分子生物学2染色体与DNA2

1、第二章 染色体与DNA n 染色体 n DNA的结构 n DNA的复制 n DNA的修复 n DNA的转座 一、染色体（Chromosome) 内容提要： 细胞周期 染色体与染色质 染色体的结构和组成（ 原核生物 、 真核生物） 核小体 原核生物和真核生物基因组结构特点比较 （一）细胞周期 （二）染色体与染色质 染色体（染色体（chromosome）是细胞在有丝分裂时遗传物质是细胞在有丝分裂时遗传物质 存在的特定形式，是间期细胞染色质结构紧密包装的结存在的特定形式，是间期细胞染色质结构紧密包装的结 果。果。 真核生物的染色体在细胞生活周期的大部分时间里都是真核生物的染色体在细胞生活周期的大部分

2、时间里都是 以染色质以染色质(chromatin)的形式存在的。的形式存在的。 染色质是一种纤维状结构，叫做染色质丝，它是由最基染色质是一种纤维状结构，叫做染色质丝，它是由最基 本的单位本的单位核小体核小体(nucleosome)成串排列而成的。成串排列而成的。 （三）染色体的结构和组成 原核生物(prokaryote) 组蛋白： H1 H2A H2B H3 H4 非组蛋白 核小体 DNA 蛋白质 染色体 真核生物染色体的组成 组蛋白的一般特性： 进化上的保守性 保守程度：H1 H2A、H2B H3 、H4 1、组蛋白 上海生化所分子遗传学1998年试题： 在真核生物核内。五种组蛋白（H1 H

3、2A H2B H3 和H4）在进化过程中，H4极为保守，H2A最 不保守（ ） 无组织特异性 肽链氨基酸分布的不对称性 H5组蛋白的特殊性：富含赖氨酸（24%） 组蛋白的可修饰性 简述真核生物染色体上组蛋白的种类，组蛋白修 饰的种类及其生物学意义 中国科学院2003年硕士研究生入学生物化学与 分子生物学试题 在细胞周期特定时间可发生甲基化、乙酰化、磷酸化 和ADP核糖基化等。H3、H4修饰作用较普遍，H2B有乙 酰化作用、H1有磷酸化作用。 所有这些修饰作用都有一个共同的特点，即降低组蛋白所有这些修饰作用都有一个共同的特点，即降低组蛋白 所携带的正电荷。所携带的正电荷。这些组蛋白修饰的意义：一

4、是改变染 色体的结构，直接影响转录活性；二是核小体表面发生 改变，使其他调控蛋白易于和染色质相互接触，从而间 接影响转录活性。 组蛋白的可修饰性 1) DNA的变性和复性 变性（Denaturation) DNA双链的氢键断裂，最后完全变成单链的过程 称为变性。 增色效应(Hyperchromatic effect) 在变性过程中，260nm紫外线吸收值先缓慢上升， 当达到某一温度时骤然上升，称为增色效应。 2、DNA 融解温度（Melting temperature Tm ) 变性过程紫外线吸收值增加的中点称为融解温度。 生理条件下为85-95 影响因素：G+C含量，pH值，离子强度，尿素，

5、甲跣 胺等 复性（Renaturation) 热变性的DNA缓慢冷却，单链恢复成双链。 减色效应（Hypochromatic effect) 随着DNA的复性， 260nm紫外线吸收值降低的 现象。 2) C值反常现象（C-value paradox) C值是一种生物的单倍体基因组DNA的总量。 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，这就是著名的“C值反常现象”。 C值矛盾 简述DNA的C值以及C值矛盾（C Value paradox）. 中科院上海生化所 98 年 上海第二军医大： C值矛盾 （四）核小体( (nucle

6、osomenucleosome) ) Nucleosome、chromosome、genome 中科院2002年硕士学位研究生入学分子遗传学试题 1、定义：用于包装染色质的结构单位，是由DNA 链缠绕一个组蛋白核构成的。 2、核小体的结构 核心颗粒、连接区DNA 中国科学院上海生化与细胞所2002年招收硕士研究 生分子遗传学入学考试： 简述真核细胞内核小体与核小体核心颗粒的结构。 3、染色体的包装超螺旋结构 6.8:1 40:1 1000: 1 8000:1 DNA double helix Nucleosome (10 nm fiber) 30 nm Fiber Loops I Loops

