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韩军:肺炎双球菌R型与S型的转化属于基因重组吗  

2013-05-29 16:38:03|  分类: 2遗传定位验证 |  标签: |举报 |字号 订阅

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《中学生物学》2010年第3期){}韩军(江苏省靖江高级中学江苏泰州214500

艾弗里在证明DNA是遗传物质的过程中,有这样一个实验:在培养R型肺炎双球菌的培养基中,加入S型肺炎双球菌的DNA,结果同时出现了R型和S型细菌。之所以有部分R型细菌转化为S型细菌,是因为S型细菌的DNAR型细菌的DNA整合到了一起,并且得到了表达。

再结合人教版必修2第五章第一节,给出的基因重组的概念,即是生物体在有性生殖的过程中,控制不同性状的基因的重新组合。这样,不禁使人产生一个疑问:R型和S型细菌都不可能进行有性生殖,那它们的转化还属于基因重组吗?要弄清楚这个问题,就需要先全面地认识一下基因重组

1自然界的基因重组

1.1真核生物的基因重组

1)有性生殖中的基因重组。这是高中生物重点

讲述的内容,主要表现是,在减数分裂时,同源染色体间的交叉互换及非同源染色体间的自由组合。它是导致同种生物多样性的最主要原因。

2)准有性生殖中的基因重组。准有性生殖是一

种类似于有性生殖,但比有性生殖更为原始的一种生殖方式,可使同种生物两个不同菌株的体细胞发生融合,且不以减数分裂的方式导致低频率重组。常见于某些真菌,主要现象有菌丝联结、形成异核体、核融合、体细胞交换与单倍体等,从而形成极个别具有新性状的单倍体杂合子。

1.2原核生物的基因重组

1)转化:受体菌直接吸收供体菌的DNA片段,

通过交换,把它整合到自己的基因组中,再经复制使其变成一个转化子。它是同种或异种菌株间存在的普遍现象。

2)转导:通过完全缺陷或部分缺陷的噬菌体为

媒介,把供体细胞DNA小片段携带到受体细胞,通过交换与整合,从而使后者获得前者部分遗传性状的现象。转导现象在原核生物中较普遍。它是低等生物进化中,产生新基因组合的重要方式。

3)接合:供体菌通过菌毛与受体菌相接触,前者传递不同长度的单链DNA给后者,并在后者细胞中进行双链化,或进一步与核染色体发生交换、整合,从而使后者获得供体菌遗传性状的现象。它在细菌与放线菌中普遍存在。

1.3转座导致基因重组

在原核生物与真核生物中,都存在转座现象,它是由可移位因子介导的遗传物质重排现象。转座子存在于DNA上,并可自主复制与位移。根据转座子是否复制,可将其分为复制型转座子与非复制型转座子。

前者是通过复制而拷贝出一个新的转座子,原始转座子还留在原来位置,拷贝转座子出现于新位点,导致基因重组;后者是不经复制,原始转座子作为一个可移动的实体直接被移到新位点,导致基因重组。

1.4转变导致基因重组

由杂种DNA模型可知:异源双链DNA中,没有配对的核苷酸修复多样性,可导致基因转变。所谓基因转变,是指基因在修复中由一个基因变作其等位基因,它是偶尔发生的不规则的非交互方式,发生频率低,但比基因突变频率高得多。转变后,将导致新基因与邻位基因的重组。

1.5逆转录过程DNA整合导致基因重组

RNA病毒侵染细胞时能产生逆转录酶,而被称为逆转录病毒。其完成复制的过程中,RNA逆转录合成的DNA双链,可整合到宿主DNA中并完成复制,其整合过程导致病毒基因与宿主基因的重组。

1.6细胞器内的基因重组

真核细胞进行有丝分裂或减数分裂,不但核内染色体需复制,细胞器内遗传物质DNA也要完成复制,复制中DNA基因同样可发生基因转变,也存在转座现象,因此也可发生基因重组。

2人工条件下的基因重组

自然界的基因重组是生物体在长期进化过程中,经过自然选择而形成的,它体现在同种生物之间和有一定关系的不同种生物之间。但随着科学水平的提高,人们已能超越生物体在长期进化中形成的基因重组,按人们的意愿来实现多数生物在自然界所不能完成的基因重组。

2.1原生质体融合导致基因重组

通过人为方法,使遗传性状不同的两种细胞的原生质体发生融合,并进而发生遗传重组,以产生同时带有双亲性状的、遗传性稳定的融合子的过程,称为原生质体融合。

2.2各种人工育种中体现基因重组

农作物有许多相对性状,通过杂交、选育、自交,而将各种优良性状的基因集中到一起,并使纯合子达到一定的比例,这就是杂交育种。杂交育种就是利用了基因重组的原理。例如,无芒抗病类型水稻的产生。自然界中不能结合的异种的性细胞,在人工条件下,使其结合并培育出新品种,也是基因重组的结果。例如,三倍体西瓜的产生。诱变育种是通过基因突变实现的,因其能产生新基因,相对于邻近基因也是发生了基因重组。例如,黑农5豫麦13的产生。

2.3基因工程导致基因重组

基因工程是基因水平上的遗传工程。它是用人工方法,将所需要的、某一供体生物的DNA分子提取出来,在离体条件下用适当的工具酶切割后,再把它与载体DNA分子连接起来,然后导入某一更易生长繁殖的受体细胞中,让外源遗传物质在其中安家,并进行正常的复制与表达,从而获得新物种的一种崭新的育种技术。

综上所述,基因重组在所有生物体中都可发生。在植物、动物、细菌、真菌和病毒中可发生;减数分裂中可发生;有丝分裂中可发生;核基因之间可发生;质基因之间也可发生。可以说,生物体只要有DNA,就可发生基因重组。凡是把生物体两个不同位点遗传基因转移到一起,经过DNA分子间的重新组合,而形成新性状个体的方式,都可看作是基因重组。甚至,连基因突变也可以看作是一种基因重组。当然,开始时提到的R型和S型细菌的转化,也属于基因重组。

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