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1、Ch2. Genomic DNA, Genes 基因gene具有遗传功能的DNA片段。 基因组genome细胞内所携带的全部遗传信息DNA的总和；对多倍体生物指单倍体DNA的总和。 编码蛋白的结构基因 基因组DNA 复制转录的调控序列 功能尚不清楚的区域,病毒基因组 核基因组 原核生物基因组 真核生物基因组 线粒体DNA 核外遗传物质 叶粒体DNA 质粒DNA 非独立的基因组： 转位因子能在基因组DNA中移动的DNA序列，不能独立存在，需插入核或核外DNA中。,2.1病毒基因组的结构 外壳蛋白：识别、侵袭特定的宿主细 胞，并保护基因组不被 核酸酶破坏； DNA（RNA）：编码结构蛋白和少量调
2、调控蛋白。 不能独立复制，必需进入宿主细胞，借助细胞内一些酶类和细胞器才能得以复制。,病毒基因组的结构： 1.基因组较小，大小差异较大； 乙肝病毒DNA 3kb，编码4种蛋白质 痘病毒DNA 300kb，编码几百种蛋白 基因组越小，编码蛋白越少，对寄主依赖性越大。 2.化学组成多样； DNA病毒、RNA病毒 单链、双链 线状、环状,单链环状DNA，基因组共5386个核苷酸，共编码11个蛋白质，构成3个转录单元，编码序列共6078个核苷酸。 其中非编码序列只有217/5386，不足5%。,3.基因重叠现象,实质：两个基因虽共用一段核苷酸序列，但其读码结构互不相同，编码不同的蛋白质。 意义：使DN
3、A的利用率提高，是基因表达调控的方式之一。 目前，在少数原核生物（大肠杆菌、病毒）中发现，在少数真核生物中也发现了类似的基因重叠现象（果蝇）。,4.大部分DNA序列用于编码，只有很少序列不编码（非编码序列较少）； 5. 基因组中功能基因丛集成一个或几个特定区域，构成多顺反子结构； 6. 除反转录病毒外，病毒基因组只有一个拷贝； 7.有的病毒基因组中具有宿主细胞基因组的结构特点；,2.2 原核生物基因组 细菌基因组的结构特点： 1. 拟核（类核）结构； 2. 存在多顺反子结构； 3. 除RNA基因外，基本是单拷贝的； 利于核糖体的快速组装，短时间内合成 大量核糖体。 4. 非编码序列相对较少；
4、5. 存在不同的功能识别区 复制起始区、复制终止区等,大肠杆菌的类核结构,核中央由支架蛋白和RNA组成，环状双链DNA绕在支架蛋白的外围，只有一个复制起点，DNA与细胞膜粘在一起DNA上有结合蛋白。,大肠杆菌基因组结构： 1. 基因组DNA在4000kb，估计有3500个基因，已确定的基因有900个，已确定有260个基因具有操纵子结构（75个操纵子中），每个基因平均长度1000bp； 2. 已确定的基因中，多数是与代谢有关的酶、核糖体蛋白； 3. 大多数基因是随机分布的，两条单链作为模板的概率基本相等； 4. 多数基因都是单拷贝。,2.3真核生物核基因组的特点 1.基因组较大， 低等真核生物：
5、107-108 bp,较原核生物大10倍； 高等真核生物：5X108-1010 bp，某些植物和两栖生物可达1011 bp； 哺乳类生物大于2X109它们可编码100万个基因。 2.真核生物核DNA与蛋白质结合，形成核小体，再缠绕成染色质（染色体）；,Nucleosome structure,Nucleosome core (left) 146 bp DNA; 1 3/4 turns of DNA DNA is negatively supercoiled two each: H2A, H2B, H3, H4 (histone octomer) Nucleosome (right) 200 b
6、p DNA; 2 turns of DNA plus spacer also includes H1 histone,Nucleofilament structure,3. 基因组一般为双倍体（diploid）; 4. 基因为单顺反子。一个基因单独转录，一个基 因 一条mRNA, 翻译成一条多肽链； 5. 存在大量重复序列，重复次数可高达百万倍； 6. 基因组中非编码序列多余编码序列，有大量的 冗余DNA； 7. 大部分基因有内含子，因此基因不连续； 8. 具有多个复制起点，而每个复制子的长度较小。 真核生物基因组的特点： 重复性、基因家族、不连续性。,Properties of the hu
7、man genome Nuclear the haploid human genome has 3 X 109 bp of DNA single-copy DNA comprises 75% of the human genome the human genome contains 30,000 to 40,000 genes most genes are single-copy in the haploid genome genes are composed of from 1 to 75 exons genes vary in length from 2,300,000 bp Alu se
