转座子(真核).
转座子概述
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9 18
9
9 9
NGCTNAGCN
有热点 未知ຫໍສະໝຸດ 2、复合转座子（composite transposon） 复合转座子是一类带有某些抗药性基因（或其他宿主基因） 的转座子，其两翼往往是两个相同或高度同源的IS序列。
The arms may be in either the same or (more commonly) inverted orientation.
3、复杂转座子：TnA家族
——携带转座和耐药等基因的独立体家族。
TnA家族带有3个基因，其中一个编码β-内酰胺酶(AmpR),另两个则是转座作用 所必需的。所有TnA类转座子两翼都带有38bp的倒置重复序列。
转座子TnA的结构示意图
转座过程
转座酶（transposase）催化IS的转座，它由IS编码。 首先转座酶交错切开宿主靶位点，然后IS插入，与宿主的 单链末端相连接，余下的缺口由DNA聚合酶和连接酶加以填 补，最终插入的IS两端形成了DR(Direct repeat)或靶重复。
p型父本贡献的paternalcontributing带有全长和缺失型的p因子m型母本贡献的maternalcontributing不含全长p因子或只含缺失的p因子后代可育杂种不育是不对称的它是由p品系的雄果蝇和m品系的雌果蝇杂交产生的但m品系的雄果蝇和p品系的雌果蝇不会产生杂种不育
转座子概述
主讲内容
the arms that are direct repeats
the arms are inverted repeats
复合转座子的中心区携带有标记(如抗药性)，两侧有IS 序列。每个IS 具有短的末端重复。
部分复合转座子的结构和功能
可移动的遗传因子(转座子)
特点：
重组DNA之间不需要任何序列同源性！
转座以很低的频率发生，而且转座子的插入是随机的，没有 转座的特异位点！
一、转座子的分类和结构特征
转座子分类－转座机制 DNA-DNA方式转座的转座子：
通过DNA复制或直接剪切两种方式获得可移动片段，整 合入基因组DNA中。又分为复制型，非复制型，保守型。
聚合酶 (polymerase) :
依赖DNA的DNA聚合酶（DDDP），简写为 DNA-pol ；
如何获得单链DNA模板？？
多种蛋白质参与（以大肠杆菌为例）
解链酶（helicase）；
单链结合蛋白（single－strand DNA binding prote
SSB）；
DNA拓扑异构酶（ DNA topoisomerase ）
发生在同源序列之间，涉及大片段同源序列的
交换。 最基本的DNA重组方式，通过链的断裂和再连接，
在两个DNA分子同源序列间进行单链或双链片段的交 换。 同源重组需要一些重组蛋白和酶，如Rec A、B、
C、D及DNA连接酶等-无碱基序列特异性。
同源重组机制 （P90）
Holliday模型 （单链断裂重组模型）
变序列）
DNA聚合酶（DNA dependent DNA polymerase，DDDP）
5 至 3 的聚合活性
(dNMP) n
+ dNTP (dNMP) n+1 + ppi
5'
3'
A T G C A A T T G C
| | | | T G dTTP 3'
5
T A C
ppiBiblioteka 合反应的特点：非LTR逆转录转座子，能编码逆转录酶等蛋白，可自主转座。 非病毒超家族(nonviral superfamily)： 自身没有转座酶或整合酶的编码能力，而在细胞内已有的酶系
遗传学名词解释(华农)
遗传学名词解释第一章遗传：子代与亲代相似的现象。
变异：子代与亲代不相同的现象。
遗传学：研究生物遗传和变异现象与规律的科学。
第二章染色体：完整的包裹在蛋白质基质中的DNA分子。
真核生物细胞处于分裂期，DNA逐渐螺旋化卷曲，呈现有固定形态的棒状小体。
染色质：细胞未分裂时，呈现出伸展和高度分散状态、没有固定形态结构的纤细网状物。
