基因重组

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基因重组的概念

基因重组的概念

基因重组的概念基因重组是指一个基因的DNA序列是由两个或两个以上的亲本DNA组合起来的。

基因重组是遗传的基本现象,病毒、原核生物和真核生物都存在基因重组现象。

减数分裂可能发生基因重组。

基因重组的特点是双DNA链间进行物质交换。

真核生物,重组发生在减数分裂期同源染色体的非姊妹染色单体间,细菌可发生在转化或转导过程中,通常称这类重组为同源重组(homologous recombination),即只要两条DNA序列相同或接近,重组可在此序列的任何一点发生。

然而在原核生物中,有时基因重组依赖于小范围的同源序列的联会,重组只限于该小范围内,只涉及特定位点的同源区,把这类重组称作位点专一性重组(site-specific recombination),此外还有一种重组方式,完全不依赖于序列间的同源性,使一段DNA序列插入另一段中,在形成重组分子时依赖于DNA复制完成重组,称此类重组为异常重组(illegitimate recombination),也称复制性重组(replicative recombination)。

自然重组自然界不同物种或个体之间的基因转移和重组是经常发生的,它是基因变异和物种进化的基础。

自然界的基因转移的方式有:接合作用:当细胞与细胞、或细菌通过菌毛相互接触时,质粒DNA就可从一个细胞(细菌)转移至另一细胞(细菌),这种类型的DNA转移称为接合作用(conjugation )。

转化作用(transformation) 通过自动获取或人为地供给外源DNA,使细胞或培养的受体细胞获得新的遗传表型。

转导作用:当病毒从被感染的(供体)细胞释放出来、再次感染另一(受体)细胞时,发生在供体细胞与受体细胞之间的DNA转移及基因重组即为转导作用(transduction)。

