分子遗传学第3章基因与基因组2013.10.23

3.1早期的基因概念3.2经典的基因概念3.3基因概念的演变与发展3.4基因概念的多样性3.5细胞器基因组第三章基因与基因组13.1.1融合遗传理论（Blendinginheritance）Galton母本体液

父本体液

子代具有父，母双亲的性状

+获得的性状是由环境影响(非遗传物质的改变)

新性状一旦获得,便能遗传给后代L.B.Lamarck3.1.2获得性遗传理论(Inheritanceofacquiredcharacters)物种加强和完善对环境的适应逐渐转变为新种3.1早期的基因概念23.1.3泛生论假说（HypothesisofthePangenesis）

C.Darwin1866

认为控制生物体性状的物质是泛生粒，各性状由不同的泛生粒控制；生殖时，各个泛生粒流向生殖细胞，再由生殖细胞繁殖33.1.4种质论（Theoryofgermplasm）A.Weismann1883

生物体由种质和体质两部分组成。种质指生殖细胞，专营生殖和遗传；体质指体细胞，负责各种营养活动。种质世代相传，不受体质影响；体质由种质分化而来，又随个体死亡而消失；种质是“潜在的”，而体质则是“表达的”，世代之间的联系是遗传性状的传递，并通过一定化学实体进行。43.1.5遗传因子假说(Hypothesisoftheinheritedfactor)G.J.Mendel1865.

生物性状由遗传因子控制亲代传给子代的是遗传因子(A,a….)遗传因子在体细胞内成双(AA,aa),

在生殖细胞内为单（A,a）杂合子后代体细胞内具有成双的遗传因子(Aa)等位的遗传因子独立分离,非等位遗传因子间自由组合地分配到配子中5?同时发现并证实Mendel的两大规律

否定了泛生论，获得性遗传理论，融合遗传假说

奠定了颗粒遗传理论(theoryofparticulateinheritance)提出了遗传因子的分离规律(Lawofsegregation)

遗传因子的自由组合规律

(Lawofindependentassortment)1900．HugodeviresE.TchermarkCarrens!1910．ThelawoflinkageT.H.Morgan1906．BatsonF2=9：3：3：1

6Theoryofthegene基因是染色体上的实体基因象链珠(bead)一样，孤立地呈线状地排列在染色体上基因是；功能(functionalunit)突变(mutationunit)

交换(cross-overunit)

“三位一体”的(Threeinone)

最小的不可分割的基本的遗传单位(1926T.H.Morgan)3.2经典的基因概念

73.3基因概念的演变与发展

83.3.1基因的位置效应－－是对经典遗传学的第一次发展Bareye

Positioneffect

Dosageeffect

DuplicationWildtype16A780个68个45个Ｘ－chromosomeAHSturtevent果蝇的棒眼遗传现象385个基因不是孤立地排列在染色体上，而是有密切的邻里关系9♀♂10Multiplealleles

a1Aa2a3Aa1a2a1a1×a2a2

a1a2(nowildtype)

3.3.2拟等位基因概念的提出

（pseudoalleles）

等位基因：指野生型基因发生突变后形成的突变基因与野生基因互称为等位基因。11But!W

Xw

Xa

redeye(w.t)XwXw

(白眼)×XaY

（杏色眼）Xa

Y

Xw

Xw

Xa

XwY

Xa

XaXa

XaY

?1/1000W.twhiteeye(mut)apricoteye(mut)inDrosophila

拟等位基因：指表型效应类似，功能密切相关，在染色体上的位置又紧密连锁的基因12经典的基因概念基因内不发生交换；两个“等位基因可能位于同源染色体的不同位点上，能通过交换发生重组，1/1000的野生型即是重组的结果；Lewis和Green证明在一个基因座位中包含有多个位点，这些位点被称为拟等位基因；紧密连锁（交换率极低），功能相同（控制同一性状）

A1

A2

a1a2

w.tMut.A1a2

a1A2

133.3.3顺反子理论Theoryofcistron(S.Benzer1955)

