幻燈片1 - 遼寧醫(yī)學(xué)院歡迎您

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1、第三章第三章 可移動(dòng)的遺傳因子（轉(zhuǎn)座子）可移動(dòng)的遺傳因子（轉(zhuǎn)座子） 和染色體外遺傳因子和染色體外遺傳因子 生化教研室生化教研室 肖建英肖建英主要內(nèi)容主要內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 座座 子子第二節(jié)第二節(jié) 質(zhì)質(zhì) 粒粒第三節(jié)第三節(jié) 遺傳重組遺傳重組第一節(jié)第一節(jié) 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 座座 子子l 轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座子(transposons) 概念：概念： 在原核生物與真核生物基因組中存在在原核生物與真核生物基因組中存在著可從一個(gè)染色體位點(diǎn)轉(zhuǎn)移到另一位點(diǎn)著可從一個(gè)染色體位點(diǎn)轉(zhuǎn)移到另一位點(diǎn)的一些的一些DNA序列。序列。轉(zhuǎn)座子是基因組突變的主要因素之一。轉(zhuǎn)座子是基因組突變的主要因素之一。一、轉(zhuǎn)座子的分類和結(jié)構(gòu)特征一、轉(zhuǎn)座子的分類

2、和結(jié)構(gòu)特征（一）原核生物轉(zhuǎn)座子的類型：（一）原核生物轉(zhuǎn)座子的類型：1、插入序列、插入序列（insertion sequences，IS） 最簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)座子。最簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)座子。 二個(gè)分離的反向末端重復(fù)序列二個(gè)分離的反向末端重復(fù)序列 (inverted terminal repeats, ITR) 一個(gè)轉(zhuǎn)座酶（一個(gè)轉(zhuǎn)座酶（transposase)編碼基因編碼基因 IRTransposase GeneIR2、復(fù)合轉(zhuǎn)座子復(fù)合轉(zhuǎn)座子 類轉(zhuǎn)座子類轉(zhuǎn)座子 由由IS類轉(zhuǎn)座組件構(gòu)成的復(fù)合體。類轉(zhuǎn)座組件構(gòu)成的復(fù)合體。IRIRTransposase Gene有用基有用基因因組成：組成：兩端為兩端為IS 中間編碼抗生素物

3、質(zhì)中間編碼抗生素物質(zhì)3、復(fù)雜轉(zhuǎn)座子、復(fù)雜轉(zhuǎn)座子類轉(zhuǎn)座子（類轉(zhuǎn)座子（Tn A家族）家族） 攜帶轉(zhuǎn)座和耐藥等基因的獨(dú)立體家族。攜帶轉(zhuǎn)座和耐藥等基因的獨(dú)立體家族。組成：兩端為組成：兩端為ITR，而不是，而不是IS 中間編碼區(qū)含轉(zhuǎn)座酶編碼基因，及中間編碼區(qū)含轉(zhuǎn)座酶編碼基因，及 抗生素抗性和解離酶等編碼基因?？股乜剐院徒怆x酶等編碼基因。4、轉(zhuǎn)座噬菌體、轉(zhuǎn)座噬菌體類轉(zhuǎn)座子類轉(zhuǎn)座子（二）真核生物轉(zhuǎn)座子的類型：（二）真核生物轉(zhuǎn)座子的類型：1、酵母菌中的轉(zhuǎn)座子、酵母菌中的轉(zhuǎn)座子Ty因子：因子：2、果蠅中的轉(zhuǎn)座子、果蠅中的轉(zhuǎn)座子P因子、因子、FB因子等：因子等：3、玉米中轉(zhuǎn)座子、玉米中轉(zhuǎn)座子玉米調(diào)控元件玉米調(diào)控

4、元件4、逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子、逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子逆轉(zhuǎn)錄病毒、病毒超家族逆轉(zhuǎn)錄病毒、病毒超家族 及非病毒超家族。及非病毒超家族。l 轉(zhuǎn)座子的共同特點(diǎn)：轉(zhuǎn)座子的共同特點(diǎn)： 兩端有反向重復(fù)序列兩端有反向重復(fù)序列 轉(zhuǎn)座后靶位點(diǎn)是正向重復(fù)轉(zhuǎn)座后靶位點(diǎn)是正向重復(fù) 編碼與轉(zhuǎn)座有關(guān)的蛋白編碼與轉(zhuǎn)座有關(guān)的蛋白轉(zhuǎn)座酶轉(zhuǎn)座酶 可以在基因組中移動(dòng)可以在基因組中移動(dòng)l 轉(zhuǎn)座機(jī)制：轉(zhuǎn)座機(jī)制：復(fù)制型轉(zhuǎn)座復(fù)制型轉(zhuǎn)座非復(fù)制型轉(zhuǎn)座非復(fù)制型轉(zhuǎn)座保守型轉(zhuǎn)座保守型轉(zhuǎn)座二、轉(zhuǎn)座子機(jī)制二、轉(zhuǎn)座子機(jī)制（一）轉(zhuǎn)座中復(fù)制子融合形成共和體（一）轉(zhuǎn)座中復(fù)制子融合形成共和體(cointegrate) 一個(gè)含有兩個(gè)質(zhì)粒的細(xì)胞，質(zhì)粒各有一個(gè)轉(zhuǎn)座一個(gè)含有兩個(gè)質(zhì)粒的細(xì)胞，

5、質(zhì)粒各有一個(gè)轉(zhuǎn)座子，兩個(gè)質(zhì)?？梢匀诤显谝黄鹦纬晒埠腕w，這一子，兩個(gè)質(zhì)?？梢匀诤显谝黄鹦纬晒埠腕w，這一過(guò)程稱過(guò)程稱復(fù)制子融合（復(fù)制子融合（replicon fusion）。）。AB共和體共和體（二）轉(zhuǎn)座子的復(fù)制過(guò)程（二）轉(zhuǎn)座子的復(fù)制過(guò)程經(jīng)幾個(gè)世代經(jīng)幾個(gè)世代（三）轉(zhuǎn)座作用模型（三）轉(zhuǎn)座作用模型對(duì)稱模型對(duì)稱模型 （四）轉(zhuǎn)座作用模型（四）轉(zhuǎn)座作用模型非對(duì)稱模型非對(duì)稱模型 三、轉(zhuǎn)座效應(yīng)三、轉(zhuǎn)座效應(yīng)1、轉(zhuǎn)座的遺傳效應(yīng)：、轉(zhuǎn)座的遺傳效應(yīng)：轉(zhuǎn)座最典型的作用是引起不穩(wěn)定的突變等位基因。轉(zhuǎn)座最典型的作用是引起不穩(wěn)定的突變等位基因。l 轉(zhuǎn)座子導(dǎo)致突變，插入致基因失活是轉(zhuǎn)座最轉(zhuǎn)座子導(dǎo)致突變，插入致基因失活是轉(zhuǎn)座最直接