转座:大多数基因在基因组内的位置是固定的,但有些基因可以从一个位置移动到另一位置。

这些可移动的DNA 序列包括插入序列和转座子。

由插入序列和转座子介导的基因移位或重排称为转座(transposition )。

基因重组知识点总结

基因重组知识点总结

基因重组知识点总结一、基因重组的原理基因重组的原理是在DNA分子水平上,通过切割和重组DNA的不同片段,形成新的DNA 序列。

基因重组可以实现DNA片段的互换、合并、删除或插入操作,从而改变DNA的序列,并且产生新的基因组合。

基因重组的原理主要涉及到DNA的结构、酶的作用和DNA片段的互补配对等方面。

1. DNA的结构DNA是由四种碱基(腺嘌呤A、胞嘧啶T、鸟嘌呤G、胞嘧啶C)组成的双链分子,它的结构在空间上呈现出双螺旋的形态。

每一条DNA链都由磷酸和脱氧核糖组成,而这些单元组成了DNA的主干。

而碱基对(A-T、G-C)则连接了两条DNA链,形成了DNA的双链结构。

2. 酶的作用在基因重组的过程中,酶起着至关重要的作用。

例如,核酸酶能够切割DNA分子,使得DNA的特定区域被切割成不同的碱基序列;而连接酶则能够将不同的DNA片段连接起来,形成新的DNA序列。

此外,一些重组酶还可以通过其催化作用来促进DNA分子的重组。

这些酶的作用在基因重组的过程中起着关键的作用。

3. DNA片段的互补配对在DNA重组的过程中,DNA分子的互补配对起着非常重要的作用。

DNA的双链结构使得其具有互补配对的性质,即A会与T形成氢键,而G则会与C形成氢键。

这种互补配对性质使得DNA片段能够通过互补配对的方式进行连接或重组。

综上所述,基因重组的原理涉及到DNA的结构、酶的作用和DNA片段的互补配对等方面。

通过这些原理,我们可以实现DNA分子中某一段DNA片段的与同一DNA分子或不同DNA分子中的另一段DNA片段重新组合成新的DNA序列。

二、基因重组的方法基因重组的方法主要包括DNA重组、基因克隆、基因组编辑和CRISPR-Cas9等。

这些方法可以分别用于不同的应用领域,并且在现代生物技术中有着重要的价值。

1. DNA重组DNA重组是指通过DNA片段的切割和重组来形成新的DNA序列。

这一方法主要依赖于核酸酶的切割作用和连接酶的连接作用。

高中生物 基因重组(gene

高中生物 基因重组(gene

能在选择性培养
基平板上形成微 小菌落就是流产 转导的特点。
2. 局限转导(specialized transduction)
定义:通过部分缺陷的温和噬菌体把供体菌的少数特定基 因携带到受体菌中,并与后者的基因组整合、重组,形成 转导子的现象。
特点:
只能转导供体菌的个别特定基因(一般为噬菌体 整合位点两侧的基因);
就同时获得复制的机会。所以在双重溶源菌中的正常λ 噬菌
体被称为助体(或辅助)噬菌体(helper phage)。 双重溶源菌的裂解物中含有等量的λ和λdgal粒子,称为
HFT(高频转导)裂解物。
高频转导和低频转导图解
E. coli K12 ()gal+(供体菌)
U.V.
(大量) + dgal+(10-5) E.coliK12Sgal-/ dgal+
结合在寄主染色体特定位置 上
紫外线诱导溶源菌 一般不稳定,呈缺陷溶原性 (对同源噬菌体具有免疫性, 但不表现出其它噬菌体的性 状)
转导子的区 别
3. 溶源转变
概念:当温和噬菌体感染宿主而使其发生溶源化时,因噬菌 体的基因整合到宿主的核基因组上,而使后者获得了除免疫 性以外的新性状的现象,称为溶源转变。 性质:表面上与转导相似,而本质上不同于转导。 区别:
低频转导
E. coli K12Sgal-(受体菌)
E.coliK12Sgal-/ dgal+/
(双重溶源转导子)
E. coli K12Sgal-/ dgal+/ (双重溶源菌供体)
U.V.
(50%) + dgal+(50%)
E. coli K12Sgal-(受体菌)

基因重组知识点

基因重组知识点

基因重组知识点
1、概念:是指在生物体进行有性生殖的过程中,控制不同性状的基因的重新组合。

2、基因重组的类型及意义
基因重组类型发生时间发生重组的原因特点非同源染色体上非等位基因间的重组减一后期同源染色体分开,等位基因分离,非同源染色体自由组合,导致非同源染色体上非等位基因间的重组①只产生新的基因型,并产生新的基因→无新蛋白质→无新性状(新性状不同于新性状组合)②发生于真核生物、有性生殖的和遗传中(DNA重组除外)③两个亲本杂合性越高→遗传物质相差越大→基因重组类型越多→后代变异越多同源染色体上非等位基因的重组减一四分体时期同源染色体上非姐妹染色单体之间交叉互换,导致基因重组认为导致基因重组(DNA重组)体内重组质粒目的基因经运载体导入受体细胞,导致受体细胞中基因重组
细胞分裂图中的变异类型确定:
A图B图分裂类型有丝分裂减数分裂变异类型基因突变基因突变或基因重组
基因突变和基因重组的意义不同:
比较项目基因突变基因重组生物变异生物变异的根本来源生物变异的重要来源生物进化为生物进化提供最初原始材料为生物进化提供丰富的材料(物质基础)生物多样性生物多样性的根本原因生物多样性的重要原因之一
易错点拨:
1、基因重组使控制不同性状的基因重新组合,因此会产生不同于亲。

基因重组育种

基因重组育种
无毒无害,融合率高,需要电融合仪,费用高。
• 1998 年陈五岭等又报道了激光诱导动物细胞融合。此外, 其融合率还受其它诸因素的影响。
毒性小,仪器昂贵,操作难度高,很难推广。
原生质体融合技术的步骤
• 离心分离,洗涤菌体 • 酶解脱壁 • 原生质体再生及剩余菌数的测定 • 制备的原生质体去除酶液 • 促融 • 融合子再生 • 融合子筛选
参与融合的亲株数并不限于一个,可以多至三个、 四个,这是一般常规杂交所达不到的。
(3)重组频率特别高,因为有聚乙二醇作助融剂。
(4)可以和其他育种方法相结合,把由其它方法得到 的优良性状通过原生质体融合再组合到一个单株中。
(5)可以用温度、药物、紫外线等处理、钝化亲株的 一方或双方,然后使之融合,再在再生菌落中筛选重组 子。这样往往可以提高筛选效率。
• 应用灭活原生质体作为遗传标记选择融合子
原生质体经紫外线照射、加热或经某些化学药剂的 处理,可使其丧失在再生培养基上再生的能力,而只能 作为遗传物质的供体。从而只根据另一亲株特性设计选 择条件而选择融合子。周东坡等通过紫外线照射灭活原 生质体融合选育了啤酒酵母新菌株。用0.11 %碘乙酸, 30 ℃处理产阮假丝酵母( Candida utilis ) 原生质体40min 后,与啤酒酵母( Saccharomyces cerevisiae) 的原生质体融 合,利用形态差异选择融合子。
选定几种有特定整合 位点的 Hfr 菌株,使 之与F–菌株进行接合,
并在不同时间使其中 断,最后,根据F–中 出现Hfr菌株中各种形
状的时间顺序(分
钟),可以绘出较为
完整的环状染色体图 (chromosome map)。
中 断 杂 交 试 验
位点特异性重组