----是对经典基因概念的第一次修正和发展E.coliT4噬菌体rII突变群T4噬菌体裂解细菌是由rII区编码的14实验野生型E.coliT4噬菌体的RII区控制侵染寄主E.coliB和K12菌株，并产生模糊、白色的小噬菌斑当rII区发生突变，T4-rII突变体不能侵染K12菌株，而且侵染B菌株后，产生边缘清晰、圆形的大噬菌斑将诱变获得的数百个T4-rII突变体，按重组试验设计，两两组合并同时侵染E.coliB菌株，当E.coliB培养皿上出现野生型和突变型两种噬菌斑后，采用影印法转运到含有E.coliK12菌株的培养皿中，以统计的方法分析由于两条T4-rII染色体交换而形成的野生型噬菌斑的概率，并绘制突变位点的遗传连锁图rII4710410110310510651102

●●●●●●●●15基于此实验和“一个基因一个酶”的理论Benzer认为在rII区为杂合二倍体的菌株内，野生型基因对突变型等位基因可以发生功能的补偿，产生功能互补效应，从而使表型正常16不同的等位基因

同一等位基因

功能互补效应的测验体系具有

不具有

突变位点处于

两个带有不同突变位点的噬菌体同时感染一个E.coli，构成双突变杂合二倍体，组成互补测验体系，以测定各突变位点所在基因的等位性。

17rII4710410110310510651102

●●●●●●●●Agene

Bgene

rIIofT4phageincludingtwogenes顺反子是功能单位，是由许多可以突变的位点组成的，而这些位点之间又可以发生交换。18顺反子假说（Theoryofcistron）

Cistron

是基因的同义词在一个顺反子内，有若干个突变单位突变子(muton)在一个顺反子内，有若干个交换单位交换子（recon）基因是一个具有特定功能的，完整的，不可分割的最小的遗传单位基因内可以较低频率发生基因内的重组，交换

pseudoalleles

是基因内发生突变的等位基因

mut1Xmut2

W.t

是基因内发生交换的结果

cistron

概念的提出是对经典的基因概念的动摇是对pseudoalleles概念的修正19onegene→onefunction(Ribozyme,Abzyme,rDNA,tDNA..)

onegene→oneenzymeLac.OperonLactose3.3.5操纵子理论(Lactoseoperon

1961.Jacob,Monod)

一个基因功能的表现是若干基因组成的信息表达的整体行为IPOZYA

zonegene→onepeptideya20编码细胞必要的蛋白，如酶或结构蛋白的基因称为结构基因（structuralgenes）编码调节蛋白的基因称调节基因（regulatorgenes）诱导基因的底物称为诱导物（inducer），它是一类小分子效应物（effectors）的成员之一，与很多被调节基因的表达控制有关基因仅对诱导物反应而表达的现象叫做诱导（induction）任何促进转录的调节都称为正调控(positiveregulation)，任何阻碍转录的调节都称为负调控(negativeregulation)21★transcriptable,translatablegene(Z,Y,A)★cisactionfactor（顺式作用因子）transcriptablebutnontranslatablegene(tDNA,rDNA)nontranscriptable,nontranslatablegene(promoter,operator)通过核苷酸自身的特异二级结构控制与它紧密连锁的结构基因的表达或调节转录的DNA序列如启动子、终止子、增强子一般不编码蛋白质。(无基因产物的DNA功能区)

3.3.6基因的类型22★transactionfactor（反式作用因子）通过扩散自身表达产物（酶，调节蛋白）控制其他基因的表达或指可以和顺式作用元件结合的调节蛋白，如启动转录因子、终止因子、调节蛋白等可转录，可翻译调节蛋白的DNA功能区可通过互补测验体系确定其功能区域233.4.1生物进化的C值矛盾(Cvalueparadoxofnucleotide)

