第三章 可移动的遗传因子(转座子)和染色体外的遗传因子转座子:是基因组中一段可移动的DNA序列,可以通过切割、重新整合等一系列过程从基因组的一个位置“跳跃”到另一个位置。
★转座子的共同特点
1都有一个保守结构,有一个或多个ORF,两端有末端反向重复序列。
2转座后靶位点呈现正向重复
3编码与转座有关的蛋白
4可以在基因组中移动 转座子的分类。
1 DNA-DNA方式转座:通过DNA复制或直接切除两种方式获得可移动片段,重新插入基因组DNA中。
2逆转录转座:由RNA介导转座的转座元件。结构和复制上与逆转录病毒类似,但没有病毒感染必须的env基因。通过转录合成mRNA,再逆转录合成新的元件整合到基因组中完成转座。
转座子的分类和结构特征
1插入序列( insertion sequence,IS):最简单的转座子,不含有任何宿主基因含短的末端反向重复序列;
(2)含编码转座酶的基因;
(3)靶位点存在 5-9 bp 的短正向重复序列
(4)作为一个整体进行转座
2.复合转座子 (Composite transposon):包含有转座非必需基因的中央区和两侧两个IS (1)中间区域含编码转座酶以外的标记基因; (2)两端具有插入序列; (3)两末端是反向重复序列; (4)靶位点存在短正向重复序列 (5)可以作为一个整体进行转座;含有的一个或两个IS元件也可进行单独转座
3.真核生物中的转座子家族(transposon A, Tn A)长约5kb左右,两端具有ITR,而不是IS,中部的编码区不仅编码抗性标记,还编码转座酶和解离酶。
4.转座噬菌体:以溶菌和溶源周期性交替生长的温和噬菌体 ①含有与转座有关的基因和反向重复序列。
②能够整合进寄主染色体,催化一系列染色体的重新排列 转座作用的机制 1增殖:在基因组中增加转座因子的拷贝数 2步骤:
①供体剪切:使转座因子从宿主DNA中分离出来 ②链交换:转座酶催化使转座子与靶位点相连 ③修复:以DNA合成反应填补缺口
3靶位点的重复制:修复缺口的同时产生同向重复序列 转座的三种类型知道 1复制型转座(replicative transposition)
转座因子在转座期间先复制一份拷贝,而后拷贝转座到新的位置,在原先的位置上仍然保留原来的转座因子
有转座酶和解离酶的参与
2非复制型转座(Nonreplicative transposition) ①转座因子直接从原来位置上转座插入新的位置,并留在插入位置上 ②转座只需转座酶的作用。 ③结果是在原来的位置上丢失了转座因子,而在插入位置上增加了转座因子,可造成表型的变化。
3保守型转座(Conservative transposition) ①非复制转座的一种 ②类似于入噬菌体的整合作用,转座因子都比较大 ③转座的往往不只是转座因子自身,而是连同宿主的一部分DNA一起转座 ④转座子从供体上切下然后插入靶位点,供体恢复原状。
逆转录病毒和逆转录转座子
1逆转录病毒—RNA病毒。在逆转录酶的作用下首先将RNA转变为cDNA,并插入宿主的DNA中,进行复制、转录、翻译达到扩增目的 2三个结构基因:
★gag-编码核心蛋白、pol-编码逆转录酶、env-编码被膜糖蛋白 3整合的原病毒是双链DNA序列 gag 基因编码病毒的核心蛋白质 pol基因编码与核酸合成以及重组相关的酶类 env 基因编码病毒外壳蛋白质 逆转录转座子:以RNA为中介,反转录成DNA而进行转座的遗传元件的转座子 1具有与逆转录病毒类似的长末端重复结构(LIT) 2含gag和pol基因,但无被膜蛋白基因env 3不具有LTR但有3’polyA,其中心编码区含有gag和pol类似的序列,5’端常被截短 逆转录转座子的类型 1LTR反转录转座子 :含有与逆转录病毒相类似的LTRS,编码逆转录酶和整合酶,可自主地进行转录。但不能以自由感染的方式进行传播 2非LTR反转录转座子 :包括LINES 和SINE 等。没有LTR,自身也没有转座酶或整合酶的编码能力,需要在细胞内已有的酶系统作用下进行转座。
★质 粒(plasmid) 是染色体外能够进行自主复制的遗传单位,包括真核生物的细胞器和细菌细胞中染色体以外的DNA分子。 1 F质粒:携带有负责接合转移的基因即编码形成性纤毛的基因和 DNA 复制的基因 2 R质粒(resistant plasmid ):由决定抗性转移因子的DNA和决定抗性因子的DNA做成,含有对抗生素的抗性基因又称抗药性质粒。 3 col质粒:携带有产生大肠杆菌素(colicin)酶系基因的质粒 4 质粒噬菌体(phagemid) :