基因重组定律

基因重组定律

基因重组定律
基因重组定律是遗传学中的一个基本定律,它描述了基因在有性繁殖中的重组规律。

基因重组是指在有性生殖中,两个不同个体的基因组合并成一个新的基因组的过程。

基因重组定律有三个基本规律: 1. 独立分离定律:在杂合子形成过程中,不同基因对的互相分离是相互独立的。

这意味着,每个基因都有独立的机会被传递给下一代。

2. 连锁作用定律:在染色体上相邻的基因有可能被一起遗传给后代,这被称为连锁作用。

这个定律表明,距离越近的基因越有可能被传递到下一代。

3. 重组频率定律:基因重组的频率与两个基因之间的距离成正比。

这个定律表明,距离越远的基因越有可能被分离和重组。

基因重组定律对我们理解基因组在遗传中的作用和传递方式非
常重要。

这些定律帮助我们预测后代的遗传特征,也有助于我们理解基因变异和进化的过程。

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高中基因重组的概念

高中基因重组的概念

高中基因重组的概念什么是基因重组基因重组是指利用基因工程技术,人为地将不同来源的DNA片段重新组合,创造新的基因组合,来改变生物的遗传特性的过程。

通过对基因的重组,科学家们可以选择特定的基因来增强生物体的某种特征或功能,同时也可以消除或减弱某些不需要的特征。

基因重组的意义基因重组使得科学家们能够更加深入地研究基因和生物体的关系,对于遗传学的研究起到了重要的推动作用。

通过基因重组技术,科学家们可以比较和分析不同基因组合对生物体的影响,进一步理解基因的功能和相互作用。

此外,基因重组还可以应用于农业、医学和工业等领域,为人类社会的发展带来了许多潜在好处。

基因重组的方法1. PCR(聚合酶链式反应)PCR是一种用于复制和扩增特定DNA片段的技术。

通过PCR,科学家们可以从生物体中提取DNA,并针对所需的特定基因片段进行扩增,以获取足够数量的DNA用于后续的基因重组实验。

2. 限制性内切酶切割限制性内切酶是一类酶,能够在DNA的特定序列部位切割。

科学家们可以选择特定的限制性内切酶来切割不同的DNA片段,然后将这些片段进行重组。

通过不同的酶切位点组合,可以得到各种不同的基因组合。

3. 连接酶连接酶是一类能够将DNA片段连接在一起的酶。

在基因重组实验中,科学家们可以使用连接酶将切割后的DNA片段重新组合,形成新的基因组合。

4. 转化和转染当需要将重组后的DNA导入到细胞中时,科学家们常常使用转化或转染技术。

转化是指将DNA导入到细菌等单细胞生物中,而转染则是指将DNA导入到植物、动物等多细胞生物的细胞中。

通过转化或转染,科学家们可以将重组后的基因导入到目标生物体中,使其表达新的特性或功能。

基因重组的应用基因重组技术在多个领域都有广泛的应用,下面列举了一些常见的应用领域:农业领域基因重组技术可以用于改良农作物的遗传特性,使其具有抗虫、抗草害、耐盐碱等特性。

这样可以提高农作物的产量和抗逆性,减少对化学农药的依赖,从而实现可持续农业发展。

遗传学知识:基因重组

遗传学知识:基因重组

遗传学知识:基因重组基因重组是指在生物体中,基因分子的某些部分在DNA分子的空间位置发生交换,从而形成新的基因序列的过程。

这个过程是机体保持遗传稳定性同时保持多样性的重要机制。

基因重组不仅在自然界中广泛存在,也被广泛地应用于农业、医学、工业和科学研究中。

基因重组的机制基因重组的机制有两种:重组和修补DNA叉路。

首先,基因重组重点是通过两个具有相似或相同的DNA序列的区域进行的。

这些相同或相似的区域称为同源染色体(Figure1)。

在正常情况下,两个同源染色体是从生物体的母亲和父亲那里遗传而来的,并具有与原始DNA分子相同的基因序列。

Figure1在某些情况下,基因重组发生在同源染色体之间,通常是由于受到DNA的双链断裂(DSB, double-strand breaks)的影响。

这些DSB断口会触发细胞内的DNA修复过程,破碎的DNA分子将与同源染色体的DNA序列配对,然后通过一些特定的酶解剖和旋转影响,将断点加入同源染色体上,并形成一条新的DNA分子。

