基因突變醫(yī)學知識講座

基因突變醫(yī)學知識講座基因突變醫(yī)學知識講座第1頁2孟德爾遺傳以及連鎖遺傳中敘述可遺傳變異均是因為基因重組結果，不是基因本身發(fā)生了質改變。如：黃子葉、園?！辆G子葉、皺粒黃、園黃、皺綠、園綠、皺本章討論染色體上基因發(fā)生改變?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第2頁3基因突變是摩爾根于1910年首先必定，他在大量紅眼果繩中發(fā)覺了一只白眼突變果繩。大量研究表明在動、植物以及細菌、病毒中廣泛存在基因突變現(xiàn)象?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第3頁4基因突變(GeneMutation)：指染色體上某一基因位點內部發(fā)生了化學性質改變，與原來基因形成對性關系。如：高稈基因D突變?yōu)榘捇騞。

經典遺傳學(基因論)認為：基因就是一個“點”，在染色體上含有一定位置和相互排列關系，而基因突變就是一個點改變，是以一個整體進行突變?！鄰慕浀溥z傳學水平看，基因突變亦稱點突變(PointMutation)，是生物進化原材料主要源泉?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第4頁5基因突變染色體結構改變染色體數目改變突變狹義廣義基因突變基因突變醫(yī)學知識講座第5頁6第一節(jié)基因突變現(xiàn)象、時期和特征基因突變醫(yī)學知識講座第6頁7一、自然界生物性狀突變現(xiàn)象

1、基因突變廣泛存在如：黑眼睛老鼠紅眼白老鼠；

黃種人白化人，出現(xiàn)頻率約5~10萬分之一；

小麥紅粒白粒；水稻矮生性、棉花短果枝、玉米糯性胚乳等性狀。

基因突變而表現(xiàn)突變性狀細胞或個體突變體(mutant)，或稱突變型?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第7頁8不一樣皮色老鼠基因突變醫(yī)學知識講座第8頁9翅膀羽毛改變基因突變醫(yī)學知識講座第9頁10不一樣翅形果蠅基因突變醫(yī)學知識講座第10頁11孔雀翅膀羽色改變基因突變醫(yī)學知識講座第11頁12白化變異基因突變醫(yī)學知識講座第12頁13基因突變醫(yī)學知識講座第13頁14不一樣顏色金魚草花朵月季紅花和白花基因突變醫(yī)學知識講座第14頁15水稻穎殼變異水稻顆粒大小

基因突變醫(yī)學知識講座第15頁16小麥粒色變異大麥穗部變異大麥穎殼變異基因突變醫(yī)學知識講座第16頁17大麥抗性突變基因突變醫(yī)學知識講座第17頁18柑橘無籽變異玉米雄穗顏色變異基因突變醫(yī)學知識講座第18頁19玉米不一樣類型（亞種）基因突變醫(yī)學知識講座第19頁20玉米甜質種玉米爆裂種玉米有稃種玉米馬齒種玉米硬粒種玉米糯質種玉米粉質種基因突變醫(yī)學知識講座第20頁21玉米籽粒顏色突變玉米甜與非甜分離基因突變醫(yī)學知識講座第21頁22大豆皮色變異基因突變醫(yī)學知識講座第22頁23二、基因突變時期1、生物個體發(fā)育任何時期均可發(fā)生突變，即體細胞和性細胞均能發(fā)生突變。2、性細胞突變率高于體細胞性細胞在減數分裂末期對外界環(huán)境條件敏感性較大；性細胞發(fā)生突變能夠經過受精過程直接傳遞給后代?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第23頁24基因突變醫(yī)學知識講座第24頁253．突變后體細胞常競爭不過正常細胞，會受到抑制或最終消失需及時與母體分離無性繁殖經有性繁殖傳遞給后代。許多植物“芽變”就是體細胞突變結果：發(fā)覺性狀優(yōu)良芽變及時扦插、壓條、嫁接或組織培養(yǎng)繁殖和保留。芽變在農業(yè)生產上有著主要意義，不少果樹新品種就是由芽變選育成功，如：溫州密桔溫州早桔。但芽變普通只包括某一性狀，極少同時包括很多性狀?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第25頁264．基因突變通常獨立發(fā)生某一基因位點一個等位基因發(fā)生突變時，不影響另一個等位基因，即等位基因中兩個基因不會同時發(fā)生突變(AA，aa)。①性細胞：AAAa為隱性突變，當代不表現(xiàn)，F(xiàn)2表現(xiàn)。

aaAa為顯性突變，當代即能表現(xiàn)。②體細胞：aaAa，當代即能表現(xiàn)，與原性狀并存，形成鑲嵌現(xiàn)象或嵌合體。突變早，鑲嵌范圍大，如葉芽發(fā)生突變突變枝。突變遲，鑲嵌范圍小，突變范圍局限于一個花朵或果實，甚至僅限于它們一個別。如：蕃茄果肉、蘋果半紅半黃現(xiàn)象。觀賞桃花，一朵花上有不一樣顏色?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第26頁27花色體細胞突變基因突變醫(yī)學知識講座第27頁28基因突變醫(yī)學知識講座第28頁29菊花體細胞突變基因突變醫(yī)學知識講座第29頁30蘋果體細胞突變葉色突變基因突變醫(yī)學知識講座第30頁31馬鈴薯薯塊顏色變異基因突變醫(yī)學知識講座第31頁32高等生物基因突變時期與性狀表現(xiàn)突變時期顯性突變隱性突變

