病毒DNA●细胞融合（cell fusion）1)由于细菌细胞质膜融合导致基因转移和重组，实验室内可以通过使用溶菌酶将去除细菌细胞壁的肽聚糖使之成为原生质体进而完成融合●与重组有关的酶1)RecA蛋白●此蛋白可以诱发SOS反应和促进DNA单链的同化（单链与同源DNA分子双链发生链的交换）从而使重组过程中DNA配对、形成Holliday中间体和分支移动等过程能够实现●机理：数千个RecA蛋白单体与DNA单链结合形成螺旋状纤丝，此复合物与双链DNA作用使其部分解旋，然后迅速扫描单链DNA的互补序列，一旦找到，互补区双链进一步解旋与单链DNA沿5'——→3'方向互补配对，直到交换终止（ATP提供能量）●该基因突变会导致双链断裂积累，无法形成正常的联会复合体●真核生物中RecA的类似物：酵母中的Rad51和Dmc1蛋白；人体中的BCRA1和BCRA2蛋白，若编码这俩蛋白的基因突变会导致乳腺癌2)RecBCD蛋白●多功能酶：依赖于ATP的核酸外切酶活性、可被ATP增强的核酸内切酶活性（内外切都有）、ATP依赖的解旋酶活性●DNA分子发生双链断裂后，RecBCD结合在游离端，使DNA双链解旋并降解，当其移动到χ 位点（5'-GCTGGTGG-3'），在其3'端4—6个核苷酸处切开，产生有3'端的DNA单链，之后结合有RecA和SSB的DNA单链入侵双链DNA形成D环结构，RecA协助寻找同源区，互补配对后RecA和SSB被释放3)Ruv A、Ruv B和Ruv C蛋白●Ruv A蛋白能够识别Holliday 连结体的交叉点并结合，使其变成四方平面构象，并帮助Ruv B蛋白六聚体在交叉点上游结合在DNA双链上，通过水解ATP使双链解旋，并使异源链螺旋化，最后Ruv C蛋白切开联结体（分支迁移就是为了找到ATTG序列，才能切开）●减数分裂时的同源重组●启动重组的机制不同：双链断裂模型，但重组仅出现在断裂的一侧，杂合DNA只出现在同一条染色单体上●特异位点重组（site-specific recombination）●只发生在DNA的特异位点之间，依赖于序列的特异性，对序列的同源性要求低●λ噬菌体与大肠杆菌的位点特异性重组●特征：基本步骤同同源重组（链的交换、形成Holliday中间体、分支迁移、拆分），但是不需要RecA参与，分支迁移距离较短，依赖于特定的蛋白质识别重组位点，催化重组反应。

遗传重组PPT课件

9
例如： λ噬菌体DNA通过其attP 位点和大肠杆菌DNA的attB 位点之间专一性重组而实现整合过程。条件：一段15bp 的同源序列和位点专一性的蛋白质因子（不能催化其他任何两条不论是同源的还是非同源序列间的重组，从而保证了λ噬菌体整合方式的专一性和高度保守性，因此又称保守性重组。）而且这一重组不需要RecA 蛋白质的参与。
以进化发展，与突变一起是变异的来源
2
遗传重组主要类型：(依据对DNA序列和所需蛋白质因子的要求)
同源重组位点专一性重组异常重组其共同点是双股DNA间的物质交换，但发生的情况不同。
3
第一节遗传重组的类型
遗传重组或称基因重组是遗传的基本现象。无论高等真核生物，还是细菌、病毒都存在遗传重组现象；遗传重组不仅发生于代与代之间，即在减数分裂中发生基因重组，一个个体的基因组也可以发生重排，即在体细胞中也会发生重组，这能产生基因表达的改变，在一个个体的细胞之间产生遗传基因的多样性；另外，重组不只是在核基因之间发生，在叶绿体基因间、线粒体基因间也可发生重组；重组也见于噬菌体的整合过程和转座子的转座等的过程中。由此可见，只要有DNA就会发生重组，这表明重组对物种的生存是十分重要的。
1961，M.Meselson and J.J.Wergle两个双标记λ噬菌体感染大肠杆菌。
(c.mi)λ噬菌体1 13C和14N (+.+) λ噬菌体2 12C和14N
“重”链 “轻”链
同时感染大肠杆菌
重链重链和轻链轻链
CsCl密度梯度离心子代噬菌体
14
15
2、几个概念：
重组核心：两个DNA分子的连接连接分子/接合分子：重组接点/重组结合点：杂种DNA/异源双链DNA：分支迁移：重组接点沿双链移动交互重组：一条亲本双螺旋分子和另外一条亲本双螺旋分子共价连接，中间有一端异源双链区，这种重组称为交互重组。