着丝粒：一种盘状结构，2条染色单体连接的部位。
主缢痕：着丝粒不会被染料染色，所以在光学显微镜下表现为染色体上一缢缩部位(无色间隔点)，所以又称为主缢痕。
次缢痕：某些染色体的一个或两个臂上往往还具有另一个染色较淡的缢缩部位，称为次缢痕；通常在染色体短臂上。
随体：次缢痕的末端的圆形或略长形的突出体，称为随体。
核仁组织中心：次缢痕在细胞分裂时，紧密地与核仁相联系。
与核仁的形成有关，因此也称为核仁组织中心(NOR)。
同源染色体：大小及形态相同，分别来源于父本和母本的一对染色体。
非同源染色体：形态结构不同的各对染色体。
性染色体：许多物种中，存在的一对形态和结构不同的同源染色体。
常染色体：除性染色体之外的其它染色体。
染色体组型或核型：由体细胞中全套染色体按形态特征(包括染色体长度、着丝点位置、臂比、随体有无等)和大小顺序排列构成的图形。
染色体带：当染色体被酶或其它化学药品处理后，经过染色显示出的深浅不同的带纹。
带型：不同的染色体具有的不同形态带的组成。
染色体显带：染色体带显示的过程。
由于实验中处理方法的不同，可以获得不同的带型模式，如Q带、G带、N带、R带和C带等。
显带的机制：一般认为所显示的带为异染色质在染色体上分布的区域。
异染色质：在细胞间期染色质线中，染色很深的区段。
常染色质：染色质线中染色很浅的区段。
半保留复制：一个DNA分子经过复制形成两个完全相同的子代DNA分子，子代DNA分子中都保留了亲代DNA双链中的一条，这种方式称为半保留复制。
无丝分裂：指通过细胞核拉长（呈哑铃状），中部缢缩形成2个相似的子细胞的过程。
DNA转座(DNA TRANSPOSITION)
过程
a) 共合体形成 切口－连接－复制
b) 拆分
靶位点的DR形成
3） 非复制型转座（nonreplicative transposition)
转座子从供体一个位点转移到受体新位点处，供体 位点留下缺口，受到损伤（严重时致死）或宿主修复系 统识别修复。
只需转座酶
4） 保守型复制（conservative transpositionJ)
150bp
1.5kb
P att L C A B S U att R gin
G 倒位区 38kb
C repressor for A, B B 33 kd 与转座有关 A 70 kd 转座酶 U, S 毒性蛋白 attL, attR 与寄主同源，反向重复，转座必需 Gin G区倒位酶
Mu的插入途径
a） 侵入的Mu在溶源化 过程中任意插入寄DNA
e) 靶序列在转座因子两侧会形成正向重复
f) 转座因子的切除与转座将产生复杂的遗传学效应
4、转座子转座频率的调控 ♥ 每个转座子控制自身转座的核心----控制转座酶的水平
不到一个转座酶分子／世代／细胞
♥ 自发转座频率---10－7
1）、Tn10转座机制
♥ Tn10为复合型转座子 ♥ IS10R元件提供转座酶活性-----合成转座酶的序列 ♥ Tn10转座酶水平是控制转座的关键
Tn1681
IR IS1
大肠杆菌热稳
IR 定毒素I 基因 IR
552 bp
IR IS1
复合转座子结构示意图
♣ 两种类型 2.5 kb
20 kb
a) Tn / TnA family
l 具有IR、转座酶基因、 调节基因（解离酶）、 抗抗生素基因
Tn3 IR TnpA
第六节DNA的转座
转座作用所必须的。 ❖ 3. 所有TnA类转座子两翼都带有38bp的倒置重复序列。
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3）转座噬菌体 Mu phage （巨型转座子 ）
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玉米糊粉层斑点（Dotted Dt）突变
玉米种子糊粉层色素遗传：二个基因相互作用，与回复突变有关。
Dt
Dt
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Aa
aA
4
McClintock（1944）： 玉米第 9 条染色体三个连锁基因：
