遗传学课件11 遗传重组
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
异源DNA是不稳定的，细胞内的修复系统能 够识别不配对碱基（如G-A，C-T），并以其中 一条链为摸板进行切除修复。其基本过程是由 核酸外切酶切除不配对的一小段DNA，留下单 链缺口，然后在多聚酶的作用下，以一条链为 模板合成具有互补碱基的区段，填补缺口， 在 连接酶的作用下将新合成的短链以共价键连接 上去，成为连续的核苷酸链，完成修复过程， 杂种分子得到校正。
基因转变的类型
1 染色单体转变（chromatid conversion） 减数分裂的4个产物中，有一个产物发生 了基因转变。
2 半染色单体转变（half-chromatid conversion） 在减数分裂的4个产物中，有一个产物的 一半或两个产物的各一半出现基因转变。
在基因转变产生异常4:4和5:3分离的粪生粪壳菌中， 与g基因邻近的A/a基因呈2:2分离
B.单向重组 重组后的遗传物质并不是交互的，仅受体发
生重组，供体并不发生改变。如细菌及某些病 毒的重组。
同源重组中负责DNA配对和重组的蛋白质因 子无碱基序列的特异性。
同源性重组必须具备下列基本条件： (1)在交换区具有相同或相似的序列； (2)双链DNA分子之间互补碱基配对；
(3)重组酶； (4)异源双链区的形成。
异源双链DNA区
Holliday
AB ab
（
体 ；
为 简 略
同 源
、计重
，组
表 示 旁 侧 标
图 中 只 显 示
的
记2
基 因 ）
条 染 色
模 型
单
异源双链区是不稳定的，细胞内的修 复系统能识别不配对碱基，并以其中 的一条链为模板进行切除修复。
假设在以上粪生粪壳菌杂交中，用于杂交的 g+ g-的两亲本仅有一对碱基之差，如：
二、位点专一性重组
依赖于小范围同源序列的联会，重组事件只 涉及特定位置的短同源区或是特定的碱基序 列之间。这类重组在原核生物中最为典型。
重组时发生精确的切割、连接反应， DNA不失去，不合成。两个DNA分子并不 交换对等的部分。如λ噬菌体与大肠杆菌 DNA的重组。
这一重组不需要RecA蛋白质的参与。
基因转变 (gene conversion)
脉孢霉一对等位基因 + - 杂交子代 正常分离结果
(1) (2) (3) (4) (5) (6)
子+ - + - + 囊+ - - + - + 类- ++ - - + 型- + - ++ -
脉孢菌+ pdxp pdx + 杂交，其中4个异常分离子囊
三、异常重组
指不依赖于序列间的同源性而使一段 DNA序列插入到另一段DNA中, 如转座子。
这类重组在形成重组分子时往往是依赖于 DNA复制而完成重组过程。不需要序列同 源性，也不需要RecA蛋白参与作用。
同源重组的机理
1964年R. Holliday在断裂重接模型的 基础上，结合基因转换的研究结果， 提 出 了 所 谓 的 Holliday 模 型 ， 就 目 前 来说，这一模型是一个比较受到广泛 注 意 的 模 型 ， 在 介 绍 Holliday 模 型 之 前，我们有必要先介绍一下所谓的基 因转变。
用遗传重组的Holliday 模型说明基因转变的起 源。4个染色单体全部 画出，虚线表示修复的
DNA片段
基因转变是指正常杂合体经减数分 裂后产生不对等分离的异常现象， 其 实 质 是 异 源 双 链 DNA 错 配 的 核 苷酸对在修复校正过程中，所发生 的由一个基因转变为它的等位基因 的现象。
遗传学课件11 遗传重组
What is genetic recombination?
