实验五_转座子引起的插入突变.ppt

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1、不 烃 赛 且 侍 氢 裔 纤 瞥 申 窟 藉 匹 数 郴 碾 训 刑 肿 造 惶 毡 疟 朴 试 伊 摊 婆 政 磷 假 撩 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实验五 转座子引起的插入突变 厦门大学生命科学学院 蛛 逸 涌 谬 猴 明 桶 菲 毛 揭 涟 赤 扇 狞 盗 绵 罢 哥 鉴 士 搀 搀 兽 砷 肖 吵 瑚 贞 滩 咨 行 痒 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 冷落四十年的转座子理论 n1983年,美国遗传学家巴巴拉麦克林托 克

2、（BMcClintock）由于发现了可移 动的遗传物质，被授予诺贝尔医学奖。 n人们把麦氏的成就比之为一百年前另一 位伟大的遗传学家孟德尔的成就。 锤 奉 撒 棘 雄 行 私 舆 诞 玻 窟 陇 用 瞪 遣 崭 辉 球 烬 疗 誊 趣 蓉 肯 垂 驻 阜 邮 袭 辗 昔 袍 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 研究玉米 n玉米是经典遗传学研究中采用的一个理 想的供试对象。因为它的籽粒和叶子有 颜色变化。这种颜色变化是由遗传结构 的基本改变引起的。 n为了探究遗传机构变化的内在机制，麦 克林托克年复一年地在田间仔细地观察

3、 玉米籽粒和玉米叶子的颜色发生的一代 又一代的复杂变化；然后，将采下的材 料带回实验室，观察玉米染色体的断裂 和重组情况。 苏 腑 挞 桨 踢 艰 踩 良 宗 娇 个 堡 十 膊 背 深 待 兢 靖 唯 灶 皆 宅 磕 剔 含 拼 篱 牟 伦 职 囱 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 n30岁那年，麦克林托克在某些玉米籽粒 中发现了玉米色素显现着一些稀奇古怪 的模式。她观察到玉米籽粒颜色的遗传 很不稳定，有时籽粒上还出现一些斑斑 点点。 n她通过耐心的记录和仔细的分析，发现 使籽粒着色的色素基因是在某一特定代 上“接

4、上”或“拉断”的。 蓖 失 才 藻 臃 滥 切 从 外 履 昭 乎 谱 挪 铣 佃 添 奶 驴 伎 陀 箍 膝 发 厨 压 随 切 哥 奈 益 蔗 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 n1951年，在冷泉港生物学专题讨论会上，麦 克林托克递交了自己的学术论文，向科学界 同行报告了她的新理论。她提出遗传基因可 以转移，能从染色体的一个位置跳到另一个 位置，甚至从一条染色体跳到另一条染色体 上。她把这种能自发转移的遗传基因称为“转 座因子” 。 “转座因子”除了具有跳动的特性之 外，还具有控制其他其因开闭的作用，因此“ 转

5、座因子”又可叫做“控制因子”。 崔 书 踪 采 慨 善 基 葱 垦 答 倔 阐 埂 哄 蓄 漫 钦 府 可 笔 移 釉 潮 构 伞 沉 瑟 挤 氢 劈 苛 日 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 转座系统 n例如SG是一个产生紫色色素的结构基因，它 附近的一个控制因子D（称为离解因子或 分化变异因子）以一定的速率关闭SG，使玉 米籽粒不能产生紫色色素，而成为黄色。DS 从SG附近跳开，SG所受的控制作用即被解 除，玉米籽粒又变成紫色。而DS跳到远离AC 处，或者AC本身跳开，DS即不受AC的控制， 它又可以发挥对结构基

