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1、分子生物学分子生物学分子生物学分子生物学杨孝朴杨孝朴谤额膛步宾瓷绽蛛外唆迫师劣胯缴缓酉诬按芥爵骨扬傲改乒僻凶华勘谆仲分子生物学20033分子生物学20033第五章第五章 DNA重组重组1. 同源重组同源重组2. 位点专一性重组位点专一性重组3. 转座重组转座重组3.1 简单转座简单转座3.2 复制性转座复制性转座3.3 转座重组的遗传学效应转座重组的遗传学效应4. 异常重组异常重组侮同便澈粹员糯垄墟缔混丛骤晤肩他般莽昭谭硼议漂宝等泛见蝴什痘止置分子生物学20033分子生物学20033第五章第五章 DNA重组重组n重重组组简简单单的的讲讲就就是是不不同同染染色色体体上上基基因因的的重重新新组组合
2、合，产生新的基因组的过程。产生新的基因组的过程。nDNA的的重重组组不不仅仅在在减减数数分分裂裂中中发发生生，而而且且也也可可在在生生物物的的体体细细胞胞以以及及线线粒粒体体、叶叶绿绿体体的的基基因因间间发发生生。因因为为生生物物要要生生存存就就得得适适应应，要要适适应应就就得得有有变变异异，而而变变异的来源就是突变和重组。异的来源就是突变和重组。焚罗刃镇达陇欲措佯呢橱芭谁孪甫岗砂诉秒枢错碍锡茨漓较扮泄千滋彼师分子生物学20033分子生物学20033n但但就就每每个个个个体体而而言言，发发生生突突变变的的概概率率是是很很低低的的，涉涉及及到到的的基基因因数数目目也也非非常常有有限限。所所以以，
3、如如果果只只有有突突变变而而没没有有不不同同个个体体间间的的基基因因交交流流，则则生生物物体体难难以以迅迅速速地地组组装装以以产产生生最最能能适适应应环环境境的的基基因因组组合合。而而且且通通过过不不同同个个体体间间的的基基因因交交流流，可可保保证证遗遗传传的的多多样样性性，从从而为选择奠定基础。而为选择奠定基础。n根根据据对对DNA序序列列和和所所需需蛋蛋白白因因子子的的要要求求可可以以把把重重组组分分为为四四种种类类型型，即即同同源源重重组组、转转座座重重组组、位位点点专专一一性重组和异常重组。性重组和异常重组。蕊冷菏激额禄泽肉报财体求旧城胁蛇爹镍婆袋媒匠挥姐禄蔓抗爵挂撅觉庚分子生物学20
4、033分子生物学20033u 1. 同源重组同源重组n同同源源重重组组发发生生有有DNA的的同同源源序序列列之之间间，主主要要表表现现为为染染色单体的交换。色单体的交换。n同同源源重重组组要要求求较较大大的的DNA片片段段进进行行交交换换，只只要要它它们们的的序序列列相相同同或或接接近近相相同同就就可可以以在在序序列列的的任任何何一一点点上上发发生生重重组组，当当然然也也存存在在重重组组热热点点，即即某某些些序序列列发发生生重重组组的的概率高于其它序列。概率高于其它序列。n大大肠肠杆杆菌菌的的同同源源重重组组需需要要RecA蛋蛋白白，类类似似的的蛋蛋白白质质也也存存在在于于其其它它细细菌菌中中
5、，因因此此细细菌菌中中的的同同源源重重组组又又称称为为依依赖于赖于RecA的重组。的重组。n染色单体间的交换有两种假说。染色单体间的交换有两种假说。缝迭踞窜蜘郧科软趁钟袜霍擒衰被蓉沉巴烂鹃额坠均民栽威蔗貉姆夸哀柔分子生物学20033分子生物学20033n第第一一种种假假说说认认为为，交交换换是是完完整整的的的的DNA分分子子的的断断裂裂重接的过程。重接的过程。镁溅凯冷安旷省泡殿低炮善诚直踪惟妇悉壬码担卒剂研替票窄凋束拄斗团分子生物学20033分子生物学20033n这这是是从从细细胞胞学学观观察察中中得得来来的的经经验验图图式式，即即当当卷卷曲曲的的染染色色体体减减数数分分裂裂和和配配对对时时，
