2-6第六节DNA的转座
分子生物学 第五章 DNA的转座
转座作用
DNA的转座，或称移位，是由可移位因子介导 的遗传物质重排现象。
“转座”？
不十分准确，在转座过程中，可移位因子的一个 拷贝常常留在原来的位置上，在新位点出现的是 拷贝，因此，转座有别于同源重组，它依赖于 DNA的复制。 根据转座子复制与否，转座作用可分为:
单纯转移 复制转移
5.1转座子 转座子
5.4.3 TnA家族 家族
TnA家族都是比较大的转座子（-5kb以上）， 家族都是比较大的转座子（ 以上）， 家族都是比较大的转座子 以上 其特点是两端不含IS， 其特点是两端不含 ，但含有独立的转位酶基 因和抗药性基因。 因和抗药性基因。TnA家族包括许多类似的转 家族包括许多类似的转 位子。它们的一般结构均相类似， 位子。它们的一般结构均相类似，但有不同的 遗传标记(genetic markers)。 遗传标记 。
5.4.1 Tn10 许多转位子两端的IS具有完全相同的反向 许多转位子两端的 具有完全相同的反向 或同向）重复顺序。但亦有些Tn两端 两端IS不 （或同向）重复顺序。但亦有些 两端 不 完全相同，从而引起其功能各异。例如Tn10 完全相同，从而引起其功能各异。例如Tn10 两端的IS（右侧IS10R，左侧为 两端的 （右侧 ，左侧为IS10L）即不 ） 完全相同。 完全相同。
IS10L Tn10 (9.3 kb) IS10R
IR IR
பைடு நூலகம்IR
IR IR
IR
两端的反向重复顺序长22bp。这 在IS10两端的反向重复顺序长 两端的反向重复顺序长 。 个22bp的反向重复即是转位酶所赖以识 的反向重复即是转位酶所赖以识 别的位点，因而为转位反应所必须。 别的位点，因而为转位反应所必须。由 的反向重复不完全相同， 于IS10R和IS10L的反向重复不完全相同， 和 的反向重复不完全相同 所以IS10R是Tn10转位所必须，而IS10L 转位所必须， 所以 是 转位所必须 的转位活性却仅为IS10R的1-10％（目前 ％（目前 的转位活性却仅为 的 ％（ 估计IS10R和IS10L之间约有 ％的差 之间约有2.5％ 估计 和 之间约有 异）。
分子生物学课程教学大纲
分子生物学课程教学大纲课程名称：分子生物学（Molecular Biology）课程编号：1313072215课程类别：专业课总学时数：68 课内实验时数：18学分：3.5开课单位：生命科学学院生物技术教研室适用专业：生物技术适用对象：本科（四年）一、课程的性质、类型、目的和任务分子生物学为高等学校生物技术专业学生必修的一门专业基础课，是从分子水平研究生命本质为目的的一门新兴边缘学科，主要研究核酸、蛋白质等生物大分子的功能、形态结构特征及其重要性和规律性的科学，是人类从分子水平上真正揭开生物世界的奥秘，由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科。
通过分子生物学的教学，应使学生了解分子生物学的发展历史以及最新研究成果；熟练掌握DNA的结构与功能、RNA在蛋白质合成中的功能、蛋白质的结构与功能、遗传密码及基因表达调控的本质；了解现代分子生物学基本研究方法，并能运用分子生物学的理论知识分析、研究和解决问题，为进一步学习有关专业课程及从事基因工程领域的研究工作奠定基础。
二、本课程与其它课程的联系与分工从学科角度来讲，分子生物学涵盖面非常广，与生物学、生物化学和细胞生物学、遗传学等生命科学课程有交叉，《生物化学》是先修课程。
三、教学内容及教学基本要求[1]表示“了解”；[2]表示“理解”或“熟悉”；[3]表示“掌握”；△表示自学内容；○表示略讲内容；第一章绪论第一节引言创世说与进化论[1]；细胞学说[2]；经典的生物化学和遗传学[3]；DNA的发现[2]第二节分子生物学简史[1]第三节分子生物学研究的主要内容分子生物学的含义[3]；DNA重组技术、基因工程技术概念[3]；分子生物学研究的主要内容[3]第四节展望分子生物学的一些分支学科[1]；分子生物学发展的趋势[1]重点：分子生物学的含义和研究内容难点：分子生物学的研究内容教学手段：多媒体教学教学方法：讲授法作业：1．简述阵德尔、摩尔根和沃森等人对分子生物学发展的主要贡献。
第四章DNA的转座分子生物学(共61张PPT)
（2） 特征： a）两端有20～40bp的反向重复序列(IR)
b）具有编码转座酶（transposase）的基因 c）复合转座子除转座酶基因外还有1~数个基因。 d）转座酶催化转座子插入新位点。
A 插入序列
♣ 最简单，是细菌染色体、质粒和某些噬菌体的正 常组分，是一个自主的单位，每种IS均编码自身转座 所需的蛋白质。
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
b） 进入裂解生长后，复制
产生后代Mu DNA几乎全部 插入寄主DNA中，并可继续 转座（形成寄主DNA和Mu 的共合体），噬菌体成熟时 ，切段共合体包装
2. 特点： ♣ 不必借助同源序列就可移动的DNA片段，即转座作
