基因重組和基因工程課件 (2)

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1、基因重組和基因工程GeneticRecombinationandGeneticEngineering第十四章基因重組(generecombination)是指DNA片段在細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞間，甚至在不同物種之間進(jìn)行交換，交換后的片段仍然具有復(fù)制和表達(dá)的功能?；蚬こ?geneticengineering）是指采用人工方法將不同來源的DNA進(jìn)行重組，并將重組后的DNA引入宿主細(xì)胞中進(jìn)行增殖或表達(dá)的過程。第一節(jié)DNA的重組DNARecombinationDNA重組接合作用(conjugation)轉(zhuǎn)化作用(transformati

2、on)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用(transduction)轉(zhuǎn)座(transposition)同源重組(homologousrecombination)位點(diǎn)特異的重組(site-specificrecombination)發(fā)生在同源序列間的重組稱為同源重組，又稱基本重組。是最基本的DNA重組方式，通過鏈的斷裂和再連接，在兩個(gè)DNA分子同源序列間進(jìn)行單鏈或雙鏈片段的交換。以E.coli的同源重組為例，了解同源重組機(jī)制的Holliday模型。一、同源重組(homologousrecombination)①兩個(gè)同源染色體DNA排列整齊5′3′5

3、′3′5′3′5′3′②一個(gè)DNA的一條鏈斷裂、并與另一個(gè)DNA對(duì)應(yīng)的鏈連接，形成Holliday中間體③通過分支移動(dòng)產(chǎn)生異源雙鏈DNAHolliday模型中，同源重組主要4個(gè)關(guān)鍵步驟內(nèi)切酶(recBCD)DNA侵?jǐn)_(recA)分支遷移(recA)內(nèi)切酶(recBCD)DNA連接酶5′3′5′3′5′3′5′3′5′3′5′3′5′3′5′3′5′3′5′3′5′3′5′3′5′3′5′3′3′3′5′3′5′3′3′5′5′3′5′3′5′3′Holiday中間體5′3′5′3′5′3′5′3′④Holliday中間體

4、切開并修復(fù)，形成兩個(gè)雙鏈重組體DNA，分別為：1、片段重組體（見模型圖右邊產(chǎn)物）：切開的鏈與原來斷裂的是同一條鏈，重組體含有一段異源雙鏈區(qū)，其兩側(cè)來自同一親本DNA。2、拼接重組體（見模型圖左邊產(chǎn)物）：切開的鏈并非原來斷裂的鏈，重組體異源雙鏈區(qū)的兩側(cè)來自不同親本DNA。Holiday中間體5′3′5′3′5′3′5′3′5′3′5′5′5′3′3′3′5′5′5′5′3′3′3′3′5′5′5′5′3′3′3′3′5′5′5′5′3′3′3′3′5′5′5′5′3′3′3′3′內(nèi)切酶(ruvC)內(nèi)切酶(ruvC)DNA連

5、接酶DNA連接酶拼接重組體片段重組體二、細(xì)菌的基因轉(zhuǎn)移與重組（一）接合作用當(dāng)細(xì)胞與細(xì)胞、或細(xì)菌通過菌毛相互接觸時(shí)，質(zhì)粒DNA從一個(gè)細(xì)胞（細(xì)菌）轉(zhuǎn)移至另一細(xì)胞（細(xì)菌）的DNA轉(zhuǎn)移稱為接合作用(conjugation)?？山雍腺|(zhì)粒如F因子(Ffactor)質(zhì)粒——細(xì)菌染色體外的小型環(huán)狀雙鏈DNA分子（二）轉(zhuǎn)化作用通過自動(dòng)獲取或人為地供給外源DNA，使細(xì)胞或培養(yǎng)的受體細(xì)胞獲得新的遺傳表型，稱為轉(zhuǎn)化作用(transformation)。例：溶菌時(shí)，裂解的DNA片段被另一細(xì)菌攝取。1943年，Avery將有毒型肺炎雙球菌DNA與無

6、毒型肺炎雙球菌一起培養(yǎng)，結(jié)果使無毒型肺炎雙球菌轉(zhuǎn)變?yōu)橛卸拘头窝纂p球菌。其原因就是有毒型肺炎雙球菌DNA進(jìn)入無毒型肺炎雙球菌中，引起其遺傳性狀改變。（三）轉(zhuǎn)導(dǎo)作用當(dāng)病毒從被感染的（供體）細(xì)胞釋放出來、再次感染另一（供體）細(xì)胞時(shí)，發(fā)生在供體細(xì)胞與受體細(xì)胞之間的DNA轉(zhuǎn)移及基因重組即為轉(zhuǎn)導(dǎo)作用(transduction)。λ噬菌體的生活史溶菌生長(zhǎng)途徑(lysispathway)溶源菌生長(zhǎng)途徑(lysogenicpathway)例溶源生長(zhǎng)途徑（整合途徑）：噬菌體整合進(jìn)宿主細(xì)菌染色體，隨宿主菌DNA復(fù)制而復(fù)制。溶菌生長(zhǎng)途徑（裂解途

7、徑）：噬菌體DNA在宿主菌內(nèi)迅速復(fù)制，溶解細(xì)菌，產(chǎn)生新生噬菌體。轉(zhuǎn)染：是特殊形式的轉(zhuǎn)化，是離體狀態(tài)的完整的病毒噬菌體DNA/RNA感染受體菌而引起的后者遺傳型和表型發(fā)生的變化當(dāng)病毒從被感染的（供體）細(xì)胞釋放出來、再次感染另一（供體）細(xì)胞時(shí)，發(fā)生在供體細(xì)胞與受體細(xì)胞之間的DNA轉(zhuǎn)移及基因重組即為轉(zhuǎn)導(dǎo)作用。三、位點(diǎn)特異重組位點(diǎn)特異重組(site-specificrecombination)是由整合酶催化，在兩個(gè)DNA序列的特異位點(diǎn)間發(fā)生的整合作用：參與表達(dá)的調(diào)節(jié)發(fā)育過程中程序性的DNA重排有些病毒或者質(zhì)粒復(fù)制循環(huán)過程中發(fā)生的

8、整合與切除等等例（一）λ噬菌體DNA的整合λ噬菌體的整合酶識(shí)別噬菌體和宿主染色體的特異靶位點(diǎn)發(fā)生選擇性整合；反轉(zhuǎn)錄病毒整合酶可特異地識(shí)別、整合反轉(zhuǎn)錄病毒cDNA的長(zhǎng)末端重復(fù)序列(longterminalrepeat,LTR)。例（二）細(xì)菌的特異位點(diǎn)重組沙門氏菌H片段倒位決定鞭毛相轉(zhuǎn)變hix為反向重復(fù)序列，它們之間的H