这个新的分子通常包含来自两个不同的同源染色体的DNA片段,并且可以具有不同顺序和部分重复的DNA序列。

这就形成了一条新的基因序列。

在重组的过程中,有时候还会发生交叉重组或非均衡基因重组这些复杂形式的基因重组。

基因重组的应用基因重组的应用非常广泛,可以用于许多不同领域,包括农业、医学、工业和科学研究。

农业谷物的比较基因组学研究表明,作物的不同品种具有丰富的基因组差异。

利用基因重组技术,可以在不同品种之间进行基因交换,这可以创建新的作物品种,具有更好的耐旱、抗虫和产量特性。

此外,在现代农业中,转基因作物广泛应用,转基因技术的本质是基因重组。

通过将一个不同物种内特定的基因序列加入到目标植物的DNA序列中,可以增强其生长速度和产量,改善其抗病能力和环境适应性等。

在医学方面,基因重组广泛应用于生产重要药物,如血液制品、生长激素、转化因子、婴儿奶粉等。

利用基因重组和赛事的DNA技术,可以人工合成重要的激素和蛋白质,这在人世经济发展和对许多疾病进行治疗上有着广泛的应用。

基因重组

基因重组

发生 时间 及原 因 条件
意义
发生 可能
思维拓展 不同生物的可遗传变异来源: 病毒—— 基因突变 原核生物—— 基因突变
真核生物—— 基因突变、基因重组、 染色体变异
最新款的摩托车
谁能告诉我这是WHAT?
谁能告诉我这是WHAT?
第2节 基因工程及其应用
基因工程:即 基因拼接技术或DNA重组技术 。
1、常用的受体细胞: 大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌、动植 物细胞等 2、常用微生物作受体细胞的原因: 微生物增殖快、代谢快、目的产物多
第四步:
目的基因的检测和表达
一般检测: 标记基因是否表达
1、基因工程与作物育种
抗虫转基因植物
生长快、肉质好的转基因 鱼(中国)
乳汁中含有人生长激素的 转基因牛(阿根廷)
通俗的说,就是按照人们的意愿,把一种生物的某 种基因提取出来,加以修饰改造,然后放到另一种 定向 地改造生物的 遗传性状 。 生物的细胞里,
原 理: 基因重组 操作水平:DNA分子水平 结 果:定向地改造生物的遗传性状, 获得人类所需要的品种。
1、基因工程的
“ ”
来源:
指“
限制性核酸内切酶 ”
主要存在于微生物
转鱼抗寒基 因的番茄
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
2、基因工程与药物研制
许多药品的生产 是从生物组织中提取 的。受材料来源限制 产量有限,其价格往 往十分昂贵。
我国生产的部分基因 工程疫苗和药物
微生物生长迅速,容易控制,适于大规模工 业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导 入微生物细胞内,让它们产生相应的药物,不但 能解决产量问题,还能大大降低生产成本。
转基因食品
安全吗?!
用转基因的植物生产药物

遗传学中的基因重组机制

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。

基因重组及其意义

基因重组及其意义

D、表现型有8种,aaBbCc个体的比例为1/16
解析:可用分解综合法.先就每一对等位基因考虑.再把它们组合起来, Aa× Aa→ 1/4AA、 2/4 Aa、1/4aa,表现型2种;Bb × bb → 1/2Bb、1/2bb,表现型2种; Cc × Cc →1/4CC、 2/4Cc、1/4cc,表现型2种; 把它们组合起来,表现型2 ×2 ×2=8; 基因型为aaBbCc个体的比例为1/4aa × 1/2Bb × 2/4Cc =1/16,答案为D。
二、近两年高考真题示例
1、(09高考江苏卷)已知A与a、B与b、C与C 3对等位基因自由组合,基因型分别为
AaBbCc、AabbCc的两个体进行杂交。下列关于杂交后代的推测,正确的是(

A、表现型有8种,AaBbCc个体的比例为1/D16
B、表现型有4种,aaBbcc个体的比例为1/16
C、表现型有8种,Aabbcc个体的比例为1/8
解析:本题主要以蟠桃生物育种为题材考查遗传规律。通过乙组乔化蟠桃与乔化园桃
杂交,后代出现了矮化园桃,说明矮化为隐性。两对相对性状的杂交实验,我们可以 对每一对相对性状进行分析,乔化与矮化交配后,后代出现乔化与矮化且比例为1 :1, 所以亲本一定测交类型即乔化基因型Dd 与矮化基因型dd,同理可推出另外一对为蟠 桃基因型Hh与园桃基因型hh,所以乔化蟠桃基因型是DdHh、 矮化园桃基因型是 ddhh。根据自由组合定律,可得知甲组乔化蟠桃DdHh与矮化园桃ddhh测交,结果 后代应该有乔化蟠桃、乔化园桃、矮化蠕桃、矮化园桃四种表现型,而且比例为1 : 1 :1 : 1。根据表中数据可知这两等位基因位于同一对同源染色体上
对应例题:3、人类中男人的秃头(A)对非秃头(a)为显性,女人在A基因为纯合时才为