7、II chromosome 上海第二军医大硕士研究生入学考试试题： 基因组的特点（真核、原核比较 ） （五）原核生物和真核生物基因组结构特点比较 基因组很小，大多只有一条染色体 结构简炼 存在转录单元(trnascriptional operon) 多顺反子(polycistron) X174 D-E-J-F-G-H mRNA 蛋白J、F、G H D E E.coli 色氨酸操纵子 9个顺反子 9个酶 ( 第六章 ) 1、原核生物基因组结构特点 有重叠基因（Sanger 发现） 基因内基因 部分重叠基因 一个碱基重叠 2、真核生物基因组结构特点 真核基因组结构庞大 3109bp、染色质、核膜

8、单顺反子 基因不连续性 断裂基因（interrupted gene）、 内含子(intron)、 外显子(exon) 非编码区较多 多于编码序列(9:1) 含有大量重复序列 不重复序列/单一序列：在基因组中有一个或几个 拷贝。真核生物的大多数基因在单倍体中都是单拷 贝的。如：蛋清蛋白、血红蛋白等 功能：主要是编码蛋白质。 中度重复序列：在基因组中的拷贝数为101104。 如：rRNA、tRNA 一般是不编码蛋白质的序列，在调控基因表达中 起重要作用 根据 DNA复性动力学研究，DNA序列可以分成哪几 种类型？并加以举例说明。(2001年上海生化所） 高度重复序列：拷贝数达到几百个到几百万 个。

9、 卫星DNA：A T含量很高的简单高度重 复序列。 第二章 染色体与DNA n 染色体 n DNA的结构 n DNA的复制 n DNA的修复 n DNA的转座 二、DNA的结构 1 1） 概念概念 指4种脱氧核苷酸的连接及其排列顺序， DNA序列是这一概念的简称。碱基序列 1、 DNA的一级结构 2）特征： 双链反向平行配对而成 脱氧核糖和磷酸交替连接，构成DNA骨架，碱 基排在内侧 内侧碱基通过氢键互补形成碱基对（A：T，C： G）。 3）DNA结构的表示法 2 2、DNA DNA 的二级结构的二级结构 1）定义：指两条多核苷酸链反向平行盘绕所产生的 双螺旋结构。 绕DNA双螺旋表面上出现的

10、螺旋槽（沟），宽的沟称 为大沟，窄沟称为小沟。大沟，小沟都、是由于碱基 对堆积和糖-磷酸骨架扭转造成的。 DNA双螺旋模型是哪年由谁提出的?简述其基本 内容.为什么说该模型的提出是分子生物学发 展史上的里程碑,具有划时代的贡献? 浙江大学医学院2003生物化学（硕士） 2）分类： 右手螺旋：A-DNA，B-DNA 左手螺旋：Z-DNA A B Z ABZ 3、DNA的高级结构 1）定义：指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特 定空间结构。是一种比双螺旋更高层次的空间构 象。 2）主要形式：超螺旋结构（正超螺旋和负超螺旋） 线状DNA形成的超螺旋 环状DNA形成的超螺旋 拓扑异构酶 or溴化乙锭

11、 拓扑异构酶 or溴化乙锭 DNA扭曲与双螺 旋相同（拧紧） DNA扭曲与双螺 旋相反（松开） 负超螺旋 松弛DNA 正超螺旋 第二章 染色体与DNA n 染色体 n DNA的结构 n DNA的复制 n DNA的修复 n DNA的转座 三、DNA的复制 DNARNA 蛋白质 复制 转录翻译 逆转录 RNA 复制 内容提要： DNA的半保留复制 与DNA复制有关的物质 DNA的复制过程（大肠杆菌为例） DNA复制的其它方式 真核生物中DNA的复制特点 1、定义：由亲代DNA生成子代DNA时，每个新形成的 子代DNA中，一条链来自亲代DNA，而另一条链则 是新合成的，这种复制方式称半保留复制。 （