8、quences are present throughout the genome Mitochondrial circular genome of 17,000 bp contains 40 genes,1. The genomic landscape shows marked variation in the distribution of a number of features, including genes, transposable elements, GC content, CpG islands and recombination rate. This gives us im
9、portant clues about function. For example, the developmentally important HOX gene clusters are the most repeat-poor regions of the human genome, probably reflecting the very complex coordinate regulation of the genes in the clusters.,2.There appear to be about 30,00040,000 protein-coding genes in th
10、e human genome. only about twice as many as in worm or fly. However, the genes are more complex, with more alternative splicing generating a larger number of protein products.,3.The full set of proteins (the proteome) encoded by the human genome is more complex than those of invertebrates. This is d
11、ue in part to the presence of vertebrate-specific protein domains and motifs (an estimated 7% of the total), but more to the fact that vertebrates appear to have arranged pre-existing components into a richer collection of domain architectures.,4. Hundreds of human genes appear likely to have result
12、ed from horizontal transfer from bacteria at some point in the vertebrate lineage. Dozens of genes appear to have been derived from transposable elements.,5.Although about half of the human genome derives from transposable elements, there has been a marked decline in the overall activity of such ele
13、ments in the hominid lineage. DNA transposons appear to have become completely inactive and long-terminal repeat (LTR) retroposons may also have done so.,6.The pericentromeric and subtelomeric regions of chromosomes are fillled with large recent segmental duplications of sequence from elsewhere in t
14、he genome. Segmental duplication is much more frequent in humans than in yeast, fly or worm.,7.Analysis of the organization of Alu elements explains the longstanding mystery of their surprising genomic distribution, and suggests that there may be strong selection in favour of preferential retention