基因重组技术

基因重组技术

④ 转化
⑤ 筛选
5
⑥ 表达
3 基因重组技术 2 基因重组技术的工具酶 2.1 限制性核酸内切酶(Restriction endonuclease)——分子剪刀
定义
是一类以环状或线性双链DNA为底物,能识别 DNA中特定核苷酸序列,并在合适反应条件下使 每条链的一个磷酸二酯键断开,产生具3’-OH和 5’-P基团DNA片段的内脱氧核苷酸酶(endodeoxyribonuclease)。
17
寡核苷酸片段组装基因的方式 基因的组装:按设计要求用许多寡核苷酸片段装 配成完整基因的过程。 第一种方法是先将寡核苷酸 激活,带上必要的5’-P基团, 然后再与相应的互补寡核苷 酸片段退火,形成带有粘性 末端的双链寡核苷酸片段。 把这些双链寡核苷酸片段混 合在一个试管中,加上T4 DNA连接酶,使它们彼此连 接组成一个完整的基因或者 是基因的一个片段。
在识别序列内部或 附近特异切割
十分有用
距识别序列下游 2426bp处切割
有用
8
识别序列
定义
限制性核酸内切酶在双链DNA分子上能识别的 特定核苷酸序列。又称为识别位点、靶位点或切割 位点。
长度
4、5、6或7个核苷酸。
结构特点
具有双重旋转对称结构,即:回文结构 (palindromic sequence)。
简称 限制性内切酶、限制酶、内切酶。
6
种类
目前,已从近300种不同的微生物分
离出约500种限制性核酸内切酶。 类型( 三种类型)
型酶、 型酶和 型酶。
若无说明,通常的限制性核酸内切 酶就是指 型酶。
7
三种核酸限制性内切酶的主要特性比较
特 性
酶分子的结构与功能 辅助因子 识别序列

专题31 基因重组

专题31 基因重组

专题31 基因重组【基础回顾】考点内容:基因重组及其意义要求:Ⅱ考纲解读:1.理解基因重组的类型和区别2.知道基因重组的结果和意义3.理解基因重组与基因突变的区别考点一、基因重组的实质:控制不同性状的基因重新组合。

考点二、基因重组的类型1.减数第一次分裂的后期,非同源染色体上的非等位基因自由组合。

2.减数分裂形成四分体时期,位于同源染色体上的等位基因有时会随着非姐妹染色单体的交换而发生交换,导致染色单体上的基因重组。

3.人工重组型:转基因技术,即基因工程。

考点三、基因重组的结果:产生新的基因型,导致重组性状出现。

考点四、基因重组的意义:基因重组是生物变异的来源之一,是形成生物多样性的重要原因,对生物的进化也具有重要意义。

【技能方法】1.基因突变与基因重组的区别和联系2.三种类型的基因重组【基础达标】1.进行有性生殖的生物,其亲子代之间总是存在着一定的差异,其主要原因是()A.基因重组B.基因突变C.染色体变异D.生活条件改变【答案】A【解析】有性生殖生物通过有性生殖实现基因重组,可增强了生物的变异性和适应性,答案A。

2.下列各项中属于基因重组的是()A.基因型为Dd的个体自交后代发生性状分离B.雌雄配子随机结合产生不同类型的子代个体C.YyRr自交后代出现不同于亲本的新类型D.杂合高茎与矮茎豌豆测交的后代有高茎和矮茎【答案】C【解析】基因重组是指控制不同性状的基因重新组合在一起,而基因型为Dd的个体自交,后代出现性状分离不属于基因重组,故A错误;含有两个性状的杂合子,如YyRr,自交后代出现不同的表现型,属于基因重组,故C正确;豌豆的高茎和矮茎属于同一个性状,不能发生基因重组,故D错误。

3.下面有关基因重组的说法不正确的是()A.基因重组发生在减数分裂过程中B.基因重组产生原来没有的新基因C.基因重组是生物变异的丰富来源D.基因重组能产生原来没有的新基因型【答案】B【解析】基因重组是指四分体时期同源染色体内的一对非姐妹染色单体间交叉互换或减数第一次分裂后期的非同源染色体上的非等位基因自由组合,均发生在减数分裂过程中,A正确;基因重组不能产生原来没有的新基因,只有基因突变才能产生新的基因,B错误;基因重组是生物变异的丰富来源,C正确;基因重组能产生原来没有的新基因型,D正确。