用与供体和受体之间的序列无关。
♣ 原核生物和真核生物均有转座子。 ♣ 转座序列可沿染色体移动，甚至在不同染色体间跳
跃。
3. 种类与特征
（1） 类型： A 简单转座子
或（插入序列 insertion sequence IS ） B 复合转座子
♣ 表示法：通常以Tn和后面加上数码表示，
双转座子插入所引起的外显子改组示意图
长度 700～2000bp
的正向重复序列
OUTRNA››INRNA
双转座子插入所引起的外显子改组示意图
的同时，也可使相邻基因转录）。
♣ 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
DNA的转座(DNA TRANSPOSITION)
1、转座成分概述
1）转座子(元)或转座元件 (transposon or transposable element): 即能够反复插入到基因中许多位点的特殊DNA片段， 它们可从一个位点转移到另一个位点，从一个复制子到另 一个复制子。（在转移时原来位置上的这些结构依然存在 或不存在）。
b) 转座不是简单的转移，涉及转座子的复制
c) 转座插入的靶位点并非完全随机（插入专一型） Hotspots (热点)
Regional preference ( 在3kb区域内的随机插入) d) 某些转座因子（Tn3）对同类转座因子的插入具有排他性
（免疫性） 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
2）特点：
♣ 不必借助同源序列就可移动的DNA片段，即转座作
用与供体和受体之间的序列无关。 ♣ 原核生物和真核生物均有转座子。 ♣ 转座序列可沿染色体移动，甚至在不同染色体间跳 跃。
3）种类与特点
（1） 两种类型： A 简单转座子（simple transposon） 或（插入序列 insertion sequence IS ） B 复合转座子（composite transposon） （2） 特征： a）两端有20～40bp的反向重复序列(IR)
b）具有编码转座酶（transposase）的基因
c）复合转座子除转座酶基因外还有1—数个基因。 d）转座酶催化转座子插入新位点。
A 插入序列 ♣ 最简单，是细菌染色体、质粒和某些噬菌体的 正常组分，是一个自主的单位，每种IS均编码自身 转座所需的蛋白质。 ♣ 命名： IS＋编号（鉴定类型） 长度 700～2000bp
第六章(1) DNA转座
四，转座作用的机制
Two mechanisms of transposition: A. conservative transposition B. replicative transposition
A. Conservative Transposition
Transposable element leaves the donor molecule and appears in the recipient molecule.
Properties of Several E. Coli Insertion Elements Elements IS1 IS2 IS3 IS4 IS5 γλ No.of Copies 5-8 5 5 1 or 2 Unknown 1 or more Base-pairs 768 1,327 ≈1400 ≈1400 1,250 5,700
一，基本概念
DNA的转座，又称DNA的移位（Transposition): 的转座，又称 的移位（ 的转座 的移位 由可移位因子（ 由可移位因子（transposable element)介导的遗传物质 介导的遗传物质 重排现象。 重排现象。 转座子（ 存在于染色体DNA上可自主 转座子（transposon, Tn): 存在于染色体 上可自主 复制和移位的基本单位。 复制和移位的基本单位。
三，转座子的分类和结构特征
最简单的转座子 即插入序列，insertional sequence, IS 即插入序列， 不含有任何宿主基因。 不含有任何宿主基因。
复合式转座子（ 复合式转座子（Composite transposon): 含有某些抗药性基因或其它宿主基因的转 座子。 座子。
庞大转座子：>5000bp, 至少带有 庞大转座子： 转坐作用所必须的两个基因以及 其它基因的转坐子。 其它基因的转坐子。
DNA的重组与转座培训教材(PPT 93页)
同源，二者功能相关。 该基因的突变造成双链断裂积累，且无法形成 正常的联合复合物，但此蛋白不能在体外与单 链DNA形成纤丝，表明原核与真核的同源重 组机制可能不同。
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特异位点重组 广泛存在于各类细胞，有关主要过程：
某些基因表达的调节； 发育过程中程序性DNA重排； 有些病毒和质粒复制中发生的整合与切除。
