1.什么是同源重组，简述Holliday模型的关键步骤，举例大肠杆菌中与重组有关的酶以及它们的功能。

(1)同源重组是指发生在非姐妹染色单体之间或同一染色体上含有同源序列的DNA分子之间或分子之内的重新组合。

(2)Holliday模型有四个关键步骤：

①两个同源染色体DNA排列整齐。

②一个DNA的一条键断裂并与另一个DNA对应的链相连，形成连接分子，即Holliday中间体。

③通过分支移动产生异源双链DNA

④Holliday中间体切开并修复，形成两个双链重组体DNA。

(3)大肠杆菌中与重组有关的酶以及它们的功能

①RecA,主要功能是诱发SOS反应和促进DNA单链的同化。

②RecBCD,有三种酶活性，依赖ATP的核酸外切酶活性、可被ATP增强的核酸内切酶活性以及ATP依赖的解旋酶活性。

③RuvA,识别Holliday连结体的交叉点，帮助RuvB结合在双链DNA上。

④RuvB,是一种解旋酶，通过水解ATP推动分支移动。

⑤RuvC,核酸内切酶，切开Holliday联结体。

⑥DNA聚合酶和DNA连接酶，进行修复合成。

2.简述DNA重组的基本类型及其特点

答：DNA重组有3种类型，分别是同源重组、特异位点重组和转座重组。

(1)同源重组：真核生物中它是由两条同源区的DNA分子，通过配对、链的断裂和再连接而产生片段交换的过程。指发生在非姐妹染色单体(sisterchromatin)之间或同一染色体上含有同源序列的DNA分子之间或分子之内的重新组合。

原核生物中的基因转移方式，如细菌的接合、转化、转导、融合等也属于同源重组。

特点：①是依赖大范围的DNA同源序列的联会。

②在真核生物中，同源重组发生在四分体时期，两个染色体或DNA交换对等的部分(双向交换分子)；原核生物通常发生在DNA复制过程中(单向分子转移)。

③同源重组需要一系列的蛋白质催化，如原核生物细胞内的Rec蛋白；以及真核生物细胞内的Rad51、Mre11-Rad50等。

(2)特异位点重组：发生在一个特定的短的DNA序列内(重组位点),并且有特异的酶(重组酶)和辅助因子对其识别和作用。

特点：①重组依赖于小范围同源序列的联会，发生精确的切割、连接反应，DNA不失去、不合成。

②两个DNA分子并不进行对等的交换，有时是一个DNA分子整合到另一个DNA分子上(插入重组)

③需要位点特异性的蛋白质因子参与催化→不能催化任意两条同源或非同源DNA片段之间重组→重组高度专一保守。

(3)转座重组：由插入序列和转座子介导的基因移位或重排。

特点：①完全不依赖于序列间的同源性而使一段DNA序列插入另一段中

②往往是依赖于DNA复制而完成重组过程，需要转座酶或复制相关酶催化下完成。

③转座的过程中会形成共合体。

3.重组有关的酶的作用过程。

RecA蛋白参与重组是最关键的步骤。RecA蛋白主要有两个功能：诱发SOS反应和促进RNA单链的同化。该复合物可以与DNA双链作用，部分解旋以便阅读碱基序列，迅速扫掠寻找与单链互补的序列。

互补序列一旦被找到，双链进一步被螺旋以允许转换碱基配对，使单链与双链中的互补链配对，同源链被置换出来。交换沿着单链5’-3'方向进行，直至交换终止，此过程需要ATP水解释放能量。

4.细菌的转座因子有几种?它们的结构有何特点

转座因子：微生物的某些DNA片段作为一个独立单位可在染色体上移动，此种移动甚至可发生在不同种细胞之间，这种可移动的DNA片段称之为转座因子。

(1)细菌的转座因子有两种类型：插入序列(IS)和转座子(Tn)。

(2)结构特点：

①插入序列：不含任何宿主基因，是最简单的转座子，它们是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部

分。所有插入序列的两端都有反向重复。插入序列除转座所需基因外不携带任何标记基因，它的存在只能借助插入位点有关基因的失活来判断，或者通过分子杂交和测序来检测。

②转座子：除编码转座功能有关的基因外还携带抗性或其他标记基因。按结构可分为组合因子和复合因子。组合因子，由个别模件组合而成，通常包括两个插入序列作为两臂，中间为标记基因。复合因子含有转座酶基因、解离酶基因以及标记基因，两端为反向重复，不含插入序列。

5.何为转座?由转座子引起的转座过程有哪些特征?

转座元件在同一DNA分子内或不同DNA分子间移动的过程称为转座。和其他重组途径不同，转座重组时，供体与受体位点之间的DNA序列没有任何同源关系。

转座子的转座需要转座酶和复制相关的酶的催化。转座子末端大多为反向重复序列，转座酶既识别转座子的两个末端，也能与靶位点序列结合。转座子转座的过程是其先插到靶位点上，靶位点处产生交错切口，切口处形成的突出单链末端与转座子两端的反向重复序列相连，然后由DNA聚合酶填补缺口，DNA

连接酶封闭切口，交错末端的产生与填补会造成靶位点处产生几个碱基的正向重复

6.简述同源重组RecBCD参与的重组过程。

①RecBCD产生单链：RecBCD酶是产生参与重组的DNA单链主要途径。当DNA分子断裂时它结合在其游离端，使DNA双链解旋并降解，解旋所需的能量由ATP水解供给。当酶移动至chi位点(5'-GCTGGTGG-3’),在其3'侧4~6个核苷酸处将链切开，产生具有3'端的游离单链。

②RecA介导单链绕入另一DNA分子，并水解ATP

③一旦Holiday中间体形成，即由RuvA和RuvB蛋白促进异源双链的形成。RuvA蛋白能识别Holidav联结体的交叉点，RuvB蛋白是解旋酶，通过水解ATP而推动分支移动。

④RuvC切开：RuvC将Holiday联结体切开，并由DNA聚合酶和DNA连接酶进行修复合成。

7.原核生物与真核生物存在哪些类型的转座子?其转座机理有哪些?