(或下位性突變)高等生物性細胞突變當代表現(xiàn)突變性狀。突變當代不表現(xiàn)突變性狀，其自交后代才可能表現(xiàn)突變性狀。體細胞突變當代表現(xiàn)為嵌合體，鑲嵌范圍取決于突變發(fā)生早晚。突變當代不表現(xiàn)突變性狀，往往不能被發(fā)覺、保留。低等生物

(單倍體)有性生殖表現(xiàn)突變性狀表現(xiàn)突變性狀無性生殖表現(xiàn)突變性狀表現(xiàn)突變性狀基因突變醫(yī)學知識講座第32頁33三、基因突變普通特征㈠、突變重演性和可逆性1、重演性：同一生物不一樣個體間能夠屢次發(fā)生一樣突變。同一基因突變在不一樣個體上均可能發(fā)生；不一樣群體中發(fā)生同一基因突變頻率相近?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第33頁34基因表現(xiàn)型測定配子數突變數100萬個配子中

平均突變率R子粒色554786273492.0I抑制色素形成26539128106.0Pr紫色647102711.0Su非甜粒167873642.4Y黃胚乳174528042.2Sh飽滿胚246928531.2Wx非糯性150374400玉米籽粒7個基因自然突變率如：下表列舉玉米籽粒7個基因中前6個，在屢次試驗中都出現(xiàn)過類似突變，且其突變率也極為相同?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第34頁35又如：

玉米br-z矮生基因(brachtic-2)主要遺傳效應是抑制節(jié)間伸長（對果穗以下節(jié)間抑制尤為顯著）。在不一樣省份玉米等品種中均已發(fā)覺br-z矮生基因，如：

遼寧“馬圈快”；山西“金皇后”；河南“武步矮”；四川“龍門大心”和“搬不倒”?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第35頁362、可逆性：象許多生化反應過程一樣是可逆。顯性基因A經過正突變(u)形成隱性基因a又可經過反突變(v)又形成顯性基因A。比如：

∴自然突變多為隱性突變，而隱性突變多為有害突變。頻率正突變>反突變水稻有芒A無芒a正突變(u)

反突變(v)基因突變醫(yī)學知識講座第36頁37㈡、突變多方向性和復等位基因

1．基因突變方向不定，可多方向發(fā)生如Aa，能夠Aa1、a2、a3、…都是隱性。

a1，a2，a3，…

對A來說都是對性關系，但其之間生理功效與性狀表現(xiàn)各不相同。

遺傳試驗表明：AA×a1a1

F2呈3∶1或1∶2∶1a1a1×a2a2

F2呈3∶1或1∶2∶1說明它們位于同一基因位點上，即同一染色體位置上?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第37頁382．復等位基因指位于同一基因位點上各個等位基因總體。

復等位基因并不存在于同一個體中(同源多倍體除外)，而是存在于同一生物群內。

復等位基因出現(xiàn)增加生物多樣性提升生物適應性提供育種工作更豐富資源使大家在分子水平上深入了解基因內部結構?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第38頁393．復等位基因廣泛存在于生物界⑴煙草

栽培普通煙草為自花授粉植物，但煙草屬中有兩個野生種表現(xiàn)為自交不親和性，已發(fā)覺有15個自交不親和復等位基因S1、S2、……、S15控制自花授粉不堅固性。

自交不親和性：指自花授粉不堅固，而不一樣基因型株間授粉可堅固現(xiàn)象。基因突變醫(yī)學知識講座第39頁40自交不親和性表現(xiàn)為花粉在柱頭上不能萌發(fā)和延伸，在卵細胞與花粉中基因間有拮抗作用，即含有某一基因花粉不能在含有同一基因柱頭上萌發(fā)。如圖所表示：株內：S1S2×S1S2不孕株間：S1S2×S2S3S1S3、S2S3S1S2×S3S4S1S3、S2S3

S1S4、S2S4基因突變醫(yī)學知識講座第40頁41⑵

人類血型由三個復等位基因IA、IB和i決定，其中IA、IB對i基因均為顯性，IA與IB間無顯隱性關系(二者同時存在，表現(xiàn)各自作用)。這三個復等位基因可組成6種基因型和4種表現(xiàn)型：獻血者血型受血者血型OABABOABABIAIAIAIBIAIIAIBIBIBIBIIAIIBIIIIAIBIIAIBIAABBO基因突變醫(yī)學知識講座第41頁42親O型(ii)×O型(ii)子O型(ii)親AB型(IAIB)×A型(IAIA)子A型(IAIA)AB型(IAIB)親AB型(IAIB)×O型(ii)子A型(IAi)B型(IBi)親AB型(IAIB)×A型(IAi)子A型(IAIA)A型(IAi)B型(IBi)AB型(IAIB)基因突變醫(yī)學知識講座第42頁43⑶、植物“血型”日本法醫(yī)山本茂在研究中偶然發(fā)覺植物有“血型”存在，后經過對500各種植物化驗發(fā)覺：

O型：如蘋果、草莓、西瓜等；

B型：枝狀水藻等；

AB型：葡萄、李子、蕎麥等；

A型：還未發(fā)覺?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第43頁44當代分子生物學理論表明，人類血型是指血液中紅血球細胞膜表面分子結構類型。植物無血液，為何有“血型”之分？

植物體內也存在汁液，其汁液細胞膜表面也含有不一樣分子結構類型造成植物產生不一樣“血型”?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第44頁45㈢、突變有害性和有利性