666666666666第............111112333111.........六同特D123331233...λ.N切章源异同异细细1243噬A除重位源 源 菌 菌细遗细细菌重D组点重双基的菌传菌菌体组N重组链因特的转的的D技NA组的与转异接化转细术A的分基移位合导胞整子 因 与 点作融重合模转重重用合与组型换组组与转6666666666666.............4444444454444座...........D逆12223462351..逆逆逆N转转转转转转真12A转转转录座座座座座核插复的座座座转子子子子引生入合转子子子座的的转转起 物序转座的 的的子概分座座遗的列座结作生念类的的传转(子I构用物S机特学座(T特机学因制征效因n点制意)子应子义)
发重组； ③断裂后形成单链3‘游离端，后者侵
入到双链DNA内，寻找同源区域并 配对结合，产生短的链置换区； ④断裂单链游离端彼此交换，每条链 与另一对应链连接，形成Holliday 中间体
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⑤ 通 过 RuvA和 RuvB 引发分支迁移，产生 异源双链DNA； ⑥通过RuvC形成拆分 口 ， 将 四 链 DNA 复 合 体按不同方向拆分， 形成片段重组体和拼 接重组体。
选择
1、紫外线照射对DNA分子的损伤主要是: ( D )
A.碱基替换； B.磷酸酯键断裂； C.碱基丢失； D.形成共价连接的嘧啶二聚体。
DNA的重组与转座
根据不同的机制，可将重组分成4类： • 同源性重组（homologous recombination） • 位点特异性重组（site-specific
recombination） • 异常重组（illegitimate recombination) • 转座重组（transposition recombination）
• Holliday连接体也能通过碱基之间氢键的断裂 和再连接而发生左右移动。这个过程称为支链 迁移（branch migration)。
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• Holliday认为在DNA分子上存在某些位点，特 殊的引发重组的酶能够识别这些位点，确保两 条链在相同的部位被切断。
• 目前还没有足够的证据证明这些位点的存在。
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• 一旦Holliday连接体形成后，它能进行重排从 而改变链的彼此关系。这种重排称为异构化， 因为在此过程中没有键的割裂。
• 一旦形成Holliday连接体后，就能被拆分。是 否发生重组依赖于拆分时Holliday连接体的构 象。
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• Holliday模型被称为双链侵入模型，因为由于 每一个DNA分子的一条链侵入到另一个DNA 分子，它解释了在重组时两个DNA分子的异源 双链是如何形成的。
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• 真核生物减数分裂时的染色体之间的交换， 某些低等真核生物及细菌的转化、转导、 接合，噬菌体的整合等都属于同源性重组 这一类型。
• 在整个基因组中，同源重组的频率并不恒 定，并且跟染色体的结构有关。例如在异 染色体附近遗传物质的交换要受到抑制。
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1. 进行同源重组的基本条件
DNA 转座
2. 转座子的遗传学效应
① 转座引起插入突变 ② 转座产生新的基因 ③ 转座产生的染色体畸变 ④ 转座引起的生物进化.
3. 转座子的应用
研究基因的功能 基因克隆和序列测定
本节重点： 1 转座子的概念 2 原核生物转座子的分类 3 转座引起的遗传学效应 4 转座类型
DNA transposable element
冷落四十年的转座子理论
1983年,美国遗传学家巴巴拉．麦克林托 克（B．McClintock）由于发现了可移动 的遗传物质，被授予诺贝尔医学奖。 人们把麦氏的成就比之为一百年前另一 位伟大的遗传学家孟德尔的成就。
研究玉米
玉米是经典遗传学研究中采用的一个理想 的供试对象。因为它的籽粒和叶子有颜色 变化。这种颜色变化是由遗传结构的基本 改变引起的。 为了探究遗传机构变化的内在机制，麦克 林托克年复一年地在田间仔细地观察玉米 籽粒和玉米叶子的颜色发生的一代又一代 的复杂变化；然后，将采下的材料带回实 验室，观察玉米染色体的断裂和重组情况。
P（母）x P（父）， M（母）x M（父）， （ （ （ （ P（母）x M（父）：F1正常； （ 正常； （ P（父）x M（母）： F1不正常 （ （
无转座，后代可育
转座，后代劣育
无转座，后代可育
P因子与杂种劣育
三、玉米的转座子
