基因的概念和結(jié)構(gòu)移動基因與核外基因

基因的概念和結(jié)構(gòu)移動基因與核外基因1第一頁，共六十九頁，2022年，8月28日第七章基因的概念和結(jié)構(gòu)

第二頁，共六十九頁，2022年，8月28日第一節(jié)基因的概念及其發(fā)展一、經(jīng)典遺傳學關(guān)于基因的概念

１９０９年:丹麥學者約翰遜提出基因的概念來的，用于取代孟德爾的遺傳因子，但在這一階段基因仍是一個形象的概念，并不知道它的物質(zhì)基礎是什么，而只能通過基因的遺傳學效應來感知它。

19３０年:摩爾根等人首次將基因與染色體聯(lián)系起來，認為基因在染色體上呈直線排列。按照經(jīng)典遺傳學對基因的概念，基因具有下列共性：第三頁，共六十九頁，2022年，8月28日１．基因可自我復制并具有相對穩(wěn)定性，在減數(shù)分裂和有絲分裂中有規(guī)律地進行分配——這是染色體的主要特征之一。２．基因在染色體上占有一定的位置（位點），并且是交換的最小單位，即在重組時不能再分割的單位（即基因是一個重組單位）。３．基因是一突變單位，以整體進行突變的。４．基因是一個功能單位，控制著有機體生長和發(fā)育中的一個或某些性狀。三位一體

第四頁，共六十九頁，2022年，8月28日

二、基因的概念發(fā)展上個世紀５０年代Benzer在Ｔ４噬菌體ｒⅡ基因的研究中發(fā)現(xiàn)基因并不是最小的不可分割的單位，基因內(nèi)部還有精細的結(jié)構(gòu)。

互補測驗：T4噬菌體迅速裂解大腸桿菌，所需的酶是在T4DNA的r區(qū)控制下合成的。兩個突變型同時感染大腸桿菌，可以彌補對方的缺陷，引起溶菌的現(xiàn)象。用于測定不同突變之間的功能關(guān)系。方法是使兩個突變處于反式結(jié)構(gòu)，觀察兩個突變之間是否可以互補，可以互補說明兩個突變處于不同的功能單位，反之，生命處于相同的功能單位。第五頁，共六十九頁，2022年，8月28日第六頁，共六十九頁，2022年，8月28日Benzer將順式結(jié)構(gòu)與反式結(jié)構(gòu)的遺傳學效益不同的現(xiàn)象稱為順反位置效應。并將具有順反位置效應的功能單位稱為順反子（cistron)。按照現(xiàn)代遺傳學的概念，基因的突變重組，功能這三個單位應分別是：突變子（muton）：是性狀突變時，產(chǎn)生突變的最小單位。一個突變子可以小到只有一對核苷酸。重組子（recon）：在發(fā)生性狀重組時，可交換的最小單位，一個交換子只包含一對核苷酸。順反子（作用子）（cistron）：是基因的功能單位，即起作用的單位?；痉贤ǔＫ傅幕虻谄唔摚擦彭?，2022年，8月28日三、分子遺傳學關(guān)于基因的概念

基因是DNA（RNA）分子上一段特定的核苷酸順序，它具有突變、重組、轉(zhuǎn)錄并產(chǎn)生基因產(chǎn)物（RNA或蛋白質(zhì)）的遺傳學功能單位。第八頁，共六十九頁，2022年，8月28日第二節(jié)基因結(jié)構(gòu)一、操縱子（Ｏｐｅｒｏｎ）

1961年由Jacob&Monod提出，指由操縱基因和啟動基因以及緊密連鎖著的若干個結(jié)構(gòu)基因所組成的功能單位，其中結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄為操縱基因所控制。Ｉ：調(diào)節(jié)基因；Ｐ：啟動基因；Ｏ：操縱基因；Ｚ：半乳糖苷酶基因；Ｙ：半乳糖苷透性酶基因；Ａ：轉(zhuǎn)乙?；富颉?/p>

現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)有多種類型的操縱子，它們的調(diào)節(jié)控制機制，將在以后介紹。第九頁，共六十九頁，2022年，8月28日1大腸桿菌的乳糖操縱子

