《遗传学》课程教学资源：第八章 遗传重组

第八章遗传重组 学习要点: 概念:转座子;基因转变;负干涉;共 转换;极化子 2.同源重组、位点专一重组和异常重组的 异同。 3.同源重组的过程( Holliday mode) 4RecA蛋白在细菌同源重组中的作用; 5转座机制及转座的遗传学效应

第八章 遗传重组 学习要点： 1.概念：转座子；基因转变；负干涉；共 转换；极化子 2.同源重组、位点专一重组和异常重组的 异同。 3.同源重组的过程(Holliday Model) 4.RecA蛋白在细菌同源重组中的作用； 5.转座机制及转座的遗传学效应

第一节遗传重组的类型 根据对DNA和序列和所需蛋白质因子的要求,可有三种类型的 重组。其共同点是双股DNA间的物质交换,但其发生的情况 有所不同。 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,两个染色体或DNA分子交换对等的部分 1需要重组的蛋白质参与,eg.大肠杆菌中的 RecA蛋白、 RecBC蛋白; 2蛋白质因子对DNA碱基序列的特异性要求不高; 存在重组热点和序列长度的影响) 3真核生物染色质的状态影响重组的频率

第一节 遗传重组的类型 根据对DNA和序列和所需蛋白质因子的要求，可有三种类型的 重组。其共同点是双股DNA间的物质交换，但其发生的情况 有所不同。 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，两个染色体或DNA分子交换对等的部分 ⒈需要重组的蛋白质参与，eg.大肠杆菌中的 RecA蛋白、RecBC蛋白； ⒉蛋白质因子对DNA碱基序列的特异性要求不高； （存在重组热点和序列长度的影响） ⒊真核生物染色质的状态影响重组的频率

二、位点专一性重组 重组依赖于小范围同源序列的联会,发生精 确的断裂、连接,DNA分子并不对等交换 eg- phage DNA对 E coli的整合atp→aB 需要有15bp的同源序列和专一性的蛋白质因子 参与。 异常重组 完全不依赖于序列间的同源性而使亠段 DNA序列插入另一段中,但在形成重组分子时 往往是依赖于DNA复制而完成重组过程。eg.转 座作用,需要转座酶和对转座区域DNA的复制

三、异常重组 完全不依赖于序列间的同源性而使一段 DNA序列插入另一段中，但在形成重组分子时 往往是依赖于DNA复制而完成重组过程。eg.转 座作用,需要转座酶和对转座区域DNA的复制。 二、位点专一性重组 重组依赖于小范围同源序列的联会，发生精 确的断裂、连接，DNA分子并不对等交换 eg. λ-phage DNA对E.coli 的整合(attP→attB), 需要有15 bp的同源序列和专一性的蛋白质因子 参与

第二节同源重组的分子机制 断裂与重接模型 Darlington D.C于1936年提出:减数分裂同 源染色体联会时,非姊妹染色单体由于缠绕而产生张 力,两个染色单体在同一位置断裂、重节,以消除张 力,从而产生重组。 证据: (1)姊妹染色单体的交换 (2)A-DNA的断裂重接。 标记基因重组 未发生重组

第二节 同源重组的分子机制 一、断裂与重接模型 Darlingtong D. C.于1936年提出：减数分裂同 源染色体联会时，非姊妹染色单体由于缠绕而产生张 力，两个染色单体在同一位置断裂、重节，以消除张 力，从而产生重组。 证据： （1）姊妹染色单体的交换 （2） λ-DNA的断裂重接。 标记基因重组； 未发生重组

重 轻 A 轻链亲本 中间类型 重链亲本 图 8-1噬菌体的染色体断烈与重樒然证报

二、 Holliday模型 ● Holliday r.于1964年提出,过程如下: 环状DNA分子的重组 两个环状DNA分子配对、断裂、重接形 成“8字型结构中间物,根据切割的位置 不同,可分别形成两个亲本环、大的单体 环或者是滚环结构。也可以形成 构

二、Holliday模型 ⚫ Holliday R.于1964年提出，过程如下： 两个环状DNA分子配对、断裂、重接形 成“8”字型结构中间物，根据切割的位置 不同，可分别形成两个亲本环、大的单体 环或者是滚环结构。也可以形成“χ” 结构 二、环状DNA分子的重组

、基因转变及其分子机理 31异常分离与基因转变 基因转变( ene conversion:一个基因转 变为它的等位基因的遗传学现象 基因转变的类型: A.染色单体转换; B.半染色单体转换

三、基因转变及其分子机理 3.1异常分离与基因转变 基因转变(gene conversion)：一个基因转 变为它的等位基因的遗传学现象。 基因转变的类型： A. 染色单体转换； B. 半染色单体转换

32基因转变的分子机制 实质是重组过程中留下的局部异源双链 区,在细胞内的修复系统识别下不同的酶 切/不酶切产生的结果。 不同的切除会产生不同的结果

3.2基因转变的分子机制 实质是重组过程中留下的局部异源双链 区，在细胞内的修复系统识别下不同的酶 切/不酶切产生的结果。 *不同的切除会产生不同的结果

四、 Meselson- Radding模型 Holliday模型中为对称的杂合双链,而实际情况有 不均等分离现象,1975年 Meselson- Radding提出模型 解释这种不对称重组现象: 1单链切断 2链置换 3单链入侵 4泡切除 5链同化(碎链吸收) 6异构化— Holliday 7分支迁移

四、Meselson-Radding模型 Holliday模型中为对称的杂合双链，而实际情况有 不均等分离现象，1975年Meselson-Radding 提出模型 解释这种不对称重组现象： 1.单链切断 2.链置换 3.单链入侵 4.泡切除 5.链同化（碎链吸收） 6.异构化——Holliday 7.分支迁移

五、基因转变与高度负干涉 ●正干涉:一次交换后引起邻近的第二次交换 的频率下降。 ●负干涉:一个区域发生交换后使邻近的交换 频率增加的遗传学现象 ●共转变:彼此相距很近的几个位点的基因同 时发生转变。 ●极化现象:越靠近断裂位点的基因,越容易 发生转换,越远的越不容易发生转换。 ●极化子:染色体上呈现基因极化现象的区域

五、基因转变与高度负干涉 ⚫ 正干涉：一次交换后引起邻近的第二次交换 的频率下降。 ⚫ 负干涉：一个区域发生交换后使邻近的交换 频率增加的遗传学现象。 ⚫ 共转变：彼此相距很近的几个位点的基因同 时发生转变。 ⚫ 极化现象：越靠近断裂位点的基因，越容易 发生转换，越远的越不容易发生转换。 ⚫ 极化子：染色体上呈现基因极化现象的区域