6、的效應(yīng)。直接的效應(yīng)。l 轉(zhuǎn)座也可干擾宿主基因與調(diào)控元件之間的關(guān)系，轉(zhuǎn)座也可干擾宿主基因與調(diào)控元件之間的關(guān)系，或改變或改變DNA結(jié)構(gòu)而影響基因表達(dá)。結(jié)構(gòu)而影響基因表達(dá)。2、精確轉(zhuǎn)座的結(jié)構(gòu)效應(yīng)：、精確轉(zhuǎn)座的結(jié)構(gòu)效應(yīng)： 轉(zhuǎn)座事件可介導(dǎo)兩側(cè)的宿主轉(zhuǎn)座事件可介導(dǎo)兩側(cè)的宿主DNA發(fā)生一系列發(fā)生一系列的基因重排。的基因重排。3、異常轉(zhuǎn)座的效應(yīng)：、異常轉(zhuǎn)座的效應(yīng)： 異常轉(zhuǎn)座包括：一端轉(zhuǎn)座；異常轉(zhuǎn)座包括：一端轉(zhuǎn)座； 部分轉(zhuǎn)座部分轉(zhuǎn)座 隱藏位點(diǎn)轉(zhuǎn)座隱藏位點(diǎn)轉(zhuǎn)座 協(xié)同轉(zhuǎn)座協(xié)同轉(zhuǎn)座 倒位轉(zhuǎn)座倒位轉(zhuǎn)座4、對(duì)宿主細(xì)胞活力的影響：、對(duì)宿主細(xì)胞活力的影響： 影響細(xì)胞影響細(xì)胞DNA代謝，介導(dǎo)基因異常重排。代謝，介導(dǎo)基因異常重排

7、。 三種形式：三種形式： 修復(fù)切割所留下的切口修復(fù)切割所留下的切口 轉(zhuǎn)座子內(nèi)部的重排轉(zhuǎn)座子內(nèi)部的重排 轉(zhuǎn)座子間的重排轉(zhuǎn)座子間的重排5、轉(zhuǎn)座子作為研究工具：、轉(zhuǎn)座子作為研究工具： 主要用于如下研究：主要用于如下研究： 基因傳送載體基因傳送載體 結(jié)構(gòu)重組結(jié)構(gòu)重組 基因表達(dá)基因表達(dá) 基因突變基因突變 克隆克隆 基因作圖基因作圖四、原核生物和真核生物的轉(zhuǎn)座子四、原核生物和真核生物的轉(zhuǎn)座子（一）原核生物的轉(zhuǎn)座子（一）原核生物的轉(zhuǎn)座子1、插入序列（、插入序列（IS）與）與類復(fù)合轉(zhuǎn)座子類復(fù)合轉(zhuǎn)座子 二個(gè)分離的反向重復(fù)序列（二個(gè)分離的反向重復(fù)序列（ITR） 一個(gè)轉(zhuǎn)座酶（一個(gè)轉(zhuǎn)座酶（transposase)編碼

8、基因編碼基因 l 插入序列是最簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)座子。包括：插入序列是最簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)座子。包括：l 類復(fù)合轉(zhuǎn)座子由耐藥性基因和兩個(gè)相同的類復(fù)合轉(zhuǎn)座子由耐藥性基因和兩個(gè)相同的IS組成。組成。ISIS抗生素抗性基因抗生素抗性基因IRIRTransposase Gene有用基有用基因因2、轉(zhuǎn)座子、轉(zhuǎn)座子A家族（家族（Tn A） 類復(fù)雜轉(zhuǎn)座子類復(fù)雜轉(zhuǎn)座子組成：組成：長(zhǎng)約長(zhǎng)約5kb，兩端為，兩端為ITR，而不是，而不是IS 中間編碼區(qū)含轉(zhuǎn)座酶編碼基因，及中間編碼區(qū)含轉(zhuǎn)座酶編碼基因，及 抗生素抗性和解離酶等編碼基因。抗生素抗性和解離酶等編碼基因。u 不是不是IS類轉(zhuǎn)座組件的復(fù)合體，而是攜帶轉(zhuǎn)座類轉(zhuǎn)座組件的復(fù)合體，而是攜

9、帶轉(zhuǎn)座和耐藥等基因的獨(dú)立體。和耐藥等基因的獨(dú)立體。Tn A家族是由許多相關(guān)的轉(zhuǎn)座子組成的。如：家族是由許多相關(guān)的轉(zhuǎn)座子組成的。如： Tn 3、Tn 1、Tn 501等。等。3、轉(zhuǎn)座噬菌體、轉(zhuǎn)座噬菌體l 轉(zhuǎn)座噬菌體是一種溶菌周期和溶源性交替轉(zhuǎn)座噬菌體是一種溶菌周期和溶源性交替 方式的噬菌體，可誘發(fā)大腸桿菌突變。方式的噬菌體，可誘發(fā)大腸桿菌突變。u Mu噬菌體：噬菌體： 既有溫和噬菌體的特性，又有轉(zhuǎn)座子的特性。既有溫和噬菌體的特性，又有轉(zhuǎn)座子的特性。 噬菌體噬菌體DNA的多個(gè)拷貝轉(zhuǎn)座到染色體的多個(gè)拷貝轉(zhuǎn)座到染色體DNA的許的許多位點(diǎn)上，最終由這些染色體上的轉(zhuǎn)座單位進(jìn)行多位點(diǎn)上，最終由這些染色體上的

10、轉(zhuǎn)座單位進(jìn)行噬菌體包裝。噬菌體包裝。 Mu噬菌體基因組右末端，存在由噬菌體基因組右末端，存在由3kb組成的組成的G片片段，或稱可倒位片段。段，或稱可倒位片段。G片段在不同的片段在不同的Mu噬菌噬菌體體DNA分子中取向不同。分子中取向不同。G片段攜帶兩種不同基因：片段攜帶兩種不同基因：G（）取向時(shí)，基因（）取向時(shí)，基因 S 和和 U 表達(dá)；表達(dá)；G（）取向時(shí)，基因（）取向時(shí)，基因 S和和 U表達(dá)。表達(dá)。圖圖 G片段片段 p68（二）真核生物的轉(zhuǎn)座子（二）真核生物的轉(zhuǎn)座子1、酵母菌中的轉(zhuǎn)座子、酵母菌中的轉(zhuǎn)座子Ty因子：因子： Ty因子是一大類轉(zhuǎn)座子，長(zhǎng)因子是一大類轉(zhuǎn)座子，長(zhǎng)6.3kb，兩端各有一段

11、，兩端各有一段長(zhǎng)長(zhǎng)334bp的順向重復(fù)序列，稱為的順向重復(fù)序列，稱為成分。成分。 每個(gè)酵母細(xì)胞基因組大約有每個(gè)酵母細(xì)胞基因組大約有3035拷貝的拷貝的Ty因子，因子，有約有約100個(gè)獨(dú)立存在的個(gè)獨(dú)立存在的成分。成分。2、還原病毒與轉(zhuǎn)座子：、還原病毒與轉(zhuǎn)座子： 還原病毒為單鏈還原病毒為單鏈RNA病毒，基因組病毒，基因組RNA長(zhǎng)長(zhǎng)710kb，有，有g(shù)ag、pol、env三種基因。三種基因。 還原病毒與轉(zhuǎn)座子有相似性，可能由祖先轉(zhuǎn)座子還原病毒與轉(zhuǎn)座子有相似性，可能由祖先轉(zhuǎn)座子衍生而來(lái)。衍生而來(lái)。3、非病毒返座子：、非病毒返座子：u 遺傳信息的移動(dòng)是從遺傳信息的移動(dòng)是從DNA到到DNA， 這種轉(zhuǎn)移過(guò)程