15、of Alu elements in GC-rich regions and that these selfish elements may benefit their human hosts.,8.The mutation rate is about twice as high in male as in female meiosis, showing that most mutation occurs in males. 9.Cytogenetic analysis of the sequenced clones confirms suggestions that large GC-poo
16、r regions are strongly correlated with dark G-bands in karyotypes.,10.Recombination rates tend to be much higher in distal regions (around 20 megabases (Mb) of chromosomes and on shorter chromosome arms in general, in a pattern that promotes the occurrence of at least one crossover per chromosome ar
17、m in each meiosis.,11.More than 1.4 million single nucleotide polymorphisms (SNPs) in the human genome have been identified. This collection should allow the initiation of genome-wide linkage disequilibrium mapping of the genes in the human population.,Classes of repetitive DNA,Interspersed (dispers
18、ed) repeats (e.g., Alu sequences),TTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGG,Tandem repeats (e.g., microsatellites),GCTGAGG,GCTGAGG,GCTGAGG,基因组结构与进化的关系： 1.基因组的物质组成从多样 单一； DNA、RNA分工明确 单链、双链，线状、环状 双链线状 2. 基因组由小 大； 3. DNA的利用率越来越低；（多拷贝、非编码 区、基因不连续） 4. 调控序列增多，调控方式更复杂。,重复性（重复序列） DNA的复杂性 Cot1/2=1/ k 基因的重复次数=实际长度 / DNA复杂度 据基
19、因组重复次数高低： 单拷贝序列 重复序列 轻度重复序列 2 101 中度重复序列 10 103 高度重复序列 103 106,1. 单拷贝序列： 只有一个拷贝，占基因组的40-70%. 主要是功能基因。 2. 轻度重复 基因组中有2-10个拷贝, 主要是组蛋白和tRNA基因. 几个基因都有功能, 编码同一个蛋白质或tRNA; 分两种 几个拷贝中有的有功能,有的无功能（假基因） 假基因结构与功能基因相同，但不表达。 突变失活，启动子缺陷,3.中度重复序列 拷贝数有几十至几千个，一般无RNA转录产物（非编码序列）,一般认为与基因的表达调控有关(包括转录调控序列，复制控制序列，转录后的加工等). 这
20、类序列的平均长度是300bp左右. 长周期分散的重复序列 5000bp 分两种 短周期分散的重复序列 100 300bp,4. 高度重复序列 重复次数 103 106 ，序列较短，大部分集中在异染色质中（中心粒和端粒的附近）真核生物中含1020%。 特点：A、T含量高，序列简单，不转录， 其功能尚不清楚。,卫星DNA（satellite DNA） 含有异常的碱基，在密度梯度离心中形成一种区别于其它DNA的卫星条带。 通常由数千个较长的串联排列的相关序列构成。 重复单位常存在序列变异，反映卫星DNA可能在经过串联重复后发生突变、重复和缺失而得以进化。在真核生物之间， satellite DNA
21、总量在2%5%，甚至在亲缘关系密切相关的两个物种之间， satellite DNA也会有悬殊的差别。,应用：1. 生物进化 2. DNA指纹图谱（亲子鉴定） 3.RFLP分析 检测基因缺失、突变、 扩增 微卫星DNA minisatellite DNA 高度多态性 短串联重复:2-8个碱基的重复,有的短串联重复具有个体差异,即所谓的STR(Short Tandem Repeat),基因家族 gene family 1.概念 基因组中来源相同、结构相似、功能相关的一组基因成为基因家族（gene family）。一些基因彼此靠近，成串地排列在一起，这种基因排列结构叫基因簇（gene cluster