6、因SG的抑制作用，使 玉米籽粒成为黄色。这些控制因子跳动得如 此之快，使得受它们控制的颜色基因时关时 开，于是玉米籽粒便出现了斑斑点点。 哑 彪 涉 治 共 篡 氮 楷 篇 溉 绘 耙 取 鼻 崇 隋 危 彤 狰 徒 爽 匪 糖 坞 兄 冀 禾 篇 垦 奋 逃 课 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 转座理论不被接受 n在当时，占统治地位的染色体遗传学理论认 为，生物细胞内的遗传物质比较稳定，遗传 基因以一定的顺序在染色体上作线性排列， 彼此之间的距离也非常稳定。常规的交换和 重组只发生在等位基因之间，并不扰乱这种 距

7、离。除了在显微镜下可见的、发生频率极 为稀少的染色体倒位和相互易位等畸变可以 改变基因的位置外，人们还从未认识到，也 难以设想出基因会从一处跳跃到另一处。 宿 袖 旺 贷 眠 做 紫 姚 晓 踌 太 疚 裹 漆 鹰 惨 暇 沂 狙 裴 赢 尹 绰 功 型 放 侯 阎 伎 描 渴 采 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 n60年代中期，关于遗传物质的转移，人 们在细菌中发现了转化和转导现象。 n60年代后期，当人们运用遗传工程这种 强有力的新工具时，终于在细菌中发现 了“转座子” ，从而开始激起人们对麦克 林托克研究工作

8、 的兴趣。许多研究很快 与麦氏的早期研究所提出的相似现象联 系起来。 忍 丰 适 撕 缕 载 鼓 爵 托 胰 亦 胡 眉 丹 辫 皇 采 哭 氛 琅 西 择 愿 鉴 重 濒 禽 器 范 访 歼 广 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 终被接受 n整个70年代，分子遗传学家找到了愈来愈多 的可移动的或可转移的遗传因子， 又称之为“ 跳跃基因” 。这些因子不仅存在于细菌中，同 时也存在于较高等的动物中。麦氏的理论又 得到了进一步的验证。 n麦克林托克30年代初做出的发现、40年代提 出的理论，到60年代末终于被重新提起，8

9、0 年代初为科学界普遍接受。她走在时代前面 四十年，同时也为此冷落奋斗了四十年。 赐 捻 奏 瘫 惩 渗 吻 狈 执 呈 推 胰 宜 满 兢 倡 舜 问 托 辗 羽 溪 拜 峨 符 咯 请 肘 醛 衷 鸿 笑 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 冷落的原因和启示 n从转座子理论和经典遗传学的关系来看，转座子理论 推翻了经典遗传学关于基因是稳定的这一传统观念， 是一种革命性的理论，因而不为经典遗传学家所接受 。 n从转座子理论和分子遗传学的关系来看，是由于前者 走在了时代前面，是一种超时代发现。科学界还没有 做好接受它的

10、准备。因而遭到分子遗传学家的冷落。 n从转座子理论赖以建立的实验材料看，是由于它离开 了分子生物学的主流。麦克林托克虽然身在冷泉港生 物学实验室，但她所采用的材料，与该室中极大多数 科学家不同。她没采用病毒和细菌作材料，研究基因 的拼接、剪切和重组，而是采用玉米这样的高等植物 作为研究对象。 坑 乖 少 奶 伙 启 乳 赖 贿 纹 升 孽 功 演 拍 撰 卞 烫 累 底 馒 戌 供 愁 舒 嘿 灼 榔 袄 钾 务 怎 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 n值得庆幸的是，尽管麦克林托克采用了 孟德尔式的工作方式，利用了大

11、体相同 的实验材料（都是高等植物），得出了 相同性质的超时代发现，也遭受了大体 相同的命运，但她毕竟在晚年看到了自 己理论的胜利，并获得了科学界的最高 奖励 诺贝尔奖。 卷 圆 帐 痴 隆 抡 炒 剥 午 冬 夯 扩 壬 爆 粘 胖 碑 酿 吞 衙 沼 凸 屡 诵 二 甩 戒 失 李 茄 历 裙 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实验目的 n通过实验进一步认识转座子的遗传学效 应之一转座时可引起插入突变 沂 音 产 羞 牟 珍 烽 睡 帧 猪 茨 蹿 冀 璃 荚 胸 蚌 雨 钩 武 肇 稠 免 垢 石 设 荧 衔 挤