無乳糖加乳糖第十頁，共六十九頁，2022年，8月28日2.色氨酸操縱子和乳糖操縱子正好相反，因為它是調(diào)控色氨酸合成有關(guān)酶的合成。在色氨酸存在時候關(guān)閉，沒有色氨酸時打開。為色氨酸負控機制。

第十一頁，共六十九頁，2022年，8月28日二、多基因家族（multigenefamily）也稱基因家族（genefamily）：指來源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)的一組基因。家族成員可以排列在一起構(gòu)成所謂的基因簇（genecluster)，也可以分散排列?；蚣易蹇煞譃樗姆N類型：簡單的多基因家族、復雜的多基因家族、不同場合表達的復雜的多基因家族、散在分布的多基因家族，如癌基因。

三、基因復合體（genecomplex），也稱超基因（supergene）：是指緊密連鎖在一起的共同決定某一性狀的一組基因。亦有人認為超基因就是一個大的基因簇，其成員可達幾百個。人類的主要基因復合體有：免疫球蛋白基因復合體主要組織相容性復合體（majorhistocompatibilitycomplex,MHC）次要組織相容性復合體（minorhistocompatibilitycomplex）第十二頁，共六十九頁，2022年，8月28日人類白細胞抗原（hunmanleuKocyteantigen，HLA）是主要組織相容性抗原，有一組連鎖基因編碼，這組基因稱為主要組織相容性復合體基因（majorhistocompatibilitycomplexgene,MHC）。異體移植的免疫作用：抗宿主反應：受體抗原－供體抗體；排斥反應：受體抗體－供體抗原

HLA的遺傳機制：1、主要組織相容性抗原按免疫性分為三類：第一類：移植抗原（transplantationantigen）,

位于T淋巴細胞上，編碼基因為：HLA——A，B，Ｃ第二類：免疫反應的信息傳遞抗原。編碼基因為：HLA——DR，DQ，DP第三類：補體蛋白，與抗原－抗體復合物作用。編碼基因為：HLA——C2，C4，Bf同一條染色體上的基因組成被稱為單倍型（haplotype）第十三頁，共六十九頁，2022年，8月28日HLA-A\B\C\DP\DQ\DR…..DPDQDRC4C2BCA

70411232125155第II類第三類第一類一組功能相近，緊密連鎖的基因，稱為超基因（Supergene）

同一條染色體上的基因組成被稱為單倍型(haplotype）2白細胞抗原基因連鎖圖與基因

HLA-AHLA-BHLA-CHLA-DRHLA-DQHLA-DPA1B5Cw1DR1DQ1DPw1A2B7Cw2DR2DQ2DPw2A3B8Cw3DR3DQ3DPw3A9B12Cw4DR4…..DPw4A11B13Cw5DR5…..Aw19B14Cw6DRw6Aw33Bw22Cw7DR7Aw36Bw59Cw8DRw8…..…..…..…...第十四頁，共六十九頁，2022年，8月28日3白細胞抗原的基因分布HLA-A白人黑人黃種人

A10.150.03/A20.260.150.30A30.120.070.01A110.060.010.25A250.02//Aw43/0.01/Aw36/0.02/

HLA-B白人黑人黃種人

Bw40.410.410.35B70.090.090.02B130.030.010.03B380.03/0.02Bw450.040.04/Bw46//0.05

A26B38A2Bw46猶太人單倍型黃種人單倍型Bw45在黃種人中極少，在美洲的印第安人，愛斯基摩人等人群中，該抗原也極少，推測與種族的起源有關(guān)。HLA基因座頻率可作為一種特定的標記來研究人的婚配和遷徙及各民族間的遺傳上的關(guān)系。

第十五頁，共六十九頁，2022年，8月28日

同一種族中，不同地區(qū)的白細胞抗原基因分布也有不同。

廣西四川武漢上海北京愛斯基摩人

A252427235758

HLA-B27抗原與強直性脊椎炎強關(guān)聯(lián)?；颊咧?0％以上都是B27抗原。如果一個人有50％的可能是強直性脊椎炎，檢查他的白細胞抗原，有B27抗原，他的患病的機會就大大增高。反之，則減少有病的可能性。

