单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式* *1 1第三章可移动的遗传因子和染色体外遗传因子转座子( Transposon，Tn) ，又称跳跃因子，其实质是一定长度的DNA 片段，因为可以从染色体的一个位点“跳”到另一个位点，或从一条染色体转移到另一条染色体上而得名1951年，美国McClintock在玉米中首先发现了DNA 转座子 McClintock B. Chromosome organization and gene expression. Cold Spring Harbor Symp, 1951,16:131. 1983年获诺贝尔奖直到1967 年Shapiro在对大肠杆菌的半乳糖操纵子的研究中发现插入序列这类转座因子，转座子的概念才被普遍承认和接受1984年，Shepherd等在玉米中又发现了另一类转座子反转录转座子(Retrotransposon)第一节转座子定义：从一个部位转移到另外一个部位的DNA序列存在场所：质粒、基因组结果：影响所在位置基因的表达、基因组突变真核生物中的转座子对基因组的作用：DNA序列缺失、倒位、移动遗传学效应：引起插入突变产生新的基因产生染色体畸变引起生物进化一、转座子的分类和结构特征（1）DNA转座子通过DNA复制或直接切除产生可移动片段，该片断插入基因组后导致基因突变或重排，一般不改变基因组大小。
根据转座的自主性，这类转座子又分为自主转座子和非自主转座子，前者本身能够编码转座酶而进行转座，后者则要在自主转座子存在时才能够实现转座（玉米的Ac/Ds体系）2）反转录转座子转座因子的DNA 先被转录成RNA，再借助反转录酶反转录成DNA，插入到新的染色体位点，从而引起基因的突变或重排正因为反转录转座子是通过复制方式实现转座，每转座一次，其拷贝数就增加一份，因而极大地增加了基因组的大小转座子结构共同点1. 两端有反向重复序列2. 转座后靶位点正向重复3. 编码与转座有关的蛋白4. 可以在基因组中移动按转座机制进行分类，转座子又可分为以下三类：1. 复制型转座（replicative transposition）2.转座的整个DNA序列是原转座因子的一个拷贝，而不是它本身这种类型的转座涉及到两种酶：转座酶和解离酶2. 非复制型转座（nonreplicative transposition）转座因子直接从原位点移到靶位点，供体消失保守转座（conservative tranposition）1.另一种类型的非复制型转座，转座因子从供体位点上切离，插入到靶位点上，宿主的修复系统能识别供体双链断裂处而将它修复，恢复原状。
一）原核生物的转座因子A. 插入序列 (insertion sequence, IS)：只含有与转座有关的基因与序列共同特征：在其末端都具有一段反向的重复序列(inverted repeats，IR)，长度不一，一般小于2kbB. 类插入序列(IS-like elements)：结构和IS相似，但不独立存在，作为复合转座子两臂的组件C. 转座子由几个基因组成特定的DNA片段；常带有抗菌素抗性基因；易于鉴定可以相同或不同、同向或反向、都有功能或仅一侧有功能原核生物转座子又可以细分三类复合转座子IS/类IS 抗菌素抗性片段 IS/类IS 2. TnA家族长约5kb左右，通常两端有一对38bp左右的IR（不是IS），两个IR中任一个缺失都会阻止转座，中部的编码区不仅编码抗性标记，还编码转座酶和解离酶TnA家族中Tn3和Tn1000()研究得最深入每个Tn3系转座子都带有3个基因:1个对氨苄青霉素抗性的-内酰胺酶(-lactamase)基因2个编码与转座作用有关的基因(TnpA和TnpR)转座酶解离酶3. Mu噬菌体(Mu)E.coli的温和噬菌体，溶源化后能起到转座子的作用携带功能基因在寄生基因组和质粒之间转座，引起大肠杆菌几乎任何一个基因发生插入突变。
含有与转座有关的基因和反向重复序列二)真核生物的转座因子（l）玉米的转座因子 Ac(Activator) /Ds(dissociation)体系一对11bp的IR两个与转座有关的酶基因（2）果蝇的转座因子 P因子 copia族转座因子（3）酵母的转座因子Ty因子是一个家族与反转录病毒gag基因、pol基因编码的蛋白有同源性，与果绳copia族因子上有关基因有同源性在转座时都经过了DNA-RNA-DNA的反转录过程是一类结构与性质相似的转座因子(4)逆转录病毒和逆转录转座子逆转录病毒是单链RNA病毒逆转录转座子 RNA中部：族特异性蛋白基因gag逆转录酶基因Pol病毒外壳蛋白基因env当病毒反转录成前病毒双链DNA时，两端发生重排，各形成一个称LTR的序列(long terminal repeat)使前病毒DNA具有类似转座子的能动性，能插入染色体的许多位点上，造成靶位有短的同向重复序列，并对附近的基因表达起调控作用如插入原癌基因附近使其活化引起癌变人类基因组中的可转移成分人类基因组中仅有3 %的序列为外显子序列, 其余均为“无用”DNA (junk DNA , 包括内含子、简单重复序列和可转移成分等) 。