12、 氰 溺 军 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实验原理 nDNA的转座，或称移位（transposition） ，是由可移位因子（transposable element）介导的遗传物质重排现象。 n已经发现“转座“这一命名并不十分准确 ，因为在转座过程中，可移位因子的一 个拷贝常常留在原来位置上，在新位点 上出现的仅仅是拷贝。因此，转座有别 于同源重组，它依赖于DNA的复制。 敏 您 吮 壕 造 躲 女 鹊 陀 柱 耐 估 滤 瘤 泳 筑 晕 献 渔 旋 湍 涤 披 墓 嘎 悟 纵 巍 时 枚 土 临 实 验 五

13、 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 转座子的分类和结构特征 n简单转座子 转座子（transposon，Tn）是存在于染色 体DNA上可自主复制和移位的基本单位。 最简单的转座子不含有任何宿主基因而常 被称为插入序列（insertion sequence，IS） ，它们是细菌染色体或质粒DNA的正常组成 部分。一个细菌细胞常带有少于10个IS序列 。转座子常常被定位到特定的基因中，造成 该基因突变。IS序列都是可以独立存在的单 元，带有介导自身移动的蛋白。 苛 毯 郁 蚤 构 友 季 第 吵 蜡 驭 条 辞 慢 取 副 躬 镰

14、做 捐 柜 嫩 负 贰 袋 司 匠 部 伸 低 励 捣 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 妹 要 靖 奋 诀 捅 浦 谐 苟 纫 僚 陆 萝 吻 酮 钳 题 至 胚 琳 窟 绽 湍 蓬 听 课 镇 豹 诱 涉 瞄 庸 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 阶 埋 韧 芍 笑 甸 颅 譬 厨 嚏 酞 格 蜀 窿 贬 糙 梧 鞍 遭 阜 筋 梭 凸 砷 籽 手 伯 贫 举 锋 鞭 努 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验

15、五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 转座子的分类和结构特征 n复合式转座子（composite transposon ）是一类带有某些抗药性基因（或其他 宿主基因）的转座子，其两翼往往是两 个相同或高度同源的IS序列，表明IS序 列插入到某个功能基因两端时就可能产 生复合转座子。一旦形成复合转座子， IS序列就不能再单独移动，因为它们的 功能被修饰了，只能作为复合体移动。 层 淮 誉 痊 休 咋 浓 笋 雇 愚 剪 绚 搏 貌 絮 郊 毯 蒲 作 传 局 免 湖 险 醇 国 参 园 曳 堕 娜 槛 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验 五 _ 转 座 子

16、引 起 的 插 入 突 变 仔 瓣 灯 杜 掏 荔 亮 灯 膏 滋 拔 跑 撮 峡 耐 羔 徽 映 候 韶 净 邑 锑 孝 码 怕 师 囱 茁 事 锐 佣 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 哄 球 馒 盗 逼 存 塞 陨 株 唁 振 岸 旅 隔 富 紫 寇 浸 厨 朴 杀 脊 彰 樱 露 款 鞍 磺 棠 廓 谈 佃 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 转座作用的机制 n转座时发生的插入作用有一个普遍的特 征，那就是受体分子中有一段很短的（ 3

17、-12bp）、被称为靶序列的DNA会被复 制，使插入的转座子位于两个重复的靶 序列之间。不同转座子的靶序列长度不 同，但对于一个特定的转座子来说，它 所复制的靶序列长度都是一样的，如 IS1两翼总有9个碱基对的靶序列，而 Tn3两端总有5bp的靶序列。 卉 焦 陌 腋 借 昏 慨 桅 进 惭 逝 苟 酒 淑 辛 萨 褐 寇 裳 阐 窿 燃 矾 五 漏 磷 娟 忽 揩 元 默 痢 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 转座作用的机制 n转座可被分为复制性和非复制性两大类。 n在复制性转座中，所移动和转位的是原转座 子的拷贝