1．突變有害性

多數突變對生物生長和發(fā)育往往是有害。某一基因發(fā)生突變長久自然選擇進化形成平衡關系就會被打破或減弱進而打亂代謝關系引發(fā)程度不一樣有害后果普通表現(xiàn)為生育反?；蛟斐伤劳觥；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第45頁462．致死突變：即造成個體死亡突變。⑴植物：最常見為隱性白化突變。這種白化苗不能正常形成葉綠素，當子葉或胚乳中養(yǎng)料耗盡時，幼苗死亡。遺傳表現(xiàn)以下：

白化苗現(xiàn)象在大麥中最易發(fā)覺(2n=14)，水稻中也較多。小麥(2n=42，為異源六倍體AABBDD)白化苗<大麥。綠株綠株3綠株：1白化苗(死亡)WW

Ww

WW+Ww

ww突變自交基因突變醫(yī)學知識講座第46頁47⑵

動物①純合顯性致死(小鼠毛色遺傳)：黑色黃色，但無黃色純合體。

1黃：1黑AYa(2378)

aa(2398)AYa

aa黃色鼠×黑色鼠

2黃：1黑色AYAY

(死亡)AYa(2396)aa(1235)黃色鼠×黃色鼠

AYa

AYa凡是用黃色毛小鼠與黑色毛小鼠交配，其后代小鼠黃色：黑色總是1：1，說明沒有AYAY純合型存在。以黃色鼠與黃色鼠交配結果發(fā)覺其分離百分比總是2黃：1黑，說明已缺乏1/4黃色鼠純合體。原因：突變黃色基因AY對黑色基因a為顯性，但AY含有致死隱性效應。AYAY其胚胎在母體內即已死亡，只有AYa可存活?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第47頁48②．雜合顯性致死突變：顯性致死突變在雜合狀態(tài)時即可死亡。不會產生純合體。比如：人神經膠癥突變基因，可引發(fā)皮膚畸形生長、嚴重智力缺點、多發(fā)性腫瘤，含有這個雜合基因人在年輕時死亡?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第48頁49③．純合隱性致死突變：人“異染白癡腦病”由aa基因控制（隱性純合致死）。

病癥：發(fā)病早期能夠活動，后期成為植物人，直至死亡。何時發(fā)病不知，能夠一直到成年結婚后發(fā)病。至1999年全世界僅發(fā)覺200例，我國有18例。④．伴性致死突變：致死突變可發(fā)生在常染色體上，也能發(fā)生在性染色體上，致死突變發(fā)生在性染色體上可引發(fā)伴性致死?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第49頁503．中性突變：控制次要性狀基因發(fā)生突變，不影響該生物正常生理活動，因而仍能保持其正常生活力和繁殖力，被自然選擇保留下來。

比如：水稻有芒無芒水稻希望無芒。小麥紅皮白皮南方希望紅粒。4．有利突變：不但無害，而且有利。如抗倒、抗病、早熟等突變?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第50頁515．突變有害性相對性高稈

矮稈：

有害性：矮稈株在高稈群體中受光不足、發(fā)育不良；

有利性：矮稈株在多風或高肥地域有較強抗倒伏性、生長茁壯。6．人類需要和生物本身突變利弊不一致性禾谷類作物落粒性對生物有利、對人類無益。水稻、玉米、高粱雄性不育對生物不利、對人類有益，能夠省去制種時去雄麻煩?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第51頁52㈣、突變平行性親緣關系相近物種因遺傳基礎近似，常發(fā)生相同基因突變。突變平行性與蘇聯(lián)遺傳學家瓦維洛夫提出“遺傳變異同型系”學說是一致。因為突變平行性存在，能夠考慮一個物種或屬所含有突變類型，在近緣物種或屬內也可能存在，對人工誘變有一定參考意義。比如：小麥有早、晚熟變異類型，屬于禾本科其它物種如大麥、黑麥、燕麥、高粱、玉米、黍、水稻、冰草等一樣存在著這些變異類型。基因突變醫(yī)學知識講座第52頁53禾本科個別物種品種籽粒性狀變異基因突變醫(yī)學知識講座第53頁54第二節(jié)基因突變與性狀表現(xiàn)基因突變醫(yī)學知識講座第54頁55一、顯性突變和隱性突變表現(xiàn)1、基因突變表現(xiàn)世代早晚和選出純合株速度快慢，因顯隱性而有所不一樣。顯性突變突變產生新基因對原來基因表現(xiàn)為顯性?？赡苁牵涸瓉頍o功效位點產生了一個功效；原來有功效位點產生了新功效。隱性突變突變產生新基因對原來基因表現(xiàn)為隱性。往往是原來有功效基因喪失了功效，或產生了一個新功效?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第55頁56dD突變性狀表現(xiàn)早(M1)、純合遲(M3才能決定)；∵顯性有雜合。Dd突變性狀表現(xiàn)遲(M2)、純合早(M2)。顯性突變與隱性突變檢出與純合基因突變醫(yī)學知識講座第56頁572．體細胞突變①隱性基因顯性基因當代個體以嵌合體形式表現(xiàn)出突變性狀，要從中選出純合體，需要有性繁殖自交兩代。②顯性基因隱性基因當代為雜合體，但不表現(xiàn)、呈潛伏狀態(tài)，要選出純合體，需有性繁殖自交一代。基因突變醫(yī)學知識講座第57頁583．突變性狀表現(xiàn)因繁殖方式和授粉方式而異