12、一）DNA的半保留复制（semi-conservative replication） Semi-conservative Conservative Dispersive 中国科学院上海生化与细胞所2002年招收硕士 研究生分子遗传学入学考试： 请设计一个实验来证明DNA复制是以半保留方 式进行的（8分）。 2、实验证据（1958 Meselson 和Stahl ）： Matthew Messelson Franklin Stahl “Heavy” DNA“Hybrid” DNA“light” DNA “Hybrid” DNA 3、DNA半保留复制的生物学意义： DNA的半保留复制表明DNA在代

13、谢上的稳定性， 保证亲代的遗传信息稳定地传递给后代。 （二）与DNA复制有关的物质 1、原料：四种脱氧核苷三磷酸（dATP、dGTP、 dCTP、dTTP) 2、模板：以DNA的两条链为模板链，合成子代DNA 3、引物：DNA的合成需要一段RNA链作为引物 4、引物合成酶（引发酶）：此酶以DNA为模板合成 一段RNA,这段RNA作为合成DNA的引物（Primer)。 实质是以DNA为模板的RNA聚合酶。 5、 DNA聚合酶:以DNA为模板的DNA合成酶 以四种脱氧核苷酸三磷酸为底物 反应需要有模板的指导 反应需要有3-OH存在 DNA链的合成方向为5 3 性质 聚合酶聚合酶 聚合酶 3 5 外

14、切活性+ + + + 5 3 外切活性+- 5 3 聚合活性+ 中+ 很低+ 很高 新生链合成-+ 主要是对主要是对DNADNA损伤的修损伤的修 复；以及复；以及在在DNADNA复制时复制时 切除切除RNARNA引物并填补其引物并填补其 留下的空隙。留下的空隙。 修复紫外修复紫外 光引起的光引起的 DNADNA损伤损伤 DNA DNA 复制的主要复制的主要 聚合酶，还具有聚合酶，还具有 3-53-5外切酶的外切酶的 校对功能，提高校对功能，提高 DNADNA复制的保真性复制的保真性 原核生物中的DNA聚合酶(大肠杆菌） 定位 细胞核 细胞核 线粒体 细胞核 细胞核 3-5 外切 - - + +

15、 + 酶活性 功能 引物引物 合成合成 修复修复 作用作用 线粒体线粒体DNADNA 的复制的复制 核核DNADNA 的复制的复制 RNARNA引引 物去掉物去掉 后把缺后把缺 口补全口补全 真核生物中的DNA聚合酶 6、DNA连接酶（1967年发现）：若双链DNA中一 条链有切口，一端是3-OH，另一端是5-磷酸 基，连接酶可催化这两端形成磷酸二酯键，而使 切口连接。 但是它不能将两条游离的DNA单链连接起来 DNADNA连接酶连接酶在在DNADNA复制、损伤修复、重组等过程复制、损伤修复、重组等过程 中起重要作用中起重要作用 3 5 3 5 OHOHP P 7、DNA 拓扑异构酶(DNA

16、Topisomerase)： 拓扑异构酶：使DNA一条链发生断裂和再连接， 作用是松解负超螺旋。主要集中在活性转录区， 同转录有关。 例：大肠杆菌中的蛋白 拓扑异构酶：该酶能暂时性地切断和重新连接 双链DNA，作用是将负超螺旋引入DNA分子。同复 制有关。 例：大肠杆菌中的DNA旋转酶 上海生化所1998年分子遗传学试题： 拓扑异构酶 8、DNA 解螺旋酶 /解链酶（DNA helicase) 通过水解ATP获得能量来解开双链DNA。 E.coli中的rep蛋白就是解螺旋酶，还有解螺 旋酶I、II、III。 reprep蛋白沿蛋白沿3 3 55移动，而解螺旋酶移动，而解螺旋酶I I、IIII、

