第八章 遗传重组

第八章遗传重组

重组是遗传的基本现象,无论高等真核生物，还是细菌、病毒都存在基因重组现象；只要有DNA就会发生重组。生物选择与进化的基础是可遗传的变异。变异的来源是突变,重组将不同的遗传物质进行重组合以便产生选择的材料第一节遗传重组的类型一、同源重组它的发生是依赖大范围的DNA同源序列的联会。重组过程中，两个染色单体或DNA分子相互交换对等的部分，因此表现出交互的特点同源重组中负责DNA配对和重组的蛋白质系统无碱基序列的特异性的要求，只要两条DNA序列表现出同源性(相同或接近)，重组就可以在此序列中的任何一点发生。重组热点:一些序列发生重组的频率高于其他序列同源序列的要求:要求两个DNA分子的序列同源,同源区越长越有利，同源区太短，越难子发生重组;只要同源序列足够长，那么即使相差仅1bp的不同的遗传标记，仍然可能发生重组大肠杆菌重组:至少要求有20—40bp是相同的大肠杆菌基因组与噬菌体或质粒重组:大于13bp枯草杆菌基因组与质粒重组:大于70bp哺乳动物重组:150bp以上同源重组重组的时期和分子机制:真核生物发生在减数分裂前期,有一套复杂的酶系统催化大肠杆菌的同源重组发生在细菌的遗传物质交流时，需要RecA和RecBCD蛋白质催化，类似的重组系统也存在于其他细菌中。因此，细菌中的同源重组又称为依赖RecA重组二、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，重组发生精确DNA的切割、连接反应DNA分子不交换对等的部分，结果是一个DNA分子整合到另一个DNA分子内部，又称为整合式重组需要专门的酶系统代表：大肠杆菌基因组附着位点(attBOB’)与噬菌体附着位点(attPOP’)的重组，有专门的整合酶和解离酶催化三、异常重组

完全不依赖于序列间的同源性，重组导致一段DNA序列（转座子）出现在另一DNA序列（靶序列）中。重组过程往往出现于DNA复制，因此又称为复制性重组如转座子从染色体的一个区段转移到另一个区段或从一条染色体转移到另一染色体，不依赖于转座子DNA序列与靶序列之间的同源性，又不需要RecA相关的蛋白参与只依转座子的结构特点和转座酶的催化第二节同源重组的分子机制一、重组涉及异源DNA双链的断裂与重接人们已从细胞水平上证明在减数分裂前期同源染色体配对，两条非姊妹染色单体之间发生断裂、重接和交叉，交叉就是断裂与重接发生的位置二、同源重组的Holliday模型Holliday模型的意义:解释了遗传学交换的相互性解释了环连分子产生的原因部分解释基因转变三、基因转变及其分子机制反常的情况：顺序四分子中孢子的异常排列，好像是对应基因直接转变为它的等位基因，这种现象称为基因转变P202基因转变的分子机制P205四、Meselson-Radding模型第三节细菌的同源重组一、细菌同源重组的特点cccDNA与双链或单链DNA片段之间的重组；RecA蛋白和RecBC蛋白参与。1.RecA蛋白:A.NTPase（ATPase）活性B.ssDNA结合活性C.DNA解旋活性D.促进同源联会2.RecBCD：溶解酶(Resolvase)活性,断裂Holliday结构的交联桥二、细菌转化重组机制实质是单链DNA片段与完整DNA之间的重组，如下情况：①切除外源DNA——无重组②切除受体DNA——发生重组③无修复作用——子代细胞出现两种基因型（受体基因型和重组体基因型）*通常用有利于重组体基因型生长的选择条件第四节位点专一性重组一、噬菌体的整合和切除1.λ-DNA对E.coli的整合：POP’+BOB’→BOP’—POB’需要整合酶(Int—拓扑异构酶活性)和整合宿主因子(IHF)参与,非可逆反应2.λ-DNA从E.coli的切离：BOP’—POB’→POP’+BOB’需要整合酶(Int)、整合宿主因子(IHF)和切除酶(Xis)参与,非可逆反应整合的过程:A.具有对特异性DNA强烈亲和力的Int与attP和attB位点结合；B.Int的拓扑异构酶活性，使两条双链各自断开一条单链，连接C.在另两条单链之间发生同样的断裂重接，从而完成双链间的重组整合宿主因子IHF宿主编码的蛋白质因子二、位点专一性重组的核苷酸序列1.POP’:O为15bp(核心)富含A-T的非对称序列P为-160-0的160bp序