22、）。在基因家族结构中经常会看到基因簇结构。 基因簇多顺反子结构,分类： 串联重复多基因家族 组蛋白、tRNA rRNA 分散重复多基因家族 Alu 家族 不同组织、细胞类型、发育时期表达的多基因 家族 同工酶（珠蛋白）,真核生物中重要的基因家族 1. Alu基因家族 分散重复序列 在单倍体人基因组中有5X105个拷贝，约占人基因组的3-6%。每个重复单元的长度为300bp,含一个Alu酶切位点，因而得名。酶切后生成130bp和170bp两个片段，每个Alu片段两侧有6-20bp的同向重复序列，存在于间隔区（space）和内含子中。 功能：可能与基因转录、调控、加工有关。,ALU007 GGCC
23、GGGCGC GGTGGCTCAC GCCTGTAATC CCAGCACTTT GGGAGGCCGA GGCGGGCGGA TCACCTGAGG TCAGGAGTTC GAGACCAGCC TGGCCAACAT GGTGAAACCC CGTCTCTACT AAAAATACAA A AATTAGCCG GGCGTGGTGG CGCGCGCCTG TAATCCCAGC TACTCGGGAG G CTGAGGCAG G AGAATCGCT TGAACCCGGG AGGCGGAGGT TGCAGTGAGC CGAGATCGCG CCACTGCACT CCAGCCTGGG CGACAGAGCG AGAC
24、TCCGTC TCAAAAAAAA,LDL receptor gene,Alu repeats present within introns,Alu repeats in exons,4,4,4,5,5,5,6,6,6,Alu,Alu,Alu,Alu,X,4,6,Alu,unequal crossing over,one product has a deleted exon 5 (the other product is not shown),2. rRNA基因家族 串联重复，有转录活性 大多数真核生物rRNA基因家族 集中分布在一条或几条染色体上，以核仁区含量最高。 通常编码区较为保守，内间
25、区具有种间特异性，常被用作物种种类鉴定及进化分析。,rRNA基因家族（gene cluster）,5S rRNA 基因家族 在所有染色体上都有，分布频率较高。 一般由120bp组成每个重复单元由5sRNA基因和和转录区前的非转录区组成，重复串联形成基因簇。 非洲爪蟾卵母细胞的5sRNA基因：富含A-T的序列，由不同的15bp序列重复而成， （CAAAGTTTGAGTTTT）这段序列的串连数不同，非转录的间隔区的长度会有所改变。,真核生物tRNA基因家族 tRNA基因长约70-90bp, 基因全长约140bp； 基因之间串联重复排列； 多个不同的tRNA基因组成一个串联重复，每个基因的方向不同，
26、并单独转录。,组蛋白基因家族 与细胞DNA复制有关 中度重复序列（几十几百 个重复），不含内含子，无需转录后加工，mRNA产物无3polyA 基因家族 与DNA复制无关的组蛋白 组织特异性表达的组蛋白 单拷贝,Nucleosome structure,Nucleosome core (left) 146 bp DNA; 1 3/4 turns of DNA DNA is negatively supercoiled two each: H2A, H2B, H3, H4 (histone octomer) Nucleosome (right) 200 bp DNA; 2 turns of DNA
27、 plus spacer also includes H1 histone,特点： 组蛋白基因缺乏内含子； 组蛋白基因家族是重复序列中唯一已知具有蛋白质编码功能的基因。,珠蛋白基因家族 血红蛋白分子是珠蛋白的四聚体22，型亚基基因在16号染色体上，型亚基基因在11号染色体上，珠蛋白基因以基因家族的形式排列。,5. 基因的不连续性真核基因的重要特征 发现 1977年研究病毒mRNA 时发现，随后在 珠蛋白基因、卵清蛋白基因中证实了断裂基因的存在。 证据 1.R环结构 2.限制性内切酶分析,(exon-intron-exon)n structure of various genes,b-globi
28、n,HGPRT (HPRT),total = 1,660 bp; exons = 990 bp,histone,factor VIII,total = 400 bp; exon = 400 bp,total = 42,830 bp; exons = 1263 bp,total = 186,000 bp; exons = 9,000 bp,鸡的卵清蛋白基因用EcoR和Hind两种酶切，可得到3或4个片段，把该基因的mRNA逆转录产物cDNA（双链）用以上两种酶切，发现cDNA不能被这两种酶切。,mRNA,cDNA,酶切,（不能被酶切）,DNA,酶切,DNA中有的序列在mRNA中丢失, 且丢失部分