17、 IIIIII沿沿5 5 33移动。移动。 9、单链结合蛋白单链结合蛋白(SSBP-single-strand binding protein)：稳定已被解开的稳定已被解开的DNA单链，阻止复单链，阻止复 性和保护单链不被核酸酶降解。性和保护单链不被核酸酶降解。 （三）DNA的复制过程（大肠杆菌为例） n 双链的解开双链的解开 n RNARNA引物的合成引物的合成 n DNADNA链的延伸链的延伸 n 切除切除RNARNA引物，填补缺口，连接相邻的引物，填补缺口，连接相邻的DNADNA片段片段 复制单位复制单位复制子，复制子，一个复制子只含一个复制起点。一个复制子只含一个复制起点。 复制时，解

18、链酶等先将DNA的一段双链解开，形成复 制起点，这个复制起点的形状象一个叉子，故称为复 制叉 复制方向和速度： 单单起点、起点、双双向等速向等速 多多起点、起点、双双向等速向等速 双链解开、复制起始（P44） 大约20个DnaA 蛋白在ATP的作 用下与oriC处的 4个9bp保守序 列相结合 在HU蛋白和ATP的共同 作用下,Dna复制起始复 合物使3个13bp直接重 复序列变性,形成开链 解链酶六体分 别与单链DNA 相结合(需 DnaC帮助),进 一步解开DNA 双链 2 2、RNARNA引物的合成引物的合成 DnaB蛋白活化引物合成酶，引发RNA引物的合成。 引物长度约为几个至10个核

19、苷酸， DNA的半不连续复制（semi-discontinuous replication) DNA复制时其中一条子链的合成是连续的，而另一 条子链的合成是不连续的，故称半不连续复制。 在DNA复制时，合成方向与复制叉移动的方向一致并 连续合成的链为前导链；合成方向与复制叉移动的 方向相反，形成许多不连续的片段，最后再连成一 条完整的DNA链为滞后链。 3 3、DNADNA链的延伸链的延伸 在DNA复制过程中，前导链能连续合成，而滞 后链只能是断续的合成53 的多个短片段， 这些不连续的小片段称为冈崎片段。 4 4、切除、切除RNARNA引物，填补缺口，连接相邻的引物，填补缺口，连接相邻的DN

20、ADNA片段片段 （复制终止）（复制终止） 在DNA聚合酶催化下切除RNA引物；留下的空 隙由DNA聚合酶催化合成一段DNA填补上；在 DNA连接酶作用下，连接相邻的DNA链 双链环状、型复制、双向等速 （四）DNA复制的其它方式 滚环型： 单向复制的特殊方式 如：174的双链环状DNA复制型（RF） （1）模板链和新合成 的链分开; （2）不需RNA引物， 在正链3OH上延 伸 （3）只有一个复制叉; D环复制（P43） 单向复制的特殊方式 如：动物线粒体DNA （五）真核生物中DNA的复制特点 1、真核生物每条染色体上有多个复制起点，多复制子 2、真核生物染色体在全部复制完之前,各个起始点

21、不 再重新开始DNA复制；而在快速生长的原核生物中， 复制起点可以连续开始新的复制(多复制叉)。真核 生物快速生长时，往往采用更多的复制起点。 3、真核生物有多种DNA聚合酶。 第二章 染色体与DNA n 染色体 n DNA的结构 n DNA的复制 n DNA的修复 n DNA的转座 四、DNA的修复 DNA修复系统功能 错配修复恢复错配 碱基切除修复切除突变的碱基 核甘酸切除修复修复被破坏的DNA DNA直接修复修复嘧啶二体或甲基化DNA 1、错配修复 Dam甲基化酶使母链位于5GATC序列中腺甘酸A 甲基化 甲基化紧随在DNA复制之后进行 根据复制叉上DNA甲基化程度，切除尚未甲基化 的子

