备课素材：转座子2022-2023学年高一下学期生物人教版必修2

转座子 先看一道试题： 转座子是一段可移动的DNA序列，这段DNA序列可以从原位上单独复制或断裂下来，插入另一位点．转座子可在真核细胞染色体内部和染色体间转移，在细菌的拟核DNA、质粒或噬菌体之间自行移动，有的转座子中含有抗生素抗性基因，可以很快地传播到其他细菌细胞．下列推测错误的是（　　） A．转座子可以独立进行DNA复制 B．转座子可造成染色体变异或基因重组 C．转座子可用于基因工程的研究 D．细菌的抗药性均来自于自身的基因突变 解析 ：DNA分子复制时，以DNA的两条链分别为模板，合成两条新的子链，所以形成的每个DNA分子各含一条亲代DNA分子的母链和一条新形成的子链，为半保留复制． 可遗传的变异有三种来源：基因突变、染色体变异和基因重组： （1）基因突变是基因结构的改变，包括碱基对的增添、缺失或替换．基因突变发生的时间主要是细胞分裂的间期．基因突变的特点是低频性、普遍性、少利多害性、随机性、不定向性． （2）基因重组的方式有同源染色体上非姐妹单体之间的交叉互换和非同源染色体上非等位基因之间的自由组合，另外，外源基因的导入也会引起基因重组． （3）染色体变异是指染色体结构和数目的改变．染色体结构的变异主要有缺失、重复、倒位、易位四种类型．染色体数目变异可以分为两类：一类是细胞内个别染色体的增加或减少，另一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少． A、 根据题干中“转座子是一段可移动的DNA序列，这段DNA序列可以从原位上单独复制或断裂下来”，说明转座子可以独立进行DNA复制，A正确；B、根据题干中“转座子可在真核细胞染色体内部和染色体间转移”，说明转座子可造成染色体变异或基因重组，B正确；C、根据题干中“转座子可在细菌的拟核DNA、质粒或噬菌体之间自行移动”，说明转座子可用于基因工程的研究，C正确；D、根据题干中“有的转座子中含有抗生素抗性基因，可以很快地传播到其他细菌细胞”，说明细菌的抗药性不是都来自于自身的基因突变，D错误．故选：D． 这道试题提到一个新名词——转座子。教材中没有提到。 那么，什么是转座子？有什么遗传特性？ 转座子源于芭芭拉对玉米籽粒颜色变化的研究。   芭芭拉对玉米籽粒颜色变化的困惑： 同一根玉米上的籽粒颜色变化多种多样，并且籽粒的颜色并不能稳定地传给下一代。这到底是为什么呢？为了回答这一问题，芭芭拉开展了一系列杂交以及细胞遗传学实验。 经过大量的统计和观察，芭芭拉发现玉米籽粒颜色的变化与9号染色体上的一些基因有关。其中的一个基因影响色素的合成，当基因存在时，籽粒有颜色，当基因不存在时，籽粒就无颜色。 但是，实际的情况又并非这么简单。在这个色素合成相关基因的附近还有一个解离因子（Ds, Dissociation），它能够影响色素合成基因的表达。当Ds存在时，色素合成基因不能表达，玉米籽粒为白色；当Ds从色素合成基因附近解离，基因又可以正常表达，籽粒就有了颜色。 更加有意思的是，Ds是否能够解离，还受到另外一个激活因子（Ac, Activator）的调控，Ac可以促进Ds的解离，而没有Ac时，Ds是无法解离的。这就是著名的“Ac-Ds调控系统”，为了揭示这一系统的调控机制，芭芭拉花费了长达六年（1944—1950）的时间。   在“Ac-Ds调控系统”中，Ds基因和色素合成基因位于同一条染色体的相邻位置。不过，Ac却可以和Ds相距很远，甚至可以不在同一条染色体上。在受到Ac的激活作用解离之后，Ds可以重新整合到染色体上，不过位置是不确定的。它可以整合到其他染色体上，也可以重新整合到原来位置的附近。也就是说，这个Ds是可以在染色体上任意“跳跃”的。芭芭拉认为，由于Ds解离的时间有早晚、长短的不同，于是就导致了玉米籽粒上色斑的大小不一。1950年和1951年，芭芭拉将自己的研究成果分别以《玉米易突变位点的由来与行为》和《染色体结构和基因表达》为题进行了公开发表。   根据芭芭拉的理论，玉米之所以还有不同颜色的玉米粒，是因为基因在染色体上能够移动位置，进行“转座”或“跳跃”。 AC/Ds调控玉米籽粒颜色。   转座子（跳跃基因）是一段很短的DNA序列，它能够从DNA上的一个位置转移到另一个位置。转座子为转座酶编码，转座酶可以把转座子拼接到基因组上的新位置（左下图展示了一个转座子）。人类的基因组包含了很多的失或到转座子副本，这些转座子失去了它们移动或者”跳跃“到新位置到能力。大约50%到人类基因都包含了“失活“的转座子。   活跃的转座子的移动可能通过改变基因的活动带来基因突变。转座子的活动（转位）的一个明显的例子是印度玉米颗粒的颜色（见右下图）。人体内活跃的转座子被认为与人类疾病有关，包括癌症。   例、转座子是一段可移动的DNA （基