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【推荐阅读】基因重组

来源:高三生物备课组  时间:2020-10-30
 

基因重组是指一个基因的DNA序列是由两个或两个以上的亲本DNA组合起来的。基因重组是遗传的基本现象,病毒、原核生物和真核生物都存在基因重组现象。减数分裂可能发生基因重组。基因重组的特点是双DNA链间进行物质交换。真核生物,重组发生在减数分裂期同源染色体的非姊妹染色单体间,细菌可发生在转化或转导过程中,通常称这类重组为同源重组(homologous recombination),即只要两条DNA序列相同或接近,重组可在此序列的任何一点发生。然而在原核生物中,有时基因重组依赖于小范围的同源序列的联会,重组只限于该小范围内,只涉及特定位点的同源区,把这类重组称作位点专一性重组(site-specific recombination),此外还有一种重组方式,完全不依赖于序列间的同源性,使一段DNA序列插入另一段中,在形成重组分子时依赖于DNA复制完成重组,称此类重组为异常重组(illegitimate recombination),也称复制性重组(replicative recombination)。

自然重组

自然界不同物种或个体之间的基因转移和重组是经常发生的,它是基因变异和物种进化的基础。自然界的基因转移的方式有:

接合作用:当细胞与细胞、或细菌通过菌毛相互接触时,质粒DNA就可从一个细胞(细菌)转移至另一细胞(细菌),这种类型的DNA转移称为接合作用(conjugation )。

转化作用(transformation) 通过自动获取或人为地供给外源DNA,使细胞或培养的受体细胞获得新的遗传表型。

转导作用:当病毒从被感染的(供体)细胞释放出来、再次感染另一(受体)细胞时,发生在供体细胞与受体细胞之间的DNA转移及基因重组即为转导作用(transduction)。

转座:大多数基因在基因组内的位置是固定的,但有些基因可以从一个位置移动到另一位置。这些可移动的DNA 序列包括插入序列和转座子。由插人序列和转座子介导的基因移位或重排称为转座(transposition )。

基因重组:在接合、转化、转导或转座过程中,不同DNA分子间发生的共价连接称基因重组。基因重组包括位点特异性的重组和同源重组两种类型。有整合酶催化的在两个DNA序列特异位点间发生的整合,产生位点特异的重组。特异重组依赖特异的DNA序列,如λ噬菌体的整和酶可识别噬菌体DNA和宿主染色体的特异靶位点,并进行选择性整合;反转录病毒整合酶识别整合反转录病毒cDNA的长末端重复序列等。另外有发生在同源序列间的同源重组,又称基本重组。同源重组依赖两分子间序列的相同或相似性,将外源DNA整合进宿主染色体。

噬菌体

历史:1936年F. M. Burnet发表了噬菌体能产生突变体的观点,其噬菌斑的外形和野生型的有明显区别,可惜未能引起重视,以致噬菌体遗传学延迟了十几年才得以建立。

1946年第11届冷泉港学术讨论会上,在宣布一基因一酶学说的胜利,及Ledernerg、Tatum细菌杂交实验报告的同时,Hershey和Luria宣布发现了噬菌体的r,h突变,Delbrück和Hershey发表了他们各自发现的噬菌体重组,这四项重大的发现分别在1958年和1969年获得了诺贝尔奖。后两项的发现有力地推动了噬菌体遗传学的发展。

噬菌体的基因重组和细菌不同,而和真核的重组十分相似。杂交是用标记不同的噬菌体之间进行。然后计算重组噬菌体占总的子代噬菌体的比例来确定重组值。一般可以选用2-4个基因差异的噬菌体来混合感染细菌。首先把不同类型的噬菌体混合起来和细菌一起涂布在固体培养基上,细菌的浓度要达到可以长成菌苔(lawn)的水平,噬菌体的浓度要很稀。每个噬菌体感染一个细菌,经过裂解周期,宿主细胞破裂后,释放出的子噬菌体又去感染周围的细菌,结果在菌苔上形成一个圆形清亮的斑,称为噬菌斑(plaque),而一个噬菌斑来自最初涂布平板时的一个噬菌体。噬菌斑的形态必须选择容易区别的,以表示噬菌体的相应表型。单个的噬菌体只能在电镜下才可观察其形态,突变引起其形态变化没有电镜是无法鉴别的,但突变影响到生活周期,会产生不同的噬菌斑,因此通过噬菌斑的观察我们很容易观察基因型的变化与重组。

 
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