生工微生物遗传转座因子课件.ppt
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1、关于生工微生物遗传转关于生工微生物遗传转座因子座因子第1页,此课件共33页哦主要内容主要内容6.1 6.1 转座子概述转座子概述6.2 6.2 细菌转座子的类型和结构细菌转座子的类型和结构6.3 6.3 细菌转座子的遗传效应和应用细菌转座子的遗传效应和应用第2页,此课件共33页哦6.1 6.1 转座子概述转座子概述6.1.1 6.1.1 概念概念概念概念n n转座因子(转座因子(转座因子(转座因子(transposable element,TEtransposable element,TEtransposable element,TEtransposable element,TE)是细胞中能改
2、变自身)是细胞中能改变自身)是细胞中能改变自身)是细胞中能改变自身座位的一段座位的一段座位的一段座位的一段DNADNADNADNA序列,它可以从复制子的一个座位跳跃到另一个座序列,它可以从复制子的一个座位跳跃到另一个座序列,它可以从复制子的一个座位跳跃到另一个座序列,它可以从复制子的一个座位跳跃到另一个座位,已从同一个细胞的一个复制子跳跃到另一个复制子,位,已从同一个细胞的一个复制子跳跃到另一个复制子,位,已从同一个细胞的一个复制子跳跃到另一个复制子,位,已从同一个细胞的一个复制子跳跃到另一个复制子,DNADNADNADNA片断的片断的片断的片断的这种运动称为转座。这种运动称为转座。这种运动称
3、为转座。这种运动称为转座。这段会跳跃的这段会跳跃的这段会跳跃的这段会跳跃的DNADNADNADNA片断称为转座子片断称为转座子片断称为转座子片断称为转座子 。n n第一个转座因子是美国遗传学家第一个转座因子是美国遗传学家第一个转座因子是美国遗传学家第一个转座因子是美国遗传学家McClintockMcClintockMcClintockMcClintock于于于于20202020世纪世纪世纪世纪50505050年代通过对年代通过对年代通过对年代通过对玉米的遗传研究中发现的,现在认为转座子存在于地球上所有玉米的遗传研究中发现的,现在认为转座子存在于地球上所有玉米的遗传研究中发现的,现在认为转座子存
4、在于地球上所有玉米的遗传研究中发现的,现在认为转座子存在于地球上所有的生物。转座子学说使的生物。转座子学说使的生物。转座子学说使的生物。转座子学说使McClintockMcClintockMcClintockMcClintock荣获荣获荣获荣获1983198319831983年诺贝尔生理医学年诺贝尔生理医学年诺贝尔生理医学年诺贝尔生理医学奖。奖。奖。奖。第3页,此课件共33页哦是基因组内相对独立的、可移动序列是基因组内相对独立的、可移动序列是基因组内相对独立的、可移动序列是基因组内相对独立的、可移动序列。它们不必借用噬菌体或。它们不必借用噬菌体或。它们不必借用噬菌体或。它们不必借用噬菌体或质粒
5、的形式就可以从基因组的一个部位直接转移到另一个部位。质粒的形式就可以从基因组的一个部位直接转移到另一个部位。质粒的形式就可以从基因组的一个部位直接转移到另一个部位。质粒的形式就可以从基因组的一个部位直接转移到另一个部位。转座子每次移动时携带着转座必需的基因一起在基因组内跃迁,所以转转座子每次移动时携带着转座必需的基因一起在基因组内跃迁,所以转转座子每次移动时携带着转座必需的基因一起在基因组内跃迁,所以转转座子每次移动时携带着转座必需的基因一起在基因组内跃迁,所以转座子又称座子又称座子又称座子又称跳跃基因跳跃基因跳跃基因跳跃基因(jumping genejumping genejumping g