29、不影响基因功能, 酶切位点在内含子中。,内含子的概念 外显子extron：成熟的mRNA或蛋白质中存在的序列。（在DNA或mRNA中都存在的序列） 内含子intron：在DNA上存在，而在mRNA（或cDNA）中不存在的序列，初级转录产物加工成成熟mRNA时被切除的间隔序列。,5,3,promoter region,exons (filled and unfilled boxed regions),introns (between exons),transcribed region,translated region,mRNA structure,+1,Gene structure （一个完整
30、的具有转录功能的单元）,(exon-intron-exon)n structure of various genes,b-globin,HGPRT (HPRT),total = 1,660 bp; exons = 990 bp,histone,factor VIII,total = 400 bp; exon = 400 bp,total = 42,830 bp; exons = 1263 bp,total = 186,000 bp; exons = 9,000 bp,基因内含子的特点： 1.内含子是真核生物独有的，但并不是所有真核基因一定有内含子；（组蛋白基因家族） 2.内含子的数量和长度对不
31、同的基因不同，一般基因越长，内含子越多； 3. 在同一基因家族中，编码序列在进化过程中一直比较保守，而内含子变化迅速，差异较大； （内含子变异较外显子大）,4.内含子与外显子间的连接处有特殊的序列（序列GTAG）。 高度保守序列 不连续基因剪接成mRNA可能 遵照一种通用机制。 5. 一个基因的内含子可以是另一个基因的外显子。 （阅读框和剪切方式不同）,内含子可能的功能: 1.调控转录速度； 通过与启动子、起始位点的精确碱基配对，阻止或增强RNA聚合酶的活性，从而调控转录。 2. 内含子具有各种剪接信号，使用不同的剪接方式形成不同的成熟mRNA ；,2.4 核外遗传物质的结构及功能 质粒DNA
32、 Plasmid 质粒的结构与功能 1. 存在于原核生物、真菌和少数植物细胞中，是一种核外遗传物质，但不是细胞生存所必需的； 2. 有自己的复制起始序列，独立于核DNA进行复制；（有独立的复制系统） 3. 质粒DNA含有少量编码蛋白的基因，这些基因对宿主细胞的生存影响不大，但能改变细胞的某些性状，如抗性、降解有机物的酶等； 4. 质粒是分子生物学中最常见的克隆载体。,质粒DNA的一般特性： 1.多数质粒是闭合环状、双链超螺旋结构（covalently closed and circular DNA），简称cccDNA，少数线状； 2. 质粒具有可转移性，如F质粒； 3. 可整合性；（整合、重组
33、 DNA的交换） 4. 拷贝数； 严紧型（一个或几个） 据细胞中质粒的多少 松弛型（十几十）,5. 质粒DNA的不相容性 incompatibility 在同一个宿主细胞中，不能同时存在两种同一 不相容群的质粒（同一类型、同一复制系统的不同质粒不能同时存在于同一细胞中，但两种不同类型的质粒可存在于同一细胞中。） 6. 质粒DNA在分子生物学中的应用 基因克隆 DNA扩增 （松弛型质粒） 测序、表达,几种常见的质粒 1. 细菌质粒 F质粒 （又称F-因子或性质粒sex plasmid） 高频重组质粒，具可转移性和整合性， 拷贝数低； R质粒 抗性质粒，含抗药、分解有毒物质 等的基因； Col质粒
34、（大肠杆菌素因子） 含有编码控制大肠杆菌素合成的基因， （一种可以使不带Col质粒的细菌菌株致死的蛋白）,Ti质粒一种常用的基因工程载体 土壤中有一种叫根癌农杆菌(Agrobacterium tumerfaciens)的一种土壤微生物，它能感染90个科的双子叶植物的受伤组织。当这种土壤杆菌侵入受伤组织后，受伤组织便不断增生成为冠瘿瘤(craw gall tumor)。这种瘤的产生是由于根癌农杆菌细胞中存在的一种质粒引起的，这种质粒简称为Ti（tumor inducing）质粒。植物受伤组织细胞所发生的一系列变化就是由于Ti质粒中的一段称为T-DNA的片段插入植物细胞染色体后所引起的。,Ti质粒
35、是一种双链环状DNA分子，长度为160-250 kb，它有6个功能区： 致癌区，合成植物生长素和细胞分裂素； 冠瘿碱合成区； 冠瘿碱分解区； Ti质粒接合转移区(tra)； 毒性区（Vir）； DNA复制区（Rep）。 在致癌区和冠瘿碱合成区的两侧存在着一个25 bp直接重复序列，由这三部分所构成的DNA区域叫做T-DNA。,T-DNA,2. 酵母质粒 2u 质粒 双链环状DNA，周长2um，6318bp 3u 质粒 环状DNA，周长3um 线状杀伤质粒 RNA质粒，线状，能分泌一种 杀伤因子，对其他酵母有杀伤作用， 以 保护自身。 3. 真菌质粒 有线状，也有环状，有的能整合到线粒体中，有的