★质粒DNA特性 1. 质粒DNA具有自我复制的能力,但要由细菌染色体多种酶系统来完成 2.质粒DNA所编码的基因产物赋予细菌某些性状特征 3.质粒可自行丢失与消除 4.质粒的转移性 5.质粒具有不相容性 质粒的复制有两种 1严紧型质粒:当细胞染色体复制一次时,质粒也复制一次,每个细胞内只有1~2个质粒 2松弛型质粒:当染色体复制停止后仍然能继续复制,每一个细胞内一般有20个左右质粒 质粒的不相容性:当某种质粒在宿主细胞内存在时,将阻止其他类质粒进入细胞寄宿 质粒的转移性:质粒通过细菌的结合作用,将质粒复制子转移到新的宿主细菌内 质粒中的选择性标记 鉴定稳定接受质粒的细菌群,常用抗生素 抗性基因做标记 1,氨苄青霉素(ampr) 2,四环素 (tetr) 3,氯霉素(camr/cat) 4,卡那霉素 (Kanr ) 第四章DNA的复制、突变、损伤和修复 DNA的复制。
★半保留复制:DNA复制过程中,两条链分别做模板各自合成一条新的DNA链,子代DNA分子中一条链来自亲代DNA,另一条链是新合成的。 1.DNA复制的起始点:复制是从DNA分子上的特定部位开始的,这一部位叫做复制起点(ori ) 2.复制子。
★:DNA复制从起始点开始直到终点为止,每个这样的DNA单位称为复制子 3.复制叉:DNA分子复制是复制起始点两条链解开成单链,分别做模板各自合成其互补链所形成的Y形结构 4.复制方向: ①双向复制:从原点开始在两个方向各有一个复制叉在延伸,直至与临近的复制叉汇合 ②单向复制: 5.复制终点: 环状DNA复制终点:两个复制叉进行到特殊的终止位点复制终止。有两个终止区域,需要tus基因的产物识别终止区信号序列,阻止复制叉继续前进 ②线状DNA分子的复制终点:串联体模型 DNA复制的酶学 1.使DNA链解离的酶: ①解旋酶(helicase):通过ATP获能, 沿5‘→3’方向解开DNA双链 ②单链DNA结合蛋白 (single-strand
binding protein, SSB): 单链DNA结合,阻止其再形成双链体状态 ③拓扑异构酶 (DNA
Topisomerase ):催化DNA拓扑异构体相互转换,松弛超螺旋 2.DNA聚合酶(DNA
polymerase) ①大肠杆菌DNA聚合酶 I:
★三种活性 5'→3'DNA聚合酶活性; 3'→5'外切酶活性,去除错误碱基,有校对作用 5’→3’外切酶活性,去除RNA引物及修正错误碱基,可水解成klenow片段和一个小片段 DNA的复制过程。
★半不连续复制(semidiscontinuous replication) —DNA复制过程中,先导链合成是连续的;后随链合成是先形成小片段(冈崎片段 ),再连接而成大片段。 冈崎片段:DNA合成过程中,后随链的合成是不连续的进行的,先合成许多片段,最后各段再连接成为一条长链,这些小的片段称为冈崎片段 原核生物的DNA复制。
★复制原点(Ori C) ⑴245bp的DNA序列 ⑵富含A-T ⑶3个13聚体的回文结构 ⑷4个9聚体的重复序列 ⑸重复序列紧邻启动子 ⑹起到转录激活作用复制的延伸。
★1. 先导链(leading strand) 合成:以3’
→5’亲本链为模板,由引发体合成引物,DNA聚合酶Ⅲ催化以5’→3’合成一条完整的新链。
★2.后随链(lagging strand) 合成:引物RNA合成→DNA
pol Ⅲ→合成冈崎片段→ DNA pol I切除冈崎片段上的RNA引物→由DNA连接酶连接两个冈崎片段→形成完整的DNA后随链 E.Coli DNA复制的终止 E.Coli DNA具有终止位点(ter),与蛋白质Tus结合,阻止解链酶活性而终止复制 真核生物DNA复制的特点 1.DNA复制时要克服核小体结构的空间阻碍,复制叉前进速度慢 2.真核生物多起点复制 3.自主复制序列(ARS),核心序列为: 5′-ATTTATRTTA-3′ 4.DNA聚合酶有5种,分别负责先导链和后随链的合成 5.真核细胞内引物酶与polA紧密偶联,原核细胞引发酶和解旋酶偶联在一起形成复制体的一部分 6.真核细胞的复制起始点和复制子的大小在不同的发育时期会发生改变 7.真核生物在完成全部复制之前,各个起始点上DNA的复制不能再开始; 8.DNA的延长取决于增殖细胞核抗原(PCNA)。
更多考研相关资讯,请关注圣才考研网。
Copyright©2007–2021 www.100xuexi.com All rights reserved 圣才学习网 版权所有
全国热线:400-900-8858(09:00-22:00),18001260133(09:00-22:00)
增值电信业务经营许可证 出版物经营许可证 网络文化经营许可证 广播电视节目制作经营许可证