22、链上的错配碱基 根据母链甲基化原则找出错配碱基的示意图 发现错配碱基 在水解ATP的作用下， MutS， MutL与碱基错 配点的DNA双链结合 MutS-MutL在DNA双链 上移动，发现甲基化 DNA后由MutH切开非 甲基化的子链 甲基化指导的错配修复示意图 错配碱基位于 切口3下游端， 错配碱基位于切 口5上游端， 2、碱基切除修复 一些碱基在自发或悠变下会发生脱酰胺，然后改变 配对性质，造成氨基转换突变 n腺嘌呤变为次黄嘌呤与胞嘧啶配对 n鸟嘌呤变为黄嘌呤与胞嘧啶配对 n胞嘧啶变为尿嘧啶与腺嘌呤配对 胞嘧啶去氨基生成尿嘧啶 如果复制发生就会产生一个突变 .糖甘水解酶识别改变了的碱基，

23、把碱基从N- -糖苷键处切下来，在DNA链上形成去嘌呤 或去嘧啶位点，统称为AP位点。 由AP磷酸内切酶将受损核 甘酸的糖甘-磷酸键切开 。 DNA连接酶连接 利用DNA聚 合酶I切除损 伤部位，补 上核苷酸 3、核苷酸切除修复 1）通过特异的核酸内切酶识别损伤部位 2）由酶的复合物在损伤的两边切除几个核苷酸 3） DNA 聚合酶以母链为模板复制合成新子链 4）DNA连接酶将切口补平 识别损 伤部位 损伤的两边切除几个核苷酸 DNA 聚合酶以母链为 模板复制合成新子链 DNA连接酶将切口补平 4 、DNA的直接修复 在DNA光解酶的作 用下将环丁烷胸腺 嘧啶二体和6-4光化 物还原成为单体 甲

24、基转移酶使O6- 甲基鸟嘌呤脱甲基 生成鸟嘌呤，防止 G-T配对 第二章 染色体与DNA n 染色体 n DNA的结构 n DNA的复制 n DNA的修复 n DNA的转座 五、 DNA的转座（transposition) （一）基本概念： DNA的转座：由可移位因子介导的遗传物质重 排现象。 转座子（transposon,Tn）：存在与染色体 DNA上可自主复制和位移的基本单位。 （二）转座子的类型和结构特征 原核生物转座子的类型： 1、插入序列(insertional sequence,IS) 2、复合转座子(composite transposon) 3、TnA家族 1、插入序列(IS)

25、 IS是最简单的转座子，不含有任何宿主基因， 它们是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分。 转座子常常被定位到特定基因中，造成该基因突变， 科学上有标准命名法对这些突变进行编号： IS1 ，表示有一个IS1序列插入到噬菌体基因组内。 IS序列都是可以独立存在的单元，带有介导自身移 动的蛋白。 复合转座子是一类带有某些抗药性基因（或其他 宿主基因）的转座子，其两翼往往是两个相同或高 度同源的IS序列 ，表明IS序列插入到某个功能基 因两端时就可能产生复合转座子。（P57图2-32） 一旦形成复合转座子，IS序列就不能再单独移动， 因为它们的功能被修饰了，只能作为复合体移动。 2、复合转座子(co

26、mposite transposon) 3、TnA家族 n没有没有IS序列的、体积庞大的转座子（序列的、体积庞大的转座子（5000bp 以上）以上） n带有带有3个基因：个基因：-内酰胺酶（内酰胺酶（AmpR) 转座酶转座酶 解离酶解离酶 n两翼都有带有两翼都有带有38bp的倒置重复序列的倒置重复序列 P57图图2-33 (三）转座作用的机制 n插入作用的普遍特征：插入作用的普遍特征：受体分子中有一段很短受体分子中有一段很短 的（的（3-12bp）、被称为靶序列的）、被称为靶序列的DNA会被复会被复 制，使插入的转座子位于两个重复的靶序列之制，使插入的转座子位于两个重复的靶序列之 间。间。 n