6、enejumping gene)。)。)。)。转座子是基因组的正常组成成分转座子是基因组的正常组成成分转座子是基因组的正常组成成分转座子是基因组的正常组成成分,不以独立的形式存在(如噬,不以独立的形式存在(如噬,不以独立的形式存在(如噬,不以独立的形式存在(如噬菌体或质粒菌体或质粒菌体或质粒菌体或质粒DNADNADNADNA)。)。)。)。转座的发生不依赖于转座子和靶位点之间任何的序列同源性转座的发生不依赖于转座子和靶位点之间任何的序列同源性转座的发生不依赖于转座子和靶位点之间任何的序列同源性转座的发生不依赖于转座子和靶位点之间任何的序列同源性。转座以很低的频率发生(睡美人),而且转座子的插入
7、是随机转座以很低的频率发生(睡美人),而且转座子的插入是随机转座以很低的频率发生(睡美人),而且转座子的插入是随机转座以很低的频率发生(睡美人),而且转座子的插入是随机的的的的.6.1.2 转座子的特点第4页,此课件共33页哦6.1.3 转座子的分类两个基本类型:两个基本类型:两个基本类型:两个基本类型:DNADNADNADNA转座子:一种是以编码蛋白质的转座子:一种是以编码蛋白质的转座子:一种是以编码蛋白质的转座子:一种是以编码蛋白质的DNADNA序列的形式存在,序列的形式存在,序列的形式存在,序列的形式存在,其编码的蛋白能直接操作其编码的蛋白能直接操作其编码的蛋白能直接操作其编码的蛋白能直
8、接操作DNADNADNADNA,从而使转座子,从而使转座子,从而使转座子,从而使转座子能够在基能够在基能够在基能够在基因组内繁殖其自身因组内繁殖其自身因组内繁殖其自身因组内繁殖其自身。RNARNA作为中介:与反转录病毒有关,并且它们可移作为中介:与反转录病毒有关,并且它们可移动的特性来自于它们能由动的特性来自于它们能由RNARNARNARNA转录物产生转录物产生转录物产生转录物产生DNADNADNADNA拷贝,这拷贝,这拷贝,这拷贝,这种种种种DNADNADNADNA拷贝然后被整合到基因组的新位点。拷贝然后被整合到基因组的新位点。第5页,此课件共33页哦6.2 6.2 细菌转座子细菌转座子细菌
9、中可转座的遗传因子可分为四类细菌中可转座的遗传因子可分为四类uu 插入序列插入序列插入序列插入序列uu 转座子转座子转座子转座子uu 接合型转座子接合型转座子接合型转座子接合型转座子uu 某些温和性噬菌体某些温和性噬菌体某些温和性噬菌体某些温和性噬菌体第6页,此课件共33页哦6.2.1 6.2.1 插入序列插入序列最简单的转座子,被称为插入序列最简单的转座子,被称为插入序列ISIS(insertion sequences,ISinsertion sequences,IS)。)。ISIS元件是细菌元件是细菌染色体和质粒的正常组成部分,表示法一般按照染色体和质粒的正常组成部分,表示法一般按照发现的
10、顺序或发现人的意愿,用阿拉伯数字表示,发现的顺序或发现人的意愿,用阿拉伯数字表示,如如IS1,IS2IS1,IS2等。等。ISIS元件是独立的结构单位,每个元件只编码为元件是独立的结构单位,每个元件只编码为自身转座所需要的蛋白质。自身转座所需要的蛋白质。第7页,此课件共33页哦ISISISIS元件具有一个典元件具有一个典型的结构,它的型的结构,它的末端为末端为反向重复序反向重复序反向重复序反向重复序列列列列,而与其相连的,而与其相连的,而与其相连的,而与其相连的宿主宿主宿主宿主DNADNADNADNA的末端为的末端为的末端为的末端为短短短短的正向重复序列的正向重复序列的正向重复序列的正向重复序
11、列。ISIS结构结构第8页,此课件共33页哦在插入部位,在插入部位,IS DNAIS DNA总是和很短的正向重复序列总是和很短的正向重复序列(direct repeatsdirect repeats)相连。但在插入之前靶部位)相连。但在插入之前靶部位只有这两个重复序列中的一个。转座后在转座子只有这两个重复序列中的一个。转座后在转座子的两侧各存在一个此序列的拷贝。的两侧各存在一个此序列的拷贝。转座的结果是靶部位序列形成了两个正向重转座的结果是靶部位序列形成了两个正向重复序列。复序列。第9页,此课件共33页哦当在一段当在一段当在一段当在一段DNADNADNADNA序列中见到这种结构类型时,可被用来