HLA-DR3抗原在皰疹樣皮炎患者中占85%。4白細胞抗原與人類疾病第十六頁，共六十九頁，2022年，8月28日四、假基因（pseudogene）在多基因家族中某些成員和編碼某一蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因在結(jié)構(gòu)上相似，但并不產(chǎn)生有功能的基因產(chǎn)物，這些基因稱為假基因。兩類型的假基因：由正常基因的突變、缺失、重復等原因?qū)е禄虿荒苷１磉_。缺少正?；虻牟糠衷?nèi)含子等，更象正?；蚪?jīng)反轉(zhuǎn)錄后產(chǎn)生的，有人稱其為加工基因（processedgene）、反轉(zhuǎn)錄基因（retrogene）及反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子（retrotrsansposon）。第十七頁，共六十九頁，2022年，8月28日五、斷裂基因（splitgene)—intron&extron)

(一）、斷裂基因的發(fā)現(xiàn)：

1977年法國科學家Chambon在研究雌激素與蛋白質(zhì)合成的關(guān)系時以外發(fā)現(xiàn)，并獲1993年諾貝爾獎。他從雞的輸卵管和血球中分離核DNA，分別用EcoRI和HindIII酶解、電泳，然后與卵清蛋白cDNA探針進行Southernbolt分子雜交，發(fā)現(xiàn)卵清蛋白基因在cDNA和核DNA的結(jié)構(gòu)有些不同。EcoRIHindIII

血球輸卵管血球輸卵管第十八頁，共六十九頁，2022年，8月28日第十九頁，共六十九頁，2022年，8月28日

（二）、與斷裂基因有關(guān)的幾個基本概念

1.外顯子(exon):是存在于成熟RNA中的序列。（根據(jù)這個定義，一個基因起始于5’端的外顯子，終止于3’端的外顯子）。

2.內(nèi)含子(intron)：是指存在于初始轉(zhuǎn)錄物中，而在RNA加工過程中被剪接除去的那些間隔序列。內(nèi)含子和外顯子是相互依賴而存在的,有N個外顯子,就有N-1個內(nèi)含子。不同基因的內(nèi)含子數(shù)目多少，鏈長大小并不相同。人dystrophin基因(與營養(yǎng)障礙有關(guān))有64個內(nèi)含子；人c-abl基因的第一個內(nèi)含子有20多萬bp；煙草葉綠體Lys-tRNA基因的內(nèi)含子長達2526bp,比tRNA本身(70bp)長35倍。

內(nèi)含子起源于約35億年前,直到1977年才首次被發(fā)現(xiàn)。

內(nèi)含子存在于

真核細胞大部分

核編碼的蛋白基因

細胞器編碼的蛋白基因

一些細菌和噬菌體中也發(fā)現(xiàn)有內(nèi)含子。至今為止，尚無例外，內(nèi)含子和外顯子是同時被轉(zhuǎn)錄的。第二十頁，共六十九頁，2022年，8月28日

（三）、剪接(splicing)

剪接是RNA加工的一種機制，其作用是從前體RNA上除去內(nèi)含子并拼接外顯子。剪接可有多種方式A.根據(jù)剪接反應是發(fā)生在同一個前體RNA分子內(nèi)，還是發(fā)生在兩個或多個不同的前體RNA分子之間，可分為:

(1)順式剪接:剪接反應發(fā)生在同一個前體RNA分子內(nèi)。(分子內(nèi)剪接)

(2)反式剪接:剪接反應發(fā)生在兩個或多個不同的前體RNA分子之間。(分子間剪接)B.根據(jù)剪接反應是否需要蛋白酶的參與，可分為:(3）自我剪接:不需要蛋白酶的參與。

(4）酶促剪接:需要有一系列酶催化剪接反應。C.根據(jù)剪接反應的產(chǎn)物是固定的,還是可變的，可分為:(5)固定剪接:只產(chǎn)生固定的一種剪接產(chǎn)物。

(6)可變剪接:可產(chǎn)生多種不同的剪接產(chǎn)物。第二十一頁，共六十九頁，2022年，8月28日D.剪切識別順序：為了使剪接能夠正確無誤地進行，必然要求在內(nèi)含子與外顯子之間的交界處有某種特異的識別信號。從許多實驗結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，內(nèi)含子與外顯子的交界序列和內(nèi)含子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對剪接的識別有重要作用。(1)Chambon規(guī)則(Chambon'srule)Chambon在分析總結(jié)了多種真核生物基因的90個內(nèi)含子順序后，發(fā)現(xiàn)在前體mRNA中，內(nèi)含子的5'和3'端的堿基組成有很強的規(guī)律性:EX15'GU-------------------AG