12、稱為這種轉(zhuǎn)移過(guò)程稱為轉(zhuǎn)座（轉(zhuǎn)座（transposition）；）；被轉(zhuǎn)移的遺傳信息單元稱為被轉(zhuǎn)移的遺傳信息單元稱為轉(zhuǎn)座子（轉(zhuǎn)座子（ transposon ）u 遺傳信息的移動(dòng)是從遺傳信息的移動(dòng)是從DNA到到RNA再到再到DNA， 這種這種RNA介導(dǎo)的轉(zhuǎn)座作用稱為介導(dǎo)的轉(zhuǎn)座作用稱為返座作用返座作用；被轉(zhuǎn)移的遺傳信息單元稱為被轉(zhuǎn)移的遺傳信息單元稱為返座子返座子。u 真核生物的非病毒返座子都起源于真核生物的非病毒返座子都起源于RNA pol和和的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。 前者為長(zhǎng)散布重復(fù)序列，后者為短散布重復(fù)序列。前者為長(zhǎng)散布重復(fù)序列，后者為短散布重復(fù)序列。4、玉米調(diào)控元件：、玉米調(diào)控元件： 是真核生

13、物中首先被發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)座子。是真核生物中首先被發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)座子。玉米調(diào)控元件有幾個(gè)家族，玉米調(diào)控元件有幾個(gè)家族，每個(gè)家族分為兩大類：每個(gè)家族分為兩大類：一類是自發(fā)元件，另一類是非自發(fā)元件。一類是自發(fā)元件，另一類是非自發(fā)元件。五、逆轉(zhuǎn)錄病毒和逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子五、逆轉(zhuǎn)錄病毒和逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子 以以RNA介導(dǎo)的轉(zhuǎn)座與逆轉(zhuǎn)錄病毒有關(guān)，被轉(zhuǎn)移介導(dǎo)的轉(zhuǎn)座與逆轉(zhuǎn)錄病毒有關(guān)，被轉(zhuǎn)移的因子稱為的因子稱為逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子。 逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子是真核生物轉(zhuǎn)座子的重要類型。逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子是真核生物轉(zhuǎn)座子的重要類型。n 逆轉(zhuǎn)錄病毒與逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的區(qū)別：逆轉(zhuǎn)錄病毒與逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的區(qū)別： 逆轉(zhuǎn)錄病毒是具有感染能力的病毒顆粒，可以逆轉(zhuǎn)錄病毒

14、是具有感染能力的病毒顆粒，可以在細(xì)胞之間轉(zhuǎn)移。在細(xì)胞之間轉(zhuǎn)移。 逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子是宿主逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子是宿主DNA基因組的組分，可以基因組的組分，可以在基因組內(nèi)轉(zhuǎn)座，但不能在細(xì)胞之間轉(zhuǎn)移。在基因組內(nèi)轉(zhuǎn)座，但不能在細(xì)胞之間轉(zhuǎn)移。1、逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組與逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子結(jié)構(gòu)、逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組與逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子結(jié)構(gòu)（1）逆轉(zhuǎn)錄病毒：）逆轉(zhuǎn)錄病毒： 兩條正鏈兩條正鏈RNA（二倍體）（二倍體） 34個(gè)基因，由個(gè)基因，由gag、pol、env組成。組成。存在兩種存在兩種mRNA，一種為長(zhǎng)的，一種為長(zhǎng)的mRNA翻譯翻譯gag和和pol兩種蛋白。兩種蛋白。（2）逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子：）逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子： 與逆轉(zhuǎn)錄病毒結(jié)構(gòu)有許多相似之處，包

15、括：與逆轉(zhuǎn)錄病毒結(jié)構(gòu)有許多相似之處，包括：同向長(zhǎng)末端重復(fù)序列、每個(gè)重復(fù)序列兩側(cè)是短同向長(zhǎng)末端重復(fù)序列、每個(gè)重復(fù)序列兩側(cè)是短反向重復(fù)序列、中央?yún)^(qū)域含反向重復(fù)序列、中央?yún)^(qū)域含gag和和pol的閱讀框架。的閱讀框架。 但但env基因被破壞或沒(méi)有，故逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子不能基因被破壞或沒(méi)有，故逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子不能形成感染粒子。二者的活性機(jī)制是不同的。形成感染粒子。二者的活性機(jī)制是不同的。2、逆轉(zhuǎn)錄病毒與轉(zhuǎn)座、逆轉(zhuǎn)錄病毒與轉(zhuǎn)座u 逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的線形病毒逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的線形病毒DNA，由整合酶催化，由整合酶催化 插入宿主靶位點(diǎn)插入宿主靶位點(diǎn)DNA，這一整合過(guò)程與轉(zhuǎn)座，這一整合過(guò)程與轉(zhuǎn)座 子一樣。子一樣。 病毒病毒DNA的末

16、端相當(dāng)重要，如發(fā)生突變的末端相當(dāng)重要，如發(fā)生突變 則抑制整合。則抑制整合。u 逆轉(zhuǎn)錄病毒感染細(xì)胞主要產(chǎn)生兩種結(jié)果：逆轉(zhuǎn)錄病毒感染細(xì)胞主要產(chǎn)生兩種結(jié)果： 逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生原病毒像溶源性噬菌體逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生原病毒像溶源性噬菌體DNA一樣，一樣，成為宿主基因組的一部分；成為宿主基因組的一部分； 細(xì)胞細(xì)胞DNA序列可能與病毒序列重組，并經(jīng)過(guò)序列可能與病毒序列重組，并經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)座作用插入新位點(diǎn)，改變細(xì)胞的性質(zhì)。轉(zhuǎn)座作用插入新位點(diǎn)，改變細(xì)胞的性質(zhì)。3、逆轉(zhuǎn)錄病毒與轉(zhuǎn)導(dǎo)、逆轉(zhuǎn)錄病毒與轉(zhuǎn)導(dǎo)u 逆轉(zhuǎn)錄病毒可轉(zhuǎn)導(dǎo)真核細(xì)胞的序列，常被稱逆轉(zhuǎn)錄病毒可轉(zhuǎn)導(dǎo)真核細(xì)胞的序列，常被稱為為轉(zhuǎn)導(dǎo)逆轉(zhuǎn)錄病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)逆轉(zhuǎn)錄病毒。u 原病毒原病毒DNA