一个物种单倍体基因组总DNA的含量（是恒定的）单倍体：具有配子(精子或卵子，植物的卵细胞和花粉)染色体数目的细胞或个体

最大C值MaximumCvalue编码基因信息的总DNA含量最小C值Minimumcvalue3.4基因概念的多样性24Cvalueparadoxofnucleotide

A生物体进化程度高低与大C值不成明显正相关

B

亲缘关系相近的生物大C值相差较大C一种生物内大C值与小c值相差极大（Euk.人体c=C/10）(Prok.Φx174c＞C)不同种类生物基因组的C值分布2526大肠杆菌4300个基因27酿酒酵母6000个基因2825500个基因29秀丽隐杆线虫19000个基因303.4.2.重叠基因(overlappinggene)

Mis-readingforstopcodon

(1973.哈佛大学的A.Weiner大肠杆菌Q

RNAvirus)

400Nt800NtAUG----------------------UGA-----------------------UAA

UGA,UAG易被漏读，错读

UAA

能严格终止

14KdCp97%38KdIp3%定义：不同的基因共用一段相同的DNA序列31ØX174(F.Sanger,1977)单链环状病毒

通过改变阅读框重复编码5387bp11genes3mRNA9peptidesC=5387bpc=11×2000bp

---ATG-----//------AATGCC----//---ATAACG---//--TAA----ABATGCCN----NNATAA32--------------TCAUGCCCAAACUAGGC--------------StartStopstopstart

通过改变阅读框重复编码33---AUG--------TCAUGCCCAA----AUGAGGC--------------Vp2Start

Selectiondifferentstartcodonorstopcodon(SimianVirus40,SV40)

编码5个基因，其中3个外壳蛋白基因及2个表面抗原基因SV40Vp1StartVp3StartVp1Vp2Vp334重叠基因的生物学意义

a)原核生物进化的经济原则

(较小的C值编码较多的基因信息)

b)修正了经典的各个基因互相独立、互不重叠的传统观念c)丰富和发展了基因的概念(部分回答C=c)

35按基因间相互重叠的区段及基因转录方向，将重叠基因归类为反向重叠基因和同向重叠基因。编码在同一DNA区段不同极性单链上的重叠基因称为反向重叠基因。编码在同一DNA区段同一极性单链上的重叠基因称为同向重叠基因363.4.3真核生物中的单一序列和重复序列

a)

高度重复序列(Highrepetitivesequence)satelliteDNA属于高度重复序列2-10bp/copy105-106

copies/genome多为串联重复排列分布于着丝点,端粒区,结构基因两侧缺少转录所必需的启动子，一般不转录37卫星DNA

有些高度重复DNA序列的碱基组成和浮力密度同主体DNA有区别，在浮力密度梯度离心时，形成不同于主DNA带的卫星带。卫星DNA由许多简单的重复序列组成，一般位于染色体上的异染色质区域卫星DNA是高度重复序列，但并非所有高度重复序列都以卫星DNA的形式出现，有的浮力密度与主体DNA相近，称为隐蔽卫星DNA38SSR（simplesequencerepeats)标记SSR是一类由2-6个核苷酸为重复单位组成的长达几十个核苷酸片段的串联重复序列，其两侧由特异序列构成。首先发现于人类基因组中，现已发现在许多真核生物中，如哺乳动物、鱼类、鸟类、昆虫类、单子叶植物、双子叶植物中SSR也广泛存在。高度重复序列的应用39SSR标记原理：以重复序列及两侧的特异序列作模板，以与特异序列互补的特异引物来扩增SSR等位基因，扩增产物在高浓度的琼脂糖凝胶或聚丙烯酰胺凝胶上电泳检测。高度重复序列两侧DNA的序列分析；特异引物的合成；PCR反应；多态性通常是SSR结构内部重复单元的数量变化或重复单元的序列变异引起的。40TTCAGCTAGCTCAGCAGCAGCAGCAGCAGAGCTTGCAAGTCGATCGAGTCGTCGTCGTCGTCGTCTCGAACG41ABCPCRABCSSR多态性分析示意图ABC分别代表不同的基因型4243SSR引物在大豆中的扩增44b)

