3．基因重組

DNA片段

基因重組是由于不同DNA鏈的斷裂和連接而產(chǎn)生DNA片段的交換和重新組合，形成新DNA分子的過程。重組也是變異的一個重要來源。G·J·孟德爾的遺傳定律重新被發(fā)現(xiàn)之后，人們逐步認識到二倍體生物體型變異很大一部分來源于遺傳因子的重組。以后對噬菌體與原核生物的大量研究表明，重組也是原核生物變異的一個重要來源。其方式有細胞接合、轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)及溶原轉(zhuǎn)變等。它們的共同特點是受體細胞通過特定的過程將供體細胞的DNA片段整合到自己的基因組上，從而獲得供體細胞的部分遺傳特性。20世紀(jì)70年代以來，借助于DNA重組即遺傳工程技術(shù)，可以用人工方法有計劃地把人們所需要的某一供體生物的DNA取出，在離體條件下切割后，并入載體DNA分子，然后導(dǎo)入受體細胞，使來自供體的DNA在其中正常復(fù)制與表達，從而獲得具有新遺傳特性的個體。

原核生物——鞭毛蟲

原核生物是由原核細胞組成的生物，包括藍細菌、細菌、古細菌、放線菌、立克次氏體、螺旋體、支原體和衣原體等。

原核生物的基因重組有轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)和接合等方式。受體細胞直接吸收來自供體細胞的DNA片段，并把它整合到自己的基因組中，從而獲得供體細胞部分遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)化。通過噬菌體媒介，將供體細胞DNA片段帶進受體細胞中，使后者獲得前者的部分遺傳性狀的現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)。自然界中轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象較普遍，是低等生物進化過程中產(chǎn)生新的基因組合的一種基本方式。供體菌和受體菌的完整細胞經(jīng)直接接觸而傳遞大段DNA遺傳信息的現(xiàn)象，稱為接合。細菌和放線菌均有接合現(xiàn)象。高等動植物中的基因重組通常在有性生殖過程中進行，即在性細胞成熟時發(fā)生減數(shù)分裂時同源染色體的部分遺傳物質(zhì)可實現(xiàn)交換，導(dǎo)致基因重組。基因重組是雜交育種的生物學(xué)基礎(chǔ)，對生物圈的繁榮昌盛起重要作用，也是基因工程中的關(guān)鍵性內(nèi)容。

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關(guān)于基因重組的進一步了解

基因工程的特點是基因體外重組，即在離體條件下對DNA分子切割并將其與載體DNA分子連接，得到重組DNA。1977年美國科學(xué)家首次用重組的人生長激素釋放抑制因子基因生產(chǎn)人生長激素釋放抑制因子獲得成功。此后，基因重組技術(shù)在醫(yī)藥以及農(nóng)牧業(yè)育種等領(lǐng)域中取得了很多成果，預(yù)計下世紀(jì)在生產(chǎn)治療心血管病、鎮(zhèn)痛和清除血栓等藥物方面將發(fā)揮更大的作用。

從廣義上講，任何造成基因型變化的基因交流過程，都叫做基因重組。而狹義的基因重組僅指涉及DNA分子內(nèi)斷裂——復(fù)合的基因交流。真核生物在減數(shù)分裂時，通過非同源染色體的自由組合形成各種不同的配子，雌雄配子結(jié)合產(chǎn)生基因型各不相同的后代，這種重組過程雖然也導(dǎo)致基因型的變化，但是由于它不涉及DNA分子內(nèi)的斷裂——復(fù)合，因此，不包括在狹義的基因重組的范圍之內(nèi)。

知識小百科

生命延續(xù)為什么遺傳和變異并重?

為什么我們的生命能夠得以延續(xù)下來，這主要依賴于細胞內(nèi)和細胞之間的一系列生理、生化效應(yīng)。細胞染色體上存在著生命的基本單位基因。基因不僅具有相對的穩(wěn)定性，而且還具有一定的特異性。遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)——穩(wěn)定性，而我們所知道的特異性則意味著基因的變異。生命就是在遺傳和變異之中得以延續(xù)下來的。

在一定的自然或人為條件下，每個基因順序內(nèi)的個別堿基可以被另一種堿基替換，或者由于一兩個單核苷酸的增減而改變整個堿基順序，從而導(dǎo)致基因功能上發(fā)生改變。這些基因分子內(nèi)的變化總稱基因突變，是生物變異和物種進化中的一個主要因素。比如，許多農(nóng)作物和禽畜之所以越來越優(yōu)良，越來越適合人類的需要，就是因為基因在不斷地發(fā)生變異。而我們?nèi)祟惸軌蛞恢卑l(fā)展到今天的模樣，也是基于此原因。

自體復(fù)制是基因的另一個特性。在細胞周期中的s期，脫氧核糖核酸雙螺旋結(jié)構(gòu)解旋，兩股鏈分開，然后在特異性酶的作用下，以每股鏈的堿基順序為模板，按互補原則準(zhǔn)確地合成另一股互補鏈。新舊兩股鏈隨即結(jié)合，形成與原來堿基順序相同的兩條脫氧核糖核酸雙螺旋，并具備完全相同的遺傳信息，從而保證了世代之間遺傳的連續(xù)性。

如果我們從生物進化的角度來看，突變固然是進化過程中很重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，但是就個體而言，大部分突變又可以說成是有害的。在長期發(fā)展過程中，物種已經(jīng)得到了穩(wěn)定，而個體的基因突變，很可能會造成某些病變。