DNA的遗传机制

DNA的遗传机制作为生命的基本分子，DNA（脱氧核糖核酸）是所有生物体中传递遗传信息的载体。

DNA的遗传机制是指DNA如何在生物体内传递和继承遗传信息的过程，这是生命保持适应环境的基础。

本文将从DNA分子结构、DNA复制、DNA重组及突变等方面详细阐述DNA的遗传机制。

DNA分子结构DNA是由若干个核苷酸单元组成的长链型大分子，每个核苷酸分子都由一个五碳糖、一个碱基和一个磷酸酯类似的磷酸分子组成。

五碳糖是脱氧核糖，碱基包括腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）。

这四种碱基会按照一定的规律排列在DNA链上，每三个碱基构成一个密码子，这些密码子组合成遗传信息。

除此之外，你还需要知道几个概念:- 反向互补: 每个碱基都有对应的反向互补碱基。

A和T是互补碱基，G和C是互补碱基。

反向互补是指在同一DNA分子的两条链上，一条链的每个碱基都是另一条链上碱基的互补物。

- 脱氧核糖骨架: 这是由糖分子和磷酸分子构成的长链。

磷酸分子连接在一起形成了S形的DNA分子结构。

- 双螺旋: 这是由两个DNA链构成的、扭曲的螺旋形结构。

两个链之间通过氢键相互链接，具有相当的稳定性。

DNA复制在生物体增殖过程中，DNA是必须复制的。

DNA复制意味着将一条DNA链复制成两条相同的DNA链，以传递遗传信息。

DNA复制是一种非常复杂的过程，包括许多不同的酶和蛋白质的参与。

其中最核心的是复制酶（Polymerase），它是DNA复制过程中必不可少的酶。

具体说来，DNA复制可以分为以下步骤：- 双链分裂: 在DNA复制开始前，两条链必须先分开，形成两个单链模板分子。

- 连接合成: 让DNA聚合酶把新的碱基添加到原有的DNA链中，并让两个模板单链在新的碱基下相互合成，建立新的DNA双链。

- 复制完成: 全部DNA双链复制完成后，需要润滑过程，也就是让亚硫酸盐作用去掉碱基上的羧基，这样就能让DNA连接更加坚固。

DNA重组及突变除了复制外，DNA还有许多其他的生命功能，其中最重要的是基因的重组和突变。

dna重组技术的原理

dna重组技术的原理DNA重组技术是一种基因工程技术，它通过将不同的DNA片段进行剪切和重新组合，以创建新的DNA序列。

这项技术的原理是基于DNA分子的特性和酶的作用。

DNA重组技术需要使用限制性内切酶来剪切DNA分子。

限制性内切酶是一种酶类，能够识别特定的DNA序列，并在这些序列上切割DNA分子。

这些限制性内切酶通常会识别具有特定碱基序列的DNA，并在这些序列的特定位置切割DNA链。

这种切割方式可以产生具有粘性末端或平滑末端的DNA片段。

接下来，重组DNA需要使用DNA连接酶将两个DNA片段连接在一起。

DNA连接酶是一种酶类，它能够连接DNA分子的末端。

在DNA片段被切割后产生的粘性末端能够通过DNA连接酶的作用被连接在一起，形成新的DNA序列。

DNA重组技术还需要载体DNA。

载体DNA是一种DNA分子，能够携带外源DNA片段，并将其导入到宿主细胞中。

常用的载体包括质粒和噬菌体。

质粒是一种环状的DNA分子，可以存在于细菌细胞中，并能够自主复制。

噬菌体是一种病毒，能够感染细菌细胞，并将其自身DNA插入到细菌细胞的染色体中。

重组DNA需要将重组后的DNA导入到宿主细胞中。