36、与菌丝的衰老有关。 4. 植物中的质粒 类似于真菌，有线状，也有环状，有的能整合到线粒体中。,线粒体DNA mitochondrion DNA（mtDNA） 线粒体DNA的结构特点 1.化学结构 cccDNA covalently closed and circular DNA 少数线状（存在于原核生物：草 履虫、四膜虫等） 2.大小 16 300kb 植物线粒体DNA较大，动物较小； 3. 复制方式 半保留复制，型、 D-环、滚环复制。 母性遗传，常用于动物进化研究；,母性遗传：由于父本线粒体DNA不进入子代DNA中。 Y-染色体 父性遗传 常染色体 双性遗传群体 家系 X-染色体、线粒体D
37、NA 母性遗传 4. 动物线粒体基因组中不存在内含子，甚至还有基因重叠现象。,线粒体基因组结构,线粒体DNA上的基因 蛋白质合成需要的RNA基因（tRNA rRNA）分三类 编码蛋白质的基因（与呼吸相关的酶基因） 抗性基因,1.蛋白质合成需要的RNA基因 tRNA基因 啤酒酵母中mtDNA上有24个tRNA基因 粗链孢酶中有40个，人和爪蟾中有22个 rRNA基因 啤酒酵母中有1S和21S rRNA 人类细胞中有12S和16S rRNA 真核：28S 18S 5.8S 5S 原核：23S 16S 5S,2. 编码蛋白质的基因（与呼吸相关的酶基因） 细胞色素氧化酶基因 7个亚基中3个由mtDNA
38、编码 NAD FMN CoQ Cytb CC1ca3 O2 细胞色素还原酶 细胞色素氧化酶 细胞色素还原酶基因 7个亚基中1个由mtDNA编码 ATP酶基因 10 个亚基中4个由mtDNA编码 33. OSCP,3. 抗性基因 主要在真菌中发现，如抗氯霉素、抗红霉素、抗寡酶素基因等，但不是每个mtDNA上均有抗性基因。 1.线粒体中可以合成蛋白； 小结：2.线粒体中合成蛋白所需的基因有的可 能来自核DNA； 3.mtDNA的结构类似原核生物； 4.质粒、原核DNA、mtDNA有结构的相 似性。,线粒体密码子的特殊性： 在mtDNA中，大部分密码子与核DNA相同，但少部分有所不同。 密码子 UG
39、A AUA AGG/AGA 线粒体 终止 Ile Arg 核基因 Try Met 终止 线粒体遗传性状的双重控制 线粒体的性状由核基因和线粒体基因双重控制 线粒体的组分一方面由线粒编码，另一些组分由核基因编码。,叶绿体DNA chloroplast DNA chlDNA 叶绿体DNA的结构特性 1.cccDNA，少数线状，如伞藻； 90%为超螺旋 离心后， chlDNA中 10%为松驰型DNA 2. 大小 140 160kb，低等衣藻200kb 一般单子叶植物较双子叶植物 大, 一个叶绿体可能有10-50个相 同的DNA分子，而一个线粒体中 只有一个分子,3. 有反向重复序列，功能不清楚，但在
40、玉米中的20%的序列编码rRNA基因； 4.在些核苷酸序列(RNA序列)，在菠菜和豌豆中发现RnaseA和RnaseT可将叶绿体DNA切开，推算有18-24个碱基的核苷酸序列，生菜中有122个碱基的核苷酸序列。这些序列很可能与DNA的复制有关，可能作为复制的引物。 5.含有与原核生物相似的调控序列. -10区, -35区 ，SD序列,叶绿体DNA上的基因 1.rRNA基因 估计有2个rRNA基因拷贝（16S23S5S），在16S 和23S rRNA之间有tRNA基因 2. tRNA基因 估计约有40个tRNA基因，编码至少17种tRNA。 特点：无CCA的尾巴； tRNA基因簇； 有的tRNA
41、与16S rRNA一起转录 ，再 加工成成熟的tRNA和rRNA。,3.蛋白质编码基因 RbcL 基因 1.5-二磷酸核酮糖羧化酶基因 16个亚基中8个由chlDNA编码 类囊体蛋白基因 ATP酶基因 5个亚基中3个由chlDNA编码 遗传性状的双重控制,转位因子 Transposable element 基因组中的一个独立单位，在基因组中可移动，是一个更小，更低级的结构单位。DNA的流动性 定义： 能够进行复制并将一个拷贝插入新位点的DNA序列。（能在基因组中移动的DNA序列叫转位因子 ）由于它可以从染色体基因组上的一个位置转移到另一个位置,甚至在不同的染色体之间跃迁所以又称跳跃基因（jum