17、整合在整合在C-onc基因附近，二者可基因附近，二者可融合在一起，轉(zhuǎn)錄后形成一條即含病毒序列又含融合在一起，轉(zhuǎn)錄后形成一條即含病毒序列又含C-onc的的RNA，后者如含包裝信號(hào)可被包裝進(jìn)，后者如含包裝信號(hào)可被包裝進(jìn)病毒顆粒中，形成含有一條融合病毒顆粒中，形成含有一條融合RNA和一條正和一條正常病毒常病毒RNA的二倍體病毒顆粒。的二倍體病毒顆粒。 二者分子之間發(fā)生重組將會(huì)產(chǎn)生二者分子之間發(fā)生重組將會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)化逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)化逆轉(zhuǎn)錄病毒基因組。病毒基因組。病毒攜帶病毒攜帶V-onc，即具有轉(zhuǎn)化能力。，即具有轉(zhuǎn)化能力。第二節(jié)第二節(jié) 質(zhì)質(zhì) 粒粒 質(zhì)粒（質(zhì)粒（plasmid）：）： 為多數(shù)細(xì)菌和某些真核細(xì)胞染色

18、體外的環(huán)狀雙為多數(shù)細(xì)菌和某些真核細(xì)胞染色體外的環(huán)狀雙鏈鏈DNA分子分子 。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 能在宿主細(xì)胞內(nèi)獨(dú)立復(fù)制，帶有某些遺傳信能在宿主細(xì)胞內(nèi)獨(dú)立復(fù)制，帶有某些遺傳信息，會(huì)賦予宿主細(xì)胞一些遺傳性狀。息，會(huì)賦予宿主細(xì)胞一些遺傳性狀。 但質(zhì)粒并不是它的宿主細(xì)胞所必需的。但質(zhì)粒并不是它的宿主細(xì)胞所必需的。一、質(zhì)粒的遺傳學(xué)類型一、質(zhì)粒的遺傳學(xué)類型1、F 質(zhì)粒：質(zhì)粒：為性質(zhì)粒，是一個(gè)小的超螺旋閉環(huán)為性質(zhì)粒，是一個(gè)小的超螺旋閉環(huán)DNA（約（約95kb）。）。 可將宿主染色體基因轉(zhuǎn)移至另一宿主基因可將宿主染色體基因轉(zhuǎn)移至另一宿主基因組中，其本身轉(zhuǎn)移到缺乏組中，其本身轉(zhuǎn)移到缺乏F 質(zhì)粒的細(xì)胞。質(zhì)粒的細(xì)胞。2、R

19、 質(zhì)粒：質(zhì)粒：為耐藥性質(zhì)粒，由抗性轉(zhuǎn)移因子為耐藥性質(zhì)粒，由抗性轉(zhuǎn)移因子DNA和決定抗性因子和決定抗性因子DNA兩部分組成。兩部分組成。 后者含有對(duì)抗生素的抗性基因，使宿主細(xì)后者含有對(duì)抗生素的抗性基因，使宿主細(xì)菌產(chǎn)生對(duì)抗生素的抗性。菌產(chǎn)生對(duì)抗生素的抗性。3、col 質(zhì)粒：質(zhì)粒：含有合成大腸桿菌素基因的質(zhì)粒，含有合成大腸桿菌素基因的質(zhì)粒，能殺死不含大腸桿菌素的親緣細(xì)菌。能殺死不含大腸桿菌素的親緣細(xì)菌。4、質(zhì)粒噬菌體（噬粒，、質(zhì)粒噬菌體（噬粒，phagemid）：）： 能把完整的質(zhì)粒引入某種噬菌體能把完整的質(zhì)粒引入某種噬菌體DNA成為成為一種嵌合體。一種嵌合體。 嵌合體嵌合體DNA的遺傳學(xué)行為取決于

20、某一復(fù)制子的遺傳學(xué)行為取決于某一復(fù)制子的強(qiáng)弱。的強(qiáng)弱。 表現(xiàn)噬菌體行為表現(xiàn)噬菌體行為稱稱質(zhì)粒噬菌體質(zhì)粒噬菌體； 表現(xiàn)質(zhì)粒的行為表現(xiàn)質(zhì)粒的行為稱稱噬菌體質(zhì)粒噬菌體質(zhì)粒。二、質(zhì)粒二、質(zhì)粒DNA的特性的特性（一）質(zhì)粒的復(fù)制（一）質(zhì)粒的復(fù)制 依賴細(xì)菌染色體的多種酶系統(tǒng)。依賴細(xì)菌染色體的多種酶系統(tǒng)。1 1、嚴(yán)緊型質(zhì)粒的復(fù)制：、嚴(yán)緊型質(zhì)粒的復(fù)制：u 只在細(xì)胞周期的一定階段進(jìn)行復(fù)制，與細(xì)菌只在細(xì)胞周期的一定階段進(jìn)行復(fù)制，與細(xì)菌 的繁殖密切相關(guān)。的繁殖密切相關(guān)。u 需要蛋白質(zhì)合成和需要蛋白質(zhì)合成和 DNA DNA polpol 的存在的存在。u 每個(gè)細(xì)胞只有每個(gè)細(xì)胞只有 1 15個(gè)拷貝。個(gè)拷貝。2 2、松弛型

21、質(zhì)粒的復(fù)制：、松弛型質(zhì)粒的復(fù)制：u 在整個(gè)細(xì)胞周期中隨時(shí)都可進(jìn)行復(fù)制。在整個(gè)細(xì)胞周期中隨時(shí)都可進(jìn)行復(fù)制。u 需用需用DNA polDNA pol的存在。的存在。u 在細(xì)胞內(nèi)有在細(xì)胞內(nèi)有1010200200個(gè)以個(gè)以上上, 甚至多達(dá)數(shù)千個(gè)。甚至多達(dá)數(shù)千個(gè)。質(zhì)粒復(fù)制方式：質(zhì)粒復(fù)制方式： 均為半保留復(fù)制，并在復(fù)制周期內(nèi)保持環(huán)狀結(jié)構(gòu)。均為半保留復(fù)制，并在復(fù)制周期內(nèi)保持環(huán)狀結(jié)構(gòu)。質(zhì)粒復(fù)制形式多樣，包括：質(zhì)粒復(fù)制形式多樣，包括： 單向復(fù)制、雙向復(fù)制、單向與雙向并存。單向復(fù)制、雙向復(fù)制、單向與雙向并存。（二）質(zhì)粒的不相容性（二）質(zhì)粒的不相容性l 質(zhì)粒的不相容性是指細(xì)菌質(zhì)粒不能在相同質(zhì)粒的不相容性是指細(xì)菌質(zhì)粒不