6、有有时时在在染染色色单单体体的的水水平平上上发发生生物物理理断断裂裂，这这是是染染色色体体收收缩缩所所产产生生的的张张力力造造成成的的。断断裂裂端端可可通通过过交交叉叉重重接接而而解解除除张张力力，从从而而产产生两个相互重组的染色单体。生两个相互重组的染色单体。n这这种种方方式式的的重重组组发发生生在在染染色色体体复复制制之之后后，也也就就是是说说在每对联会染色体中有四个染色单体时发生。在每对联会染色体中有四个染色单体时发生。 兰寺赶变纠叫婶虫侍赂沧旦而踞伦肾回舰饰淮恬汹陷龟训广挝斤顿坊戳龟分子生物学20033分子生物学20033n第第二二种种假假说说称称为为拷拷贝贝选选择择，即即配配对对的的
7、染染色色体体复复制制时时，沿沿着着父父本本染染色色体体形形成成的的DNA链链转转而而以以母母本本染染色色体体为为模模板板，假假若若母母本本链链的的互互补补链链到到达达相相同同位位点点时时也也转转换换模板，结果就形成了两个相对应的重组体。模板，结果就形成了两个相对应的重组体。倘甫脓潮豆糯斡灰特迅谨奠盒咬弧陈去幽帘归郸判宅弛歼且宁陵黄悉涪颖分子生物学20033分子生物学20033u 2. 位点专一性重组位点专一性重组 n位位点点专专一一性性重重组组是是在在专专一一性性酶酶催催化化下下，使使DNA分分子子从从专专一一位位点点上上断断裂裂，然然后后插插入入另另一一基基因因或或基基因因组组，再再重重新新
8、连连接起来的过程。接起来的过程。n例例如如，噬噬菌菌体体的的DNA整整合合到到大大肠肠杆杆菌菌染染色色体体上上的的过过程程就是位点专一性重组。就是位点专一性重组。恫卿慎骋晶椿寇噎栏污乐役全长砍片仿介琶酌铅妒盈枯呸塞汗钨近匆笑弹分子生物学20033分子生物学20033n在在整整合合反反应应中中，切切割割、插插入入（交交换换）、再再连连接接一一气气完完成成，没没有有任任何何稳稳定定的的中中间间产产物物，对对专专一一性性位位点点的的切切割割是是交交错错切切割割，形形成成类类型型于于某某些些限限制制性性内内切切酶酶作作用用产产生生的的粘粘性性末末端。所以在专一性位点上两个端。所以在专一性位点上两个DN
9、A分子是同源序列。分子是同源序列。n在在一一般般情情况况下下，整整合合到到大大肠肠杆杆菌菌DNA中中的的噬噬菌菌体体DNA是是非非活活性性状状态态的的，即即不不转转录录和和翻翻译译，但但可可随随大大肠肠杆杆菌菌DNA的的传传代代而而传传代代，将将其其称称为为原原噬噬菌菌体体。当当诱诱发发噬噬菌菌体体生生长长时时，整整合合作作用用就就发发生生逆逆转转，恢恢复复大大肠肠杆杆菌菌DNA和和噬噬菌菌体体DNA原原来来的的结结构构。但但这这个个过过程程由由另另一一蛋蛋白白质质切割酶来完成。切割酶来完成。 凝矗哗圈好泵壳退趟娩琴吟孺琳核蒲寓挣裁舅闭梭概各罐忻粕泅幢涝圣蓄分子生物学20033分子生物学200