中度重复序列(middlerepetitivesequence)0.1-1kb/copy10-104

copies/genome在基因调控中起重要作用，包括开启或关闭基因的活性，促进或终止转录等rDNAtDNAAlufamilyHistonegenefamily45基因家族(genefamily)：真核生物基因组中来源相同、结构相似、功能相关的一组基因。如血红蛋白基因家族、组蛋白基因家族。分为成簇存在的基因家族或基因簇以及散布的基因家族基因簇(genecluster)：真核生物中同一条DNA分子上排列的高度重复的基因。

基因家族的各个成员紧密成簇排列成大段的串联重复单位，定位于染色体的特殊区域。是一个串联重复，可同向也可反向，可有间隔区也可无间隔区。46基因家族分类：简单多基因家族：5SrRNA基因家族复杂多基因家族：各个成员并不都是相同的如tRNA、rRNA基因家族、组蛋白基因家族由发育阶段控制的多基因家族：人类珠蛋白的基因家族组蛋白基因、rRNA基因和tRNA往往以串联重复基因簇的形式出现串联重复基因簇的特点：各成员之间有高度的序列一致性拷贝数高几十～几百非转录的间隔区短而一致正好满足组蛋白基因、rRNA基因和tRNA的基因产物被细胞大量需要47重复单位间由中度重复序列隔开5SrRNA基因成簇排列102～103、104拷贝简单多基因家族48rDNAgenefamilySeaurchia450copiesTobacco750copiesDrosophila100copies45s41s20s32s28s5.8s18sT18sT5.8s

T28s

NT

18sT5.8sT一个重复单位内的转录间隔区（内含子）重复单位间不转录的间隔区复杂多基因家族49tRNA基因tRNA约长70～80bp，其基因约长140bp(内含子)串联重复排列，但各重复单位内的各tRNA基因可以不同HistonegenefamilyH1H4H2BH3H2A不转录的间隔区一个重复单位(基因簇genecluster)的组织情况50真核生物的Alufamily（哺乳动物和人类基因组中存在）500,000copies广泛分布于非重复序列间300bp300bp300bp/copy6000bp6000bp6000bp6000bpDRDRIRIRAGCTAlusiteAcopyofAlufamily复杂多基因家族51Alu序列是以7SLRNA基因（编码SRP,signal-recognitionparticle）的启动子启动转录，以RNA为中间体，以3‘-末端回折形成引物，反转录成cDNA，按反转座机制插入到基因组的另一位点上，形成重复的新拷贝。Alu外显子的发现，表明Alu成员在不危及基因组完整的前提下，具有增强基因组编码容量，产生新基因以及调控多能性的进化潜力。52由发育阶段控制的多基因家族

人类珠蛋白基因家族－－－典型的血红蛋白珠蛋白血红素α2β2

不同的亚基由各自的基因编码53◘发育过程中的珠蛋白（血红蛋白）的亚基组成两种亚基的编码基因分别形成两个不同的基因簇,并存在于不同的染色体上每个基因簇中的基因按其在发育过程中的表达次序从5’→3’排列在编码链上(其中包括有功能的基因和假基因)α2γ22%97%1%类α-亚基类β-亚基54位于第11号染色体位于第16号染色体Ψ假基因含有5个功能基因和1个假基因含有3个功能基因和3个假基因55在中度重复的基因家族内由于突变的发生，导致不同的成员之间有序列相同和序列相似两大类，相似成员间DNA分子的复性速度较相同成员间的偏慢。中度重复基因的共同特点：基因拷贝数多，各重复成员之间的序列相同或相似，排列成束状串联，功能相同，具有进化的整体性，在整个基因家族中可以积累突变。56

c)

单拷贝序列(singlecopysequence,1-3copies)