22、能在相同 細(xì)胞中同時(shí)存在的現(xiàn)象。細(xì)胞中同時(shí)存在的現(xiàn)象。l 當(dāng)某種質(zhì)粒在宿主細(xì)胞內(nèi)存在時(shí)，會(huì)阻止當(dāng)某種質(zhì)粒在宿主細(xì)胞內(nèi)存在時(shí)，會(huì)阻止 其它質(zhì)粒進(jìn)入細(xì)胞寄宿，這種質(zhì)粒稱為其它質(zhì)粒進(jìn)入細(xì)胞寄宿，這種質(zhì)粒稱為 不相容質(zhì)粒。不相容質(zhì)粒。（三）質(zhì)粒的轉(zhuǎn)移性（三）質(zhì)粒的轉(zhuǎn)移性l 通過(guò)細(xì)菌的結(jié)合作用，通過(guò)細(xì)菌的結(jié)合作用，F(xiàn) 質(zhì)粒在不丟失本質(zhì)粒在不丟失本 身的情況下，可從一個(gè)細(xì)胞轉(zhuǎn)移到無(wú)身的情況下，可從一個(gè)細(xì)胞轉(zhuǎn)移到無(wú)F 質(zhì)質(zhì) 粒的另一個(gè)細(xì)胞中。粒的另一個(gè)細(xì)胞中。圖圖 質(zhì)粒轉(zhuǎn)移過(guò)程質(zhì)粒轉(zhuǎn)移過(guò)程 p75（四）質(zhì)粒中的選擇性標(biāo)記（四）質(zhì)粒中的選擇性標(biāo)記常用的選擇性標(biāo)記是抗生素抗性基因，包括：常用的選擇性標(biāo)記是抗生素

23、抗性基因，包括： 1、氨芐青霉素抗性基因、氨芐青霉素抗性基因 2、四環(huán)素抗性基因、四環(huán)素抗性基因 3、氯霉素抗性基因、氯霉素抗性基因cmr 或或 cat常用的質(zhì)粒載體含有一個(gè)或兩個(gè)抗生素抗性基因。常用的質(zhì)粒載體含有一個(gè)或兩個(gè)抗生素抗性基因。三、特殊細(xì)菌質(zhì)粒三、特殊細(xì)菌質(zhì)粒（一）（一）F 質(zhì)粒質(zhì)粒 性質(zhì)粒性質(zhì)粒 F 質(zhì)粒是一種環(huán)狀的質(zhì)粒是一種環(huán)狀的DNA分子，分子量分子，分子量94.5kb； F 質(zhì)粒有整合進(jìn)入細(xì)胞染色體而產(chǎn)生質(zhì)粒有整合進(jìn)入細(xì)胞染色體而產(chǎn)生Hfr細(xì)胞細(xì)胞 的能力；的能力； 染色體上有染色體上有20多個(gè)整合位點(diǎn)，多個(gè)整合位點(diǎn)，F(xiàn)質(zhì)粒對(duì)其親和力質(zhì)粒對(duì)其親和力 不同，形成不同，形成Hf

24、r 細(xì)胞株的頻率也是不同的；細(xì)胞株的頻率也是不同的； F 質(zhì)粒的整合方向可以是順時(shí)針，也可逆時(shí)針；質(zhì)粒的整合方向可以是順時(shí)針，也可逆時(shí)針； F 質(zhì)?？蓮囊粋€(gè)細(xì)胞轉(zhuǎn)移到另一無(wú)質(zhì)?？蓮囊粋€(gè)細(xì)胞轉(zhuǎn)移到另一無(wú)F 質(zhì)粒的細(xì)胞。質(zhì)粒的細(xì)胞。（二）（二）R 質(zhì)粒質(zhì)粒耐藥性質(zhì)粒耐藥性質(zhì)粒 R 質(zhì)粒由抗性轉(zhuǎn)移因子（質(zhì)粒由抗性轉(zhuǎn)移因子（RTF）和決定抗性）和決定抗性 因子（因子（r-決定子）兩部分決定子）兩部分DNA片段組成。片段組成。 R 質(zhì)粒含有對(duì)抗生素的抗性基因，使宿主細(xì)質(zhì)粒含有對(duì)抗生素的抗性基因，使宿主細(xì) 菌產(chǎn)生對(duì)抗生素的抗性，這種耐藥性是可以菌產(chǎn)生對(duì)抗生素的抗性，這種耐藥性是可以 遺傳的。遺傳的。（三）

25、（三）Col 質(zhì)粒質(zhì)粒大腸桿菌質(zhì)粒大腸桿菌質(zhì)粒 是能產(chǎn)生大腸桿菌素的大腸桿菌質(zhì)粒，可以是能產(chǎn)生大腸桿菌素的大腸桿菌質(zhì)粒，可以 抑制或殺死不含抑制或殺死不含Col 質(zhì)粒的親緣細(xì)菌。質(zhì)粒的親緣細(xì)菌。四、真核生物中的質(zhì)粒四、真核生物中的質(zhì)粒u 已發(fā)現(xiàn)在單細(xì)胞真核生物酵母中有質(zhì)粒的存在。已發(fā)現(xiàn)在單細(xì)胞真核生物酵母中有質(zhì)粒的存在。l 在高等生物細(xì)胞中，即使有質(zhì)粒的存在，也在高等生物細(xì)胞中，即使有質(zhì)粒的存在，也 遠(yuǎn)不如在細(xì)菌中那樣普遍。遠(yuǎn)不如在細(xì)菌中那樣普遍。l 在有性繁殖的高等生物細(xì)胞中，質(zhì)粒在有性繁殖的高等生物細(xì)胞中，質(zhì)粒DNA是是 不能進(jìn)行轉(zhuǎn)移的。不能進(jìn)行轉(zhuǎn)移的。 殺傷微粒是一個(gè)雙鏈殺傷微粒是一個(gè)雙

26、鏈RNA分子，這是唯一分子，這是唯一 沒(méi)有沒(méi)有DNA的質(zhì)粒。的質(zhì)粒。 酵母中存在酵母中存在2m質(zhì)粒，位于細(xì)胞核?？截悢?shù)質(zhì)粒，位于細(xì)胞核?？截悢?shù) 高，每個(gè)細(xì)胞周期每個(gè)高，每個(gè)細(xì)胞周期每個(gè)DNA分子只復(fù)制一次。分子只復(fù)制一次。常用質(zhì)粒常用質(zhì)粒 pBK-CMVpEGSHpSG5pUC18/19pWE15基因工程質(zhì)粒載體的特點(diǎn)基因工程質(zhì)粒載體的特點(diǎn)第三節(jié)第三節(jié) 遺傳重組遺傳重組u 遺傳重組的概念：遺傳重組的概念： 在減數(shù)分裂時(shí)，通過(guò)同源染色體的交換和非在減數(shù)分裂時(shí)，通過(guò)同源染色體的交換和非同源染色體的獨(dú)立分配，使子代細(xì)胞的遺傳信同源染色體的獨(dú)立分配，使子代細(xì)胞的遺傳信息產(chǎn)生了重新組合，這種現(xiàn)象稱為遺傳