3'EX2

供位受位

DonorAcceptor(2)剪接點的靈活性

在許多基因的外顯子和內(nèi)含子兩端交界處的序列上發(fā)現(xiàn)有一致序列（consensussequence）,具推測，它們的作用除了與剪接識別有關(guān)外，還可使剪接點有一定的靈活性。(3)A區(qū)前體mRNA剪接時，除了需要符合Chambon規(guī)則外，還與內(nèi)含子3'端剪接點上游的一段幾十個核苷酸的序列有關(guān)。(A區(qū))EXON1agGUaugu-------uacuaAc-(Y)n--YAGgEXON25'3'EXON1ag∣gEXON2

第二十二頁，共六十九頁，2022年，8月28日（四）、斷裂基因的普遍性及其生物學意義

1.斷裂基因的普遍性現(xiàn)已證明,斷裂的基因結(jié)構(gòu)是真核生物體中最常見的結(jié)構(gòu)。從:酵母→植物→人類從核基因→線粒體基因→葉綠體基因都發(fā)現(xiàn)有斷裂基因。

斷裂基因不僅存在于編碼蛋白質(zhì)的基因,而且也存在于編碼以RNA為終產(chǎn)物的基因(rRNA,tRNA,SnRNA)。在比細菌高級的生物體中,99%以上的基因是斷裂基因。平均每個基因只有大約20%的長度是可以表達的，每個基因通常有8-10個插入序列，而且插入序列的長度要遠大于可表達序列。2.斷裂基因的生物學意義

(1).有利于變異和進化

A.內(nèi)含子序列的變化要比外顯子序列快得多，其中尤以內(nèi)含子序列長度的變化最為顯著,某些內(nèi)含子在進化過程種會被丟失。這些現(xiàn)象表明，內(nèi)含子序列通常是沒有功能的，所以它的變化很少受約束。

B.在進化過程中，單一點突變通常很難產(chǎn)生經(jīng)過改變很大的蛋白質(zhì)。尤其當它發(fā)生在編碼序列中某個密碼子的第三位核苷酸時該突變往往是沉默的，即沒有明顯的異常表型。但當它發(fā)生在影響正常剪接的部位時，就會使蛋白發(fā)生較大的結(jié)構(gòu)改變，表現(xiàn)出明顯的突變效應。

C.內(nèi)含子序列大大長于外顯子序列，這就增加了基因間重組的機會，有利于產(chǎn)生新的基因。第二十三頁，共六十九頁，2022年，8月28日(2).有利于儲存較多的遺傳信息在斷裂基因中,同一段DNA可以通過轉(zhuǎn)錄后的不同加工方式，表達出不同結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。猴病毒SV40中同一段DNA可以轉(zhuǎn)錄出編碼兩種蛋白質(zhì)的兩種mRNA(大T和小t)。多瘤病毒中同一段DNA可以轉(zhuǎn)錄出編碼大、中、小三種不同的mRNA。人的一個纖維粘連蛋白基因(Fibronectingene)在不同的組織中或條件下，通過可變剪接方式可以表達出至少20種不同的蛋白質(zhì)。第二十四頁，共六十九頁，2022年，8月28日六、重疊基因(Overlappinggene)

ΦX174：１９７７年Ｓａｎｇｅｒ等人對Φ×１７４噬菌體的核苷酸順序進行分析時，發(fā)現(xiàn)了基因的重疊現(xiàn)象，同時還發(fā)現(xiàn)遺傳密碼也有重疊現(xiàn)象。所謂重疊基因，是指相鄰的兩個基因共用一段核苷酸順序的現(xiàn)象。第二十五頁，共六十九頁，2022年，8月28日有三種重疊方式：

完全重疊：如B基因落在A基因內(nèi)，

E基因落在D基因內(nèi)。部分重疊：如K基因與A及C基因。少數(shù)核苷酸重疊：A基因與C基因基因重疊的意義：用有限的核苷酸儲存最大的信息量與基因的表達調(diào)控有關(guān)在進化上有一定的意義第二十六頁，共六十九頁，2022年，8月28日