27、对于不同转座子靶序列长度不同，但对于同一对于不同转座子靶序列长度不同，但对于同一 个转座子，靶序列的长度是一样的。个转座子，靶序列的长度是一样的。 n靶序列的复制可能起源于靶序列的复制可能起源于特定内切酶所造成的特定内切酶所造成的 粘性粘性DNA未端（未端（P58图示图示-34）。 靶位点直接重复序列的形成靶位点直接重复序列的形成 转座模式 n转座可分为：转座可分为：复制性复制性和和非复制性非复制性 n复制性转座：复制性转座：整个转座子被复制，所移动和转整个转座子被复制，所移动和转 位的仅仅是原座子的拷贝。转座酶和解离酶分位的仅仅是原座子的拷贝。转座酶和解离酶分 别作用于原始转座子和复制转座子

28、。如别作用于原始转座子和复制转座子。如TnA类类 n非复制性转座：非复制性转座：原始转座子作为一个可移动的原始转座子作为一个可移动的 实体直接被移位，如实体直接被移位，如如如IS、Tn5T等等 复制性转座子 非复制性转座子 华中科技大学2004年生物化学与分子生物学硕士研 究生入学试题 利用自己的位点专一重组酶把自己从寄主基因组中 的一个地方移到另一个地方的遗传元件叫（ ） A、启动子 B、转座子 C、T-DNA D、顺反子 （四）转座的遗传学效应（四）转座的遗传学效应（P58-59） n转座转座引起插入突变引起插入突变 n转座转座产生新的基因产生新的基因 n转座转座产生染色体畸变产生染色体畸

29、变（复制性转座）（复制性转座） 1.DNA缺失缺失 2.DNA倒位倒位 n转座转座引起生物进化引起生物进化 Reciprocal recombination between direct repeats excises the material between them; each product of recombination has one copy of the direct repeat. Reciprocal recombination between inverted repeats inverts the region between them. （五）真核生物中的转座子（五）

30、真核生物中的转座子 n玉米玉米中的控制因子中的控制因子 1.自主转座子（自主转座子（Ac-Ds） 2.非自主转座子非自主转座子(Spm-En) n果蝇果蝇中的转座子中的转座子 P转座子（非复制型）转座子（非复制型）诱发杂种不育诱发杂种不育 n飞蛾飞蛾的的PB转座因子转座因子 玉米的控制元件常在对表型玉米的控制元件常在对表型有明有明 显但非致死影响显但非致死影响的基因附近插入。的基因附近插入。 由于玉米可以由于玉米可以无性繁殖无性繁殖，转座事件，转座事件 的发生和时序是可见的，如图所示。的发生和时序是可见的，如图所示。 转座改变了等位基因的表达。因转座改变了等位基因的表达。因 而表现出而表现出新

31、表型新表型的细胞后代。的细胞后代。 特定细胞的有丝分裂后代仍驻留特定细胞的有丝分裂后代仍驻留 在原位置。得到一个扇形组织，有在原位置。得到一个扇形组织，有 丝分裂中一个表型的突变称为丝分裂中一个表型的突变称为“斑斑 驳驳”效应效应；可在有新表型残留的原；可在有新表型残留的原 始表型中看出。始表型中看出。 新表型的区域大小是由基因型改新表型的区域大小是由基因型改 变的变的时间时间决定的。在细胞世系中发决定的。在细胞世系中发 生的时间越早，后代的数量越多，生的时间越早，后代的数量越多， 成熟组织中成斑的数量也越多，这成熟组织中成斑的数量也越多，这 两种现象可在核仁颜色变化中生动两种现象可在核仁颜色

32、变化中生动 表现出来，此时一种颜色在另一种表现出来，此时一种颜色在另一种 颜色中有成斑现象。颜色中有成斑现象。 cl cl cl 玉米中控制元件的特征行 为以Ds 元件为代表，Ds 元件最初是以染色体断裂 位点被鉴定的。断裂的结 果如图15.20 所示。设想 一个杂合子，DS 位于着丝 粒及一系列显性标记之间 的同源染色体上。另一染 色体缺乏Ds 且含隐性标记 (C，bz，nx)。Ds 处的断 裂会产生一个携带显性标 记的无着丝粒片段。由于 缺乏着丝粒，此片段会在 有丝分裂中丢失，因此， 子代细胞只含有完整染色 体携带的隐性标记。 Chromosome breaks generated by