1932年，美国玉米遗传学家B.McClintock发现玉 年 美国玉米遗传学家 发现玉 米籽粒色斑不稳定遗传现象， 米籽粒色斑不稳定遗传现象，于1951年，第一 年 次提出转座因子的概念。 次提出转座因子的概念。 糊粉层颜色： 糊粉层颜色： A C R 花色素 颜色 红 I/Ds：解离因子 ： Ac：激活因子 ： Pr 紫 I/Ds 抑制因子 解离因子
第六章 DNA的重组与转座
3´ 3´ 3´ ´
DNA 连接酶
3´ 5´ ´ ´ 3´ ´
片 段 重 组 体
拼 接 重 组 体
5´ ´ 3´ ´ 3´ ´
5´ ´
5´ ´
3´ ´
5´3´ ´ ´
5´ ´ 3´ ´
5´ ´
目录
DNA同源重组是一个十分精确的过程，哪 怕只有一个核苷酸的差错都会造成基因失 活。同源重组的分子基础是链间的配对， 通过碱基配对才能找到正确位置，进行链 的交换。当两同源DNA分子之一发生双链 断裂，经核酸酶和解螺旋酶作用，产生具 有3′末端的单链，它在另一DNA分子的同 源区寻找互补链并与之配对。相对应的链 则被置换出来，与原来断裂
同源重组需要一些重组蛋白和酶， 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。 连接酶等。 、 、 、 及 连接酶等
目录
Holliday模型中，同源重组主要4个关键步骤 模型中，同源重组主要 个关键步骤 模型中
①两个同源染色体DNA排列整齐 两个同源染色体 排列整齐 的一条链断裂、 ②一个DNA的一条链断裂、并与另一个 一个 的一条链断裂 并与另一个DNA 对应的链连接，形成Holliday中间体 对应的链连接，形成 中间体 ③通过分支移动产生异源双链DNA 通过分支移动产生异源双链 中间体切开并修复， ④Holliday中间体切开并修复，形成两个双链 中间体切开并修复 重组体DNA，分别为： 重组体 ，分别为： 片段重组体(patch recombinant) 片段重组体 拼接重组体(splice 拼接重组体 recombinant)
DNA分子内或分子间发生遗传信息的重 新组合叫遗传重组或基因重排。 DNA重组是生物进化的关键基础。
目录
《DNA转座》课件
转座子可以影响免 疫系统，影响癌症 的免疫逃逸
转座子可以引起基因突变，导致遗传性疾病的发生 转座子可以影响基因表达，导致遗传性疾病的发生 转座子可以改变基因序列，导致遗传性疾病的发生 转座子可以影响基因功能，导致遗传性疾病的发生
转座子的应用前景
基因编辑：通过转座子实现基因的 精确编辑和修改
转座子激活：转座 子从原位点转移到 新位点的过程
基因组重排：转座 子插入新位点后， 对基因组造成的结 构变化
转座子插入新位点 后，可能引起基因 突变、基因表达改 变等现象
转座子插入新位点 后，可能引起染色 体重排、染色体易 位等现象
转座子是基因组变异的重要来源 转座子可以改变基因的位置和表达 转座子可以产生新的基因和功能 转座子可以影响基因组的结构和稳定性
转座子是一种可以在基因组 中移动的DNA序列
转座酶基因负责转座子的移 动和插入
转座子序列包含转座酶基因和 其他功能元件，如启动子、终
止子和调控序列
复制机制：转座子通过复制自身DNA序列，形成新的转座子 移动机制：转座子通过剪切和粘贴的方式，将自己插入到新的基因组位置 转座酶：转座子复制和移动的关键酶，负责切割和粘贴DNA序列 转座子的功能：转座子可以改变基因表达，影响生物体的性状和功能
基因工程：通过转座子进行基因工 程，提高生物的抗病性和产量
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基因治疗：利用转座子进行基因治 疗，治疗遗传性疾病
生物技术：利用转座子进行生物技 术研究，提高生物技术的应用效果
研究基因的起源和进化 研究物种间的遗传关系 研究基因的迁移和扩散 研究基因的功能和调控机制
列
转座子可以在 基因组中移动
并插入新的 DNA序列
DNA的重组与转座
DNA的重组与转座第六章DNA的重组与转座1.简述DNA重组的概念与意义。
DNA重组：DNA分子内或分子间发生遗传信息的重新组合，称为遗传重组或基因重组。
重组产物称为重组体DNA。
DNA重组的意义：能迅速增加群体的遗传多样性2.细菌基因转移的机制有哪些？细菌的基因转移主要有四种机制：接合、转化、转导和细胞融合。
3.简述转座子的概念，转座子如何分类？什么是插入序列？转座子：是基因组中可以移动的一段DNA序列。
一个转座子由基因组的一个位置转移到另一个位置的过程称为转座或移位。
转座子的分类：①插入序列：只含有与转座有关的酶基因，不含有任何宿主基因（包括抗药性基因）②复合型转座子：是一类除了转座酶基因之外，还带有抗药性基因(或其他宿主基因)的标志，结构较大而且复杂。
插入序列：是最简单的转座子，只含有与转座有关的酶基因，不含有任何宿主基因（包括抗药性基因）。
4.复合转座子与IS因子有什么异同点？同：都含有有转座有关的酶基因异：IS因子结构简单，不含任何宿主基因；复合转座子结构较大而且复杂，含有抗药性基因或其他宿主基因的标志。
5.简述复制型转座与非复制型转座的机制。
复制型转座：在转座过程中，当形成靶位点与转座子连接的中间体后，转座子进行了复制，使原转座子位置与新的靶位点各存在一个转座子，因此转座过程伴随着转座子拷贝数的增加。