六可動基因(mobilegene)這些基因或轉(zhuǎn)座因子既可以沿染色體移動，也可以在不同染色體之間跳躍。轉(zhuǎn)座因子又稱為跳躍基因（jumpinggene）。6.1轉(zhuǎn)座因子的發(fā)現(xiàn)1914年Emerson研究玉米果皮色素遺傳,發(fā)現(xiàn)一種花斑果皮的突變類型可發(fā)生多次回復突變，從而產(chǎn)生寬窄不同、紅白相間的花斑。這種花斑的產(chǎn)生在于突變基因的不穩(wěn)定性，但如何不穩(wěn)定他不得其解。1938年Rhoades研究玉米籽粒糊粉層色素遺傳，發(fā)現(xiàn)修飾的孟德爾分離比：有色：斑點:白色＝12:3:1，而這兩個基因是不連鎖的。他認為

基因A1（控制色素）a1表現(xiàn)為無色；另一基因Dt（斑點）表型為有色斑點。這樣原品系的基因型為A1A1dtdt，突變后產(chǎn)生了A1a1Dtdt的植株，這種雙突變植株自交就產(chǎn)生了上述比例第二十七頁，共六十九頁，2022年，8月28日（a）由于轉(zhuǎn)座因子而引起的玉米籽?；ò叩谋硇停╞）最初認為玉米籽?；ò咝纬墒请p突變的結(jié)果第二十八頁，共六十九頁，2022年，8月28日但是什么因素導致或產(chǎn)生花斑呢？一種可能是在體細胞中產(chǎn)生了回復突變a1→A1，但大量的斑點需要很高頻率的回復突變。Rhoades用a1a1Dt_（花斑）特殊無性生殖植物與a1a1的植株測交,結(jié)果有的后代完全是有顏色的,表明在親本中每個斑點實際上是回復突變的表型效應。a1成為首次發(fā)現(xiàn)的不穩(wěn)定突變等位基因的例子,而這種等位基因的不穩(wěn)定性取決于不連鎖Dt基因的存在。一旦回復突變發(fā)生，它們就變得穩(wěn)定了；即Dt基因能離開A1基因，這時A1的表型不再改變。因而Dt的缺乏使得表型保持穩(wěn)定。Rhoades發(fā)現(xiàn)了某些基因的不穩(wěn)定性，而且這種不穩(wěn)定性是由另一個獨立的因子所控制。但仍未揭示這種不穩(wěn)定性的遺傳學機制，也缺乏實驗證據(jù)第二十九頁，共六十九頁，2022年，8月28日1940年至1950年McClintock在美國康奈爾大學和冷泉港實驗室工作期間，研究了玉米胚乳的紫色、白色以及白色背景上帶有紫色斑點這些表型之間的相互關(guān)系。她發(fā)現(xiàn)花斑表型是不穩(wěn)定的，并根據(jù)自己的遺傳學和細胞學研究結(jié)果推斷“花斑”這種表型并不是一般的基因突變產(chǎn)生的，而是由于一種控制因子的存在所導致的。第三十頁，共六十九頁，2022年，8月28日McClintock認為原來的C突變（無色素）是由一個“可移動的遺傳因子”，即解離因子（dissociator）Ds的插入所引起，它插入到C基因中。另一個可移動的因子是激活因子Ac（activator），它的存在激活Ds轉(zhuǎn)座進入C基因或其他基因中，也能使Ds從基因中轉(zhuǎn)出，使突變基因回復，這就是著名的Ac－Ds系統(tǒng)。

McClintock還發(fā)現(xiàn)Ds可導致所在位置的染色體斷裂，這種斷裂可以通過細胞學和遺傳學的方法加以檢測。Ds存在的玉米的9號染色體的一條臂上，該染色體一端帶有結(jié)節(jié)（knob），這一特征性結(jié)構(gòu)極易辨認，在Ds處易發(fā)生斷裂。當Ds插入C基因后籽粒為無色，當Ac激活Ds從C基因切離后，則籽粒出現(xiàn)有色斑點，而且斑點大小取決于產(chǎn)生它的細胞分裂次數(shù)。第三十一頁，共六十九頁，2022年，8月28日Ds轉(zhuǎn)座導致籽粒斑點表型染色體的斷裂結(jié)果還會形成斷裂融合橋（breakage－fusion－bridge）

