遗传学-遗传重组

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,遗传重组,发生：减数,分,分裂生,殖,殖细胞,内,内，体,细,细胞,地点：核基,因,因间，,叶,叶绿体,基,基因间,，,，线粒,体,体基因,间,间；,作用：保证,了,了遗传,多,多样性,为选,择,择奠定,了,了物质,基,基础,使,使生物,得,得以进,化,化发展,，,，与突,变,变一起,是,是变异,的,的来源,主要内,容,容,遗传重,组,组的类,型,型,同源重,组,组的分,子,子机制,位点专,一,一性重,组,组,转座（,下,下一章,）,）,一、遗,传,传重组,的,的类型,同源重组,(,homologous recombination ),位点专一性重组,(,site-specific recombination),异常重组,（,illegitimate recombination ）,遗传重,组,组主要,类,类型：(依,据,据对,DNA,序列和,所需蛋,白,白质因,子,子的要,求,求),（一）,同,同源重,组,组,(,homologous recombination),依赖大,范,范围的,DNA,同源序,列,列的联,会,会，重组,过,过程中,，,，两个,染,染色体,或,或,DNA,分子交换对,等,等的部,分,分。,例：真,核,核生物,同,同源染,色,色体非,姊,姊妹染,色,色单体,交,交换；,细,细菌的,转,转化、,转,转导、,接,接合；,噬,噬菌体,的,的重组,条件：2个,DNA,分子序,列,列同源，重组,就,就可在,此,此序列,中,中的任,何,何一点,发,发生。,需要重组的,蛋,蛋白质,参,参与；（例,如,如.大,肠,肠杆菌,：,：,RecA,蛋白）,蛋白质,因,因子对,DNA,碱基序,列,列的特,异,异性要,求,求不高；（存,在,在重组,热,热点和,序,序列长,度,度的影,响,响）,真核生,物,物染色质,的,的状态影响重,组,组的频,率,率。,（二）,位,位点专,一,一性重,组,组（保,守,守性重,组,组）,(,site-specific recombination),依赖于,小,小范围,同,同源序,列,列的联,会,会。重组,时,时发生,精,精确的,切,切割、,连,连接反,应,应，,DNA,不失去,，,，不合,成,成。两个,DNA,分子不交换,对,对等部,分,分,如:,噬菌体,DNA,和大肠,杆,杆菌,DNA,的整合,和,和切除,位点专,一,一性重,组,组,发生在小范围,同,同源序,列,列（绿色,）,）,有时是,一,一个,DNA,分子整,合,合到另,一,一个,DNA,分子中,，,，又称整合式,重,重组,位点专,一,一性重,组,组,使二聚,体,体环状,DNA,分子形,成,成两个,单,单体环,状,状,DNA,（三）,异常重,组,组,（,illegitimaterecombination,）,）,完全不,依,依赖于,序,序列间,的,的同源,性,性而使一,段,段,DNA,序列插,入,入另一,段,段中。,但,但在形,成,成重组,分,分子时,往,往往依,赖,赖,DNA,复制而,完,完成重,组,组过程,，,，因此,又,又称复制性,重,重组。,如转座子：,既不依赖,序,序列间,的,的同源,性,性，也不需要,RecA,蛋白参与,只依赖转座区,域,域,DNA,复制和转座有,关,关的酶。,二、同源重组,的,的分子机制,1937年,Darlington,提出,（一）基因重,组,组的经典模型,1.断裂和重,接,接模型,不能解释基因转变现象,2.模板选择,学,学说（,copy choice,）,）,Belling J.,首先提出的，,1933年他,又,又撤回了这一,假,假设。,(1) 违背,了,了半保留复制,；,；,(2) 复制,应,应在,S,期，重组应在,偶,偶线期，不应,同,同时发生。,(3)不能解,释,释3线和4线,交,交换。,（二）同源重,组,组的,Holliday,模型,RobinHolliday,于1964年提出了重组的杂和,DNA,模型，又称,Holliday,模型。,A B,a b,A B,a b,A、,同源的非姊妹,染,染色单体联会,；,；,B：,同源非姊妹染,色,色单体,DNA,中两个方向相,同,同的单链，在,DNA,内切酶的作用下，在相同位置同,时,时切开；,A B,a b,A B,a b,C：,切开的单链交换重接;,D：,形成交联桥结构；,A B,a b,E：,交联桥沿配,对,对,DNA,分子“移动,”,”。两个亲,本,本,DNA,分子间造成,一,一大段异源双链,DNA（Holliday,结构）,A,B,a,b,F：E,和,F,相同,A,B,a,b,G：,绕交联桥,旋转180,0,；,A,B,a,b,H.,形成,Holliday,结构的异构,体,体,A,B,a,b,上下切,A,b,a,B,若,上下切,则形成,重组体,左右切,A,B,a,b,I,若,左右切,，则形成,非重组体,A,B,a,b,K,不管怎样断,裂,裂，都含有,一,一个异源双链,DNA,区,（三）基因,转,转变及其分,子,子机理,1.异常分,离,离与基因转,变,变,基因转变(,geneconversion)：,在减数分裂,过,过程中，一,个,个基因转变,为,为它的等位,基,基因的遗传,学,学现象。