18、。转座酶（transposase）和解离酶（ resolvase）分别作用于原始转座子和复制转座 子。TnA类转座主要是这种形式。 n在非复制性转座中，原始转座子作为一个可 移动的实体直接被移位，IS序列、Mu及Tn5 等都以这种方式进行转座。 申 潮 械 漆 争 不 季 武 眷 瞒 抿 麦 蘑 避 伶 岭 陵 洒 您 神 惦 肾 身 形 弘 萤 梁 陵 嫉 孰 拂 钩 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 蕾 浸 慎 兢 菇 查 盆 哗 鲁 傈 颖 亩 谨 汇 乃 衅 痹 依 磅 吭 伊 氢 逞 寅 尘 梢 驯 叶 倡

19、 摄 赊 年 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 转座作用的遗传学效应 转座引起插入突变 转座产生新的基因 转座产生的染色体畸变 转座引起的生物进化. 睹 妙 铜 理 营 尺 嚣 贝 慎 烘 裕 仆 枷 褂 鳃 戮 瀑 殿 竖 拙 僳 坦 速 凳 斥 伦 砚 抄 希 母 芋 辐 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 绵 汀 扎 持 畜 从 琼 碉 部 却 薪 乞 售 忽 横 缘 秧 溉 像 杯 功 铁 怖 驶 朱 删 苯 植 打 交 税 棘 实

20、验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 果蝇的转座子 nP因子 nFB因子 nCopia因子 旗 转 衬 煽 敛 拒 悉 焰 僧 卫 毙 剥 尔 纺 帛 倡 曼 六 酪 江 挠 锈 葱 肖 讥 稳 嗜 厂 玄 窄 泛 夯 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 F因子 填 讽 叭 酵 徽 年 拯 潍 待 冀 会 亭 蔓 粉 淳 蹦 雹 驾 礼 正 阮 花 炕 洗 隙 庐 缴 窑 朝 饯 瑰 军 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验

21、 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 细菌结合 默 矽 虱 斯 笨 怂 肋 杀 伏 阳 氧 必 逗 坪 孽 昔 陆 坪 篷 呸 糯 础 颓 扇 陌 腋 油 第 朝 掀 迫 苇 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实验材料 n菌株： 受体菌：FD1006-(lac proB)galE strr 供体菌：Tn5.Gml-Flac+pro+/(proB lac)Val- n培养基： LB培养液 生理盐水 A培养基/B培养基成分比较 煤 矣 恬 溉 顿 厢 刚 广 赣 枯 崖 警 筋 然 获 实 攀 烂 趾 掀 峭

22、 诊 描 畦 做 禽 刨 经 遭 阁 壶 到 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实验步骤 n接种供体菌Tn5和受体菌FD1006，培养 过夜，各吸50l涂B板作对照 n各吸取0.5ml供受体菌混合在一起， 37轻摇1h，吸取100l涂B板 n将混合液稀释至10-4，10-6，各吸100 l 涂A板 n37培养2天 n菌落计数 B B A6A4 驯 惜 茎 健 厅 腑 姐 涎 毡 桃 弄 锥 完 这 鹤 鼓 找 嗣 端 盈 拌 担 纶 竖 葵 颊 甚 叉 吩 阶 摧 彤 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 作业 n列表记录观察结果 n记录A、B板上菌落数，计算每毫升 数 n计算Tn5易位插入突变总频率 罩 店 刁 往 锡 材 烙 手 吼 豢 海 戍 澈 鹿 馋 缔 杰 憎 汝 全 篙 又 劈 堂 陛 惹 身 滨 映 蓑 牢 玉 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变 实 验 五 _ 转 座 子 引 起 的 插 入 突 变