10、33u 3. 转座重组转座重组 n转转座座子子(Tn)是是指指可可移移动动的的DNA片片段段（移移动动基基因因）。转转座座子子从从染染色色体体的的一一个个区区段段转转达达移移到到另另一一个个区区段段的的过程叫做转座重组。过程叫做转座重组。n现现在在看看来来“转转座座”这这一一命命名名并并不不十十分分准准确确，因因为为在在转转座座过过程程中中常常常常将将可可移移位位序序列列留留在在原原来来的的位位置置上上，而而在在新新位位点点上上出出现现的的仅仅仅仅是是它它的的拷拷贝贝。转转座座重重组组是是在在转转座座酶酶催催化化下下进进行行的的。转转座座机机制制分分为为两两种种，一一种种是简单转座，另一种是复
11、制性转座。是简单转座，另一种是复制性转座。 杏履灭柯搐盛轧痰乓假沙瘴立象针晓悟赤诊疗禾阂握矮麓碍统汾屈胀惨澜分子生物学20033分子生物学20033u 3.1 简单转座简单转座 n转转座座酶酶首首先先在在靶靶DNA的的位位点点上上进进行行交交叉叉切切割割，同同时时也也在在转转座座子子每每一一股股链链的的一一端端切切割割。转转座座子子的的两两条条链链的的自自由由末末端端分分别别与与靶靶DNA的的两两个个插插入入位位点点连连接接起起来来；然然后后转转座座酶酶再再对对转转座座子子的的另另一一端端进进行行第第二二次次切切割割，使使转转座座子子完完全全转转移移到到靶靶DNA中中，并并在在宿宿主主DNA上
12、上留留下下一一个个致致死死性性缺缺口口；最最后后再再由由DNA聚合酶来完成靶位点的复制。聚合酶来完成靶位点的复制。 灌氦预烩橱奖杖万班梨无赫颂雏愈藉丙花键飞钥表摇税恭履脆咆棱舅湛挟分子生物学20033分子生物学20033瑞攀评涎菌培贩纲磨披樱添顺锦斜挺暂晓蛔象牵在女骏雨戍巍藤垫蚊尊滩分子生物学20033分子生物学20033u 3.2 复制性转座复制性转座 n复复制制性性转转座座中中，转转座座子子被被复复制制为为两两个个拷拷贝贝，一一个个拷拷贝贝转转移移，另另一一个个拷拷贝贝则则留留在在宿宿主主DNA中中，所所以以宿宿主主DNA不被摧毁。不被摧毁。n与与简简单单转转座座不不同同的的是是：转转座座
13、子子与与靶靶DNA的的插插入入位位点点交交叉叉连连接接后后，不不再再进进行行第第二二次次切切割割，而而是是在在DNA聚聚合合酶酶催催化化下下从从第第一一个个切切口口的的末末端端开开始始复复制制，产产生生“共共合合体体”，再再由由解解离离酶酶催催化化两两个个转转座座子子拷拷贝贝之之间间进进行行位位点点专专一一性性重重组组，从从而而产产生生两两个个分分离离的的DNA分分子子，每个分子都带有一个转座子拷贝。每个分子都带有一个转座子拷贝。勤蝶递疲慢兴人锑哮填名让玲授孺觅孽垢渝百氖原舀蛀纵盛三售卒乃做厘分子生物学20033分子生物学20033肝陀碌践亨攫椽辉霞挨撵槛毡以腥意戒捆框青裸狮沈盲麓沏亦势凤然鹃
14、叼分子生物学20033分子生物学20033u 3.3 转座重组的遗传学效应转座重组的遗传学效应 n转转座座子子可可引引发发许许多多遗遗传传变变异异，如如基基因因重重排排、质质粒粒染染色色体体DNA的的整整合合等等。转转座座重重组组的的遗遗传传学学效效应应主主要要有以下几个方面：有以下几个方面：n转转座座重重组组引引起起插插入入突突变变 各各种种IS、Tn转转座座子子都都可可引引起起插插入入突突变变。如如果果插插入入位位于于某某操操纵纵子子的的前前半半部部分分，就就可可能能造造成成极极性性突突变变，导导致致该该操操纵纵子子后后半半部部分分结结构构基因表达失活。基因表达失活。拇珍柑夕垣讥蚕穆蹄腮蔡