基因重组

基因重组

(一) 接合作用(conjugation)
当细胞与细胞、或细菌通过菌毛相互接 触时,质粒DNA从一个细胞(细菌)转 移至另一细胞(细菌)的DNA转移称为 接合作用。
(二)转化作用(transformation)
通过自动获取或人为地供给外源DNA, 使细胞或培养的受体细胞获得新的遗传 表型。
分离
粘端连接
平端连接
目的基因粘端 5’—A 3’— TTCGA—
运载体DNA粘端 AGCTT— A—
DNA连接酶
5’—AAGCTT— 3’—TTCGAA—
末端转移酶
退火
三、重组体引入受体细胞 转化、转染.利用抗药基因进行初筛
2.限制酶切图谱分析(指纹图谱法)
提取重组体DNA 提取运载体DNA
DNA
RH 型 肺炎双球菌
SH 型 肺炎双球菌
(三)转导作用(transduction)
当病毒从被感染的细胞(供体)释放 出来,再次感染另一细胞(受体)时, 发生在供体细胞与受体细胞之间的 DNA转移及基因重组。
(四)转座(transposition)
大多数基因在基因组内的位置是固定的, 但有些基因可以从一个位置移动到另一 位置。这些可移动的 DNA序列包括插入 序列和转座子。由插入序列和转座子介 导的基因移位或重排称为转座。
从原位迁至新位 2. 复制性转座
插入序列复制后,一个复制本迁 到新位,另一个保留在原位。
(二)转座子转座 转座子(transposons):可从一个染色体位
点转移到另一位点的分散重复序列。 反向重复序列
组成 转座酶基因 特殊基因:如抗生素抗性基因等
转座酶基因
特殊基因
(五)同源重组
发生在同源序列间的重组。同源重 组不依赖特异DNA序列,而依赖同 源性。

