中国药科大学分子生物学期末复习重点分章整理.doc

第2章 可移动的遗传因子 1 转座子是谁最早从什么物种中发现的？ 麦克林托克（Barbara McClintock）; 玉米2 掌握转座子的概念和分布 概念:细胞内的可移动遗传因子,指可以在同一细胞中基因组内或一个细胞的基因组从一 个位点移动到另一位点的DNA片断广义的概念，凡是细胞内可以移动的因子， 都 叫转座子) 分布:病毒、真核生物、原核生物（质粒&基因组）3 掌握转座子的分类和各类的特点➢ 非复制型转座：转座时，转座子DNA作为一个整体，从原来的供体位置被切割下来，然后转移到染色体的另外一个位置➢ 复制型转座：转座时，原来的转座子DNA不从原来的位置被切割下来，而是在转座的过程中原来的转座子DNA得到复制，并转移到染色体的另外的地方原来的拷贝“原件”没有发生位移➢ 逆转录转座子：将转座的片段转录成RNA，再通过逆转录酶将RNA反转录成cDNA，插入寄主染色体中4 所有转座子都具有的结构特征和共同特点是什么?➢ 转座子都具有的结构特征：都有一个保守序列、一个或多个开放阅读框，两侧是反向末端重复序列（反向重复序列为转座子所必须，是转座酶识别的底物）➢ 共同特点： 1 两端具有末端反向重复序列2 转座后靶位点重复是正向重复3 编码一些与转座有关的蛋白4 可以在基因组中移动5 最简单的转座子的结构特征。

➢ 最简单的转座子 ：不含有任何的宿主基因，常被称为插入序列（IS），这种插入序列是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分➢ IS的结构特征：DNA的两个末端是反向重复序列（又称倒置重复序列），中间是一个阅读框，编码一个与转座有关的转座酶基因除此之外，IS序列中没有其他的基因6 什么是复合转座子➢ 复合转座子的概念：是一类比较复杂的转座子, 带有一些抗药性基因或其他宿主基因，其两端多数是高度同源的或相同的IS序列（反向重复区）（少数是正向重复序列） PS: IS序列插到某个功能基因的两端就产生了复合转座子复合转座子中的IS序列不能单独自由移动，其功能已经被修饰，只能和复合体一起移动7 TnA家族转座子具有什么特点？➢ TnA转座子的特点：1. 末端没有IS序列，而是一个38 bp的反向重复序列；2. 体积一般较大（5000 bp以上）；3. 转座子带有3个基因，其中一个编码β-内酰胺酶(AmpR)，其他两个是转座作用必须的转 座酶和解离酶<复制型转座>8 为什么转座子的插入位点两端都有同向重复序列？➢ 同向重复序列存在原因：　　转座时有一个普遍的特征就是受体分子中有一段很短（3－12 bp）、被称为靶序列的DNA会被复制一次，插入的转座子就位于两个重复的靶序列之间。

这种靶序列的同向重复序列是由于某种限制型内切酶的切割造成的 　　IS转座先由转座酶交错切开宿主靶位点，然后IS插入连接，余下的缺口由DNA聚合酶和连接酶加以填补，使两端形成短的同向重复序列，IS转座后的特征结构是：末端是反向重复序列，临近末端的旁侧则有宿主DNA的短的正向重复序列转座酶具有限制性内切酶活性，不同转座酶切割形成的粘性末端不同）　　 9 原核细胞中的转座因子有哪些常见的类型？各自特点？➢ 原核细胞中的转座因子：☆插入序列 （IS）：1. 是最简单的转座子，是细菌基因组DNA中的正常组分其两端都有反向重复序列（为转座 酶识别所需；重复序列只是类似，并非完全相同），中间的编码区长度为1000 bp左右， 只编码转座酶，除此之外无其他任何基因2. 对靶点的选择有几种方式：随即选择，热点选择和特异位点选择☆类插入序列(只存在于转座子中的插入序列称为类IS因子)：1. 这类转座子不单独存在，而是存在于复合转座子的两端2. 经过修饰，已经不能够单独移动了，只能和复合转座子的其他成分一起移动3. 结构和IS类似，如IS10R、IS50R等PS: 类IS序列与IS序列最根本的区别是，类IS序列只存在于复合转座子的两端，但不可自身转座，原因是它失去了编码自身转座酶的能力☆复合型转座子：1. 比IS长的多，中心区域编码抗生素基因或其他宿主基因。