12、鉴序列中见到这种结构类型时,可被用来鉴序列中见到这种结构类型时,可被用来鉴序列中见到这种结构类型时,可被用来鉴别转座子。别转座子。别转座子。别转座子。反向重复序列标明了转座子的末端。所有类型转座子的反向重复序列标明了转座子的末端。所有类型转座子的反向重复序列标明了转座子的末端。所有类型转座子的反向重复序列标明了转座子的末端。所有类型转座子的转座皆需转座酶(转座皆需转座酶(转座皆需转座酶(转座皆需转座酶(transposasetransposasetransposasetransposase)对末端的识别。)对末端的识别。所有的所有的所有的所有的ISIS元件皆含有一个单一的长编码区,其起始于一元
13、件皆含有一个单一的长编码区,其起始于一元件皆含有一个单一的长编码区,其起始于一元件皆含有一个单一的长编码区,其起始于一端的反向重复序列之内,而刚好终止于另一端的反向重端的反向重复序列之内,而刚好终止于另一端的反向重端的反向重复序列之内,而刚好终止于另一端的反向重端的反向重复序列之内,而刚好终止于另一端的反向重复序列之前或之内,它编码转座酶。复序列之前或之内,它编码转座酶。复序列之前或之内,它编码转座酶。复序列之前或之内,它编码转座酶。第10页,此课件共33页哦6.2.2 6.2.2 细菌转座子细菌转座子(Tn)(Tn)将带有抗性基因并能在不同将带有抗性基因并能在不同将带有抗性基因并能在不同将带
14、有抗性基因并能在不同DNADNADNADNA分子间移动的遗传单位分子间移动的遗传单位叫做细菌转座子(叫做细菌转座子(bacterial transposon,Tnbacterial transposon,Tnbacterial transposon,Tnbacterial transposon,Tn)一般带有抗性基因,容易被鉴定,所以研究得较为深入一般带有抗性基因,容易被鉴定,所以研究得较为深入一般带有抗性基因,容易被鉴定,所以研究得较为深入一般带有抗性基因,容易被鉴定,所以研究得较为深入TnTnTnTn还带有其它基因,如乳糖发酵基因、胞外肠毒素基还带有其它基因,如乳糖发酵基因、胞外肠毒素基还
15、带有其它基因,如乳糖发酵基因、胞外肠毒素基还带有其它基因,如乳糖发酵基因、胞外肠毒素基因等因等因等因等第11页,此课件共33页哦6.2.3 6.2.3 细菌转座子的分类细菌转座子的分类复合转座子复合转座子复合转座子复合转座子有两个完全相同或类似的插入序列(有两个完全相同或类似的插入序列(有两个完全相同或类似的插入序列(有两个完全相同或类似的插入序列(ISISISIS)和某种抗药性基因组成的复合因子)和某种抗药性基因组成的复合因子)和某种抗药性基因组成的复合因子)和某种抗药性基因组成的复合因子两个两个两个两个ISISISIS在在在在TnTnTnTn中做反向或正向排列,中做反向或正向排列,中做反向
16、或正向排列,中做反向或正向排列,ISISISIS可单独转座,也可带动整个可单独转座,也可带动整个可单独转座,也可带动整个可单独转座,也可带动整个TnTnTnTn转转转转座。座。座。座。第12页,此课件共33页哦复杂转座子(复杂转座子(复杂转座子(复杂转座子(TnATnATnATnA转座子)转座子)长度约长度约长度约长度约5000bp5000bp5000bp5000bp,两端是长度,两端是长度,两端是长度,两端是长度30-40bp30-40bp30-40bp30-40bp的末端反向重复序列(的末端反向重复序列(的末端反向重复序列(的末端反向重复序列(IRIRIRIR),),),),或正向重复序列
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