基因重組的基本過程
試述基因重組的基本過程。?
? ? ? ?是由于不同DNA鏈的斷裂和連接而產(chǎn)生DNA片段的交換和重新組合,形成新DNA分子的過程。發(fā)生在生物體內(nèi)基因的交換或重新組合。包括同源重組、位點(diǎn)特異性重組、轉(zhuǎn)座作用和異常重組四大類。是生物遺傳變異的一種機(jī)制。
指整段DNA在細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞間,甚至在不同物種之間進(jìn)行交換,并能在新的位置上復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯。在進(jìn)化、繁殖、病毒感染、基因表達(dá)以致癌基因激活等過程中,基因重組都起重要作用?;蛑亟M也歸類為自然突變現(xiàn)象?;蚬こ淌窃谠嚬軆?nèi)按人為的設(shè)計實施基因重組的技術(shù),也稱為重組DNA。
有目的的將一個個體細(xì)胞內(nèi)的遺傳基因轉(zhuǎn)移到另一個不同性狀的個體細(xì)胞內(nèi)DNA分子,使之發(fā)生遺傳變異的過程。來自供體的目的基因被轉(zhuǎn)入受體細(xì)菌后,可進(jìn)行基因產(chǎn)物的表達(dá),從而獲得用一般方法難以獲得的產(chǎn)品,如胰島素、干擾素、乙型肝炎疫苗等是通過以相應(yīng)基因與大腸桿菌或酵母菌的基因重組而大量生產(chǎn)的。即基因重組
由于基因的獨(dú)立分配或連鎖基因之間的交換而在后代中出現(xiàn)親代所沒有的基因組合。
原核生物的基因重組有轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)和接合等方式。受體細(xì)胞直接吸收來自供體細(xì)胞的DNA片段,并使它整合到自己的基因組中,從而獲得供體細(xì)胞部分遺傳性狀的現(xiàn)象,稱為轉(zhuǎn)化。通過噬菌體媒介,將供體細(xì)胞DNA片段帶進(jìn)受體細(xì)胞中,使后者獲得前者的部分遺傳性狀的現(xiàn)象,稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)。自然界中轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象較普遍,可能是低等生物進(jìn)化過程中產(chǎn)生新的基因組合的一種基本方式。供體菌和受體菌的完整細(xì)胞經(jīng)直接接觸而傳遞大段DNA遺傳信息的現(xiàn)象,稱為接合。細(xì)菌和放線菌均有接合現(xiàn)象。高等動植物中的基因重組通常在有性生殖過程中進(jìn)行,即在性細(xì)胞成熟時發(fā)生減數(shù)分裂時同源染色體的部分遺傳物質(zhì)可實現(xiàn)交換,導(dǎo)致基因重組?;蛑亟M是雜交育種的生物學(xué)基礎(chǔ),對生物圈的繁榮昌盛起重要作用,也是基因工程中的關(guān)鍵性內(nèi)容。
從廣義上講,任何造成基因型變化的基因交流過程,都叫做基因重組。而狹義的基因重組僅指涉及DNA分子內(nèi)斷裂—復(fù)合的基因交流。真核生物在減數(shù)分裂時,通過非同源染色體的自由組合形成各種不同的配子,雌雄配子結(jié)合產(chǎn)生基因型各不相同的后代,這種重組過程雖然也導(dǎo)致基因型的變化,但是由于它不涉及DNA分子內(nèi)的斷裂c復(fù)合,因此,不包括在狹義的基因重組的范圍之內(nèi)。
根據(jù)重組的機(jī)制和對蛋白質(zhì)因子的要求不同,可以將狹義的基因重組分為三種類型,即同源重組、位點(diǎn)特異性重組和異常重組。同源重組的發(fā)生依賴于大范圍的DNA同源序列的聯(lián)會,在重組過程中,兩條染色體或DNA分子相互交換對等的部分。真核生物的非姊妹染色單體的交換、細(xì)菌以及某些低等真核生物的轉(zhuǎn)化、細(xì)菌的轉(zhuǎn)導(dǎo)接合、噬菌體的重組等都屬于這種類型。大腸桿菌的同源重組需要RecA蛋白,類似的蛋白質(zhì)也存在于其他細(xì)菌中。位點(diǎn)特異性重組發(fā)生在兩個DNA分子的特異位點(diǎn)上。它的發(fā)生依賴于小范圍的DNA同源序列的聯(lián)會,重組也只限于這個小范圍。兩個DNA分子并不交換對等的部分,有時是一個DNA分子整合到另一個DNA分子中。這種重組不需要RecA蛋白的參與。異常重組發(fā)生在順序不相同的DNA分子間,在形成重組分子時往往依賴于DNA的復(fù)制而完成重組過程。例如,在轉(zhuǎn)座過程中,轉(zhuǎn)座因子從染色體的一個區(qū)段轉(zhuǎn)移到另一個區(qū)段,或從一條染色體轉(zhuǎn)移到另一條染色體。這種類型的重組也不需要RecA蛋白的參與。
基因重組只發(fā)生在減數(shù)分裂過程和基因工程中(三倍體、病毒、細(xì)菌等不能基因重組)