玉米色粒調(diào)控元件:玉米轉(zhuǎn)座子Ac-Ds系統(tǒng)第9染色體

C基因:色素合成基因。

Ac基因:自主移動的調(diào)節(jié)因子。4.5kb,5個exon,編碼轉(zhuǎn)座酶。

Ds基因:非自主移動的受體因子。

0.5---4.0kb,與Ac有同源序列。

插入引起色素不能合成。

第三十二頁，共六十九頁，2022年，8月28日

McClintock根據(jù)大量遺傳學和細胞學研究結(jié)果，于1951年提出了生物的基因組中存在轉(zhuǎn)座因子學說。這些轉(zhuǎn)座因子既可以沿染色體移動，也可以在不同染色體之間跳躍。這是遺傳學發(fā)展史中劃時代的重大發(fā)現(xiàn)，將基因概念向前推進了一大步。但這項劃時代的成果并未受到當時同行們重視。直到20世紀60年代Jacob和Monod的乳糖操縱子模型和基因調(diào)控理論發(fā)表后，特別是Shapiro在細菌中也發(fā)現(xiàn)了可轉(zhuǎn)座的遺傳因子后，這一成果才被接受。第三十三頁，共六十九頁，2022年，8月28日（1）轉(zhuǎn)座重組轉(zhuǎn)座：在轉(zhuǎn)座酶的作用下，轉(zhuǎn)座因子或是直接從原來位置上切了下來，然后插入染色體的新的位置；或是染色體上的DNA序列轉(zhuǎn)錄成RNA,RNA反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的cDNA插入染色體上新的位置，這樣，在原來位置上仍然保留轉(zhuǎn)座因子，而其拷貝則插入新的位置。轉(zhuǎn)座重組：由于在轉(zhuǎn)座酶的作用下轉(zhuǎn)座因子插入染色體或切離染色體而產(chǎn)生的遺傳重組。第三十四頁，共六十九頁，2022年，8月28日（2）、轉(zhuǎn)座子的類別第三十五頁，共六十九頁，2022年，8月28日

2.1原核生物中的轉(zhuǎn)座因子

從分子遺傳學角度解釋極性效應：（1）IS中可能有終止子信號，它的插入會造成mRNAmRNA的轉(zhuǎn)錄的終止（2）含有無義密碼子，造成翻譯的終止由此影響到后續(xù)基因的翻譯插入序列IS(Insertionsequence)第三十六頁，共六十九頁，2022年，8月28日IS結(jié)構(gòu)模式圖第三十七頁，共六十九頁，2022年，8月28日轉(zhuǎn)座子(transposon,Tn)帶有轉(zhuǎn)座酶基因等必需基因及抗藥性等與轉(zhuǎn)座無關(guān)基因的轉(zhuǎn)座因子。結(jié)構(gòu)特征:兩端具有同向或反向插入序列，同時，兩端的IS可能相同或不同。

常見的轉(zhuǎn)座子：轉(zhuǎn)座子長度標記末端取向Tn55700KanRIS50反向Tn109300TetRIS10反向Tn92500CamRIS1正向第三十八頁，共六十九頁，2022年，8月28日第三十九頁，共六十九頁，2022年，8月28日轉(zhuǎn)座噬菌體

1963年Taylor發(fā)現(xiàn)Mu－phage（Mutatorphage）

Mu噬菌體是一種以大腸桿菌為寄主的溫和噬菌體，以裂解生長和溶源生長兩種方式交替繁衍自已，同時它又能像IS和Tn一樣可以在宿主基因組上隨機進行轉(zhuǎn)座。即Mu噬菌體具有溫和噬菌體和轉(zhuǎn)座因子的雙重特性。

Mu是一種DNA噬菌體，38000bp線狀DNA，游離噬菌體和整合狀態(tài)具相同的基因次序，Mu-DNA不含末端反向重復序列，這是和其它轉(zhuǎn)座子不同的地方。游離時與整合時的差別，在于兩個末端序列的變化游離：兩端連接著一段寄主DNA，左端100bp,右端1500bp整合：再一次整合時，這兩段序列消失第四十頁，共六十九頁，2022年，8月28日Mu的插入途徑：（1）溶源化過程：插入寄主的任意部位，造成靶點的倍增5bp