原核生物转座子包括4类：

(1)插入序列(IS):两端有末端反向重复序列(IR),只编码转座酶；

(2)简单转座因子：结构同IS,但不能独立存在，只作为复合子的两端组件；

(3)复合转座子：两端由IS或类IS构成，带有某些抗药性基因或宿主基因，一旦形成复合转座子，IS就不能再单独移动，只能作为复合体移动；

(4)TnA转座子家族：两端为IS,可编码转座酶、解离酶和抗性物质。

真核生物转座子主要包括转座子和逆转座子两大类：

(1)转座子。①玉米中的可控制因子：可分为自主性因子和非自主性因子，如Ac-Ds。②果蝇中的转座子：如P因子，导致杂种不育。

(2)反转座子。①反转录病毒：RNA→DNA→整合宿主靶DNA位点。②病毒超家族：有LTR；编

码反转录酶或整合酶；可含有内含子，如Ty、Copia、LINSL1。③非病毒超家族：无重复序列；不编码

转座产物；无内含子，如SINSB1/Alu

转座子的转座机制分为两种类型：复制型、非复制型。

复制型转座：转座元件在转座前先复制一份，而后拷贝转座到新的位点，在原先的位置上仍保留原来的转座元件。在复制型转座过程中，转座和切离是两个独立事件。先是由转座酶切割转座子的供体和受体DNA分子，转座子的末端与受体DNA分子连接，并将转座子复制一份拷贝，由此生成的中间体及其整合体结构。共整合体含有转座子的两份拷贝。然后在转座子的两份拷贝间发生类似同源重组的反应，在解离酶的作用下，供体分子与受体分子分开，并且各带一份转座子拷贝。同时受体分子的靶位点序列也重复了一份拷贝。TnA是此类转座的例子。

非复制型转座：在DNA链的断裂与连接反应中只有靶位点发生重连，而供体链仍然断裂，不形成共整合体结构。在这种转座中，转座元件作为一个物理性实体，直接从一个位点转移到另一个位点，并且保守性很强，这种转座只需转座酶的作用。非复制型转座的结果是在原来位置上丢失了转座元件，而在插入位置上增加了转座元件，造成表型的变化。IS序列、Mu等以这种方式转座。

8.何谓特异位点重组?其作用特点是什么?

答：位点专一性重组这类重组在原核生物中最为典型。它发生在特殊的序列对之间，这种重组依赖于小范围同源序列的联会。在重组对之间的短的同源序列是供重组蛋白识别用的，它对同源性的要求不像同源性重组那么重要，蛋白质和DNA、蛋白质和蛋白质之间的作用更为关键。重组时发生精确的切割、连接反应，DNA不失去，不合成。两个DNA分子并不交换对等的部分，有时是一个DNA分子整合到另一个DNA分子中，因此又将这种形式的重组称为整合式重。

例如1噬菌体DNA通过其att位点和大肠杆菌DNA的attB位点之间专一性重组而实现整合过程。在重组部分有一段15bp的同源序列，这一同源序列是重组的必要条件，但不是充分条件，还需位点专一性的蛋白质因子参与催化。这些蛋白质因子不能催化其他任何两条不论是同源的还是非同源序列间的重组，这就保证了1噬菌体DNA整合方式的专一性和高度保守性。这一重组不需要RecA蛋白质的参与。

9.请用转座子方面的知识解释玉米粒紫色斑点形成原因。

①SG是一个产生紫色色素的结构基因，它附近有一个控制因子Ds以一定的速率关闭SG,使玉米籽不能产生紫色色素，而成为黄色。

②Ds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。

③Ac是自主因子，编码有活性的转座酶，能自主发生转座。Ds是非自主因子，与Ac同源，但丢失转座酶功能，在有Ac存在时可以发生转座。若Ds跳到远离Ac处，或者本身Ac跳开，Ds即不受Ac控制，它又可以发挥对结构基因SG的抑制作用，使玉米籽成为黄色。

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开时关，于是玉米籽粒便出现了斑斑点点。

10.什么是逆转座子?有什么特征?

逆转座子是转座过程中需要由RNA为中介，通过DNA先转录为RNA,又反转录成DNA而进行转座的一类转座元件。

逆转座子的整体结构与整合的反转录病毒极为相似，其主要特征之一是在两端具有长的同向末端重复序列(LTR),而两个末端的每一个末端又各具备一个倒转重复序列。LTR主要携带有转录起始和终止信号以满足转录及转录后的RNA作为中介通过反转录完成转座的需要。逆转座子含有内部编码区，编码与反转录病毒的种群专一性抗原和多蛋白相类似的蛋白质。与反转录病毒的主要区别在于它不具备编码外壳蛋白的env基因，因而不具备感染能力。

11.转座子与逆转座子转座机制的区别。

转座子是一种可以由染色体的一个位置转移到另一位置的遗传元件，也就是说一段可以移动的DNA序列。转座子的转座由转座酶催化，转座的结果是原位点处会丢失转座子，转座不会增加其拷贝数。

逆转座子是转座过程中需要由RNA为中介，反转录成DNA后进行转座的一类转座元件。逆转座子的增殖以RNA为中介，通过DNA—RNA—DNA的方式进行，涉及反转录过程。逆转座过程的关键酶是反转录酶和整合酶。转座的结果是原位点仍保留有转座子，转座会增加其拷贝数。