Ds
Wx
Sh C
想通过 “桥－断片－桥” 去掉染色体末端的基因 C。 但是发现：
— 常常得到的是从着丝粒与Wx之间断裂的，丢失三 个基 因的染色体。她定义为“ Ds ”（dissociation）
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第三节、转座作用的遗传学效应
1、转座引起插入（或缺失）突变、导致结构基因基 因失活、重排；
2、转座产生新的基因，携带病毒、质粒（部分）基 因进入染色体；
3、转座产生的染色体畸变与恢复； 4、转座引起的生物进化。
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四、真核生物的转座子
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由DDE转座酶介导的转座子“剪切”和“粘贴”机制
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由Y-转座酶或S-转座酶介导的32转座子“剪切”和“粘贴”机制
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转座子的“复制33”和“粘贴”机制
遗传学：转座因子的遗传分析
P因子基因在体细胞和生殖细胞mRNA加工剪切存在差异，产生 不同的蛋白（转座阻遏蛋白和转座酶）
M雌× P雄杂交F1出现杂交劣育的机制：
M品系雌性细胞质内缺失转座阻遏蛋白，P品系雄性细胞核存
在P因子，F1代生殖细胞P因子自由转座，F1劣育
是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分，不含宿主基 因，但都含有编码转座酶的基因。
一个细菌常有多个IS,都可以自主转座，因为自身带有转 座酶
已 知 IS 有 10 余
种 ， 长 7685700 之 间 ， 两 端有反向重复 序列
图11-7
2.2 转座子（transposon Tn) 较大，一般2000-25000bp 除含转座有关基因外，还带抗药基因和其它基因 复合转座子：两端带有IS 简单转座子：两端没有IS而有简单重复序列IR
被切离而缺失，DR只留下一个 如重组发生在IR之间，结果IR之间的DNA发生倒
位
图11-31
5.2 诱发基因突变与启动外显子混编
转座子插入某个基因往往导致基因失活：
转座子插入所在基因转录方向相同，转录终止在转座子的 多聚A信号位点，形成半截mRNA 有时也能正常表达—渗漏突变 转座子插入与所在基因的方向相反，前体RNA中的转座子 序列在转录后加工切除，编码正常
有的后代完全是有颜色
麦克林托克的伟大发现
1940-1950，McClintock研究玉米胚乳紫色、白色 以及白色背景上带紫色的遗传
1951， McClintock提出了生物基因组中存在转座 因子学说（就是Ac-Ds系统 ）（下图）
这些转座因子可沿染色体移动，也可以不同染色 体跳跃
这是遗传学发展史中划时代的重大发现
真核生物中的转座子
真核生物中的转座子
几种常见的转座子
• (一)酵母菌转座子; • (二)果蝇中的P因子; • (三)玉米转座子
• (四)人类的转座子
酵母菌是低等真核生物，其转座子类似于细菌转座
子。酵母转座子中研究较清楚的是Ty类转座子：
如TY1和TY917。
TY结构：含约5.6 kb中心区，都有分布于两端的
340 bp的同向重复序列(称为δ )，其作用与IS、
在体细胞中，内含子1、2被剪 接掉，所形成的mRNA翻译成一个 转座阻遏蛋白，抑制P因子转座。 在生殖细胞中，内含子1、2、
3都被剪接掉，所形成的mRNA翻译
成转座酶，导致P因子转座，插入W 位点引起配子劣育。 在转座子切离时可以是准确
的，也可能不准确，准确的切离，
导致插入位点所在基因的回复突变， 即恢复功能。
酵母Ty1转座子的结构（ a）与Solo δ的形成（ b）
Ty1转座因子