2. 两端的组件由IS和类IS组成，有的两端组件相同，有的不同，有的反向相反，有的方向相同，有的两个组件均有功能，有的只有一个有功能☆TnA家族：1. 这类家族长度约为5000 bp，两端具有IR（反向重复），而不是IS2. 中部的基因不仅编码抗性基因，还编码转座酶和解离酶这是一种复制型转座子末端反 向重复长度是38 bp，产生的靶位点是5 bp的正向重复10 玉米中的最常见的转座子系统是什么？Ac/Ds系统 （激活-解离系统） ：➢ 激活因子Ac和解离因子Ds属于同一家族控制因子➢ Ac是自主因子，编码有活性的转座酶，能发生自主转座➢ Ds是非自主因子，与Ac同源，只是不同程度缺失了中间序列，失去转座酶的功能，但是 两末端IR（反向重复序列）存在并且完整它本身不能转座，但有Ac存在时通过反式转 座酶激活而转移到新的位置真核生物转座因子通常以非复制方式转座，而且总是只转移到邻近的位置玉米的Ds因子插入新靶位点之后，原来位置上即失去Ds因子结果可造成染色体断裂或重排，由此引起显性基因丢失，隐性基因得以表达eg.紫白玉米粒）11 什么是逆转录转座子？➢ 逆转录转座子：是指基因组中的双链DNA，可以在基因组内发生转座而移动。

但与DNA转座子不同，逆转录转座子转座时先将自身的DNA序列转录成RNA，然后再反转录成DNA，插入宿主基因组中➢ 逆转座子一般分为2类：病毒类超家族和非病毒类超家族12 逆转录转座与复制转座有什么异同？➢ 异：逆转录转座子转座时先将自身的DNA序列转录成RNA，然后再反转录成DNA，插入宿主基因组中➢ 同：逆转录转座子在插入位点两侧也有正向重复序列，这是所有转座子的共同特征PS：转座有两种方式：复制转座和非复制转座➢ 在非复制型转座中只有转座酶参与➢ 在复制型转座中，转座酶（transposase）作用于原来的“原件”，而解离酶(resolvase)作用于复制的转座子 ➢ 复制转座的基本过程：　　也称为对称模型，转座发生开始时，由转座酶在转座子两端交错切开产生2个单链切口(nick)，同时在受体分子的位点处也被交错切开产生2个切口，这样一共有4个切口，它们交错连接，形成复合物，称为共整合体(cointegrate)，其中包含有2个类似复制叉的结构随后它们分别进行复制，填补空隙，最后复合物分开形成2个独立的分子这些步骤由解离酶完成在这个过程中，转座子的序列被复制一次，转移到受体分子上，完成转座。

13 什么是质粒？什么叫R质粒?（见笑笑打印第一页背面）14 掌握一些概念：低拷贝质粒和高拷贝质粒，严紧型复制控制”的质粒和“松 弛型复制控制，质粒的不相容性，结合型质粒，自主转移质粒，非结合型质 粒，2μm质粒（见笑笑打印第一页背面）15 DNA变异主要有哪两条途径？➢ DNA变异有两条途径：突变和遗传重组，它们都会引起遗传物质的改变进而引起蛋白质的改变，最终通过自然选择得以保存并遗传下去PS: 1. DNA分子内或分子间发生的遗传信息的重新组合，叫做遗传重组，或叫基因重排2. 基因突变是指基因组DNA分子发生的突然的、可遗传的变异现象从分子水平上看，基因突变是指基因在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变16 为什么说重组在生物学中处于中心地位？　　突变只能使基因组在小范围内变动，不会产生大的变化，只有通过重组才能使基因组的变化加大，增加进化的潜能重组使有害和有利的突变不断发生组合，从而除去有害的基因突变，保留有利的突变，使生物体对变化的境有对应能力➢ 遗传重组不仅仅发生在代与代之间，个体基因组也可以发生重排，使基因的表达发生改变，在同一个个体的细胞之间产生遗传基因的多样性，如抗体的产生等。