⑴無性繁殖作物顯性突變即能表現(xiàn)，可用無性繁殖法加以固定；隱性突變則長久潛伏。⑵有性繁殖作物①自花授粉作物突變性狀即可分離出來。②異花授粉作物自然狀態(tài)，普通長久潛伏。

出現(xiàn)純合突變體?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第58頁59二、大突變和微突變表現(xiàn)基因突變引發(fā)性狀變異程度是不一樣：1．大突變：突變效應大，性狀差異顯著，宜于識別，多為質量性狀。例：豌豆籽粒園

皺、玉米籽粒非糯

糯2．微突變：突變效應小，性狀差異不大，較難覺察，多為數量性狀。例：玉米果穗長短、小麥籽粒大小。試驗表明，在微突變中出現(xiàn)有利突變率>大突變?！?/p>

育種工作中要尤其注意微突變分析和選擇，在注意大突變時，也應注意微突變?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第59頁60三、基因突變相關研究內容當基因突變表現(xiàn)出來之后，就要對其進行深入研究與利用，相關研究內容可能包含：突變產生：怎樣產生、提升突變率、控制突變方向；突變真實性判定：是否能穩(wěn)定遺傳；突變基因性質：顯性/隱性；突變頻率測定；其它深入研究：基因定位(染色體定位與連鎖分析)；基因克隆、測序(分子水平)；遺傳與表示機制(生理生化)；育種應用(雜交育種、轉基因)。基因突變醫(yī)學知識講座第60頁61第三節(jié)基因突變判定一、植物基因突變判定二、生化突變判定三、人類基因突變判定基因突變醫(yī)學知識講座第61頁62一、植物基因突變判定㈠、突變發(fā)生判定經誘變產生變異是否屬于真實基因突變，是顯性突變還是隱性突變、突變頻率高低，都應進行判定。

∵由基因發(fā)生某種化學改變而引發(fā)變異是可遺傳，而由普通環(huán)境條件造成變異是不遺傳?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第62頁63例：高稈矮稈，其原因：①由基因突變而引發(fā)；②因土壤貧瘠或遭受病蟲害而生長不良等。

判定方法：可將變異體與原始親本在同一栽培條件下比較。高稈矮稈后代為高稈，則不是突變，由環(huán)境引發(fā)；

后代仍為矮稈，則是基因突變引發(fā)?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第63頁64㈡、顯、隱性判定顯性突變和隱性突變區(qū)分，可利用雜交試驗加以判定。如：

突變體矮稈株原始品種(高)

F1高稈

F2有高稈、也有矮稈，說明該突變屬于隱性突變?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第64頁65㈢、突變率測定

1．基因突變率很低：不一樣生物和不一樣基因有很大差異。許多致癌因子(如黃曲霉素、亞硝酸鹽)會增加基因突變頻率，所以要保護環(huán)境。

2．自然條件下突變率：①高等生物：1×10-6~1×10-8，即100萬

1億配子中有一個發(fā)生突變，因為高等生物在進化過程中能保持相對穩(wěn)定性，故突變率較低、突變范圍也較小。②低等生物：1×10-4~1×10-8，即1萬1億個個體才有一個發(fā)生突變，如細菌?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第65頁663．突變體：基因突變而表現(xiàn)出突變性狀細胞或個體。4．突變率估算：

突變頻率：突變個體數占總個體數比數。

突變率：基因發(fā)生突變頻率?；蛲蛔兟使浪阋蛏锷撤绞蕉灰粯?，不一樣生物不一樣基因，各有一定突變頻率?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第66頁67①．有性生殖生物：突變率通常是用每一配子發(fā)生突變概率，即用一定數目配子中突變配子數表示。

比如，玉米籽粒7個基因自然突變率，彼此各不相同，其中有較高，如R基因在每百萬個配子中平均突變率為492；有較低，如Sh基因僅為1.2，二者相差高達500倍。②．無性繁殖生物：如細菌突變率是用每一細胞世代中每一細菌發(fā)生突變概率，即用一定數目標細菌在分裂一次過程中發(fā)生突變次數表示。

比如，大腸桿菌在一個世代中一個細胞發(fā)生突變率。鏈霉素抗性基因strR為4×10-10，乳糖發(fā)酵基因1ac-為2×10-7。二者突變率亦表現(xiàn)很大差異?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第67頁685．突變率測定：①花粉直感：估算配子突變率。例：這在當代籽粒上即可發(fā)覺(理論上應全部為Susu)。假如10萬粒種子中有5粒為甜粒，則突變率=5/100000=1/2萬②依據M2出現(xiàn)突變體占觀察總個體數百分比進行估算。突變率：M2突變體數/觀察總個體數玉米非甜Su甜粒suP

susu

SuSuF1大個別為Susu，極少數為susu對父本進行射線處理基因突變醫(yī)學知識講座第68頁696．禾谷類作物(如稻、麥)往往有幾個幼穗原始體，其體細胞突變常發(fā)生在于其中一個，因而又影響一個穗子、甚至其中個別籽粒。假如是隱性突變則必須分株分穗收獲，然后分別播種幾代才能發(fā)覺突變性狀，這時突變率測定應以單穗或籽粒作為估算單位。基因突變醫(yī)學知識講座第69頁70自交單穗收獲自交單株收獲基因突變醫(yī)學知識講座第70頁71二、生化突變判定