其中可转移成分占人类基因组总序列的35 %以上根据序列构成及转座方式不同, 人类基因组中的可转移成分可划分为： DNA 转座子自主性反转录转座子非自主性反转录转座子返座元(retroposon)RNA 转座子1.DNA转座子(DNA-based transposable elements) 与细菌转座子结构类似, 两端有IR，内部有转座酶编码序列，通过剪贴(cut and paste) 或复制(copy and paste) 方式进行转座. 在人类基因组中, DNA 转座子约占1.6 %2.自主性反转录转座子(autonomous retrotransposons) 内部含逆转录酶编码序列, 通过DNA-RNA-DNA 方式进行转座，即转座子转录产生相应的RNA，再经逆转录生成新的转座子DNA 并整合到基因组中根据结构中有无长末端重复序列(long terminal repeats , LTRs)，自主性反转录转座子又可以分为二类：含LTRs 的转座子含量最多的是人类内源性逆转录病毒不含LTRs 的转座子long interspersed elements，称为L13.非自主性反转录转座子(non-autonomous retrotrasposons)通过DNA-RNA-DNA方式转座，本身不能编码蛋白质，必须借助胞内酶才能实现转座。
100-300bp，拷贝数达数十万份人类基因组中的非自主性反转录转座子主要为Alu 家族和加工后的假基因反转录转座子与人类疾病L1引起的疾病：血友病A、Duchenne型肌营养不良、多发性结肠腺癌等Alu也是人类疾病的病因之一，到目前为止，至少已发现9 种全长Alu 插入片段与人类疾病有关转座子的应用：转座子标签(transposon tagging)又称为转座子示踪法，是在不了解基因产物的生化性质和表达模式的情况下分离克隆基因其原理是利用转座子的插入造成基因突变，从突变株的基因文库中筛选出带此转座子的克隆，它必定含有与转座子序列相邻的突变基因的部分序列，再利用这部分序列从野生型基因文库中获得完整的基因克隆转座子主要有两条途径：1. 利用抗体识别或cDNA探针从野生型植株中获得表达量降低或不稳定基因座的序列，再从突变体中分离得到相应的转座子2. 根据序列同源性，在基因组的不同位置分离同一家族的转座子成员第二节 质粒(plasmid)一、定义独立于染色体外，能进行自主复制的细胞质遗传因子质粒在多种微生物细胞和某些真核细胞中以共价闭合环状(covalently closed circle)的超螺旋双链DNA分子的形式存在。
二、质粒的分类1. 细菌性因子(致育因子或F 因子)2. 产大肠杆菌素因子(col 因子)3. 抗药因子(R因子)：G- 杆菌耐药性质粒1. 淋病奈瑟菌耐药性质粒4. 毒力相关性质粒： 肠致腹泄性大肠杆菌(ETEC) 毒力相关性质粒 耶尔森菌毒力相关性质粒5. R因子相关性转座子6. 其它质粒：根癌农杆菌的致癌Ti质粒假单胞杆菌中降解烷烃和芳香烃的质粒酵母菌中大小为2m 的质粒1.放线菌中与抗生素合成、抗生素抗性有关的质粒等2. 噬粒(phagemid或phasmid)在细菌细胞里：1. 既可以如同质粒一样复制生成双链DNA (称为phagemid)2. 当辅助噬菌体存在时，又可如同单链噬菌体一样复制出单链DNA，并包装成噬菌体颗粒释放出宿主细胞辅助噬菌体是一类自身DNA复制效率极低的突变型，但可为宿主细胞的质粒DNA提供的复制和包装所需的蛋白酶和外壳蛋白 (称为phasmid) 噬粒(phagemid或phasmid)由质粒载体和单链噬菌体载体构建成的既有质粒的复制起点，又有噬菌体的复制起点的一种嵌合体质粒的特性 独立复制 不相容性可有几种质粒同时共存在于一个细菌内，而有些质粒则不能共存 有多个基本基因复制起动区 ，抗生素标记 ，操纵子 许多限制性内切酶的切点 转移性 选择性标记： 常用抗药性筛选标记，如氨苄青霉素、四环素、氯霉素、卡那霉素等质粒的复制严谨型（低拷贝数）质粒：在每个细胞中只有1-2个拷贝松弛型（高拷贝数）质粒 ：在每个细胞中可以有10-100个拷贝第三节 遗传重组指配对的染色体之间能够在形成卵细胞和精子细胞的过程中交换基因。
不同DNA链的断裂和连接而产生的DNA片段的交换和重新组合，形成新的DNA分子的过程一、同源重组 (homologous recombination)发生在DNA的同源序列之间，涉及的是大片段同源DNA序列的交换1.同源重组的分子机制Holliday重组模型Meselson-Radding重组模型Holliday重组模型1964年Meselson-Radding重组模型，1975年2.同源重组的酶学（大肠杆菌）A.RecBCD的作用B.核酸酶活性；解旋酶活性；ATPase活性B.RecA的作用重组蛋白C.RuvAB的作用分支迁移A.RuvC的作用内切酶，识别Holliday分支同源重组的起始二、位点特异重组 (site-specific recombination)由位点特异性重组酶所介导的一种DNA重组反应位点特异性重组系统：重组酶、特异性识别位点不依赖于DNA顺序的同源性（虽然亦可有很短的同源序列），依赖于能与某些酶相结合的DNA序列的存在特异的酶能催化DNA链的断裂和重新连接，能发动位点特异性重组作用例1 噬菌体对E.coli的整合例2真核生物免疫球蛋白VDJ重排位点特异性重组与同源重组的区别同源重组DNA链的切断是完全随机的，暴露出一些能与RecA蛋白质相结合的顺序，发动交叉重组。
同源重组后在染色体内的DNA序列一般都仍按的原来的排列次序位点特异重组在某些特异DNA序列（位点）发生重组三、遗传重组在分子生物学中的应用1. 转基因或基因敲除基因工程小鼠转基因动物的应用(1)生产药用蛋白(2)建立人类疾病的转基因动物模型(3)生产可用于人体器官移植的动物 器官(4)提高家畜产量2. 基因治疗：如AIDS和肿瘤3. 基因打靶(gene targeting)：人工基因同源重组技术。