Ty1转座因子是通过一种 RNA 中间产物进行的。 首先以其DNA 为模板合 成一个拷贝的RNA； 然后再通过反转录合成一
条新的Ty1因子；
最后这条新的Ty1转座子 再插入到新的位点上。
果蝇中也有很多转座子： 如Copia、P、412、279、Tip、FB等。 其中，P因子可非复制型转座插入W位点，引起杂种 劣育。 P因子：2907 bp，两端为31 bp的反向重复序列的 中间含4个编码区(ORF0 ，ORF1 ，ORF2，ORF3)和3 个内含(1,2,3)。
转座子质粒遗传重组
3、异常转座的效应：
异常转座包括：一端转座； 部分转座 隐藏位点转座 协同转座 倒位转座
4、对宿主细胞活力的影响：
影响细胞DNA代谢，介导基因异常重排。 三种形式：① 修复切割所留下的切口
② 转座子内部的重排 ③ 转座子间的重排
5、转座子作为研究工具：
遗传信息的移动是从DNA到RNA再到DNA， 这种RNA介导的转座作用称为返座作用；
被转移的遗传信息单元称为返座子。
真核生物的非病毒返座子都起源于RNA polⅡ 和Ⅳ的转录产物。 前者为长散布重复序列，后者为短散布重复序列。
4、玉米调控元件：
是真核生物中首先被发现的转座子。
玉米调控元件有几个家族， 每个家族分为两大类： 一类是自发元件，另一类是非自发元件。
五、逆转录病毒和逆转录转座子
以RNA介导的转座与逆转录病毒有关，被转移 的因子称为逆转录转座子。
逆转录转座子是真核生物转座子的重要类型。
逆转录病毒与逆转录转座子的区别：
逆转录病毒是具有感染能力的病毒颗粒，可以 在细胞之间转移。
逆转录转座子是宿主DNA基因组的组分，可以 在基因组内转座，但不能在细胞之间转移。
第三章
可移动的遗传因子（转座子） 和染色体外遗传因子
生化教研室 肖建英
主要内容
第一节 第二节 第三节
转座子 质粒 遗传重组
第一节 转 座 子
转座子(transposons) 概念：
在原核生物与真核生物基因组中存在 着可从一个染色体位点转移到另一位点 的一些DNA序列。
转座子是基因组突变的主要因素之一。
主要用于如下研究： ① 基因传送载体 ② 结构重组 ③ 基因表达 ④ 基因突变 ⑤ 克隆 ⑥ 基因作图
备课素材：转座子-高一下学期生物人教版必修2
转座子先看一道试题：转座子是一段可移动的DNA序列，这段DNA序列可以从原位上单独复制或断裂下来，插入另一位点．转座子可在真核细胞染色体内部和染色体间转移，在细菌的拟核DNA、质粒或噬菌体之间自行移动，有的转座子中含有抗生素抗性基因，可以很快地传播到其他细菌细胞．下列推测错误的是（）A．转座子可以独立进行DNA复制B．转座子可造成染色体变异或基因重组C．转座子可用于基因工程的研究D．细菌的抗药性均来自于自身的基因突变解析：DNA分子复制时，以DNA的两条链分别为模板，合成两条新的子链，所以形成的每个DNA分子各含一条亲代DNA分子的母链和一条新形成的子链，为半保留复制．可遗传的变异有三种来源：基因突变、染色体变异和基因重组：（1）基因突变是基因结构的改变，包括碱基对的增添、缺失或替换．基因突变发生的时间主要是细胞分裂的间期．基因突变的特点是低频性、普遍性、少利多害性、随机性、不定向性．（2）基因重组的方式有同源染色体上非姐妹单体之间的交叉互换和非同源染色体上非等位基因之间的自由组合，另外，外源基因的导入也会引起基因重组．（3）染色体变异是指染色体结构和数目的改变．染色体结构的变异主要有缺失、重复、倒位、易位四种类型．染色体数目变异可以分为两类：一类是细胞内个别染色体的增加或减少，另一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少．A、根据题干中“转座子是一段可移动的DNA序列，这段DNA序列可以从原位上单独复制或断裂下来”，说明转座子可以独立进行DNA复制，A正确；B、根据题干中“转座子可在真核细胞染色体内部和染色体间转移”，说明转座子可造成染色体变异或基因重组，B正确；C、根据题干中“转座子可在细菌的拟核DNA、质粒或噬菌体之间自行移动”，说明转座子可用于基因工程的研究，C正确；D、根据题干中“有的转座子中含有抗生素抗性基因，可以很快地传播到其他细菌细胞”，说明细菌的抗药性不是都来自于自身的基因突变，D 错误．故选：D．这道试题提到一个新名词——转座子。