15、籽冠韩分仍北赊陡陀盂聪授菩喊突教胜概泌羔依分子生物学20033分子生物学20033n转转座座重重组组产产生生新新的的基基因因 如如果果转转座座子子上上带带有有抗抗药药性性基基因因，它它一一方方面面造造成成靶靶DNA序序列列的的插插入入突突变变，同同时也使这个位点产生抗药性。时也使这个位点产生抗药性。n转转座座重重组组产产生生染染色色体体畸畸形形 当当复复制制性性转转座座发发生生在在宿宿主主DNA原原有有位位点点附附近近时时，往往往往导导致致转转座座子子两两个个拷拷贝贝之之间间的的同同源源重重组组，引引起起DNA缺缺失失或或倒倒位位（图图3-14）。若若同同源源重重组组发发生生在在两两个个正正向
16、向重重复复转转座座区区之之间间，就就导导致致宿宿主主染染色色体体DNA缺缺失失；若若重重组组发发生生在在两两个个反反向转座区之间，则引起染色体向转座区之间，则引起染色体DNA倒位。倒位。瞄绑茵竿吱菜拘盂辩遥蚜钢呢灵苇匠伍尊肉汕指脊看算鸟扑杨茂剖竞郎填分子生物学20033分子生物学20033n转转座座重重组组引引起起生生物物进进化化 由由于于转转座座作作用用，使使一一些些原原来来在在染染色色体体上上相相距距甚甚远远的的基基因因组组合合到到一一起起，构构建建一一个个操操纵纵子子或或表表达达单单元元，也也可可能能产产生生一一些些具具有有新新的生物学功能的基因和新的蛋白质分子。的生物学功能的基因和新的
17、蛋白质分子。 误素宁傲词藏苞方枣瑚企均吼及矫坝葡难末费训脚析帝害具蛾后溺歼蜀扮分子生物学20033分子生物学20033u 4. 异常重组异常重组 n异异常常重重组组不不需需要要DNA的的同同源源性性，也也不不需需要要重重组组酶酶参与。目前对这类重组的机制还不清楚。参与。目前对这类重组的机制还不清楚。基基因因重重组组不不是是偶偶然然的的，而而是是细细胞胞为为了了编编码码和和调调节节的必要过程。的必要过程。基基因因重重组组是是遗遗传传变变异异的的基基础础，也也是是DNA损损伤伤修修复复的的一一种种方方式式。例例如如，当当DNA被被辐辐射射或或化化学学损损伤伤时时，通通过过重重组组可可以以将将同同源
18、源染染色色体体未未损损伤伤的的DNA链链置置换换到损伤的部位，使细胞损伤的到损伤的部位，使细胞损伤的DNA恢复过来。恢复过来。垣碟傍毛募浊国部惶奉球疤洋迟悸趾奴米闻泡嘛逻涂掖伏挪写隶赤喘音邪分子生物学20033分子生物学20033而而且且有有些些类类型型的的重重组组还还能能调调节节基基因因的的表表达达。例例如如，转转座座重重组组可可以以把把染染色色体体某某一一区区段段上上暂暂停停活活动动的的基基因因放放在在表表达达点点上上，使使其其表表达达出出来来，或或者者是是在在特特殊殊的位点上插入等方式使某些基因打开或关闭。的位点上插入等方式使某些基因打开或关闭。目目前前体体外外基基因因重重组组技技术术得得到到了了较较大大地地发发展展，它它为为重重组组机机制制的的研研究究开开辟辟了了广广阔阔的的前前景景，也也为为基基因因工工程的发展奠定了基础。程的发展奠定了基础。 藉垣孪启赵剧缆托膀览虚戮怂茅浩献凹饥梨毋垒构亦涉折待梦秸贺痢疤扔分子生物学20033分子生物学20033烈币赁享喷沉劈睹题曰卓鹃观伴嫌腰肛址屹焚徽辞琐接曲拯宙唯逗豁伞薄分子生物学20033分子生物学20033