42、p-gene） 存在： 原核生物、植物中广泛存在，少数存在于动物中。,最早于20世纪40年代由美国冷泉港实验室B.Mc Clintock发现玉米的颜色变化与某些基因的关启有关，而这些基因的关启可能与某些因子的控制有关，而这些因子在基因组中是可以移动的控制因子。当时这一发现并没有引起人们的注意； 直到70年代Shapiro发现大肠杆菌的乳糖操纵子的突变是由于插入了一段序列，后来又发现了其它转位因子后，McClintock的发现才被重视； 1983年Clintock荣获诺贝尔生物学医学奖。,发现:,转位因子的结构特点： 1. 两端存在末端重复序列（TIR），是转位过程中至关重要的结构； 2.绝大多
43、数的转位因子含有开放阅读框，（ORF），编码一个转位酶，促进转位因子的转位； 3.受体DNA在接受插入DNA后，在插入序列的两侧形成同向重复序列； 4. 受体（靶序列）没有确定的特异性，但趋向于一个“热点”区域即所谓“区域性优先”。 取决于DNA双螺旋状态，或DNA-PRO结合状态,原核生物的转位因子: IS因子 insert sequence 转位子Tn（ Transposon ）复合转座子 Mu-噬菌体 Mutation-phage,1.IS 因子 insert sequence 最简单的转位因子 含有末端反向重复序列和转位酶基因 15-25bp 控制转位频率 IS因子插入后, 受体两端产
44、生同向重复序列 长度不一, 几百-一千个碱基,Insertion sequence (IS) elements: Simplest type of transposable element found in bacterial chromosomes and plasmids. Encode only genes for mobilization and insertion. Range in size from 768 bp to 5 kb. IS1 first identified in E. colis glactose operon is 768 bp long and is pres
45、ent with 4-19 copies in the E. coli chromosome. Ends of all known IS elements show inverted terminal repeats (ITRs).,Fig. 20.1,Fig. 20.2, Integration of IS element in chromosomal DNA.,2. 转位子 Tn Transposon 长度比IS序列大5-20Kb, 两端有反向重复序列，有的就是IS因子，也有的不是IS序列。 除含有转位酶基因外,还可能含有其他结构基因，如抗性基因、抗重金属离子基因等(Tn1-ampR; T
46、n3AmpR, Tn5和Tn6KanaR)。,Transposons (Tn): Similar to IS elements but are more complex structurally and carry additional genes 2 types of transposons: Composite transposons Noncomposite transposons,Composite transposons (Tn): Carry genes (e.g., a gene for antibiotic resistance) flanked on both sides b
47、y IS elements. Tn10 is 9.3 kb and includes 6.5 kb of central DNA (includes a gene for tetracycline resistance) and 1.4 kb inverted IS elements. IS elements supply transposase and ITR recognition signals.,Fig. 20.3,Tn3是一个典型的Tn因子,Noncomposite transposons (Tn): Carry genes (e.g., a gene for antibiotic
48、resistance) but do not terminate with IS elements. Ends are non-IS element repeated sequences. Tn3 is 5 kb with 38-bp ITRs and includes 3 genes; bla (-lactamase), tnpA (transposase), and tnpB (resolvase, which functions in recombination).,Fig. 20.4,Models of transposon transposition: Similar to that of IS elements; duplication at target sites occurs. Cointegration = movement of a transposon from one genome (e.g., plasmid) to another