转座子综述
转座子小综述09生物技术一班汪晨皓 200915070123摘要转座子又称跳跃因子,其实质是基因组上不必借助于同源序列就可移动的 DNA片段,它们可以直接从基因组内的一个位点移到另一个位点。
自 1951年美国McClintock在玉米中首先发现了 DNA转座子以来, 转座子已成为各种生物基因分析的有效工具之一[ 1]不仅可利用转座子诱变找到原核生物的单性生殖基因, 而且在真核生物中, 转座子的发现和运用极大地促进了果蝇遗传学的发展。
人们已经应用各种方法, 在生物界各个领域证实了转座子系统的广泛存在[ 2]。
利用转座子特有的转座功能, 将带有标记的转座子插入目的基因或基因组,产生了转座子标签技术、转座子定点杂交技术、转座子基因打靶技术和非病毒载体基因增补技术。
人们利用这些技术, 可以确定基因组的功能、基因组间的功能差异;可以改变目的基因的活性, 获得转基因生物; 可以阻断毒力基因, 获得基因疫苗; 可以促进基因整合, 进行基因治疗等。
转座子的发现改变了人们对基因组序列稳定性的认识, 打破了遗传物质在染色体上呈线性固定排列的传统理论。
转座子插入新的位点后, 该位点附近的基因即受到抑制而呈现隐性的睡美人表型。
一旦转座子在转座酶的作用下从这一位点上转走, 该位点的基因隐性表型又恢复为显性表型, 即睡美人苏醒。
调控转座酶和转座子活性的系统称为青蛙王子( Frog Pri nce) [ 3]。
目前,认为多数生物体有自发突变且有重要表型效应出现都源于转座子的可动性, 并且可以导致宿主基因组发生从点突变到染色体重排的一系列变化。
转座子在进化上为建立宿主基因特性起着重要作用。
用特异的开放阅读框捕获技术, 可以使自然散在的转座酶编码基因高度表达,人为催化激活转座子使其苏醒 , 执行插入、黏贴、切除等任务。
目前已经应用于微生物、昆虫、植物、动物及人类基因组功能的研究[ 2], 例如蛙类基因组含有水手转座子超家族, 呈自然失活状态, 转座酶与转座增强子序列末端结合,在蛋白协助下, 激活转座子, 使睡美人转座子苏醒[ 4]。
转座因子
定
义
研究简史 命名方法
前 言
研究简史
生物基因组的不固定性（基因的大小、 数目、位置、方向等） 1951年Barbaro McClintock首次在玉米中发 现可转移的控制成分 1967年在大肠杆菌中发现可转移的插入序列 此后，在细菌、酵母、果蝇、动物甚至人体 等基因组内发现了各种各样的转座因子 1983年Barbaro McClintock获诺贝尔奖
果蝇转座成分
P因子
P因子是真核生物中了解最清楚，应用最广泛，长3kb，31bp 的ITR，8bp的靶位点GGCCAGAC。2/3的P因子有缺陷，无功能。
真 核 转 座 子
返座子：转座机制与反转录病毒相似，遗传信息的流向从 DNA到RNA再到DNA。转移过程称返座（retroposition） （1）病毒大家族 逆转录病毒(全部) 反转录转座子（ 如酵母的Ty、果蝇 的Copia、玉米的BSI等）
转座机理 转座的遗传学效应
转座意义及其在遗传学 中的应用
引起基因的插入突变(包括极性突变); 产生靶序列DNA的同向重复; 介导复制子的融合; 成为调节基因活动的开关(内外源启动子); 引起基因的重排\缺失或倒位; 产生切离:精确切离与不精确切离 造成同源序列的整合, 如F因子整合到染色体形 成Hfr菌; 8. 果蝇的杂交不育(P因子)； 9. 鼠伤寒沙门氏菌鞭毛的相变。 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Tra
res
TnpR
Amp
原 核 转 座 子
IS
Tra
Tra
ORF ORF
Tra
Tn
Tra Tra
TnA
ORF
Tra
原 核 转 座 子
转座子概述
杂种不育：
当P品系雄果蝇和
