1、同源重组的分子机制 一、断裂重接模型（breakage joining model） CDDarlington 1936 年提出。 在同源染色体联会时，由于染色体的缠绕而产生张力，两个相对染色单体在同一位置断裂，然后彼此和另一染色单体重新连接起来从而形成重组并消除这种张力。二、基因转换现象 Olive 等广泛研究粪生粪壳菌 g 座位，g -决定子囊孢子灰色，g +决定子囊孢子的黑色，在 g+g-的杂交中，他们分析了 20 万子囊，发现 0.06%是 53 分离，0.05%是 62 分离，0.008是 3113（或异常 44）分离。图示 (1)一个孢子中的两个孢子有着不同的基因型。(2)分离比例
2、不是 44。(3)邻近的基因 A/a 都呈现正常分离。断裂重接模型则无法解释异常现象。 1930 年，德国遗传学家 H温克勒把这种不规则分离现象解释为减数分裂过程中同源染色体联会时一个基因使相对位置上基因发生相应的变化所致，因而称就基因转变。好象是由于一个基因转换为另一等位基因，所以称为基因转换（gene conversion）。以后由于发现一个基因发生基因转变时，它两旁的基因常同时发生重组：在 53 和62 分离的子囊中，大约有 30%也在 g 座位的这边或那边发生重组；有基因转换的子囊中，基因转换和遗传重组都发生在同样两个单体的子囊比例竟高达 90%。 所以认为基因转变是某种形式的染色体交
3、换的结果。因此，基因转变的研究，实质上也是染色体交换机制的研究。 三、同源重组的 Holliday 模型 1964 年，R. Holliday 提出了重组的杂合 DNA 模型(hybrid DNA mode)，并作修正。图示 过程： A同源的非姊妹染色体的 DNA 配对。 B-C同源非姊妹染色单体 DNA 中两个方向相同的单链在 DNA 内切酶的作用下，在相同位置上同时切开。 D切开单链交换重接， 形成交联桥结构（cross-bridged structure）。 E交联桥的位置可以靠拉链式活动，沿着配对 DNA 分子“传播”桥迁（Bridge migration），其中互补碱基间形成的氢键从
4、一条链改变另一条链。于是在两个亲本 DNA 分子间造成一段异源双链 DNA。这种结构又称为 Holliday structure。 F-H绕交联桥旋转，形成 Holliday 结构的异构体。 I-J通过两种方式切断 DNA 单链以消除交联桥，恢复两个线形 DNA 分子。 K进行 DNA 修补合成。 I-K如果是左右切断，出现中间包含杂合双链的两旁基因是非重组（ABab）的双链DNA 分子;如果上下切断，将出现中间包含杂合双链并且两旁基因发生重组（Ab，aB）的双链DNA。不管 Holliday 结构怎样产生，是否导致两侧遗传标记重组，它们都含有一个异源双链DNA 区。四、基因转变及其分子机制
5、1两个杂种分子都未校正，子囊孢子分离为 3113 在 3113 的子囊中，减数分裂的 4 个产物中，两个产物的一半出现基因转换，所以是半染色单体转换，分离一定发生在减数分裂后的有丝分裂中，所以叫做减数后分离。 2一个杂种分子校正为+，子囊孢子出现 53 分离。 在 53 的子囊中，减数分裂的 4 个产物中，有一个产物的一半出现基因转换，所以是半染色单体转换，分离一定发生在减数分裂后的有丝分裂中，所以叫做减数后分离。 3两个杂种分子都校正到+（或-）子囊孢子出现 62 分离，如果校正相反，子囊孢子分离正常。 在 62（或 26）子囊，减数分裂的 4 个产物中，有一个产物发生基因转换，所以是染色单
6、体的转换。 两种校正方式：不配对的碱基对由核酸外切酶切除，新合成的互补短链在连接酶的作用下连接上去。由于切除的不配对区段的不同，校正后或出现野生型或出现突变型。 五、环状 DNA 分子的重组1重组过程 图示首先两个环状 DNA 分子在任意两个同源区域之间配对、断裂、重接，形成 8 字形的中间物。8 字形结构的切断也有不同方式：如在 2 和 4 对应链切断就产生两个亲本环状 DNA 分子，每个含有一段异源双链区；如在 1 和 3 对应链切断则形成一个由两个亲本 DNA 分子首尾共价连接而成大的单体环，单体环又可在任何同源区之间发生重组；如 1 和 2 或 3 和 4 切断，则产生滚环结构。 2C
7、hi 结构的出现直接证明了细胞内重组过程中异源双链 DNA 和 Holliday 结构及其异构体的存在。 六、Meselson-Radding 模型 1、问题的提出在 Holliday 模型中，两个非姊妹染色单体中央的杂合双链是对称的。如果我们考虑这两个杂合双链中一个被校正而另一个则进行减数后分离的情况，由于两个杂种分子+/g 中哪一个被校正为应该是随机的，所以三型子囊和四型于囊的数目应是相等的，即 同样，杂合双链/g 校正为 g 的情况应该也是如此。换言之，第 2 个分子校正为还是第 3 个分子校正为的机会应相同。对于有 8 个子囊孢子的子囊来讲，5：3g 的情况就是连续排列的ggg；而四型子囊则是不连续的+g+gg 排列。 2、M-R 模型 从步骤 5 及其以后的过程中，任何时间两个重叠单链断裂时，这个“过程”便会终止。这一事件发生得愈早，则会出现众多的三型子囊，因为分支迁移将形成四型子囊。也由于异构化难于实现，因此四型子囊必然少于三型