（,源于基因重,组,组,）,Neurospora,的 杂交子囊类型, ,子囊类型,分裂类型,M,I,M,I,M,II,M,II,M,II,M,II,非交换型,交换型,Neurospora,中,pdxppdx,杂交，,其中个子,囊,囊的结果,孢子对,第一对,第二对,第三对,第四对,子囊,pdxp pdx , ,pdx , ,pdx pdxp pdxp, pdxp, ,pdx , ,pdx pdxp pdx pdx ,pdxp：,酸度敏感的,V,B6,需要型,pdx：,酸度不敏感,的,的,V,B6,需要型,pdx,pdxp,pdx,pdxp,pdx,pdx,pdxp,pdxp,pdx,pdx,pdxp,2.基因转,变,变的类型,染色单体转,变,变（,chromatidconversion,）：减数分裂,的,的4个产物,中,中，有一个发生,了,了基因转变，出现6：2（或2：6）的子囊,半染色单体,转,转变（,Half-chromatidconversion,）：减数分,裂,裂的4个产,物,物中，有一个产物,的,的一半或两个产物的,各,各一半发生了基因,转,转变，出现5：3（或3：5）或3：1：1,：,：3的子囊,又称,减数后分离,：等位基因的分离发生在减数分裂后的有丝分裂中.,异常4：4,Holliday,模型表明在异源双链区,存,存在着不配,对,对碱基,3.基因转,变,变的分子机,制,制,44,正常分离,+,+,g,g,未重组，无,异源双链,+,g,g,+,+,g,两杂种分子都校正,（按亲型）,+,+,g,g,44,正常分离,都校正为+或,g,时,+,g,+,+,+,g,g,+,+,g,62,异常分离,染色单体转,变,变,+,g,g,+,+,g,+,g,g,+,+,g,一个杂种分子校正为+或,g,时,+,g,g,+,+,都未校正,+,g,g,+,+,g,53,异常分离,3 : 1 : 1 : 3,异常分离,半染色单体,转,转变,一个杂种分,子,子,校正为+或,g,时,两个杂种分,子,子,均未校正,两个杂种分,子,子,都校正为+,或,或,g,时,两个都校正,(按亲型),3 : 1: 1: 3,53,3 5,62,26,44,正常,基因转变实质上是异源双链,DNA,错配的核苷,酸,酸对在修复校正,过,过程中所发,生,生的一个基,因,因转变为它,的,的等位基因,的,的现象。,三、位点专,一,一性重组,依赖于小范,围,围同源序列,的,的联会。重组时发,生,生精确的切,割,割、连接反,应,应，,DNA,不失去，不,合,合成。两个,DNA,分子不交换对等,部,部分（有时是一,个,个,DNA,分子整合到,另,另一个,DNA,分子中，又,称,称整合式重组）,（一）,噬菌体的整,合,合和切除,裂解状态:,噬菌体以独,立,立的环状分,子,子存在,溶源状态:,噬菌体,DNA,是细菌染色,体,体的整合部,分,分(称为原噬菌体),进入溶源状,态,态:,DNA,整合到宿主基因组中.,由溶源状态,转,转为裂解状,态,态:需要,DNA,从宿主,DNA,上切除下来.,整合和切除是通,过,过细菌和噬菌体,DNA,上的特定附着位点(,Attachmentsites),之间的重组实现,的,的。,噬菌体的,att,位点: 记为,attP,由,P,、,O,和,P,组成,大肠杆菌,att,位点: 记为,attB/att,由,B,、,O,和,B,组成,1.,整合：,BOB,+ POP,BO,P,PO,B,Int,IHF,细菌 噬菌体 原噬菌体,2.,切除：,BO,P,PO,B,BOB,+ POP,Int,IHF,Xis,原噬菌体 细菌 噬菌体,整合反应需要噬菌体基因,int,产物“整合酶”(,Int),和整合宿主因子(,Integration host factor，IHF),。,切除反应除了需要,Int,和,IHF,以外，还需要噬,菌,菌体基因,xis,产物（切除酶）。,（二,）,位点专一性重组,涉,涉及断裂和重连,?,P,O,P,B,O,B,P,O,P,B,O,B,P,O,P,B,O,B,绕交联桥旋转180,0,上下切,分支沿着同源区移动7,bp,长的距离,B,O,P,P,O,B,1.,POP:,O(,核心序列),15,bp,富含,A-T,的非对称序列；,P,为-160 0的160,bp,序列,P,为0 80,的,的80,bp,序列,共240,bp,2.BOB:,B,为-11 0,序,序列,B,为0 11序,列,列,共23,bp,（三,）,位点专一性重组,的,的核苷酸序列,attP,上,Int,和,IHF,的结合点,切割位点,众多的,Int,蛋白在,attP,位点形成整合体，整合体通过识,别,别游离,DNA,的,attB,位点起始位点特,异,异性重组。,本章小结,*一、遗传重组的,类,类型：同源重组 、,位,位点专一性重组,、,、异常重组,二、同源重组的,分,分子机制,（一）基因重组,的,的经典模型：1.断裂和重接,模,模型2.模板选,择,择学说,*（二）同源重组,的,的,Holliday,模型,*（三）基因转变,及,及其分子机理,1.异常分离与,基,基因转变,2.基因转变的,类,类型：染色单体,转,转变、半染色单,体,体转变（又称减,数,数后分离）,3.基因转变的,分,分子机制,基因转变实质上是异源双链,DNA,错配的核苷酸对在修复校正过程,中,中所发生的一个,基,基因转变为它的,等,等位基因的现象,。,。,