基因重组及遗传分析

基因重组及遗传分析

基因重组及遗传分析基因重组是指在染色体上发生交叉互换,导致基因组合的改变。

在有世代繁殖的生物中,基因重组是通过配子的形成过程实现的。

基因重组的过程包括染色体的交叉互换、随机分配和独立组合。

交叉互换是指染色体上的同源染色单体在分裂时发生断裂和再连接,使得一些基因组合的等位基因匹配改变。

随机分配是指配子中携带的染色体从母本和父本中分别来自哪一方不确定,并且各染色体之间的分配是独立的。

独立组合是指配子中携带的基因变异是相互独立的,一个基因变异不影响其他基因变异发生的可能性。

遗传分析是通过研究家族和个体遗传信息,从而揭示遗传特征的传播规律和机制。

遗传分析的方法主要包括家系分析、连锁分析、基因分型和测序等。

家系分析主要用于明确一些遗传性状的传播规律以及确定其与其他遗传因素的关系。

连锁分析则是通过研究基因在染色体上的位置相对关系,从而推断两个基因是否连锁以及连锁的程度。

基因分型是通过检测个体的基因型,来对遗传特征进行分析和研究。

测序则是通过对个体的基因组进行测序,从而获得大量的遗传信息,用于遗传疾病的研究和诊断。

基因重组和遗传分析在农业、医学和生态学等领域具有广泛的应用价值。

在农业领域,基因重组技术被广泛应用于作物遗传改良和功能基因的研究。

通过基因重组可以将具有重要农艺性状的基因在种质资源中进行组合,从而获得具有高产、抗病虫害等优良性状的新品种。

在医学领域,遗传分析可以帮助人们了解遗传疾病的发生机制和传播规律,为遗传疾病的诊断和治疗提供依据。

在生态学领域,基因重组和遗传分析可用于研究物种的遗传多样性和种群遗传结构,从而揭示物种的起源、进化和保护策略。

综上所述,基因重组和遗传分析是现代生物学的基础和重要内容,具有重要的理论和实际意义。

通过研究基因重组和遗传分析,可以揭示生物的遗传变异机制、推动种群的进化和改良农作物品种、诊断和治疗遗传疾病等。

基因重组和遗传分析的发展将为人类社会的可持续发展和生物多样性保护提供重要的支持和指导。

原核生物的基因重组

原核生物的基因重组
1951年,Joshua Lederberg和Norton Zinder为了证实大肠杆菌以 的其它菌种是否也存在接合作用,用二株具不同的多重营养缺陷型
的鼠伤寒沙门氏菌LT22A(trp-)(P22)和LT2(his-)进行实验:
用“U”型管进行同样的实 验时,在供体和受体细胞不
接触的情况下,同样出现原
质粒的转化效率高(不像线型DNA 那样易于降解,而 且还能在宿主中复制。任何来源的DNA 将其连接到质 粒上都能进入受体细胞).
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二、转导(transduction)
转导:利用完全或部分缺陷噬菌体为媒介,把供体细胞的小 片段DNA携带到受体细胞中,通过交换与整合,使后者获得 前者部分遗传性状的现象。
溶源转变与转导的不同?
a)噬菌体不携带任何供体菌的基因; b)这种噬菌体是完整的,而不是缺陷的;
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三、 接合 (conjugation)
通过细胞与细胞的直接接触 而产生的遗传信息的转移和 重组过程
1.接合现象的发现和证实
1946年,Joshua Lederberg 和Edward L.Taturm 细菌的多重营养缺陷型杂交实验
双重溶源菌中,正常λ噬菌体称为辅助噬菌体,因 为它帮助缺陷噬菌体整合和繁殖。
双重溶原菌在紫外辐射等因子的诱导下,原噬菌体容 易被切割下来,产生等量的缺陷噬菌体和正常噬菌体 ,该裂解物称为高频率转导裂解物,用这样的裂解物 去感染细菌,将比低频率转导裂解物产生多得多的转 导子。这一过程称为高频转导。
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2)在质粒上插入受体菌染色体的部分片段,或将质粒转
化进202含0/4/1有7 与该质粒具有同源区段的质粒的受体菌-------重组获救
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(一)转化(transformation)
具体转化过程如下: 进入受体细胞的DNA单链与受体菌染色体组上同源区 段配对,而受体菌染色体组的相应单链片段被切除, 并被进入受体细胞的单链DNA所取代,随后修复合成, 连接成部分杂合双链; 然后受体菌染色体进行复制,其中杂合区段被分离成2 个,一个类似供体菌,另一个类似受体菌; 当细胞分裂时,此染色体发生分离,形成一个转化子;
1、普遍性转导 普遍性转导又可分为完全普遍转导和流产普遍转导。 (1)完全普遍转导 通过重组,供体基因整合到受体细胞的染色体上,从而 使受体细胞获得供体菌的遗传性状,产生变异,形成稳 定的转导子,这种转导称为完全普遍转导。 (2)流产普遍转导 在普遍性转导中,有时转导来的供体DNA不一定都能整 合到受体染色体上,产生稳定转导子,更多的则是转导 来的供体染色体不能整合到受体染色体,也不能复制, 但可以表达,这种转导称为流产转导。
第三节 基因重组
凡把两个不同性状个体内的遗传基因转移的一起,经过 遗传分子间的重新组合,形成新遗传个体的方式,称为 遗传重组。
一、原核微生物的基因重组
在原核微生物中,基因重组的方式主要有转化、转导、 接合和原生质体融合几种形式。
(一)转化(transformation)
受体菌直接吸收了来自供体菌的DNA片段,通过交换, 把它整合到自己的基因组中,再经复制就使自己变成一 个转化子。这种受体菌接受供体菌的DNA片段而获得部 分新的遗传性状的现象,就称转化。 能进行转化的受体细胞必须处于感受态,即受体细胞最 易接受外源DNA片段并实现其转化的一种生理状态。
(四)原生质体融合
原生质体融合的主要步骤: (2 )在高渗溶液中,用适当的脱壁酶去除细胞壁; (3)将形成的原生质体进行离心聚集,并加入促融合剂 PEG或过电脉冲等促进融合; (4)然后在高渗液中稀释,再涂在能使其再生细胞壁和 进行分裂的培养基上,使其形成菌落; (5)通过影印接种法,将其接种到各种选择性培养基上, 鉴定它们是否为融合子,最后测定其他生物学性状或产 能性状;