M品系雌果蝇交配
时，可能由于雄果
蝇 DNA 的 进 入 而
突然生成了转座酶，
结果使很多的P因
子发生转座，造成
插入突变。这样杂
交生下的子代出现
染色体畸变和生育
力下降。
杂种不育是不对称的，它是由P品系的雄果蝇和M品系的雌果蝇杂 交产生的，但M品系的雄果蝇和P 品系的雌果蝇不会产生杂种不育。
IS1 IS2 IS4 IS5 IS10R IS50R IS903
IS序列的结构特征比较
长度(bp)
768 1327 1428 1195 1329 1531 1057
两段倒置重 靶位点正向 复区(bp) 重复区(bp)
靶位点
23
9
随机
41
5
有热点
18
11或12
AAAN20TT
16
4
有热点
22
9
NGCTNAGCN
Ac-Ds转座元件
❖ 1951年McClintock-麦克林托克提出转座（Transposition） 和跳跃基因(jumping gene)的新概念；
❖ 1967年Shapiro才在E.coli中发现了转座因子（transposable element）。
Barbara McClintock(1902-1992) Nobel Prize for Physiology or Medicine 1983
二、转座子的分类
1、插入序列(insertional sequence IS)
特征： ❖两端都有短的4-15bp的正向重复序列(direct repeats, DR) （靶序列）； ❖末端有略长的15-25bp的反向重复序列(inverted repeats, IR)； ❖1kb左右的编码区，它仅编码和转座有关的转座酶。
转座子质粒遗传重组
IS
2、转座子A家族（Tn A） 、转座子 家族 家族（ ） ——Ⅱ类复杂转座子 Ⅱ
不是IS类转座组件的复合体， 不是 类转座组件的复合体，而是携带转座 类转座组件的复合体 和耐药等基因的独立体。 和耐药等基因的独立体。
组成：长约5kb，两端为ITR，而不是 组成：长约 ，两端为 ，而不是IS
四、原核生物和真核生物的转座子 （一）原核生物的转座子
1、插入序列（IS）与Ⅰ类复合转座子 、插入序列（ ）
插入序列是最简单的转座子。包括： 插入序列是最简单的转座子。包括： ① 二个分离的反向重复序列（ITR） 二个分离的反向重复序列（ ） 编码基因 ② 一个转座酶（transposase)编码基因 一个转座酶（ Ⅰ类复合转座子由耐药性基因和两个相同的IS组成。 类复合转座子由耐药性基因和两个相同的 组成。 组成 IS
第三章
可移动的遗传因子（转座子） 可移动的遗传因子（转座子） 和染色体外遗传因子 生化教研室 肖建英
主要内容 第一节 第二节 第三节 转座子 质粒 遗传重组
第一节
转 座 子
转座子(transposons) 概念： 概念： 转座子
在原核生物与真核生物基因组中存在 着可从一个染色体位点转移到另一位点 的一些DNA序列。 序列。 的一些 序列 转座子是基因组突变的主要因素之一。 转座子是基因组突变的主要因素之一。
IR Transposase Gene 有用基因 IR
3、转座噬菌体 、
转座噬菌体是一种溶菌周期和溶源性交替 方式的噬菌体，可诱发大肠杆菌突变。 方式的噬菌体，可诱发大肠杆菌突变。
Mu噬菌体： 噬菌体： 噬菌体
既有温和噬菌体的特性，又有转座子的特性。 ① 既有温和噬菌体的特性，又有转座子的特性。 噬菌体DNA的多个拷贝转座到染色体 的多个拷贝转座到染色体DNA的许 ② 噬菌体 的多个拷贝转座到染色体 的许 多位点上， 多位点上，最终由这些染色体上的转座单位进行 噬菌体包装。 噬菌体包装。 噬菌体基因组右末端， 组成的G片 ③ Mu噬菌体基因组右末端，存在由 噬菌体基因组右末端 存在由3kb组成的 片 组成的 或称可倒位片段。 片段在不同的 片段在不同的Mu噬菌 段，或称可倒位片段。G片段在不同的 噬菌 分子中取向不同。 体DNA分子中取向不同。 分子中取向不同
遗传类问题(拓展-转座子)(1)