1941年比德爾(Beadle)開始用紅色面包霉為材料進行生化突變研究發(fā)覺基因經過酶作用來控制性狀提出“一個基因一個酶”假說把基因與性狀二者聯(lián)絡起來?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第71頁72生化突變：因為誘變原因影響造成生物代謝功效變異。能夠對正常個體與變異個體生化特征研究以分析基因作用機制。野生型(wildtype)與原養(yǎng)型(prototroph)野生型：指存在于自然界中沒有經過基因突變，含有正常生化代謝功效遺傳類型；原養(yǎng)型：指含有與野生型相同營養(yǎng)需求與表現(xiàn)遺傳類型，有時特指突變型恢復為與野生型相同個體。營養(yǎng)缺點型(auxotroph)因基因突變喪失了某種生活物質合成能力，在基礎培養(yǎng)基上不能正常生長，需加入對應營養(yǎng)成份突變型。基因突變醫(yī)學知識講座第72頁73㈠、紅色面包霉生化突變型1．基礎培養(yǎng)基：野生型可在這種培養(yǎng)基因生長。水+無機鹽(硫酸鹽、硝酸鹽等)+糖類(葡萄糖或蔗糖)+微生素。2．完全培養(yǎng)基：各種突變型能夠在這種培養(yǎng)基生長?；A培養(yǎng)基+各種氨基酸+各種維生素3．紅色面包霉突變型：

紅色面包霉合成其生活所需物質一系列生化過程由一定基因所控制。只要綜合分析大量生化突變資料可說明相關基因功效及其作用程序。例：有三個紅色面包霉突變型(a、c、o)以下：基因突變醫(yī)學知識講座第73頁74能夠推論精氨酸合成步驟為：類型基礎培養(yǎng)基加精氨酸加瓜氨酸加鳥氨酸前驅物野生型√a×√c××√-√o××××√---√--√-基因突變醫(yī)學知識講座第74頁75㈡、紅色面包霉生化突變判定方法

1、誘發(fā)突變：以X射線或紫外線照射純型分生孢子，能夠誘發(fā)突變。純型分生孢子X射線處理處理后分生孢子與野生型交配產生分離子孢子置于完全培養(yǎng)基里生長產生菌絲和分生孢子?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第75頁762．判定突變①判定突變是否發(fā)生從完全培養(yǎng)基上生長各組分生孢子取出一個別置于基礎培養(yǎng)基上觀察生長。

能生長：未發(fā)生突變

不能生長：則表示已發(fā)生突變。②判定突變屬于何種突變把突變型材料跟其它組分開從完全培養(yǎng)基里取出培養(yǎng)在幾個不一樣培養(yǎng)基內明確發(fā)生突變基因。氨基酸？(加入各種氨基酸)不能生長。維生素？(加入各種維生素)能夠生長。基因突變醫(yī)學知識講座第76頁771.純合野生型2.X射線或紫外線照射分生孢子3.照射過分生孢子與野生型交配4.含有成熟子囊子囊殼5.子囊孢子6.子囊孢子生活在完全培養(yǎng)基里7.基礎培養(yǎng)基8.基礎培養(yǎng)基另加維生素9.基礎培養(yǎng)基另加氨基酸10.基礎培養(yǎng)基11.完全培養(yǎng)基12.基礎培養(yǎng)基另加硫胺素13.基礎培養(yǎng)基另加吡醇素14.基礎培養(yǎng)基另加泛酸15.基礎培養(yǎng)基另加肌醇基因突變醫(yī)學知識講座第77頁78

基礎培養(yǎng)基、完全培養(yǎng)基、基+維生素、基+氨基酸不能生長能生長能生長不能生長基+硫胺素(VB1)、基+比醇素(VB6)、基+泛酸、基+肌醇

不能生長不能生長不能生長能生長說明發(fā)生生化突變是控制肌醇合成基因說明是控制維生素合成基因發(fā)生了突變基因突變醫(yī)學知識講座第78頁79

③．現(xiàn)已判定幾百個生化突變型，它們分別控制著各種維生素、氨基酸、嘧啶、嘌呤等合成。

∴是基因經過一系列生化過程來控制性狀表現(xiàn)，并不是基因直接作用于性狀。基因突變醫(yī)學知識講座第79頁80三、人類基因突變判定人類基因突變檢出是比較復雜，而且不易判定，主要靠家系分析和出生調查。隱性突變難以檢出，因為常染色體上隱性性狀出現(xiàn)，很可能是兩個雜合體婚配結果，而不是因為基因突變結果。顯性突變是比較輕易檢出。前提是遺傳方式規(guī)則，假如發(fā)覺一個人有顯性突變性狀，而其父母是正常，就能夠說是一個新突變?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第80頁81白化病家系分析顯性突變家系分析基因突變醫(yī)學知識講座第81頁82第四節(jié)基因突變分子基礎一、突變分子機制二、基因突變類型三、DNA防護機制四、DNA修復與突變產生五、化學原因誘變分子機制基因突變醫(yī)學知識講座第82頁83一、突變分子機制基因相當于染色體上一點，稱為位點(1ocus)細胞水平。

一個位點還能夠分成許多基礎單位，稱為座位(site)分子水平。一個座位普通指是一個核苷酸對，其中一個堿基發(fā)生改變可能產生一個突變。

∴突變就是基因內不一樣座位改變。這種由突變子改變而引發(fā)突變稱為真正點突變。一個基因內不一樣座位改變形成許多等位基因復等位基因?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第83頁84復等位基因：由一個基因內不一樣座位改變而形成許多等位基因合稱。如：控制自交不親和基因?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第84頁852．基因突變分類⑴、基因突變均屬于分子結構改變?；蛲蛔儔A基缺失：ATCGAT

ATGAT堿基插入：ATCGAT

ATCGGAT取代突變倒位：ATCGAT

AAGCTT堿基替換轉換：同型堿基對替換TC顛換：異型堿基對替換AC⑵、堿基數目標改變(缺失或插入)影響最大，影響一系列三聯(lián)體密碼移碼。比如：mRNAGAAGAAGAAGAA

GGAAGAAGAAGAA......