其过程涉及两种酶，一是转座酶，作用于原转座子的末端；另一中是解离酶，在转座过程中促使转座的中间产物接力，使转座子复制。
非复制型转座：①转座酶先识别转座子的IR，在两翼末端反向重复序列外沿切断；②宿主靶位点的双链交错切开，每侧9bp，交错形成单链；③转座子移动，靶位点的5’端与转座子的3’端连接，留下两个9bp的缺口；④缺口修复补齐。
6.转座子转座的特征有哪些？①转座不依赖RecA蛋白②转座后靶序列重复③转座子有插入选择性④区域性优先⑤转座具有排他性⑥转座有极性效应⑦活化邻近的沉默基因7.DNA转座引起了什么遗传学效应？①转座引起插入突变②转座产生新的基因③影响插入位置邻近基因的表达，使宿主表型改变④转座产生的染色体畸变⑤转座引起生物进化8.什么是逆转座子？逆转座子对基因组功能有哪些重要的影响？逆转座子：指通过RNA为中介，逆转录成DNA后进行转座的可移动元件。
dna转座原理
dna转座原理DNA转座原理DNA转座是指DNA中的一段基因序列在基因组内发生移动的过程。
它是一种重要的基因突变机制，可以导致基因组的多样性和进化。
本文将从DNA转座的定义、分类、机制以及应用等方面进行探讨。
一、DNA转座的定义和分类DNA转座是指DNA分子内或DNA分子间的一段基因序列在基因组内移动的过程。
根据转座元件的类型和转座机制的不同，DNA转座可以分为两类：类转座子和复制转座子。
类转座子是一种自由移动的DNA序列，其转座机制不需要参与蛋白质的编码。
类转座子包括细菌的IS元件和真核生物的反转座子等。
IS元件是一种长度约为0.8-2.5 kb的DNA片段，可以通过特定酶的作用，在基因组内的不同位置进行插入和移动。
反转座子则是一种具有反转录酶活性的RNA分子，在反转录的过程中将自身序列转录成DNA，然后插入到基因组中的新位置。
复制转座子是一种通过复制和粘贴机制实现转座的DNA序列。
复制转座子包括细菌的Tn元件和真核生物的LINE和SINE等。
Tn元件是一种长度约为3-100 kb的DNA片段，通过转座酶的作用，在基因组内进行复制和移动。
LINE（Long Interspersed Nuclear Element）和SINE（Short Interspersed Nuclear Element）是真核生物中最常见的复制转座子，它们分别由长的自主转座元件和短的非自主转座元件组成。
二、DNA转座的机制DNA转座的机制主要包括切割、粘贴和修复三个步骤。
首先，转座酶识别并切割基因组中的特定DNA序列，形成两个切割末端。
然后，转座酶将待转座的DNA序列粘贴到新的位置上，形成插入体。
最后，细胞修复机制介导插入体与基因组的连接，完成DNA转座的过程。
DNA转座的机制具有一定的选择性，转座酶通常只识别和切割特定的DNA序列。
这种选择性是通过转座元件上的反应中心和识别序列实现的。
转座酶通过与反应中心和识别序列的特异性结合，确保了DNA转座的准确性和特异性。
现代分子生物学_复习笔记
现代分子生物学复习提纲第一章绪论第一节分子生物学的基本含义及主要研究内容1 分子生物学Molecular Biology的基本含义⏹广义的分子生物学：以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象，从分子水平阐明生命现象和生物学规律。
⏹狭义的分子生物学：偏重于核酸（基因）的分子生物学，主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调控等过程，也涉及与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。
1.1 分子生物学的三大原则1) 构成生物大分子的单体是相同的2) 生物遗传信息表达的中心法则相同3) 生物大分子单体的排列（核苷酸、氨基酸）的不同1.3 分子生物学的研究内容●DNA重组技术（基因工程）●基因的表达调控●生物大分子的结构和功能研究(结构分子生物学）●基因组、功能基因组与生物信息学研究第二节分子生物学发展简史1 准备和酝酿阶段⏹时间：19世纪后期到20世纪50年代初。
确定了生物遗传的物质基础是DNA。
DNA是遗传物质的证明实验一：肺炎双球菌转化实验DNA是遗传物质的证明实验二：噬菌体感染大肠杆菌实验RNA也是重要的遗传物质-----烟草花叶病毒的感染和繁殖过程2 建立和发展阶段⏹1953年Watson和Crick的DNA双螺旋结构模型作为现代分子生物学诞生的里程碑。
⏹主要进展包括：遗传信息传递中心法则的建立3 发展阶段⏹基因工程技术作为新的里程碑，标志着人类深入认识生命本质并能动改造生命的新时期开始。
⏹第三节分子生物学与其他学科的关系思考⏹证明DNA是遗传物质的实验有哪些？⏹分子生物学的主要研究内容。
⏹列举5～10位获诺贝尔奖的科学家，简要说明其贡献。
第二章染色体与DNA第一节染色体1.作为遗传物质的染色体特征:⏹分子结构相对稳定⏹能够自我复制⏹能够指导蛋白质的合成，从而控制整个生命过程;⏹能够产生遗传的变异。