2、局限性转导(specialized transduction) 溶源转变(lysogenic conversion): 一个与转导相似又不同的现象 当温和噬菌体感染其宿主而使其发生溶原化时,因噬菌 体的基因整合到宿主的核基因组上,而使后者获得了除 免疫性以外的新性状的现象。
2、局限性转导(specialized transduction) 溶源转变与转导的不同? a)不携带任何供体菌的基因; b)这种噬菌体是完整的,而不是缺陷的; c)获得新性状的是溶原化的宿主细胞,而不是 转导子; d)获得的性状可随噬菌体的消失而同时消失;
普遍性转导的三种后果: 特点:在选择培养基平板上形成微小菌落 转导DNA不能进行重组和复制,但其 携带的基因可经过转录而得到表达。 流产转导(abortive transduction) 进入受体的外源DNA通过与细胞染色 体的重组交换而形成稳定的转导子。
外源DNA被降解,转导失败。
普遍性转导的三种后果: DNA不能复制,因此群体中仅一个细胞含有DNA, 而其它细胞只能得到其基因产物,形成微小菌落。
(三)接合(conjugation)
F因子为附加体质粒既可以脱离染色体在细胞 内独立存在,也可插入(整合)到染色体上
(三)接合(conjugation)
F因子是有关细菌性别的决定者,凡有F因子的细胞,在 其表面就有相应的性菌毛存在。 根据细胞中是否存在F因子以及其存在方式的不同,可分 为四种细胞形式: a)F-菌株, 不含F因子,没有性菌毛,但可以通过 接合 作用接收F因子而变成雄性菌株(F+); b)F+菌株, F因子独立存在,细胞表面有性菌毛;
(二)准性生殖
准性生殖是一种类似于有性生殖,但比它更为原始的一 种生殖方式,它可使同种生物两个不同菌株的体细胞发 生融合,且不以减数分裂的方式而导致低频率的基因重 组并产生重组子。 准性生殖常见于某些真菌,尤其是半知菌中。其主要过 程为: (1)菌丝联结 (2)形成异核体 (3)核融合或核配 (4)体细胞交换和单倍体化
(一)转化(transformation)
影响转化效率的因素:
•受体细胞的感受态,它决定转化因子能否被吸收进入受 体细胞; •受体细胞的限制酶系统和其他核酸酶,它们决定转化因 子在整合前是否被分解; •受体和供体染色体的同源性,它决定转化因子的整合;
(二)转导(transduction)
通过完全缺陷或部分缺陷噬菌体的媒介,把供体细胞的 DNA小片段携带到受体细胞中,通过交换和整合,从而 使后者获得前者部分遗传性状的现象,称为转导。获得 新遗传性状的受体细胞,就称转导子。 普遍性转导 细菌转导的二种类型 局限性转导
(三)接合(conjugation)
中间平)接合(conjugation)
接合作用是由一种被称为F因子的质粒介导 F因子的分子量通常为5×107,上面有编码细菌产生性菌 毛(sex pili)及控制接合过程进行的20多个基因。 在细菌中,接合现象研究得最清楚的是大肠杆菌的接合 含有F因子的细胞:“雄性”菌 株(F+),其细胞表面有性菌 毛 不含F因子的细胞:“雌性”菌 株(F-),细胞表面没有性菌 毛
2、局限性转导(specialized transduction) 温和噬菌体 λ裂解时的 不正常切割: 包含gal或 缺陷噬菌体在宿主细胞内能够象正常的 λDNA分子一样进行复制、包装,提供 所需要的裂解功能,形成转导颗粒; 但没有正常噬菌体的溶源性和增殖能力 ,感染受体细胞后,通过DNA整合进宿 主染色体而形成稳定的转导子; bio基因 (几率一般 仅有10-6)
2、局限性转导(specialized transduction) 温和噬菌体感染 整合到细菌染色体的特定位 点上宿主细胞发生溶源化 溶源菌因诱导而发生裂解时, 在前噬菌体二侧的少数宿主 基因因偶尔发生的不正常切 割而连在噬菌体DNA上。 部分缺陷的温和噬菌体 把供体菌的少数特定基因转移到受体菌中
1、普遍性转导 通过完全缺陷噬菌体对供体菌任何DNA小片段的“误 包”,而实现其遗传性状传递至受体菌的转导现象,称 为普遍性转导。
1、普遍性转导 普遍性转导的基本要求: 形成转导颗粒的噬菌体可以是温和的也可以是烈性的, 但必须具有能偶尔识别宿主DNA的包装机制并在宿主基 因组完全降解以前进行包装。
2、局限性转导(specialized transduction) 指通过部分缺陷的温和噬菌体把供体菌的少数特定基因 携带到受体菌中,并获得表达的转导现象。 特点: 只能转导供体菌的个别特定基因; 该特定基因由部分缺陷的噬菌体携带; 缺陷噬菌体是由于其在形成过程中所发生的低频率 “误切”,或由于双重溶原菌的裂解而形成,而后一 情况下可以形成50%缺陷噬菌体;
二、真核微生物的基因重组
在真核微生物中,基因重组主要有有性杂交、准性杂交、 原生质体融合和转化等形式。
(一)有性杂交
有性杂交,一般指性细胞间的结合和随之发生的染色 体重组,并产生新遗传型后代的一种育种技术。 凡是能产生有性孢子的酵母菌和霉菌,都能进行有性 杂交。 生产实践上利用有性杂交培育优良品种的例子很多, 例如,把用于酒精发酵的酵母和用于面包发酵的酵母 两者杂交,就得到了既能生产酒精,有对麦芽糖和葡 萄糖有很强发酵能力的新菌株。
枯草芽孢杆菌的自然转化过程 (革兰氏阳性菌的转化模型)
(一)转化(transformation)
具体转化过程如下:
先从供体菌提取DNA片段,接着DNA片段与感受态受 体菌的细胞表面特定位点结合,在结合位点上,DNA 片段中的一条单链逐步降解为核苷酸和无机磷酸而解 体,另一条链进入受体细胞,这是一个消耗能量的过 程;
(1) F+×F-杂交 F+菌株的F因子向F-细胞转移,但含F因子的宿主细胞 的染色体DNA一般不被转移。
杂交的结果:给体细胞和受体细胞均成为F+细胞 理化因子的处理可将F因子消除而使F+菌株变成F-菌株
(四)原生质体融合
通过人为的方法,使遗传性状不同的两细胞的原生质体 发生融合,并进而发生遗传重组以产生同时带有双亲性 状的、遗传性稳定的融合子的过程,称为原生质体融合。 原生质体融合的主要步骤: (1)选择两个有特殊价值的并带有选择性遗传标记的细 胞作为亲本;
(三)接合(conjugation)
供体菌通过其性菌毛与受体菌相接触,前者传递不同长 度的单链DNA给后者,并在后者细胞中进行双链化或 进一步与核染色体发生交换、整合,从而使后者获得供 体菌的遗传性状的现象,称为接合。通过接合而获得新 性状的受体细胞,就是接合子。 在细菌和放线菌中都存在着接合现象。
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