27、重組。息產(chǎn)生了重新組合，這種現(xiàn)象稱為遺傳重組。 （genetic recombination） 廣義的遺傳重組：廣義的遺傳重組：指任何產(chǎn)生新的基因組合，指任何產(chǎn)生新的基因組合， 從而造成基因型變化的過(guò)程，包括獨(dú)立分配從而造成基因型變化的過(guò)程，包括獨(dú)立分配 或基因交換?；蚧蚪粨Q。 狹義的遺傳重組狹義的遺傳重組：僅涉及：僅涉及DNA分子的斷裂并重分子的斷裂并重新連接而造成基因重新組合的過(guò)程，即基因交換。新連接而造成基因重新組合的過(guò)程，即基因交換。遺傳重組的類型：遺傳重組的類型：同源重組：同源重組：homologous recombination 位點(diǎn)特異性重組：位點(diǎn)特異性重組：site-spec

28、ific recombination 轉(zhuǎn)座重組轉(zhuǎn)座重組: transposition recombination 異常重組異常重組: illegitimate recombination 一、同源重組一、同源重組 （homologous recombination）發(fā)生在發(fā)生在同源序列間同源序列間的重組稱為的重組稱為同源重組，同源重組，又又稱稱基本重組基本重組。是最基本的。是最基本的DNA重組方式。重組方式。通過(guò)鏈的斷裂和再連接，在兩個(gè)通過(guò)鏈的斷裂和再連接，在兩個(gè)DNA分子分子大片同源序列間進(jìn)行單鏈或雙鏈片段的交換。大片同源序列間進(jìn)行單鏈或雙鏈片段的交換。 1、同源重組的產(chǎn)生：、同源重組的產(chǎn)生

29、：u 產(chǎn)生條件：產(chǎn)生條件：只要兩條只要兩條DNA序列相同或相似，序列相同或相似， 就可以在序列的任何一點(diǎn)發(fā)生同源重組。就可以在序列的任何一點(diǎn)發(fā)生同源重組。普遍公認(rèn)的是普遍公認(rèn)的是1964年提出的年提出的Holliday模型，模型，該模型于該模型于1975年得到改進(jìn)年得到改進(jìn)：片段重組體和拼接重組體。片段重組體和拼接重組體。2、同源重組的分子機(jī)制：、同源重組的分子機(jī)制：片段重組體片段重組體基本無(wú)重組發(fā)生基本無(wú)重組發(fā)生： 切開的鏈與原來(lái)斷裂的是同一條鏈，切開的鏈與原來(lái)斷裂的是同一條鏈，重組體含有一段異源雙鏈區(qū)，其兩側(cè)來(lái)自重組體含有一段異源雙鏈區(qū)，其兩側(cè)來(lái)自同一親本同一親本DNA。拼接重組體拼接重組

30、體交換重組交換重組： 切開的鏈并非原來(lái)斷裂的鏈，重組體切開的鏈并非原來(lái)斷裂的鏈，重組體異源雙鏈區(qū)的兩側(cè)來(lái)自不同親本異源雙鏈區(qū)的兩側(cè)來(lái)自不同親本DNA。 內(nèi)切酶內(nèi)切酶 (RecBCD)DNA侵?jǐn)_侵?jǐn)_(RecA)分支遷移分支遷移 (RuvAB) 內(nèi)切酶內(nèi)切酶(RecBCD) DNA 連接酶連接酶5 3 5 3 5 3 5 3 5 3 5 3 5 3 5 3 5 3 5 3 5 3 5 3 5 3 5 3 3 3 5 3 5 3 3 5 5 3 5 3 5 3 Holiday中間體中間體5 3 5 3 5 3 5 3 Holiday中間體中間體5 3 5 3 5 3 5 3 5 3 5 5 5 3

31、3 3 5 5 5 5 3 3 3 3 5 5 5 5 3 3 3 3 5 5 5 5 3 3 3 3 5 5 5 5 3 3 3 3 內(nèi)切酶內(nèi)切酶(RuvC)內(nèi)切酶內(nèi)切酶(RuvC) DNA連接酶連接酶 DNA連接酶連接酶片段重組體片段重組體拼接重組體拼接重組體3、同源重組的酶學(xué)、同源重組的酶學(xué)對(duì)大腸桿菌的研究最為深入，主要蛋白質(zhì)有：對(duì)大腸桿菌的研究最為深入，主要蛋白質(zhì)有：（1）RecBCD的作用：的作用： RecBCD是一個(gè)功能酶，是一個(gè)功能酶， 含有三種亞基，具有三種酶活性：含有三種亞基，具有三種酶活性： 核酸酶活性：核酸酶活性：依賴依賴ATP，在，在DNAchi位點(diǎn)右側(cè)位點(diǎn)右側(cè) 剪切產(chǎn)

32、生剪切產(chǎn)生3游離末端。游離末端。 解旋酶活性：解旋酶活性：需用需用ATP，從，從DNA一端將雙鏈一端將雙鏈 DNA解開。解開。 ATPase活性：活性：水解水解ATP提供能量。提供能量。圖圖 RecBCD 作用機(jī)制作用機(jī)制 p83（2）Rec A 的作用：的作用：Rec A是重組中最重要的蛋白質(zhì)，稱是重組中最重要的蛋白質(zhì)，稱重組蛋白。重組蛋白。l Rec A功能：功能：在在ATP的協(xié)助下，的協(xié)助下， 促進(jìn)各種促進(jìn)各種DNA 分子進(jìn)行同源配對(duì)或分子入侵，形成同源配對(duì)的分子進(jìn)行同源配對(duì)或分子入侵，形成同源配對(duì)的 聯(lián)合分子。聯(lián)合分子。（3）Ruv AB 的作用：的作用：由由A和和B兩種亞基組成，兩種

33、亞基組成， 二者結(jié)合在一起才是活性的形式。二者結(jié)合在一起才是活性的形式。l RuvAB最主要的功能最主要的功能：憑借其解旋酶活性，：憑借其解旋酶活性， 推動(dòng)推動(dòng)Holliday中間體的分支遷移。中間體的分支遷移。（4）Ruv C 的作用：的作用：Ruv C 是一種內(nèi)切酶，可特異識(shí)別是一種內(nèi)切酶，可特異識(shí)別Holliday分支。分支。功能：功能：在重組中誘發(fā)在重組中誘發(fā)Holliday中間體的拆分作用。中間體的拆分作用。l 拆分分三步進(jìn)行：拆分分三步進(jìn)行：第一：第一： Ruv C 結(jié)合于結(jié)合于Holliday中間體；中間體；第二：改變第二：改變DNA構(gòu)象，需用構(gòu)象，需用Mg2 或或Ca2 ；第三

34、：切割，需用第三：切割，需用Mg2。4、同源重組的主要途徑、同源重組的主要途徑（1）Rec BCD 途徑：是最重要的一條途徑。途徑：是最重要的一條途徑。（2）Rec F 途徑：在途徑：在Rec BCD 途徑不能運(yùn)作途徑不能運(yùn)作 的情況下，大腸桿菌啟動(dòng)該途徑。的情況下，大腸桿菌啟動(dòng)該途徑。（3）Rec E 途徑：不用途徑：不用Rec BCD ，也不用，也不用Rec A。 （4）Red 途徑：為重組缺陷途徑，是途徑：為重組缺陷途徑，是噬菌體噬菌體 專用途徑。專用途徑。二、位點(diǎn)特異性重組：二、位點(diǎn)特異性重組： （site-specific recombination ）u 概念：概念：是由整合酶催化