2 真核细胞染色体组成(1) DNA(2) 蛋白质（包括组蛋白和非组蛋白）(3) 少量的RNA组蛋白：呈碱性，结构稳定；与DNA结合形成、维持染色质结构，与DNA含量呈一定的比例非组蛋白：呈酸性，种类和含量不稳定；作用还不完全清楚3.染色质和核小体染色质是一种纤维状结构，由最基本的单位—核小体(nucleosome)成串排列而成的。
DNA的重组与转座PPT课件
DNA的重组与转座
7
➢细菌的接合作用（Bacterial Conjugation) Sex pillus
Extra genetic material
Genome of the recipient
F-factor for cleavage the circular DNA
DNA的重组与转座
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▪ Transformation
Ruv A (DNA 重组与修复蛋 白）
RuvB
rec F
与双链DNA和单链DNA结合
rec O
促进互补的单链DNA的复性
rec R
参与DNA的修复与重组
recB, rec C, 1.依赖于ATP的外切酶的活性；
rec D
2.可被ATP增强的内切酶的活性；
3. ATP依赖的解旋酶的活性。
ruv A
DNA解旋酶。特异的作用于Holliday衔接点，并与RuvB 相互作用，促进Ruv A 及RuvB沿着DNA链移动及双链 DNA的解旋。
DNA的重组与转座
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➢转座引起的遗传学效应
1.引起插入突变 2.在插入位置染色体DNA重排而出现新基因 3.影响插入邻近基因的表达，使宿主表型改变 4.转座子插入染色体后引起两侧染色体畸形
DNA的重组与转座
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➢真核生物的转座因子(The Transposable element in Eukaryote)
DNA的重组与转座
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同源重组（Homologous recombination）
同源重组:在有相同或近于相同碱基序列（75bp以上） 的DNA分子之间的遗传交换，发生在减数分裂过程。
同源重组具备的条件： 1）两条同源双链DNA分子紧密结合； 2）两个DNA链上同一个部位的单链断裂
现代分子生物学笔记第三版朱玉贤
第一章 绪论1、两个经典实验证明遗传物质是DNA而不是蛋白质（1）肺炎球菌在小鼠体内的毒性实验：先将光滑的致病菌S菌烧煮杀灭活性后，以及活的粗糙型细菌R菌分别侵染小鼠，发现这些细菌自然丧失了致病能力。
当他们将烧煮杀死的S菌和活的R菌混合在感染小鼠时，实验小鼠每次都死亡了。
解剖死鼠，发现有大量活的S型细菌，实验表明，死细菌的DNA进行了可遗传的转化，从而导致小鼠死亡。
（2）T2噬菌体感染大肠杆菌：当细菌培养基中分别带有35S或32P标记的氨基酸或核苷酸，子代噬菌体就相应有s标记的蛋白质或p标记的核酸。
分别用这些噬菌体感染没有放射性标记的细菌，经过1~2个噬菌体DNA复制周期后进行检测，子代噬菌体中几乎不含带s标记的蛋白质，但含有30%以上的p标记。
说明在噬菌体传代过程中发挥作用的可能是DNA，而不是蛋白质。
第二章 染色体与DNA构成DNA和RNA分子的五种含氮碱基的结构式：第一节 染色体1、真核细胞的染色体具有如下性质：分子结构相对稳定；能够自我复制，使亲子代保持连续性；能指导蛋白质的合成，从而控制生命过程；能产生可遗传的变异。
2、染色体上的蛋白质包括组蛋白和非组蛋白。
组蛋白是染色体的结构蛋白，它与DNA组成核小体。
组蛋白分为H1、H2A、H2B、H3、H4 。
组蛋白：histones真和生物体细胞染色质中的碱性蛋白质含精氨酸和赖氨酸等碱性氨基酸特别多，二者加起来约为所有氨基酸残基的四分之一。
3、组蛋白的一般特性：进化上的极端保守：不同种生物组蛋白的氨基酸组成是十分相似的，特别是H3、H4可能对稳定真核生物的染色体结构起重要作用。
无组织特异性肽链上氨基酸分布的不对称性存在较普遍的修饰作用富含赖氨酸的组蛋白H54、非组蛋白：主要包括与复制和转录有关的酶类、与细胞分裂有关的蛋白等。
5、真核生物基因组DNA：真核细胞基因组的最大特点是它含有大量的重复序列，而且功能DNA序列大多被不编码蛋白质的非功能DNA所隔开。
DNA转座
转座作用的遗传学效应
① 转座引起插入突变，造成极性突变（减低pro合成速度的
基因突变）
② 转座ห้องสมุดไป่ตู้生新的基因，如抗药基因插入 ③ 转座产生染色体畸变 当复制性转座发生在宿主DNA原有
位点附近时，往往导致转座子两个拷贝间同源重组，引
起DNA缺失或倒位。若同源重组发生在两个正向重复转 座区之间，就导致宿主染色体DNA缺失。若重组发生在 两个方向重复转座区之间，引起染色体DNA倒位。 ④ 转座引起的生物进化.