谷氨酸開頭谷氨酸多肽甘氨酸開頭精氨酸多肽移碼突變基因突變醫(yī)學知識講座第85頁86基因突變醫(yī)學知識講座第86頁873．誘變機理⑴、自發(fā)突變

①、由宇宙射線或環(huán)境中其它天然誘變原因引發(fā)；

②、因為正常細胞中酶出了“差錯”，在內部形成了能起誘變作用代謝產物，從而改變DNA分子結構；

③、重組本身不對等交換，也能產生可遺傳變異。

果蠅：16A區(qū)段16A重復棒眼⑵、誘變突變主要誘變原因：輻射線和化學藥劑?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第87頁88二、突變修復㈠、DNA防護機制⑴、密碼簡并性UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG均為亮氨酸。大個別氨基酸含有2個或2個以上密碼子。⑵、回復突變回復突變頻率<正突變。野生型突變型正突變回復突變基因突變醫(yī)學知識講座第88頁89⑶、抑制①、基因間抑制：抑制作用發(fā)生在不一樣基因間。如：當DNA上某堿基發(fā)生了突變，湊巧tRNA上反密碼子也發(fā)生了改變，成為野生型。②、基因內抑制：抑制作用發(fā)生在同一基因內。一個座位上突變有可能被另一個座位上突變所掩蓋，而使突變型恢復為野生型?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第89頁90⑷、致死和選擇當防護機制未能起到修復突變作用，而該突變又是致死突變，則該突變體將在群體中被選擇所淘汰。⑸、二倍體和多倍體多倍體含有多套染色體組，每種基因多份，故能比二倍體和低等生物表現(xiàn)出更強保護作用。如小麥屬二倍體種突變型百分比高于六倍體普通小麥?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第90頁91㈡、DNA修復

比如紫外線照射細菌產生切割─修復功效。主要有四種形式：

⑴、光修復

經過解聚作用使突變回復正常過程。

⑵、暗修復

切除修復。光修復過程暗修復過程基因突變醫(yī)學知識講座第91頁92⑶、重組修復(復制后修復)在DNA復制后進行，并不切除胸腺二聚體。①、復制時在損傷處出現(xiàn)缺口；

②、有缺口子鏈與母鏈進行重組交叉端化時能將母鏈中正常個別交換進來母鏈中新形成缺口可經過DNA聚合酶作用以子鏈為模板合成缺口DNA片段。

③、由連接酶連接而完成重組修復工作。以后復制仍需按上述方法進行，經若干次以后，受損傷DNA所占越來越少?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第92頁93在切割和修補過程中，尤其是新補上核苷酸片段，有時會造成差錯，差錯核苷酸會引發(fā)突變。實際上由UV照射引發(fā)這類突變，并不是π二聚體本身引發(fā)，經常是修補過程中差錯形成?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第93頁94⑷、

SOS修復

SOS修復屬于后復制修復體系。

SOS反應是DNA受到損傷或DNA復制受阻時一個誘導反應。

SOS反應發(fā)生時，可造成損傷修復功效增強?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第94頁95第五節(jié)基因突變誘發(fā)一、物理原因誘變(一)電離輻射誘變(二)非電離輻射誘變二、化學原因誘變基因突變醫(yī)學知識講座第95頁96自然條件下各種動、植物發(fā)生基因突變頻率不高，它可保持生物種性相對穩(wěn)定性。但不利于動、植物育種。所以，穆勒和斯特德勒于1927年用X射線開始研究人工誘變，結果證實人工誘發(fā)基因突變能夠大大提升突變率?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第96頁97人工誘變：基因+誘變技術

新性狀品種［至1999年（IAEA），62個國家和地域在163個物種中育成突變品種1961個］人工雜交:親本+雜交技術性狀重組品種分子生物技術：目標基因+生物技術受體品種變異自然變異人工變異基因突變醫(yī)學知識講座第97頁98一、物理原因誘發(fā)

物理原因各種電離輻射非電離輻射。

基因突變需要相當大能量，輻射是能量起源。

能量較高輻射如紫外線除產生熱能外，還能使原子“激發(fā)”(activation)；高能量輻射如X射線、γ射線、α射線、β射線、中子等除產生熱能、激發(fā)原子，還能使原子“電離”(ionization)，誘使基因發(fā)生突變。輻射誘變作用是隨機（無特異性）。性質和條件相同輻射誘發(fā)不一樣變異，性質和條件不一樣輻射誘發(fā)相同變異。

∴當前只能期望經過輻射處理得到隨機變異?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第98頁991．電離輻射誘變中子誘變效果好，但經中子照射后物體帶有放射性，人體不能直接接觸。其它還有激光、電子和微波、α射線(普通不用，電離程度很大，內照射很危險)等。誘發(fā)育種中常見射線射線穿透力輻射源應用時間照射方法X較強X光機早(1927)外照射γ強60Co、137Cs較早外照射β弱32P、35S、14C、65Zn較遲內照射(浸泡或注射)中子弱核反應堆或加速器如釙-鈹中子源最近外照射基因突變醫(yī)學知識講座第99頁100基因突變醫(yī)學知識講座第100頁101基因突變醫(yī)學知識講座第101頁102基因突變醫(yī)學知識講座第102頁103基因突變醫(yī)學知識講座第103頁104內照射：普通是用浸泡或注射法，使輻射源滲透生物體內，在體內放出射線(如β)進行誘變。