这一步骤被称为转化。

转化可以通过多种方法进行，例如电穿孔、热冲击等。

转化后，宿主细胞会将外源DNA片段整合到其染色体中，并通过复制和遗传传递给后代细胞。

DNA重组技术的应用非常广泛。

它可以用于基因工程、农业、医学等领域。

在基因工程中，可以使用DNA重组技术来研究基因的功能，制造重组蛋白，以及改良生物体的性状。

在农业中，可以利用DNA重组技术来改良作物，使其具有抗病虫害、耐逆性等特性。

在医学领域，可以利用DNA重组技术来研究疾病的发生机制，制造重组疫苗，以及开发基因治疗等。

DNA重组技术通过剪切和重新组合DNA分子，创造出新的DNA 序列。

它利用了DNA分子的特性和酶的作用，可以用于基因工程、农业、医学等多个领域。

这项技术的应用前景广阔，有助于推动科学研究和生物技术的发展。

武汉大学遗传学第6章真核生物重组的分子机制

6.3.3
联会复合体与重组
在减数分裂过程中，同源染色体配对形成联会复合体。多年来，认为联会复合体与重组有关，有可能是DNA 重组的必要前提。而近年研究表明，联会复合体是重组的结果，而不是原因。
（1）联会复合体在双链断裂后形成对酵母的研究结果证明，不论是同源重组还是位点专一性重组，只有双链断裂才能起始重组。双链断裂也发生在减数分裂早期，而且是在联会复合体形成之前
（2）同源染色体配对与联会复合体的形成是两个独立的过程
突变可以发生在染色体配对或是联会复合体形成的任一过程，并且彼此互不干涉。Zip2突变型中染色体可以配对，但不能形成联会复合体，所以同源染色体之间的识别不依赖于重组或是联会复合体的形成。在rad 50突变体中，双链断裂后的5′端与SpoⅡ蛋白相连［图6－15（b）］。只有 SpoⅡ 被移走后，核酸酶才能发挥作用，并证明至少有9种其他蛋白质共同参与双链断裂过程，一组蛋白质将双链断裂端转变为3′羟基突出的单链末端；另一组蛋白质使单链末端侵入同源双链DNA分子。图6－15（b）迄今还不能完全揭示重组的发生与所观察到的不同结构——重组结与交叉的联系，且在分子水平上阐明其本质。
虽然Holliday模型以及随后的Meselson和Radding所作的修改可以解释生物中发生的大多数同源重组事件，但仍有一些例外的重组现象，最典型的例子为基因转换(gene conversion)。基因转换首先在酵母及真菌中被发现，现已证实在许多生物中存在。酵母中配子融合产生杂合子，后者经减数分裂形成有4个孢子的子囊。假如配子在某一座位有不同的等位基因，正常情况下2个孢子将表现同一基因型，另2个孢子表现另一基因型。但有时会出现例外，即这种2：2的分离比例由3：1比例取代。这种现象被称为基因转换，即一种等位基因形式转变为另一种等位基因形式，只发生在减数分裂时期。有一种双链断裂模型用于解释重组过程中发生的基因转换事件，它们并非由单链缺口起始，而是先在1个双链分子中产生断裂，即2个单链在同一位置产生缺口,然后将这2个缺口转移到同源的另一双链分子。（图：哺乳动物DNA双链断裂重组机制）

分子遗传学中基因重组的机制

分子遗传学中基因重组的机制基因重组是生物进化和生殖中非常重要的过程，它能够增加物种的遗传变异性，提高适应性和生存率。

在分子遗传学领域，研究基因重组的机制已经成为一个热点课题，相关研究不仅能够深入理解分子遗传学的基本原理和进化机制，还可以为基因工程、生物技术和医学疾病研究提供科学依据。