(2)裂解生長：子代Mu—DNA全部隨機插入寄主DNA，能作為轉(zhuǎn)座子再造成其它靶點上的插入。Mu的復制能力和它的轉(zhuǎn)座能力是密切相關(guān)的，Mu的生存依靠轉(zhuǎn)座，復制轉(zhuǎn)座是其正常生活史中的一種方式。Mu－phage的另一結(jié)構(gòu)特點：α區(qū)：含有包括A、B基因等大多數(shù)基因右側(cè)3kb的G區(qū)序列：含Sv、U、U′和Sv′4個基因β區(qū)：含gin等兩個基因在轉(zhuǎn)錄時G區(qū)序列的不同走向?qū)е铝瞬煌募闹魈禺愋裕篏（＋）Sv和U基因表達吸附E.coilK12菌株G（－）Sv′和U′基因表達E.coilC菌株第四十一頁，共六十九頁，2022年，8月28日

DNA轉(zhuǎn)座的轉(zhuǎn)座機制

(1)復制轉(zhuǎn)座Replicativetransposition(2)非復制轉(zhuǎn)座Nonreplicativetransposition(3)保守轉(zhuǎn)座Conservativetransposition復制轉(zhuǎn)座:轉(zhuǎn)座子在轉(zhuǎn)座過程中被完整地復制。在新的位點上的轉(zhuǎn)座子是供體轉(zhuǎn)座子的一個完整的拷貝。

即：一個拷貝仍在原位，而另一個同樣的拷貝插入新的位點。在該轉(zhuǎn)座過程中，伴隨著轉(zhuǎn)座子的拷貝數(shù)的增加。復制轉(zhuǎn)座由兩種酶催化：

轉(zhuǎn)座酶作用于原轉(zhuǎn)座子的末端

解離酶對已復制的拷貝起作用TnA等一組相關(guān)的轉(zhuǎn)座子的移動僅由復制轉(zhuǎn)座機理而進行。第四十二頁，共六十九頁，2022年，8月28日第四十三頁，共六十九頁，2022年，8月28日2.2真核生物中的轉(zhuǎn)座子第四十四頁，共六十九頁，2022年，8月28日第四十五頁，共六十九頁，2022年，8月28日第四十六頁，共六十九頁，2022年，8月28日果蠅的轉(zhuǎn)座子P(PElement)

雌M果蠅X雄P果蠅不育雄M果蠅X雌P果蠅育第四十七頁，共六十九頁，2022年，8月28日開放閱讀框Exon0…Exon1…Exon2…Exon3

內(nèi)含子

123P因子表達差異：

Exon0，1，266KD，轉(zhuǎn)座阻遏物

Exon0，1，2，387KD，轉(zhuǎn)座酶P型細胞質(zhì)：含66KD，阻遏轉(zhuǎn)座

P雌

XP雄細胞質(zhì)含p因子轉(zhuǎn)座阻遏物含p因子

P因子不能轉(zhuǎn)移

可育

P雌

XM雄細胞質(zhì)含P因子轉(zhuǎn)座阻遏物無p因子

P因子不能轉(zhuǎn)移

可育

P雄

XM雌

含P因子細胞質(zhì)不含阻遏物

P因子能轉(zhuǎn)移

不育

不育機理第四十八頁，共六十九頁，2022年，8月28日第四十九頁，共六十九頁，2022年，8月28日反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子（retrotransposon）反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子：通過RNA為中介，反轉(zhuǎn)錄成DNA后進行轉(zhuǎn)座的可動元件。病毒超家族（viralsuperfamily），可編碼反轉(zhuǎn)錄酶或整和酶，自主轉(zhuǎn)錄。呈DNA時，具有LTR序列。非病毒超家族（nonviralsuperfamily）,不編碼反轉(zhuǎn)錄酶或整和酶，不能自主轉(zhuǎn)錄。呈DNA時，無LTR序列。在細胞內(nèi)已有的酶系統(tǒng)作用下進行轉(zhuǎn)坐。第五十頁，共六十九頁，2022年，8月28日酵母的轉(zhuǎn)座子