外照射：輻射源與接收照射物體間保持一定距離，讓射線從物體之外透入體內誘發(fā)基因突變。

輻射劑量：單位質量被照射物質所吸收能量數值。基因突變頻率與輻射劑量成正比，但不受輻射強度影響。

基因突變率與輻射劑量或正比提升總劑量能夠提升突變率但過高劑量會引發(fā)不育、畸形、葉綠體突變率增加、甚至植株死亡等問題?；蛲蛔兟势胀ú皇茌椛鋸姸扔绊懻丈淇倓┝坎蛔儠r，不論單位時間內所照射劑量多少、其基因突變率保持不變。

基因突變醫(yī)學知識講座第104頁105原理基因化學物質(DNA)發(fā)生電離作用。原發(fā)電離與次級電離。堿基對、堿基結構破壞、改變基因突變；磷酸二酯鍵斷裂、染色體斷裂重接染色體結構變異。輻射劑量表示方法X射線、γ射線：倫琴(R)；中子：積分流量(n/cm2)；β射線：微居里(μcu/g)。基因突變醫(yī)學知識講座第105頁1062．非電離輻射誘變主要是紫外線照射，其波長較長(3800~150?)、穿透能力弱，普通應用于微生物或高等生物配子誘變。

①紫外線誘變最有效波長為2600?（正是DNA所吸收紫外線波長），紫外線直接誘變作用在于被DNA吸收能促使分子結構發(fā)生離析、進而引發(fā)突變。

②紫外線還有間接誘變作用：紫外線照射培養(yǎng)基

培養(yǎng)微生物提升微生物突變率。原因是經紫外線照射培養(yǎng)基會產生過氧化氫(H2O2)可作用于氨基酸而造成微生物突變。∴說明輻射誘變作用并不是靠它去直接影響基因本身，改變基因環(huán)境也能間接地起誘變作用?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第106頁107紫外線(UV)：

主要作用于嘧啶，使得同鏈上鄰近嘧啶核苷酸之間形成多價聯(lián)合。使T聯(lián)合成二聚體。C脫氨成U；將H2O加到嘧啶C4、C5位置上成為光產物，減弱C-G之間氫鍵，使DNA鏈發(fā)生局個別離或變性?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第107頁1083．綜合效應誘變在太空中進行空間誘變是一項有效人工誘變技術。太空中大量存在著各種物理射線可誘發(fā)突變，其它諸如失重、真空、超凈、無地球磁場影響以及衛(wèi)星發(fā)射和返回時猛烈震動等原因也是產生誘變主要原因。上述誘變原因共同作用也會影響誘變效果。基因突變醫(yī)學知識講座第108頁109太空生物學研究不停深入當前國外主要側重研究突變體生理生化和誘變機理，我國主要研究形態(tài)學和新品種選育。我國從80年代后期開始進行空間生物學和生物誘變效應研究，已在水稻、青椒等作物中選育出新品種，同時取得了不少優(yōu)良突變體。基因突變醫(yī)學知識講座第109頁110二、化學原因誘變化學原因誘變歷史較晚：

①1941年，Auerbach和Robson第一次發(fā)覺芥子氣能夠誘發(fā)基因突變；

②1943年，Oehlkers第一次發(fā)覺氨基甲酸乙酯(NH2COOC2H5)可誘發(fā)染色體結變異。今后，利用化學藥品誘發(fā)基因突變研究發(fā)覺了大批能夠作為誘變劑化學藥品。

③化學藥品誘變作用與電離輻射不一樣，一些化學藥品誘變作用含有一定特異性。一定性質藥品能夠誘發(fā)特定類型變異利用化學藥品進行定向誘變?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第110頁1111、妨礙DNA某一成份合成，引發(fā)DNA改變：

妨礙合成嘧啶：5-氨基尿嘧啶、8-乙氧基咖啡堿；

妨礙嘌呤合成：6-疏基嘌呤。2、堿基類似物替換：如5-溴尿嘧啶(5BU)、5-溴去氧尿核苷(5BudR)、2-氨基嘌吟(2AP)；

誘變原理：化學藥品分子結構與DNA堿基相同，在不妨礙基因復制情況下能滲透到基因分子中去。在DNA復制時引發(fā)堿基配對上差錯，最終造成堿基正確替換，引發(fā)突變?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第111頁1125BU與T基礎相同以酮式狀態(tài)和腺嘌呤配對：A–5BUT酮式結構常轉移成烯醇式與G配對：G–5BUe

AP與T配對，有時與C配對基因突變醫(yī)學知識講座第112頁1133、直接改變DNA一些特定結構DNA誘變劑：能和DNA起化學反應并改變堿基氫鍵特征物質。①、亞硝酸(HNO2)：氧化脫氨作用，氧化作用以氧代替A和CC6位置上氨基。ATGCATGC基因突變醫(yī)學知識講座第113頁114②、烷化劑如：甲基磺酸乙酯[EMS，CH3So2(OC2H5)]

硫酸二乙酯[DES，SO2(OC2H5)2]

乙烯亞胺[EI，]