遗传物质的重排。
主要特征：DNA双螺旋之间的遗 传物质发生交换及产生新的组合。
Genetic recombination
homologous recombination
（generalized recombination ）
g+(或+)是 ATGCATCGAT，g-(或g)是
ACATT TGTAA
g+(或+)是
ATGCATCGAT，g-(或g)是
ACATT TGTAA
则异源双链DNA区应为
ACAGT TGTAA
或
ACATT TGTCA
修复
由于切除不配对区段的不同，校正后出现野生型或突变型
基因转变的分子机制
切除修复原理
基因转变往往伴 随有转换区外基 因的重组，且区 外基因的重组常 常是正常的交互 方式。
Gene粪co生n粪ve壳rs菌io的n基因转变 P281-2 Chromatid conversion Half-chromatid conversion
在DNA复制中由于碱基的错误跳格自发产生碱基的插入和缺失
基因转变跟基因突变不同：前者跟遗传重组有关。
遗传重组和基因转变 De
分子基础
Holliday模型：
这是R. Holliday 1964年提出的一个关于 基因重组的模型。
(a)联会；(b)两个染色单体双链DNA分子中各 一条单链为核酸内切酶切断；（c）单链游离 端移动；(d)游离端交换位置；（e）单链连接 成为半交叉；(f)半交叉位置移动成十字型结 构；（g）两臂旋转(h) 上下两个单链由限制 性内切酶切断；(i) DNA连接，中间包含杂合 双链的两条染色单体，两旁基因（Ａ和Ｂ， ａ和ｂ之间）发生了重组。
孢子对 第一对
子
囊
1
2
3
+ pdxp pdx + + +
4 pdx +
第二对 + + pdx + + pdxp + pdxp
第三对 + pdxp + + pdx + + +
第四对 pdx + + pdxp pdx + pdx +
585个子一代子囊中有4个异常子囊，有重组野生型，但无双突变型
脉胞霉的 基因转变
位点专一性重组
发生在DNA特殊序列对之间的重组。
这一重组模式最早是在λ噬菌体的遗传
学研究中发现的。
一．λ噬菌体的整合和切除
λ噬菌体侵入大肠杆菌细胞后，
发生裂解生长或出现溶源生长。
site-specific recombination
illegitimate recombination
源自文库
同源性重组（又叫普遍性重组） ： 发生在同源DNA序列之间的重组。
一、同源重组
A.交互重组 重组过程中，两个染色体或DNA分子相互交换
对等的部分，如真核生物非姊妹染色单体之间 所发生的重组。
基因转变的类型
1 染色单体转变（chromatid conversion） 减数分裂的4个产物中，有一个产物发生 了基因转变。
2 半染色单体转变（half-chromatid conversion） 在减数分裂的4个产物中，有一个产物的 一半或两个产物的各一半出现基因转变。
在基因转变产生异常4:4和5:3分离的粪生粪壳菌中， 与g基因邻近的A/a基因呈2:2分离
B.单向重组 重组后的遗传物质并不是交互的，仅受体发
生重组，供体并不发生改变。如细菌及某些病 毒的重组。
同源重组中负责DNA配对和重组的蛋白质因 子无碱基序列的特异性。
同源性重组必须具备下列基本条件： (1)在交换区具有相同或相似的序列； (2)双链DNA分子之间互补碱基配对；
(3)重组酶； (4)异源双链区的形成。
异源双链DNA区
Holliday
AB ab
（
体 ；
为 简 略
同 源
、计重
，组
表 示 旁 侧 标
图 中 只 显 示
的
记2
基 因 ）
条 染 色
模 型
单
异源双链区是不稳定的，细胞内的修 复系统能识别不配对碱基，并以其中 的一条链为模板进行切除修复。
假设在以上粪生粪壳菌杂交中，用于杂交的 g+ g-的两亲本仅有一对碱基之差，如：
二、位点专一性重组
依赖于小范围同源序列的联会，重组事件只 涉及特定位置的短同源区或是特定的碱基序 列之间。这类重组在原核生物中最为典型。
重组时发生精确的切割、连接反应， DNA不失去，不合成。两个DNA分子并不 交换对等的部分。如λ噬菌体与大肠杆菌 DNA的重组。