35、，在兩個(gè)是由整合酶催化，在兩個(gè)DNA序列的序列的 特異位點(diǎn)間發(fā)生的整合。特異位點(diǎn)間發(fā)生的整合。位點(diǎn)特異性重組不依賴于位點(diǎn)特異性重組不依賴于DNA序列的同源性，而序列的同源性，而依賴于能與某些酶結(jié)合的特異依賴于能與某些酶結(jié)合的特異DNA序列的存在。序列的存在。u 位點(diǎn)特異性重組與同源重組的區(qū)別：位點(diǎn)特異性重組與同源重組的區(qū)別： 同源重組中同源重組中DNA鏈的切斷是完全隨機(jī)的；鏈的切斷是完全隨機(jī)的； 位點(diǎn)特異性重組位點(diǎn)特異性重組是在某些特異的是在某些特異的DNA 序列處發(fā)生重組。序列處發(fā)生重組。 同源重組后染色體內(nèi)的同源重組后染色體內(nèi)的DNA序列一般仍按序列一般仍按 原來(lái)的順序排列；原來(lái)的順序排列

36、； 位點(diǎn)特異性重組位點(diǎn)特異性重組中中DNA節(jié)段的相對(duì)位置節(jié)段的相對(duì)位置 發(fā)生了移動(dòng)，即發(fā)生了移動(dòng)，即DNA序列發(fā)生重排，從而得序列發(fā)生重排，從而得 到不同的結(jié)果。到不同的結(jié)果。（一）（一）噬菌體噬菌體DNA對(duì)對(duì)E.coli 的整合的整合1、噬菌體噬菌體DNA的整合作用：的整合作用：u 噬菌體感染大腸桿菌后，有兩種生活方式：噬菌體感染大腸桿菌后，有兩種生活方式： 裂解生長(zhǎng)途徑（溶菌生長(zhǎng)）：裂解生長(zhǎng)途徑（溶菌生長(zhǎng)）：lysis pathway 溶源菌生長(zhǎng)途徑：溶源菌生長(zhǎng)途徑：lysogenic pathwayl 噬菌體在溶源周期和裂解周期中，其噬菌體在溶源周期和裂解周期中，其DNA 狀態(tài)不同，兩種

37、狀態(tài)的相互轉(zhuǎn)變（整合與切離）狀態(tài)不同，兩種狀態(tài)的相互轉(zhuǎn)變（整合與切離） 是通過(guò)位點(diǎn)特異性重組實(shí)現(xiàn)的。是通過(guò)位點(diǎn)特異性重組實(shí)現(xiàn)的。 這些特異位點(diǎn)叫附著點(diǎn)（這些特異位點(diǎn)叫附著點(diǎn)（attachment site），）， 簡(jiǎn)稱為簡(jiǎn)稱為 att。BOB att Batt PPOP IntIHFIntXisIHFBOP POB att Latt R原噬菌體原噬菌體切除切除整合整合細(xì)菌細(xì)菌DNA噬菌體噬菌體u 噬菌體的整合作用有兩個(gè)特點(diǎn)：噬菌體的整合作用有兩個(gè)特點(diǎn)： DNA和宿主和宿主DNA的交換是可逆的，的交換是可逆的，原先存在的原先存在的DNA序列全部被保存下來(lái)，并序列全部被保存下來(lái)，并無(wú)丟失。無(wú)丟失。

38、 噬菌體和細(xì)菌的噬菌體和細(xì)菌的DNA之間有一段很短的之間有一段很短的同源序列，重組交換必須通過(guò)其中的一個(gè)同源序列，重組交換必須通過(guò)其中的一個(gè)特定的核苷酸。特定的核苷酸。2、噬菌體整合的分子機(jī)制：噬菌體整合的分子機(jī)制：u 分成三個(gè)階段：分成三個(gè)階段： 整合酶與整合酶與DNA、宿主、宿主DNA的的 att 位點(diǎn)位點(diǎn)結(jié)合形成復(fù)合物；結(jié)合形成復(fù)合物； 鏈交換，兩條鏈形成鏈交換，兩條鏈形成Holliday連接；連接； 拆分拆分Holliday中間體，形成重組分子。中間體，形成重組分子。u 噬菌體整合需要兩種蛋白：噬菌體整合需要兩種蛋白： 整合酶（整合酶（integratase，Int）：）：噬菌體編碼。

39、噬菌體編碼。 有三種功能：有三種功能：噬菌體的插入；原噬菌體的噬菌體的插入；原噬菌體的 切離；拓?fù)洚悩?gòu)酶活性。切離；拓?fù)洚悩?gòu)酶活性。 整合宿主因子（整合宿主因子（integration host factor，IHF） 宿主宿主him A基因編碼，對(duì)整合起促進(jìn)作用?；蚓幋a，對(duì)整合起促進(jìn)作用。u 噬菌體的切除需要三種蛋白：噬菌體的切除需要三種蛋白： 整合酶（整合酶（integratase，Int）：）： 整合宿主因子（整合宿主因子（IHF）：）： 切除酶（切除酶（excisionase，Xis）：）：Xis和和Int結(jié)合形結(jié)合形成復(fù)合物，作用于成復(fù)合物，作用于BOP和和POB位點(diǎn)，促進(jìn)兩者位點(diǎn)

40、，促進(jìn)兩者之間的相互作用和重組。之間的相互作用和重組。u 整合與切離的反應(yīng)如下：整合與切離的反應(yīng)如下：POP(attP) + BOB(attB)Int, IHF, XisInt, IHFBOP(attL) + POB(attR)u 酶蛋白作用的特異性：酶蛋白作用的特異性： Int、IHF只能在只能在attP （POP）上形成整合）上形成整合體，再作用于體，再作用于attB（BOB），繼而切斷、相），繼而切斷、相互交換重組連接?；ソ粨Q重組連接。 Int、IHF不能在不能在attL （BOP）或或attR （POB）上形成整合體，從而決定重）上形成整合體，從而決定重組方向。組方向。 Xis、Int

41、、IHF只能與只能與attL （BOP）或）或attR （POB）上形成另一種整合體，重組結(jié)果是上形成另一種整合體，重組結(jié)果是 使原噬菌體從宿主基因組上切離下來(lái)。使原噬菌體從宿主基因組上切離下來(lái)。u 整合需識(shí)別整合需識(shí)別attP和和attB，切離需識(shí)別，切離需識(shí)別attL和和attR ，所以，位點(diǎn)特異性重組是通過(guò)重組位點(diǎn)，所以，位點(diǎn)特異性重組是通過(guò)重組位點(diǎn)的鑒別來(lái)控制的。的鑒別來(lái)控制的。（二）免疫球蛋白（抗體）（二）免疫球蛋白（抗體）VDJ重排重排1、V（D）J 重排特點(diǎn)：重排特點(diǎn)：u 抗體結(jié)構(gòu)：抗體結(jié)構(gòu)：免疫球蛋白免疫球蛋白(Ig)(Ig)，由兩條輕鏈，由兩條輕鏈(L(L鏈鏈) )和和兩條重