Ty（Transposonyeast）

第五十一頁，共六十九頁，2022年，8月28日真核基因組中的重復序列

1.長散在重復序列LINELongInterspersedNuclearElements可自主轉(zhuǎn)座的反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子，來源于RNApolymeraseII的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物L1為LINE中的一種重復序列，長約6500bp，哺乳動物基因組中的拷貝高達10萬份，主要分布在AT富集區(qū)。2.短散在重復序列SINEshortInterspersedNuclearElements非自主轉(zhuǎn)座的反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子，來源于RNApolymeraseIII的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物長度在130bp到300bp間。Alu序列為SINE家族成員，約50萬份拷貝，平均每4-6kb就有一個Alu序列。Alu序列一般散在分布，少數(shù)成簇分布。在所有已知基因的內(nèi)含子中，幾乎都發(fā)現(xiàn)了Alu序列。第五十二頁，共六十九頁，2022年，8月28日2.3轉(zhuǎn)座機制比較

插入突變插入失活插入帶來新的基因非精確解離形成突變(缺失，重復，到位)插入激活2.4轉(zhuǎn)座引起的遺傳效應第五十三頁，共六十九頁，2022年，8月28日

核遺傳細胞質(zhì)遺傳1.性狀由核基因控制性狀由胞質(zhì)基因控制2.遺傳方式為mendel式非mendel式3.后代出現(xiàn)一定的分離比不出現(xiàn)分離比4.正反交結(jié)果一樣正反交結(jié)果不一樣

F1顯性性狀F1表現(xiàn)為母方性狀七、染色體外基因第五十四頁，共六十九頁，2022年，8月28日線粒體基因組線粒體是真核細胞中的細胞器。每個細胞中含有幾十至數(shù)千個線粒體。每個線粒體有多個線粒體基因組拷貝。線粒體是非孟德爾式遺傳方式，在高等生物中具有母性遺傳的特征。第五十五頁，共六十九頁，2022年，8月28日mtDNA的遺傳特征1.母性遺傳：mtDNA全部來自母親，非孟德爾式遺傳，線粒體隨機分配到子細胞。2.高突變率：具有突變和缺失熱點。3.mtDNA無內(nèi)含子，無修復系統(tǒng)。4.mtDNA復制，轉(zhuǎn)錄，翻譯所需的酶由核基因組提供。5.mtDNA一般沒有蛋白質(zhì)保護。6.mtDNA合成存在與細胞整個周期。第五十六頁，共六十九頁，2022年，8月28日第五十七頁，共六十九頁，2022年，8月28日mtDNA致病的遺傳機制線粒體基因組本身突變線粒體基因組突變可以引起視覺神經(jīng)和心肌性疾病。點突變：由于mtDNA裸露，易受損傷，且無修復機制。所以突變頻率較高。11778密碼突變，Arg-----His視覺神經(jīng)性疾病。

第五十八頁，共六十九頁，2022年，8月28日缺失：常見5kb,8470bp---13447bp

缺血性心肌病7.4kb,8637bp---16073bp

原發(fā)性心肌病mtDNA插入核基因組溶酶體途徑：核酸水解酶下降，mtDNA不能完全消化，片段游離在細胞質(zhì)中。直接游離：mtDNA復制中同源重組，產(chǎn)生mtDNA斷片。線粒體崩解：由于理，化，病等因素，線粒體腫脹破裂，釋放出mtDNA.以上DNA片段插入核基因組，造成突變。第五十九頁，共六十九頁，2022年，8月28日在分子進化的研究中，mtDNA是十分有用的材料。mtDNA基因在減數(shù)分裂時不發(fā)生重排，且點突變高。有利于檢查出在較短時期內(nèi)基因發(fā)生的變化，有利于比較不同物種相同基因的差別，確定這些物種在進化上的親緣關(guān)系。當前分子進化生物學研究，多半取材于古生物或化石的牙髓或骨髓腔中殘留的mtDNA作為試驗材料。第六十頁，共六十九頁，2022年，8月28日葉綠體遺傳葉綠體是綠色植物特有的核外遺傳結(jié)構(gòu)。非孟德爾式遺傳。裸露的環(huán)狀雙鏈DNA分子。120－217kb一個葉綠體含1－數(shù)十個葉綠體基因組。葉綠體DNA不含5‘’--甲基胞嘧啶。第六十一頁，共六十九頁，2022年，8月28日第六十二頁，共六十九頁，2022年，8月28日第六十三頁，共六十九頁，2022年，8月28日染色體與細胞質(zhì)共作用核基因與細胞質(zhì)基因共同作用。雄性不育