多为结构基因(structuralgene):可编码RNA或蛋白质的一段DNA序列

低等真核生物10-20%高等植物80%高等动物50%repetitivesequence573.4.4断裂基因（splittinggene）Chamobon(France)1977ovalbuminofchicken（鸡卵清蛋白）鸡的输卵管分泌卵清蛋白、卵粘蛋白和伴清蛋白，而其红细胞只合成血红蛋白，那么两种组织之间DNA有什么不同呢？于是他们提取两种组织的DNA，分别用EcoRI和HindIII切成几段，电泳，再用卵清蛋白mRNA制备cDNA探针和以上片段进行southern杂交，结果两种组织中的DNA不论用哪一种酶来切，都出现了相同的3阳性杂交带。但cDNA序列内并没有EcoRI和HindIII的切点，为什么会出现多条阳性带？定义：由若干exon和intron

相间隔排列组成的基因或基因的编码序列在DNA分子上是不连续的，被不编码的序列所隔开581977年Roberts和Sharp分别用腺病毒的不同组织发现了断裂基因。当用RNA与其模板DNA分子杂交时，RNA链取代DNA双链中对应的链，形成R-突环(R-loop)。用电镜观察突环结构发现mRNA的5´端和其它部分分别与不同的DNA限制片段形成杂交。Sharp等也观察到类似结果。这说明腺病毒mRNA5´端前导序列和其余序列分别由基因组的不同部位转录而来。1993年同时获得Nobel奖断裂基因的发现59R-环（R-loop）：mRNA与编码单链DNA杂交时，不互补的intron部分形成的环60OvalbuminDNAXcDNAElectro-microscope7introns8exons611978Gilbert真核生物基因的新概念

Exon(外显子)DNA与成熟RNA间的对应区域氨基酸的编码区（aminoacidcodingregion）非间隔区（unspacer）isanysegmentofaninterruptedgenethatisrepresentedinthematureRNAproduct原初转录物中通过RNA剪接反应而保留于成熟RNA中的序列或基因中与成熟RNA序列相对应的DNA序列62Intron(内含子)isasegmentofDNAthatistranscribed,butremovedfromwithinthetranscriptbysplicingtogetherthesequences(exons)oneithersideofit.DNA与成熟RNA间的非对应区域氨基酸的非编码区（uncodingregion）间隔区（spacer）原初转录物中通过RNA剪接反应而被去除的RNA序列或基因中与这种RNA序列相对应的DNA序列63PrecursormRNA(pre-mRNA)HeterogeneousnuclearRNA(HnRNA)真核生物基因的转录物又称为所以－－真核生物基因又称为：SplittinggeneInterruptedgene断裂基因，间隔基因前体mRNA,核内不均一RNA由于真核生物的绝大多数结构基因都含有内含子64割裂基因前体mRNAIntrons去除Exons连接65SplittingGenel

SplittingGene的普遍性a)inEukaryotesmostofstructuralgenetDNA,rDNAmtDNA,cpDNA66tDNAPre-tRNAMaturetRNAtDNAalsoisinterruptedgene67b)inProkaryotesSplittinggeneisnotHallMarkofEukaryoticgenesafewstructuralgenearesplittingSV40Tantigengenetantigengene1984Dr.ChuT4phage胸腺嘧啶合成酶gene1017dNtintron68l

Splittinggene概念的相对性c)

并非真核生物所有的结构基因均为splittinggene

不是splittinggeneb)

Exon并非“表里如一”a)

Intron并非“含而不露”1980年Church等人发现Yeast线粒体细胞色素bgene的IntronII编码mRNAmaturase人类尿激酶基因ExonI（88个核苷酸）不编码氨基酸序列

tDNA和rDNA外显子不编码Histonegenefamily（组蛋白）Interferongene（干扰素）Yeast中多数基因（ADH抗利尿激素…）(果蝇ADH乙醇脱氢酶基因为间隔基因)