转座子在育种和基因功能的研究中应用转座子或转座因子是一类可移动的一段基因（DNA）序列，可以从原位上单独复制或断裂下来，插入另一位点，破坏被插入的基因，或对其后的基因起调控作用，此过程称转座。
转座子可以在细菌的拟核DNA、质粒或噬菌体之间自行移动；真核细胞中转座子可以在同一染色体DNA，或不同染色体DNA上可自主复制和转移。
转座子通常有以下A、B、C三种情况。
转座子在育种和基因功能的研究中取得很多成果。
1.玉米的籽粒颜色有紫色、白色和花斑之分。
为研究玉米籽粒颜色的遗传规律，科研人员进行了系列实验。
（1）用紫色籽粒玉米进行自交，偶然发现后代表现为紫色:花斑:白色＝12:3:1，据此推测：①该玉米基因型为__________（用基因A与a，B与b，C与c……表示）。
②花斑籽粒的基因型是____________。
对花斑籽粒进行测交，表现型及比例为____________。
③已知亲本紫色籽粒玉米为纯种，从基因组成上推测出现上述现象的原因为_________。
（举一例说明即可）（2）多年后研究发现玉米籽粒花斑性状的出现与9号染色体上的C基因、Ds基因和Ac基因有关。
玉米籽粒不同颜色的形成机理如下图所示。
①花斑籽粒的出现受到_________基因调控，所以不同于一般的基因突变。
②白色籽粒的出现是由于该染色体上____________ ，导致C基因被破坏。
③花斑籽粒中紫色斑点出现的原因是：种子形成过程中，______________ 。
紫色斑点的大小由____________ 决定。
（3）依据上述机理，利用Ac和Ds（序列已知）特有的功能，可用于研究：____________。
2.DNA序列D能在基因A表达的转移酶作用下，从序列S所在染色体的某个位置转移到其他位置，或随机转移到其他染色体上。
科研者利用这一原理来构建稳定遗传的大豆突变体库。
（1）科研人员分别将序列D和基因A作为___________，插入含卡那霉素抗性基因的T-DNA 上，利用农杆菌转化植物，筛选得到转D植株和转A植株。
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2.非复制型转座(non replicative transposition)
根据在转座过程中有无交叉结构，而分为下面两种不同的 类型。
(1)剪-贴型转座(cut-and-paste transposition)
这类转座又叫简单插入，是一种非复制型转座过程。 * 在该过程中转座酶识别转座因子的末端，在转座因子的末 端进行双链切割， * 同时转座酶在受体的靶部位交错切割，然后转座子与靶部 位的切口末端相连接。而且，在转座子过程中，转座因子并 不与受体形成共整合体。这种类型的转座只需要转座酶。 * 很多插入序列(IS)和复合型转座子，如IS10、IS50、Tn5、 Tn10等就是以这种途径进行转座的。 图12
2.转座子插入带有与突出单链末端的切口之间，二者共价连接 起来， 3. 由此形成的两段靶序列单链区由 DNA 聚合酶Ⅰ或其它类似 的酶填充，再由连接酶将端口连接起来。交错末端的产生和 填充解释了在插入部位产生靶DNA正向重复的原因。
二、转座模型
根据转座因子在转座过程中是否有共整合体及转座因子是否有 复制而分为二种类型：复制型转座和非复制型转座；又可根据 转座过程的不同，而分为剪- 贴型转座、保守型转座和复制型 转座等。 1.复制型转座(replicative transposition) (1) 供体分子上的转座子首先被转座酶在其两端被交错切开， 使转座子的两个DNA链都带有游离的3’末端OH基。 (2) 转座酶在转座子两端进行切割的同时也对靶部位的两个链 进行交错切割， (3) 供体和靶链在切口处连接，转座子的每个 DNA 链的 3’ 末端 OH 基与靶位点切割后产生的突出单链 5’ 末端磷酸基团共价连 接，从而产生一种交叉结构。
•由于转座作用，使一些原来在染色体上相距甚远的基因组合 到一起，构建成一个操纵子或表达单元，也可能产生一些具 有新的生物学功能的基因和新的蛋白质分子。