Ａｃ／Ｄｓ转座系统
例如SG是一个产生紫色色素的结构基因，它 附近的一个控制因子Dｓ（称为离解因子或分 化变异因子）以一定的速率关闭SG，使玉米 籽粒不能产生紫色色素，而成为黄色。 DS从SG附近跳开，SG所受的控制作用即被解 除，玉米籽粒又变成紫色。而DS跳到远离AC 处，或者AC本身跳开，DS即不受AC的控制， 它又可以发挥对结构基因SG的抑制作用，使 玉米籽粒成为黄色。这些控制因子跳动得如此 之快，使得受它们控制的颜色基因时关时开， 于是玉米籽粒便出现了斑斑点点。
第6 节 DNA 转座
一、理论背景 冷落四十年的转座子理论
1983年,美国遗传学家巴巴拉．麦克林托 克（B．McClintock）由于发现了可移动 的遗传物质，被授予诺贝尔医学奖。 人们把麦氏的成就比之为一百年前另一 位伟大的遗传学家孟德尔的成就。
研究玉米
玉米是经典遗传学研究中采用的一个理想 的供试对象。因为它的籽粒和叶子有颜色 变化。这种颜色变化是由遗传结构的基本 改变引起的。 为了探究遗传机构变化的内在机制，麦克 林托克年复一年地在田间仔细地观察玉米 籽粒和玉米叶子的颜色发生的一代又一代 的复杂变化；然后，将采下的材料带回实 验室，观察玉米染色体的断裂和重组情况。
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Mu噬菌体的结构
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Mu phage 的转座与基因表达
●
P
sv
56kd
u 21 kd
倒位酶
●
P sv’ 48 kd u’
26 kd
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4）复合因子
（composite element / composite transposon）
IS插入到功能基因两端，可能 形成复合转座因子
element）也称作跳跃基因（jumping gene）或可移动基因（movable gene）
转座子（transposon,Tn）：是存在与染色体DNA上可自主复制和 位移的基本单位，在复制过程中可以“随机地”插入到染色体或 质粒上，也可以作为一个单位被切割下来插入到另一条染色体或 质粒上。 A transposon(transposable element) is a DNA sequence able to insert itself (or a copy of itself) at a new location in the genome, without having any sequence relationship with the target locus.
非复制性转座(NonreplicativeTransposition)
A.原始转座子作为一个可移动的实体直接被移位 B. IS序列、Mu及Tn5等都以这种方式进行转座
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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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四、真核生物的转座子
高等真核生物：随机分布而且能重复移动的转座子
I 型； 剪贴式转座因子（cut - paste ）
Two components system 玉米中的控制因子：Ac/Ds, Spm/dspm, Dt in maize IR, transposase, needed II 型；反转录转座子（Retro-transposon 类似反 转录病毒） 果蝇中的转座子：Copia in drosophila Ty1 in yeast Alu family
转座发生时，受体分子中有一段很短的（3～ 12bp）、被称为靶序列的DNA会被复制，使插入 的转座子位于两个重复的靶序列之间。 靶序列的复制可能起源于特定内切酶所造成的黏 性DNA末端。
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转座作用的机制
1. 复制性转座：所移动和转位的仅仅是原转座子 的拷贝。——TnA类 2. 非复制性转座——IS序列、Mu及Tn5等。 转座酶（transposase）——原始转座子 解离酶（resolvase）——复制转座子
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Mu噬菌体（即 mutator phage，诱变噬菌体） 它是E . coli的一种温和噬菌体。 与必须整合到宿主染色体特定位置上的一般温和 噬菌体不同，Mu噬菌体并没有一定的整合位置。 与以上的IS和Tn两种转座因子相比，Mu噬菌体的 分子量最大（37kb），它含有20多个基因。 Mu噬菌体引起的转座可以引起插入突变，其中约 有2%是营养缺陷型突变。
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） — 偶尔发现 Ds 可以跳到 C 内的某一位置：种子为无色 — 在种子发育过程中，Ds 可以从 C 跳出：种子大部分无色， 少 量斑点。
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跳跃基因 （Jumping gene、movable gene） （Transposable element）——基因转座现象的发现
• 1914 A. Emerson Cornell university pV V pv v
Indiana University
•
玉米种子色素的遗传：回复突变花斑
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1、玉米中的控制因子
1932年,美国玉米遗传学家B．McClintock发现玉米 籽粒色斑不稳定遗传现象,于1951年,第一次提出转 座因子的概念。因为玉米中发现的转座因子除了具 有转座的特性外,还具有调节其他基因的作用。又称 之为控制因子（Controlling elements） 。