69●Splittinggene存在的生物学意义

a)有利于遗传的相对稳定

mutationfrequency即使错误剪接留下的intron部分被mRNA监测系统降解，避免病变和死亡

inintron>inexon

（剪除）（密码）70b)增加变异机率，有利于生物的进化

不对称交换形成splittinggene是生物体产生变异导致进化的重要途径之一splittinggene（含有intron）

增加了基因的长度

增加了基因内的重组交换几率

有利于形成变异和生物多样性

71对intron不同方式的剪接，形成不同的基因产物

（5%isoformproteininmammalian）c)扩大生物体的遗传信息储量鼠的两个胰岛素基因珠蛋白（人或动物）豆血红蛋白（植物）亚铁血红素结合蛋白质Heme-bindingprotein亚铁血红素结合功能域植物豆血红蛋白基因有一个额外的内含子，尚不清楚是由一个额外的内含子插入到植物的相应基因中，还是从其它的进化路线中丢失此内含子72Onegene’sIntronisanothergene’sExon(Nature1981.289p439)tVp1Vp2Vp3

SV405000bpT通过改变读码框架，利用intron编码基因

（SV40Tantigen,tantigen）73酵母的细胞色素b基因含有6个外显子和5个内含子，转录成mRNA后首先切除了内含子1，形成未成熟的mRNA。核糖体结合这种mRNA，利用外显子1，2和内含子2的部分序列为模板，翻译一种蛋白，成熟酶(maturase)，此酶回过头来又可将未成熟的mRNA中的内含子2切除掉，产生成熟的mRNA，最终以此mRNA为模板翻译成细胞色素b。当成熟酶过量时，成熟酶会提前将内含子2剪掉，以减少成熟酶的合成，但当成熟酶不足时，又利用内含子合成成熟酶，从而对成熟酶进行调控。利用内含子进行代谢调节d)实例74Maturasesynthesisauto-controlbyCyt.bintronIIinyeastmaturase过剩（利用intronII）编码成熟酶maturase减少提前剪切intronII753.4.5跳跃基因／／转座因子／转座子（Jumpinggene/Transposableelement/Transposon）1914A.EmersonCornelluniversity

玉米果皮花斑突变pVVpvv

1936Marcus.M.RhoabesIndianaUniversity

玉米糊粉层斑点（DottedDt）突变

3.4.5.1.基因转座现象的最初发现A

aDt

DtaA

定义：是染色体上一段可以移动的DNA序列,可以从一个基因座位转移到另一个基因座位76

1947BarbaraMcClintock玉米糊粉层花斑不稳定现象伴随的遗传事件

a)系列染色体遗传重组事件

b)在Ac(Activater)因子存在时

CI→ci

→spotsinaleuronelayer（糊粉层）染色体→BFBC(Breakage–Fusion–Bridge–Cycle)

sitenamedDs(Dissociator)

Chro.9糊粉层色素形成抑制基因CI表现无色77TransposableElementinMaizeBarbaraMcClintock1983NobelPrize78McClintockB,1942,ProcNatlAcadSciUSA28:458—463

McClintockB,1946,CarnegieInstWashingtonYearBook45:176-186

McClintockB,1950,Theoriginandbehaviorofmutablelociinmaize.ProcNatlAcadSciUSA,36:244~349

McClintockB,1984,Science226:792--801HistoryofTransposableElementStudy79transposableelement是引起玉米糊粉层花斑不稳定现象的遗传因子

ShBzWxAcciBzWx

Acchr.9CIShBzWx

largecoloredsectorsDsDsCICICIci

Shsh糯饱满颜色Bronze是种子糊粉层中的花青素生物合成酶基因古铜色80玉米糊粉层色斑不稳定遗传是由可转座因子Ac-Ds引起-1947J.Watson&F.Crick

DNA的双螺旋结构中双链严格互补的关系阐明了基因的遗传稳定性-195381PolarityMutation－inserteddiscoveredingalactoseoperonofE.coli（插入型极性突变）James.Shapiro19663.4.5.2基因转座现象的再次发现与证实