(三)极性效应 * 与转座因子有关的另一个特殊现象是它们的插入极性效应， 即当转座因子插入到一个操纵子的前端基因时，不仅能破坏 被插入的基因，而且也能大大降低位于远离启动子一端的基 因的表达。 * 现已发现绝大多数转座因子都有极性效应，而且正、反向插 入时都有这种现象。研究发现，在IS的所有可阅读框内 (IS1除 外 ) ，包含有依赖于 Rho 的转录终止信号和终止密码子，这是 造成极性突变的根本原因。
四、转座子的应用---转座子诱变
用于诱变的转座子一般都是复合型转座子，如：Tn5、Tn9、 Tn10等。其中用的较多的是Tn5。Tn5具有转座频率高，对目 标序列特异性要求低，且转座不需与细菌的基因组存在同源 性等优点，因而被广泛用于许多革兰氏阴性菌的转座子诱变 中。利用转座子可进行随机诱变和定位诱变。
(二)DNA重排 (缺失、扩增和倒位)
•当转座因子插入某一基因后，一方面引起该基因的失活， 另方面也引起插入部位邻近片段的不稳定而产生缺失，该 现象首先在 IS1 中发现。以后在 IS2 、 Tn3 、 Tn9 等转座因子 中都发现了这一现象。 •缺失发生的原因推测是首先转座子以相同方向转座到邻近 位置上，在两个正向重复转座因子之间发生同源重组，就 导致宿主染色体DNA缺失。 •如果转座因子以相反方向转座到邻近位置上，然后发生重 组，则引起染色体DNA倒位 ( 见图14)。由于转座因子的存 在而促使发生倒位的现象在Mu、IS1等转座因子中都有报道 •同样，由于转座子之间的同源重组，可使两个不同的DNA 片段连接在一起，从而引起DNA的扩增。
第三节 反转录病毒
一、反转录病毒的生活周期
* 反转录病毒是一类单链 RNA 病毒，它们所含有的基因组 RNA是在反转录酶的作用下，经过双链DNA中间体，而后再 行复制的。 * 病毒的生活周期中有一个和转座类似的过程，使双链DNA 插入到宿主基因组，并使 DNA靶位点产生短的正向重复序列。
二、反转录病毒的基因组和反转录中双链DNA的合成
(2)保守型转座(consertive transposition)
•这种转座属于非复制型转座，但是在转座过程中有同复制型 转座过程中类似的交叉结构的出现，但不形成共整合体。
•转座子被插入到受体的靶位点 DNA中，并且其两侧为由原来 的单链切口所产生的重复序列。
•供体DNA在原来转座子处留下一个大的缺口。
第二节 细菌转座因子的转座机制、遗传效应和应用
一、转座因子的插入机制 转座因子不同于噬菌体和质粒，它们不是独立的复制子， 不能独立存在。所有转座因子，包括插入序列、复合转座子、 TnA及Mu噬菌体等的转座机制都很相似。 转座因子插入到一个新的部位的通常步骤是：
1. 在靶 DNA 序列两侧各一条单链上造成一个切口，切口之间 的距离决定了将来转座子两侧正向重复单位的长度。
•有些插入序列和转座子是以这种方式进行转座。
三ห้องสมุดไป่ตู้转座子的遗传效应
转座因子能引起许多遗传变异，如插入突变和基因重排等， 是生物进化的一种主要原动力之一。
(一)插入突变
•各种IS、Tn转座子都可以引起插入突变。当它们插入到一个 基因时，该基因的功能受到破坏，其表型和一般突变体相同， 如营养缺陷型、酶活性丧失等。 •如果插入的是Tn转座子，则由于Tn转座子总是带有抗药性 基因，所以转座子插入引起的基因突变有两个表型效应，即 基因突变的表型效应和转座子带来的抗药性。
(4)在交叉结构中，其交错末端都含有单链区，此单链区是为 DNA合成提供模板的假复制叉(pseudoreplication forks),如果复 制从二个假复制叉继续进行，那么将通过转座子并在其末端 终止，从而形成二个拷贝的转座子。 (5)复制可能是由宿主编码的功能完成的。供体和受体形成的 这种结构称为共整合体 (cointegrate)，所谓共整合体，就是两 个或两个以上的复制子通过共价连接起来的。共整合体在原 来两个分子之间结合处含有两个转座子的拷贝，方向为正向 重复。 (6) 然后，二个拷贝的转座子之间可通过解离酶在专一位点进 行的专一位点重组而将二个分子分开(图11 )