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1） 插入序列 （ insertion sequence， IS ）
最简单的转座子——插入序列，是细菌染色体或 质粒的正常组成成分。 不含有任何宿主基因。
l 700 2000 base pair （bp） GATCGTC --------------------------GACGATC CTAGCAG---------------------------CTGCTAG IR
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复制性转座(ReplicativeTransposition)
A.整个转座子被复制，所移动的仅仅是原转座子的拷贝。 B.转座酶(transposase)和解离酶(resolvase)分别作用于原始 及复制转座子。 C. TnA类主要是这种形式。
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表23－5 一些有代表性的真核转座子的属性 物种 果蝇 II 类转座因子家 族 P、Hobo Mariner FB Tc1 ITR 31、12 28 大 54 TSD 8、8 2 9 2
Tn2 Tn4 Tn6 Tn9
(AmpR) (AmpR StrR) (kanR) (CamR)
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如Tn3含有3个基因：编码β-内酰胺酶的氨苄青 霉素抗性基因（ampk）,转座酶基因（tnpA）和 编一种阻遏物的调节基因（tnpk）。
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TnA家族
复合型转座子的结构
IS
IS
IS
transposition
IS L
IS R
mutation
臂
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中心区
臂
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复合式转座子（composite transposon）
1.是一类带有某些抗药性基因(或其他宿主基因)的转座 子。 2. 两翼往往是两个相同或高度同源的IS序列。 3. IS序列就不能再单独移动，只能作为复合体移动。
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2、 原 核 生 物 转 座 因 子 的 种 类
包括以下四类： 1）插入序列（insertionalsequence，IS） 2）复杂型转座子:TnA家族（TnA family ） 3）转座噬菌体 （Transposable phage ） 4）复合式转座子（composite transposon）
转座酶编码基因：产物引起转座，位于中间
正向重复序列：4~12bp，位于反向重复序列 外侧，为插入序列所特有
转座酶基因
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插入序列（insertional sequence, IS）
1. 最简单的转座子,不含有任何宿主基因。 2. 是很小的DNA片段(约1kb)，末端具有倒置重复序列。 3. 转座时常复制宿主靶位点4～15bp的DNA形成正向重复区。 4. 大部分IS序列只有一个开放读码框。 5.分子生物学 是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分。 青海大学生物科学系
l 2.5 kb l 20 kb
具有IR、转座酶基因、 调节基因、抗抗生素基因 IR 37bp transposase TnpA Res TnpR AmpR IR
Tn3
37bp regulator β- lactamase
l
Tn1 Tn3 Tn5 Tn7 Tn10
(AmpR) (AmpR) (KanR) (StrR TmpR) (TetR)
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●
复合转座子一旦形成，转座功能受较多因子调控
●
结构特点 IS10L
IR IR IR
Tn10 (9.3 kb)
IS10R
IR
IR
IR
IS1L
IR IR DR
Tn9(2.5 kb)
IS1R
IR IR DR
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第二节、转座作用的机制
TnA族Tn:两端是正向或反向重复序列，中间有与Tn功能相关 的基因（编码转座酶）及抗生素抗性基因。总是作为一个单位进 行转座，其末端不能单独转座。 1.没有IS序列的、体积庞大(5 000bp以上)的转座子。 2. 常带有3个基因，一个编码β-内酰胺酶(AmpR)，另两个则是 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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生态环境工程学院
第六节
DNA的转座（1学时）
一、转座子的分类和结构特征 二、转座作用的机制 三、转座作用的遗传学效应 四、真核生物的转座子 1、玉米中的控制因子 2、果蝇中的转座子
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一、转座子的分类和结构特征
1、定义 DNA的转座，或称移位（transposition），是由可移动因子 （transposable element）介导的遗传物质重排现象。 Transposable Elements：are sections of DNA ( sequence elements ) that move, or transpose, from one site in the genome to another.转座因子（transposible