基因重组的概念基因重组是指在染色体互换过程中，由于同一染色体的不同区域产生物理上的断裂重组，从而形成新的染色体组合。

在有性生殖中，基因重组是在减数分裂过程中进行的，它可以将两个染色体中不同的基因序列进行组合，从而产生不同的基因型和表型。

基因重组的类型基因重组主要分为以下几种类型：1.同源重组：同源重组是指在同一染色体的不同区域发生的重组。

同源重组是所有类型重组中最常见的一种，它是多种进化和适应性的基础。

2.非同源重组：非同源重组是指在不同染色体上发生的重组，它通常是由于染色体交换和杂种优势等因素引起的。

3.等位基因重组：等位基因重组是指在两个同源染色体上的不同等位基因之间发生重组，从而产生新的等位基因组合。

4.基因座重组：基因座重组是指在某个特定位置发生的基因重组，从而形成新的基因座组合。

基因重组的机制基因重组是由基因重组酶催化的，它可以通过复杂的分子机制来实现。

基因重组酶在重组过程中起着至关重要的作用，它们能够解开DNA双螺旋结构，断裂DNA链，从而实现染色体的重排和复杂的基因重组。

在基因重组过程中，重组酶需要发生复杂的结构变化，从而实现一系列的DNA分子催化反应，并在完成重组后自动消失。

基因重组的机制可以分为以下几个步骤：1.结构调整：重组酶首先需要完成结构调整，从而使得其能够进入染色体结构，并将DNA断裂点定位到特殊的位置。

2.切割：重组酶通过发生酶催化反应，将DNA链切割并形成单一链结构，从而为后面的结合反应提供条件。

3.一次结合：重组酶通过特殊的结合方式，将两个DNA单链结构互相结合，形成交叉结构的互补反应。

遗传学中的同源重组机制

遗传学中的同源重组机制遗传学是研究遗传变异和遗传规律的学科，其研究范围从微观的分子水平到宏观的群体水平。

在遗传学中，同源重组机制是基因重组的一种重要方式，它在基因转移、基因突变的形成以及进化等方面起着重要作用。

同源染色体在遗传学中，同源染色体是指在相同物种中两条染色体的基因组成相同或相似。

同源染色体可以是同一物种的不同个体所拥有的染色体，也可以是不同物种之间的染色体。

例如，人类和大猩猩的染色体虽然不完全相同，但是它们具有高度的同源性。

同源重组机制的基本原理同源重组机制是指两条同源染色体之间互相交换DNA片段的过程。

同源重组机制主要在减数分裂时发生，以确保每个生殖细胞中基因组的正确分离和再组合。

同源重组机制的过程主要分为四个步骤：一、同源染色体的配对在减数分裂开始时，同源染色体首先进行配对。

在此过程中，同源染色体会相互搜索并配对，然后相互交换DNA片段。

二、DNA切割和重组在同源染色体配对后，相对应的染色体会互相“交换”某一范围内的DNA片段。

这个过程是由酶催化完成的，其中最重要的酶是转移酶（recombination enzyme），它能够切割两根不同染色体或同一染色体的DNA链，以将碎片重组为新的DNA序列。