33、transposition of controlling elements. 玉米控制因子的转座引起染色体的突变玉米控制因子的转座引起染色体的突变 玉米基因组中含有几个控制元件家族。每个家族玉米基因组中含有几个控制元件家族。每个家族 的成员都可分为两类：的成员都可分为两类： n自主元件自主元件(Autonomous element) 有切除和转座的能有切除和转座的能 力。由于自主元件有持续的活力，它对任何位点的插力。由于自主元件有持续的活力，它对任何位点的插 入都产生不稳定的或入都产生不稳定的或“可突变的可突变的”等位基因。自主元等位基因。自主元 件本身或其转座能力的丢失，都会将一个可突变的等

34、件本身或其转座能力的丢失，都会将一个可突变的等 位基因变为稳定的等位基因。位基因变为稳定的等位基因。 n非自主元件非自主元件(Nonautonomous element) 是稳定的。是稳定的。 它们一般不会转座或自发突变。只有在基因组内另一它们一般不会转座或自发突变。只有在基因组内另一 位点存在同家族的另一个自主元件时它才会变得不稳位点存在同家族的另一个自主元件时它才会变得不稳 定。若在非自主元件的反位补充一个自主元件，它会定。若在非自主元件的反位补充一个自主元件，它会 与自主元件共同行使一系列通常的活性，例如转座到与自主元件共同行使一系列通常的活性，例如转座到 新位点。新位点。 n控制元件家

35、族通过自主元件和非自主元件间的相互作控制元件家族通过自主元件和非自主元件间的相互作 用来定义。每一家族由用来定义。每一家族由单一类型的自主元件单一类型的自主元件和许和许多不多不 同类型的非自主元件同类型的非自主元件构成。构成。 每个控制元件家每个控制元件家 族都含有自主成族都含有自主成 员和非自主成员，员和非自主成员， 自主成分可以转自主成分可以转 座，非自主成分座，非自主成分 不能独立转座。不能独立转座。 自主和非自主这自主和非自主这 样的配对组合成样的配对组合成 分可以分成分可以分成4 个个 以上的家族。以上的家族。 自主的自主的Ac 元件大部分长度都被一个含五个外显子的基因占据。其产物是

36、元件大部分长度都被一个含五个外显子的基因占据。其产物是转座酶转座酶。元件末。元件末 端为一个端为一个11bp 的反向重复序列的反向重复序列；在靶序列在插入位点形成；在靶序列在插入位点形成8bp 重复重复。Ds 元件的长度和元件的长度和 序列都不同，但是与序列都不同，但是与Ac 有关，它们以相同的有关，它们以相同的11bp 倒转重复序列结尾倒转重复序列结尾。Ds 元件比元件比Ac 元元 件短，缺失长度是不同的。件短，缺失长度是不同的。Ds9 的一端最少有一个的一端最少有一个194bp 的缺失。更广泛的缺失会使的缺失。更广泛的缺失会使 Ds6 的长度仅为的长度仅为2kb即即Ac 两端的各两端的各1

37、kb。 果蝇中的果蝇中的P转座子转座子 n黑腹果蝇黑腹果蝇(D. melanogsater)的一些品系在杂交时遇到的一些品系在杂交时遇到 了困难。当其中两个品系的果蝇杂交时，子代表现了困难。当其中两个品系的果蝇杂交时，子代表现 “败育性状败育性状”，产生一系列的缺陷，包括突变、染色产生一系列的缺陷，包括突变、染色 体畸变、减数分裂不正常分离以及不育。这些相关的体畸变、减数分裂不正常分离以及不育。这些相关的 缺陷的出现称为缺陷的出现称为“杂种败育杂种败育(Hybrid dysgenesis)”。 nP转座子插入基因组转座子插入基因组W位点而引起。位点而引起。 n所有所有P 元件拥有元件拥有31b