42、鏈兩條重鏈(H(H鏈鏈) )組成。組成。 抗體與外來(lái)抗原的結(jié)合位置稱可變區(qū)抗體與外來(lái)抗原的結(jié)合位置稱可變區(qū)（variable regions），又稱），又稱V區(qū)區(qū) ， V區(qū)與抗體區(qū)與抗體 識(shí)別有關(guān)，決定抗體識(shí)別的特異性。識(shí)別有關(guān)，決定抗體識(shí)別的特異性。 抗體分子的其它部位稱為恒定區(qū)（抗體分子的其它部位稱為恒定區(qū)（constant region），又稱），又稱C區(qū)。同一種類抗體，區(qū)。同一種類抗體，C區(qū)不變。區(qū)不變。 免疫球蛋白（免疫球蛋白（Ig）分別由三個(gè)獨(dú)立的基因家）分別由三個(gè)獨(dú)立的基因家族編碼，其中兩個(gè)編碼輕鏈（族編碼，其中兩個(gè)編碼輕鏈（ 和和 ），一個(gè)編碼），一個(gè)編碼重鏈。重鏈。 因基因家

43、族中有因基因家族中有多種多種V、J、D基因片段基因片段，每條輕鏈只能隨機(jī)選擇每條輕鏈只能隨機(jī)選擇V、J各一重排，重鏈選各一重排，重鏈選V、D、J 各一重排，才能表達(dá)出抗體多肽鏈。各一重排，才能表達(dá)出抗體多肽鏈。 這種這種Ig基因重排屬于位點(diǎn)特異性基因重組。基因重排屬于位點(diǎn)特異性基因重組。重鏈的基因片段：重鏈的基因片段：輕鏈的基因片段：輕鏈的基因片段：L V J C L V D J C u 抗體基因：抗體基因：重鏈重鏈(IgH)(IgH)基因的基因的V-D-JV-D-J重排和輕鏈重排和輕鏈(IgL)(IgL)基基因的因的V-JV-J重排均發(fā)生在特異位點(diǎn)上。在重排均發(fā)生在特異位點(diǎn)上。在V V片段的

44、下片段的下游，游，J J片段的上游以及片段的上游以及D D片段的兩側(cè)均存在保守的片段的兩側(cè)均存在保守的重組信號(hào)序列重組信號(hào)序列(recombination signal sequence, (recombination signal sequence, RSS)RSS)。排列規(guī)則總是排列規(guī)則總是12bp12bp序列與序列與23bp23bp序列連接序列連接，這種這種12/2312/23規(guī)則保證輕鏈與重鏈的正確連接。規(guī)則保證輕鏈與重鏈的正確連接。2、重組信號(hào)：、重組信號(hào)：CACAGTG （12/23） ACAAAAACCGTGTCCAC TGTTTTTGG 重組信號(hào)序列重組信號(hào)序列 （RSS）53

45、重組酶基因重組酶基因rag (recombination activating gene)共有兩個(gè)，分別產(chǎn)生蛋白質(zhì)共有兩個(gè)，分別產(chǎn)生蛋白質(zhì)RAG1和和RAG2。 u 重組酶的作用：重組酶的作用： 一種酶識(shí)別一種酶識(shí)別VDJ基因片段兩側(cè)的基因片段兩側(cè)的RSS序列；序列； 另一種酶切斷七聚體與基因片段，并連接另一種酶切斷七聚體與基因片段，并連接DNA。3、重組酶（、重組酶（recombinase）Ig基因重排通過(guò)一組基因重排通過(guò)一組VDJ重組酶的作用。重組酶的作用。V片段片段J片段片段RSSRSS間插間插DNAOHOHVJ單鏈切開單鏈切開RAG1RAG2分子內(nèi)轉(zhuǎn)酯反應(yīng)分子內(nèi)轉(zhuǎn)酯反應(yīng)單鏈切開單鏈切開

46、轉(zhuǎn)移核苷酸轉(zhuǎn)移核苷酸修復(fù)、連接修復(fù)、連接免疫球蛋白基因重排過(guò)程免疫球蛋白基因重排過(guò)程4、V（D）J 重組機(jī)制：重組機(jī)制：三、遺傳重組在分子生物學(xué)中的應(yīng)用三、遺傳重組在分子生物學(xué)中的應(yīng)用1、轉(zhuǎn)基因或基因敲除、轉(zhuǎn)基因或基因敲除2、轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)用于疾病治療、轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)用于疾病治療u 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的應(yīng)用：轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的應(yīng)用： 建立轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型，研究疾病的發(fā)病機(jī)制；建立轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型，研究疾病的發(fā)病機(jī)制； 生產(chǎn)藥用蛋白；生產(chǎn)藥用蛋白； 生產(chǎn)可用于人體器官移植的動(dòng)物器官；生產(chǎn)可用于人體器官移植的動(dòng)物器官； 提高家畜的產(chǎn)量；提高家畜的產(chǎn)量； 研究基因的功能及表達(dá)調(diào)控。研究基因的功能及表達(dá)調(diào)控。u 轉(zhuǎn)基因植物

47、轉(zhuǎn)基因植物提高產(chǎn)量，抗病能力增強(qiáng)等提高產(chǎn)量，抗病能力增強(qiáng)等。3、基因打靶（、基因打靶（gene targeting）復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題1、解釋概念：、解釋概念：轉(zhuǎn)座子、逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子、質(zhì)粒、轉(zhuǎn)座子、逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子、質(zhì)粒、遺傳重組、同源重組、位點(diǎn)特異重組、基因打靶遺傳重組、同源重組、位點(diǎn)特異重組、基因打靶2、簡(jiǎn)述原核生物轉(zhuǎn)座子的類型及組成特點(diǎn)。、簡(jiǎn)述原核生物轉(zhuǎn)座子的類型及組成特點(diǎn)。3、解釋逆轉(zhuǎn)錄病毒與逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的區(qū)別，并、解釋逆轉(zhuǎn)錄病毒與逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的區(qū)別，并 說(shuō)明逆轉(zhuǎn)錄病毒是如何轉(zhuǎn)導(dǎo)真核細(xì)胞序列的？說(shuō)明逆轉(zhuǎn)錄病毒是如何轉(zhuǎn)導(dǎo)真核細(xì)胞序列的？4、簡(jiǎn)述質(zhì)粒、簡(jiǎn)述質(zhì)粒DNA特性。特性。5、試述大腸桿菌同源重組的、試述大腸桿菌同源重組的RecBCD途徑及參與途徑及參與 的重組酶。的重組酶。6、同源重組與位點(diǎn)特異重組有何不同？、同源重組與位點(diǎn)特異重組有何不同？7、簡(jiǎn)述人類抗體多樣性產(chǎn)生的機(jī)制。、簡(jiǎn)述人類抗體多樣性產(chǎn)生的機(jī)制。