第 5-1 章。基因水平转移
高阶类别：【生物学】第五章【细胞分裂与癌症】(https://jb243.github.io/pages/71)
1. 病毒
2. 细菌重组
3. 移动 DNA
4. 胞间连丝
1. 病毒
2.细菌重组
⑴ 如何将外部DNA导入细胞内
① 转化：CaCl2 转化等。
② 转导：利用噬菌体等病毒将DNA导入细胞系的方法。
③ 转染：将DNA直接注射到细胞系中。
④ 共轭
⑤ 电穿孔
⑥ 显微注射
⑦ 基因枪
图1. 通过基因枪法进行基因插入
⑧ 原生质体形成：酵母、植物细胞原生质体
⑵ 转化：细菌从外部环境中摄取DNA，导致其基因型和表型发生变化的过程。
① 实验者必须将微生物制备成感受态细胞，以利于DNA结合。
② 基因组图谱可以通过转化构建：基因位置越近，越有可能同时进行转化。
⑶ 转导：噬菌体将基因从一种宿主细菌转移到另一种宿主细菌的过程。
① 通常使用裂解噬菌体，但在特殊情况下也可以使用溶原噬菌体。
② 第一第一。噬菌体感染细菌，然后细菌成为供体细胞。
③ 第二第二。噬菌体 DNA 进行复制，细胞合成大量由噬菌体基因编码的蛋白质。
○ 在此期间，噬菌体蛋白会阻止宿主细胞合成由其自身 DNA 编码的蛋白质。
○ 宿主细胞的 DNA 片段化。
④ 第三第。当新的噬菌体颗粒组装时，含有特定宿主基因的细菌 DNA 片段有时可能被包装到噬菌体衣壳中。
⑤ 第 4。当携带这种细菌 DNA 的噬菌体感染受体细菌时，供体细胞和受体细胞之间就会发生重组。这个过程是同源重组，类似于交叉。
⑥ 第 5。因此，重组细胞的基因型可能与供体细胞和受体细胞不同。
⑦ 基因组图谱可以通过转导构建。
⑷接合：遗传物质在两个暂时相邻的细菌之间直接转移的现象。
① 质粒：细菌用来共享抗生素耐药性信息的小型环状 DNA 分子。
② F质粒
○ F 质粒：由25个基因组成，其中大部分是性菌毛形成所必需的（例如tra基因）。
○ 拥有F质粒的细胞被称为供体细胞（F+），而没有F质粒的细胞被称为受体细胞（F-）。
○ F+ 细胞将 F 质粒转移至 F- 细胞，将其转化为 F+ 细胞。
③ 一般供体菌株接合：遗传物质通过性菌毛从供体细胞转移到受体细胞。
○ 第一第一。 F+ 细胞与 F- 细胞形成接合桥，并且质粒的一条链被切割。
○ 接收单元格的条件：必须是rec+。
○ 第二第二。使用未断裂的链作为模板，供体细胞合成一条新的互补链。» ○ 第三第。与此同时，断裂的链分离，一端进入 F- 细胞。
○ 第 4。在受体细胞中，质粒链自身连接形成完整的环状质粒。
○ 第五th。受体细胞变成 F+ 细胞。
○ 接合桥通常在整个染色体和剩余的 F 因子完全转移之前断裂。
○ 受体细胞保留了供体细胞的部分 DNA。
○ 由于 F 质粒是最后转移的，因此 F- 细胞很少会变成 F+ 细胞。
○ 缺点：该过程的频率极低。
图2. 细菌之间的接合
图 3. 一般供体菌株接合
③ 高频重组菌株接合
○ 高频重组（Hfr）供体细胞：F因子整合到染色体DNA（Bac）中的菌株。
○ F 质粒随机插入基因组中。
○ 解决了 F+-F- 共轭的低频问题。
○ 转移 F 质粒和部分染色体，导致细菌 DNA 重组。
○ F系数最后传送，放卷方向（顺时针或逆时针）根据其相对位置而变化。
④ 间断交配技术：应用于构建基因组图谱。
图4. 中断的交配技术过程
图 5. 中断交配技术结果
○ 第一第一。 Hfr 菌株为 strs leu+ thr+ azir tonr lac+ gal+。
○ 状况：抗生素敏感性、原养型（非营养缺陷型）
○ 第二第二。 F 应变为 strr leu- thr- azis tons lac- gal-。
○ 病情：抗生素耐药性、营养缺陷型
○ 第三第。在含有链霉素但不含苏氨酸和亮氨酸的培养基中培养：只有含有 strr leu+ thr+ 的菌株才能存活。
○ 第 4。 azir 在结合后还能存活 8 分钟：azir 紧邻 strr leu+ thr+。
○ 第五th。 tons 在结合后还能存活 10 分钟：tons 紧邻 strr leu+ thr+ azir。
○ 第六th。 lac+ 在结合后另外存活 16 分钟：lac+ 紧邻 strr leu+ thr+ azir tons。
○ 7th。 gal+ 在结合后另外存活 25 分钟：gal+ 紧邻 strr leu+ thr+ azir tons lac+。
3.移动DNA
⑴移动DNA可以诱发突变。
⑵ 1型. 转座子
① 定义：“剪切和粘贴”机制。
○ 研究最多的转座子包括 Tn5、Tn9 和 Tn10。
② 组件 1. 转座元件
○ 负责移动性的实际 DNA 片段。
③ 组件 2. 插入序列 (IS)
○ 少于 2,500 个碱基对。
○ 特点
○ 插入序列位于转座子的两端。»> ○ 抗生素抗性基因可能位于中心区域。
○ 一对插入序列同时被剪切。
○ 2-1. 转座酶基因
○ 催化基因插入另一个位置。
○ 2-2. 反向重复序列 (IR)
○ 位于插入序列两端的序列。
○ 彼此相同但方向相反。
○ 示例
5’-ATCCGGT- ··· - [转座酶基因] - ··· -ACCGGAT-3’
3’-TAGGCCA- ··· - [转座酶基因] - ··· -TGGCCTA-5’
○ 上例为插入序列，5’-ATCCGGT-3’ 和 5’-ACCGGAT-3’ 为反向重复序列。
○ 20 ~ 40 个核苷酸
图 6. 转座子上插入序列和反向重复序列的位置
④ AC-DS系统：McClintock的研究
图 7. McClintock 的研究
○ 箭头：表示换位的可能性。
○ Ac（激活剂）：编码转座酶，使其能够自行转座。
○ Ds (Dissociator)：可以被Ac转座但不编码转座酶基因的因子。
○ Ds 在 Ac 的影响下转座，在不同位置覆盖基因 C 的遗传密码。
○ Ac 独立转座，将基因 C 的遗传密码覆盖在不同位置。
○ 斑点玉米粒上斑点的大小与发育过程中发生转位的时间有关。
⑶ 2型. 逆转录转座子
① 定义：“复制粘贴”机制。
② mRNA → cDNA → 插入另一个DNA位置。
⑷ 类型 3. LINE（长散布元素）（例如，L1）
⑸ 类型 4. SINE（短散布元件）（例如 Alu）
4. 胞间连丝
⑴ 胞间连丝：植物细胞之间允许信号和物质交换的细胞连接。
⑵相邻细胞的细胞膜相连。
⑶植物病毒通过胞间连丝移动到邻近细胞。
输入：2015.7.12 00:08