82在一个操纵子中，与操作子毗连的结构基因发生终止突变或插入突变后，它除了影响该基因本身产物的翻译外，还影响其后结构基因多肽的翻译，并且具有极性梯度的特征。

插入型极性突变的分子机制－－大肠杆菌乳糖操纵子极性突变的概念A酶活性

OgeneZ基因终止突变位

点离O基因的距离

IpoZYA83ipoZYA

mRNA翻译时，对于每个结构基因而言，前有起始密码后有终止密码。当翻译第一个结构基因至终止密码时，大亚基解离，小亚基停留在链上向下游滑动，遇到下一个结构基因的起始密码子时，大亚基再结合上来继续翻译。当第一个结构基因发生终止突变时，大亚基解离，小亚基滑动，突变位点离操纵子O基因越近，小亚基则需要滑动很长距离才能遇到下一个基因的起始密码。故小亚基从mRNA上脱离的可能性越大，则A蛋白的翻译量越小。843.4.5.3DNA转座现象的一般遗传特点

a)不依赖Donorsite（供体位点）与Targetsite（靶位点）之间序列的同源性(非同源重组过程，不依赖recA酶)b)转座插入的靶位点并非完全随机（插入专一性）Hotspots(热点，重复序列区域)Regionalpreference(在3kb区域内随机插入)c)某些转座因子（Tn3）对同类转座因子的插入具有排他性（免疫性）d)转座事件发生后，靶序列在转座因子两侧会形成正向重复

e)转座因子的切除与转座将产生复杂的遗传学效应利用转座子不容易获得覆盖全基因组的插入突变体85TranspositionInversion/Translocationl

特定的基因片段断点随机的任意DNA片段可能破坏某结构基因l

U.V/诱变剂无效U.V/诱变剂可提高频率l

高频率的回复突变不能产生回复突变形成mutablegene

l

转座需transposaseRec.A,B,Dinvertedrepeat(IR)χ(chi)site,

l

与复制有关的过程DNA链的断裂与错接的过程f)与倒位/易位染色体结构变异现象的区别

863.4.5.4转座因子的种类

（1）

原核生物中转座因子的种类

IS(InsertionSequence)TnA转座子familyCompositetransposon(复合转座子）Transposablephage（Mu噬菌体）

复制型转座子

(replicatingtransposition)87a)插入序列（insertionsequence，IS）是细菌染色体和质粒的正常组成部分，一个大肠杆菌标准株可能含有几个拷贝（一般<10）的最常见的任意一种IS元件88插入序列的特点：●GATCGTC--------------------------GACGATC

l

7002000basepair（bp）IRIRGATCGTC--------------------------GACGATCCTAGCAG---------------------------CTGCTAGStem-loop

5’GATCGTC3’CTAGCAG

89IntegrationofISelementinchromosomalDNA.90IRDR大肠杆菌中的一些IS因子IS因子一般只编码为自身转座所需要的蛋白质即转座酶(transposase)，转座酶能识别IR，并催化IS发生删除作用。IR是转座酶进行末端识别、结合、切割的重要顺式位点，当IR发生突变时，能直接抑制转座事件的发生。91b)Transposon(Tn/TnAfamily)

l2.5kb20kb

l

Tn1(AmpR)Tn2(AmpR)Tn3(AmpR)Tn4(AmpRStrR)Tn5(KanR)Tn6(kanR)Tn7(StrRTmpR)链霉素四氢喋呤

l具有IR、转座酶基因、调节基因、抗抗生素基因

Tn3IRTnpAResTnpRAmpRIR37bp37bptransposaseregulatorβ-lactamase1015个氨基酸185个氨基酸β-内酰胺酶92c)复合因子或复合型转座子（compositeelement/compositetransposon）即TnA型转座子的两端连接2个IS。IS可以以IR和DR两种方式插入93●复合转座子一旦形成，转座功能受较多因子调控●结构特点IRIRIRIRIRIRIS10LTn10(9.3kb，TetR)IS10RIS反向插入IRIR