➢ 重组不仅仅发生在减数分裂和体细胞的核基因中，也发生粒体基因组、叶绿体基因组、噬菌体整合过程中以及转座子的转座中等➢ 所有的有机体都有一些基因重组的机制，说明重组对于物种生存的重要性➢ 重组是遗传物质变异的来源之一，可以使不利基因合有利基因分离，提供一种使有利基因得以保存，有害基因得以清除的方式，同时在DNA的修复中也起重要作用17 根据重组机制的不同可以将重组分为哪四种类型？√同源重组√位点特异性重组√转座重组√异常重组18 什么叫同源重组？有什么特点？在细胞中哪些生物学过程会涉及到同源重 组？➢ 概念：同源重组又称一般性重组，它是由两条同源区的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另：同源重组是指发生在两条DNA的同源序列之间,涉及的是大片段同源DNA序列的交换只要两条DNA序列相同或相近就可以在序列任一点发生同源重组➢ 特点：a 在交换区域有相同或相似的序列b 双链DNA分子之间互补碱基进行配对减数分裂中，两个双链的DNA分子通过链互补的碱 基对被维系在一起，叫做联会但实验表明，重组不仅仅是碱基配对c 在同源重组中有多种酶参加，保证双螺旋的断裂、修复、连接、重组体的释放等。

d 形成异源双链区 ：在重组部位，配对的双链是来源于不同的DNA分子形成的，这个部分称 为异源双链（hetero duplex），或称杂种DNA PS:➢ 同源的2个DNA分子可以在任何地方发生重组　　同源重组是一种细胞内最常见的重组类型，发生在DNA的同源序列之间，真核生物减数分裂时的染色单体之间的交换、某些低等真核生物和细菌的转化、转导、接合，噬菌体的重组，以及DNA的复制修复等均与这种重组有关19 掌握一些概念：异源双链区，Holliday连接体，分支迁移，Holliday连接体 的拆分笑笑笔记本1)➢ 异源双链区：在重组部位，配对的双链是来源于不同的DNA分子形成的，这个部分称为异源双链，或称杂种DNA➢ Holliday连接体：将要发生重组的两个DNA分子必须首先对齐在对应的同一部位的两个单链产生断裂，断裂产生的单链游离末端彼此交换，每一条链同另外的DNA分子的互补序列配对形成一个异源双链，然后末端彼此连接产生一个十字结构，叫做Holliday连接体➢ 分支迁移：在一些酶和其他蛋白的作用下，Holliday连接体还可以沿着DNA链通过氢键的断裂形成而发生左右移动，这叫分支迁移(branch migration).➢ Holliday连接体的拆分：1. 最终这个连接2个DNA分子的Holliday连接体要进行“拆分”，使得两条DNA链彼此分 开，重新成为两条各自独立的DNA双螺旋。

2. 在蛋白和酶的作用下，Holliday连接体进行重排而改变链的彼此关系（这一步叫做 Holliday连接体的分离或离析）有两种结果完全不同的重排方式3. 一种结果是以上下方向切开Holliday连接体(垂直分离)，这种切割发生在整个过程一直 保持完整的一对同源链上，至此所有的4条链全部发生过断裂见下图1)4. 另外一种切割方式是水平切割，发生在重组过程中已经被切开一次的一对同源链上，原来 保持完整的2条同源链仍然保持完整见下图2)20 Holliday 模型。