三、交换在DNA片段切割和重组后，相互对应的同源染色体会互相“交换”DNA片段，形成新的染色体组合。

这个过程称为同源重组。

四、交叉互换当相互配对的同源染色体上出现非互补的序列时，交叉互换便会发生。

在交叉互换的过程中，同源染色体上的非同源DNA片段将被交换到另一条染色体上，从而形成一个重组后的DNA序列。

同源重组在基因重组中的意义同源重组在基因重组中发挥着重要的作用。

基因重组是指基因片段的组合重组，形成新的基因序列，并在种群进化中起着关键作用。

同源重组机制不仅在有性生殖过程中发挥重要作用，也在无性生殖和DNA修复中发挥作用。

在进化过程中，同源重组机制也为物种的适应性进化提供了基本方式。

结论同源重组机制在遗传学中发挥着重要作用，是基因组进化和重组的基础。

遗传物质的交换重组方式

遗传物质的交换重组方式
遗传物质的交换重组方式包括以下四种：
1. 转化：受体菌直接吸收供体菌的DNA片段而获得供体菌部分遗传性状的现象。

转化形成的杂种后代称为转化子。

2. 转导：通过缺陷噬菌体的媒介，把供体细胞中的小片段DNA转移到受体细胞中，通过交换与整合，使后者获得前者部分遗传性状的现象。

由转导作用而获得部分新性状的重组细胞为转导子。

3. 接合：供体菌通过性菌毛与受体菌直接接触，把F质粒或其携带的不同长度的核基因组片段传递给后者，使后者获得若干新遗传性状的现象。

通过接合而获得部分新性状的受体细胞称为接合子。

4. 原生质体融合：通过人为的方法，使遗传性状不同的两个细胞的原生质体进行融合，借以获得兼有双亲遗传性状的稳定重组子的过程。

由此法获得的重组子称为融合子。

希望以上信息对您有所帮助，如果您还有其他问题，欢迎告诉我。

分子重组的原理是什么原理

分子重组的原理是什么原理分子重组是指在生物学和基因工程领域中，通过DNA技术改变或重组生物体的基因。

它是一种将存在于一个生物体内或不同生物体之间的DNA片段进行切割、重新组合和重组的技术。

分子重组技术的原理基于DNA的可重组性和DNA重组酶的作用。

下面将详细介绍分子重组的原理。

1. DNA的可重组性：DNA（脱氧核糖核酸）是生物体中存储遗传信息的分子。

DNA分子由核苷酸组成，核苷酸由碱基、糖分子和磷酸基团组成。

碱基有腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）四种，它们之间通过氢键作用相互配对，形成双螺旋结构。

DNA可以复制和传递遗传信息的关键在于其两条链可以解开并重新组合。

2. DNA重组酶的作用：DNA重组酶是介导DNA重组的一类酶，包括复制酶、限制酶、酶切连接酶等。

限制酶是该过程中最重要的一类酶，它能够识别并切割特定的DNA序列。

限制酶的作用是通过识别并断裂特定的DNA链，生成“黏性末端”或“平面末端”，为DNA分子的重组提供可操作的DNA片段。

3. DNA重组的主要方法：（1）限制性酶切：利用限制酶将DNA切割成特定的片段，产生具有互补末端的DNA片段。

不同的限制酶具有特异性，即它们只识别并切割特定的DNA序列。

通过使用不同的限制酶和在合适的条件下实施酶切反应，可以得到目标DNA序列的片段。

（2）DNA连接：利用DNA连接酶将DNA片段进行连接。

连接酶可以将两个具有互补末端的DNA片段连接起来形成一个完整的DNA分子，这个过程称为黏接。

（3）DNA重组：将黏接好的DNA片段引入到宿主细胞中，通过细胞的DNA修复机制将其整合到宿主的染色体中，从而实现DNA分子的重组。

4. 重组DNA的应用：分子重组技术已经在生物学和基因工程中得到广泛应用。

通过分子重组可以创造新的基因组合，生成转基因生物，用于农业上的农作物改良、畜牧业上的动物改良等。

此外，分子重组还可以用于检测疾病、基因治疗、疫苗生产等方面。

生物遗传稳定性的分子机制

生物遗传稳定性的分子机制
生物遗传稳定性的分子机制主要有以下几种：
1、基因组修复机制：基因组修复机制是指在细胞内发生DNA 损伤后，细胞可以通过一系列修复机制来恢复DNA的稳定性和完整性。

这些修复机制主要包括DNA损伤修复，DNA重组修复，DNA复制修复，DNA修饰修复和DNA调控修复等。

2、蛋白质修复机制：蛋白质修复机制是指细胞内蛋白质受到破坏时，细胞可以通过一系列修复机制来恢复蛋白质的稳定性和完整性。

这些修复机制主要包括蛋白质修复，蛋白质重组修复，蛋白质复制修复，蛋白质修饰修复和蛋白质调控修复等。

3、细胞周期控制机制：细胞周期控制机制是指细胞经历细胞分裂时，细胞可以通过一系列细胞周期控制机制来保持遗传物质的稳定性和完整性。

这些控制机制主要包括细胞周期检查点控制，DNA复制和修复控制，蛋白质合成控制，细胞分裂控制等。

4、染色体结构保护机制：染色体结构保护机制是指细胞内染色体受到破坏时，细胞可以通过一系列保护机制来保护染色体结构的稳定性和完整性。

这些保护机制主要包括染色体保护，染色体重组保护，染色体修饰保护和染色体调控保护等。