这一重组不需要RecA蛋白质的参与。
基因转变 (gene conversion)
脉孢霉一对等位基因 + - 杂交子代 正常分离结果
(1) (2) (3) (4) (5) (6)
子+ - + - + 囊+ - - + - + 类- ++ - - + 型- + - ++ -
脉孢菌+ pdxp pdx + 杂交，其中4个异常分离子囊
三、异常重组
指不依赖于序列间的同源性而使一段 DNA序列插入到另一段DNA中, 如转座子。
这类重组在形成重组分子时往往是依赖于 DNA复制而完成重组过程。不需要序列同 源性，也不需要RecA蛋白参与作用。
同源重组的机理
1964年R. Holliday在断裂重接模型的 基础上，结合基因转换的研究结果， 提 出 了 所 谓 的 Holliday 模 型 ， 就 目 前 来说，这一模型是一个比较受到广泛 注 意 的 模 型 ， 在 介 绍 Holliday 模 型 之 前，我们有必要先介绍一下所谓的基 因转变。
用遗传重组的Holliday 模型说明基因转变的起 源。4个染色单体全部 画出，虚线表示修复的
DNA片段
基因转变是指正常杂合体经减数分 裂后产生不对等分离的异常现象， 其 实 质 是 异 源 双 链 DNA 错 配 的 核 苷酸对在修复校正过程中，所发生 的由一个基因转变为它的等位基因 的现象。
遗传学课件11 遗传重组
What is genetic recombination?
遗传物质的重排。
主要特征：DNA双螺旋之间的遗 传物质发生交换及产生新的组合。
Genetic recombination
homologous recombination
（generalized recombination ）
g+(或+)是 ATGCATCGAT，g-(或g)是
ACATT TGTAA
g+(或+)是
ATGCATCGAT，g-(或g)是
ACATT TGTAA
则异源双链DNA区应为
ACAGT TGTAA
或
ACATT TGTCA
修复
由于切除不配对区段的不同，校正后出现野生型或突变型
基因转变的分子机制
切除修复原理
基因转变往往伴 随有转换区外基 因的重组，且区 外基因的重组常 常是正常的交互 方式。
Gene粪co生n粪ve壳rs菌io的n基因转变 P281-2 Chromatid conversion Half-chromatid conversion
在DNA复制中由于碱基的错误跳格自发产生碱基的插入和缺失
基因转变跟基因突变不同：前者跟遗传重组有关。
遗传重组和基因转变 De
分子基础
Holliday模型：
这是R. Holliday 1964年提出的一个关于 基因重组的模型。
(a)联会；(b)两个染色单体双链DNA分子中各 一条单链为核酸内切酶切断；（c）单链游离 端移动；(d)游离端交换位置；（e）单链连接 成为半交叉；(f)半交叉位置移动成十字型结 构；（g）两臂旋转(h) 上下两个单链由限制 性内切酶切断；(i) DNA连接，中间包含杂合 双链的两条染色单体，两旁基因（Ａ和Ｂ， ａ和ｂ之间）发生了重组。
孢子对 第一对
子
囊
1
2
3
+ pdxp pdx + + +
4 pdx +
第二对 + + pdx + + pdxp + pdxp
第三对 + pdxp + + pdx + + +
第四对 pdx + + pdxp pdx + pdx +
585个子一代子囊中有4个异常子囊，有重组野生型，但无双突变型
脉胞霉的 基因转变
位点专一性重组
发生在DNA特殊序列对之间的重组。
这一重组模式最早是在λ噬菌体的遗传
学研究中发现的。
一．λ噬菌体的整合和切除
λ噬菌体侵入大肠杆菌细胞后，
发生裂解生长或出现溶源生长。
site-specific recombination
illegitimate recombination
源自文库
同源性重组（又叫普遍性重组） ： 发生在同源DNA序列之间的重组。
一、同源重组
A.交互重组 重组过程中，两个染色体或DNA分子相互交换
对等的部分，如真核生物非姊妹染色单体之间 所发生的重组。