38、p 的倒转重复序列，在转座中都会的倒转重复序列，在转座中都会 使靶使靶DNA 产生产生8bp 的正向重复。最长的的正向重复。最长的P 元件约元件约 2.9kb ，有，有4 个开放的阅读框个开放的阅读框。（。（P62图示图示-38） All P elements possess inverted terminal repeats of 31 bp, and generate direct repeats of target DNA of 8 bp upon transposition. The longest P elements are 2.9 kb long and have four op

39、en reading frames. 体细胞中，仅前两个内含子被切除，产生一体细胞中，仅前两个内含子被切除，产生一 个个ORF0-ORF1-ORF2 编码区。编码区。RNA 翻译翻译 产生一个产生一个66kD 的蛋白质。的蛋白质。 转座阻转座阻 遏蛋白遏蛋白 生殖细胞组织中，转移内含子生殖细胞组织中，转移内含子3 会发生另外会发生另外 的剪切过程，将的剪切过程，将mRNA 的的4 个阅读框联系个阅读框联系 起来，此起来，此mRNA 翻译产生一个翻译产生一个87KD 蛋白蛋白 质质 转座酶，导致转座酶，导致P转座子转转座子转 座和配子体败育座和配子体败育 杂交败育取决于基因杂交败育取决于基因 组

40、中的组中的P转座子转座子和细胞和细胞 质因子（质因子（66KD的阻遏的阻遏 蛋白蛋白）的相互作作。）的相互作作。 小结小结 n典型的转座子末端含有典型的转座子末端含有倒转重复倒转重复，在插入位点产生，在插入位点产生正正 向重复向重复的短序列。最简单的类型是细菌插入序列的短序列。最简单的类型是细菌插入序列(IS)， 它基本上是由末端倒转重复序列及其旁侧编码产物具它基本上是由末端倒转重复序列及其旁侧编码产物具 有转座活性的编码框构成。有转座活性的编码框构成。 n复合转座子具有含复合转座子具有含IS 元件的末端模序；元件的末端模序；IS 模序中的模序中的 一个或两个产生转座酶活性，它们之间的序列经常

41、携一个或两个产生转座酶活性，它们之间的序列经常携 带抗生素抗性。带抗生素抗性。 n转座子旁侧靶序列重复的产生反映了转座的一般特征。转座子旁侧靶序列重复的产生反映了转座的一般特征。 每一每一DNA 链上靶位点都以一个固定的距离链上靶位点都以一个固定的距离(5 或或9bp) 被交错切开。转座子实际上插入交错酶切产生的单链被交错切开。转座子实际上插入交错酶切产生的单链 突出末端。突出末端。靶序列重复是修复单链区时产生的靶序列重复是修复单链区时产生的。 小结小结 nIS 元件、复合转座子及元件、复合转座子及P 元件都以元件都以非复制转座机制移非复制转座机制移 动动，在非复制性转座中元件从供体位点向受体

42、位点定，在非复制性转座中元件从供体位点向受体位点定 向移动。单一的向移动。单一的转座酶转座酶承担这个反应。承担这个反应。 nTn10 家族的转座子被家族的转座子被复制性转座复制性转座动员。供体位点上动员。供体位点上 转座子与靶位点连接后，复制产生一个含有两个转座转座子与靶位点连接后，复制产生一个含有两个转座 子拷贝的共整合分子。此过程需要转座子编码的两个子拷贝的共整合分子。此过程需要转座子编码的两个 酶：酶：转座酶转座酶识别转座子末端并将它们与靶序列连接；识别转座子末端并将它们与靶序列连接； 解离酶解离酶提供位点特异性重组功能。提供位点特异性重组功能。 小结小结 n玉米控制元件由几个家族组成。每一家族含有玉米控制元件由几个家族组成。每一家族含有 一种转移能力类似于细菌转座子的一种转移能力类似于细菌转座子的自主元件和自主元件和 多个不同的非自主元件多个不同的非自主元件，非自主元件是从自主，非自主元件是从自主 元件突变元件突变(通常是缺失通常是缺失)而来的