烷化劑誘變作用主要是經過烷化作用改變基因分子結構，從而造成基因突變。

烷化作用：經過烷基置換其它分子氫原子作用。HH2CNCH2基因突變醫(yī)學知識講座第114頁115誘變原理：

EMS、MMS等烷化劑都帶有1個或多個活潑烷基，這些烷基能夠加入堿基許多位置形成烷基化堿基，改變氫鍵結合能力?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第115頁116烷化作用也會使DNA堿基輕易受到水解而從DNA鏈上裂解下來造成堿基缺失。

堿基缺失：轉換與顛換。與磷酸結合成不穩(wěn)定磷酸酯進而水解成磷酸和脫氧核糖使DNA鏈斷裂，引發(fā)突變。基因突變醫(yī)學知識講座第116頁117③、羥胺

作用專化：只與胞嘧啶(C)起作用，使胞嘧啶C6位置上氨基羥化變成象T(胸腺嘧啶)結合特征，在DNA復制時和A(腺嘧啶)配對形成GC與AT轉換?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第117頁1184、引發(fā)DNA復制錯誤：

誘變劑：2氨基吖啶、吖啶橙、ICR-170等。能嵌入DNA雙鏈中堿基之間，引發(fā)單一核酸缺失或插入，造成突變?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第118頁1195．抗生素

如重氮絲氨酸、鏈霉素和絲裂霉素C等?？股卣T變作用：破壞基因分子結構因而造成染色體斷裂而引發(fā)突變。

Perov等用鏈霉素首先誘導出玉米細胞質雄性不育(CMS)。多年來，Burton和Hanna（1982）及Jan和Rutger（1988）分別在珍珠粟和向日葵上使用鏈霉素和絲裂霉素誘導出CMS。說明鏈霉素和絲裂霉素在誘導產生CMS方面含有很好效果，不一樣作物間重演性好。基因突變醫(yī)學知識講座第119頁120第六節(jié)轉座因子基因突變醫(yī)學知識講座第120頁121轉座遺傳因子又叫可移動因子，是指一段特定DNA序列。它是McClintock(1956)在玉米上首先發(fā)覺遺傳學發(fā)展史上主要里程碑之一。轉座遺傳因子可在染色體組內移動，從一個位點切除，插入到一個新位點引發(fā)基因突變或染色體重組?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第121頁122一、轉座因子發(fā)覺和判定：

Emerson(1914)在研究玉米果皮色素遺傳時，發(fā)覺一個特殊突變類型花斑果皮，產生寬窄不一樣，紅白相間花斑。花斑條紋突變能夠發(fā)生屢次回復突變，產生在于突變基因不穩(wěn)定性，但不知道原因。RollinsEmersonwasthe'parent'ofmaizegenetics基因突變醫(yī)學知識講座第122頁123

Rhoades(1938)在研究玉米糊粉層色素遺傳時，首次報道一個基因遺傳不穩(wěn)定性受到一個獨立基因控制發(fā)覺與籽粒糊粉層色素產生相關基因，在另一個獨立基因dt處于隱性狀態(tài)時，就能產生頻率不等回復突變，即由a1突變?yōu)锳1。含有A1糊粉層細胞，能產生色素，整個籽粒糊粉層表現(xiàn)為在無色背景上分布著許多大小不等有色斑點。

Rhoades把引發(fā)a1遺傳不穩(wěn)定基因稱為斑點產生基因?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第123頁124

40年代初，McClintock始研究玉米花斑糊粉層和植株色素產生遺傳基礎發(fā)覺色素改變與一系列染色體重組相關。染色體斷裂或解離(dissociation)有一個特定位點(Ds)。但Ds并不能自行斷裂，受一個激活因子Ac(activator)所控制。

Ac能夠像普通基因一樣進行傳遞，但有時表現(xiàn)很特殊，能夠離開原座位，運動到同一個或不一樣染色體另一座位。

Ds也能移動，不過只有在Ac存在時才能發(fā)生。

McClintock把Ac和Ds稱為控制因子或轉座因子

“控制因子”假說?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第124頁125玉米C座位控制因子突變a、顯性基因C產生有色糊粉層b、Ds因子插入C座位，使C突變?yōu)閏-m，使糊粉層無色c、在Ac存在時，可引發(fā)Ds在一些細胞轉座，產生回復突變，故整個子粒展現(xiàn)出在無色背景下散布著有色斑點基因突變醫(yī)學知識講座第125頁126

1961年Jacob和Momod發(fā)表乳糖操縱子模型和控制基因理論，McClintock“控制因子”假說才開始重新引發(fā)大家注意。

60年代未期，Shapiro研究E.coli高效突變時發(fā)覺，這是因為一個大片段DNA插入作用造成，并稱這種DNA片段為插入序列細菌中首次發(fā)覺移動基因。至此，移動基因概念才被大家所公認?；蛲蛔冡t(yī)學知識講座第126頁127二、轉座因子結構特征㈠、原核生物轉座因子依據分子結構與遺傳特征能夠分為三類。1．插入因子（insertionsequence，IS）

含有轉座能力簡單遺傳因子，長度普通小于2kb，最少插入序列如IS1僅768bp。

IS因子只含有與轉座相關基因與序列。共同特征是在其末端都含有一段反向重復序列（IR），其長度不一。如IS10左邊IR序列是17bp、右邊是22bp，二者相差5bp。AIS1B轉座因子示意圖基因突變醫(yī)學知識講座第127頁1282、轉座子（transposons）由幾個基因組成特定DNA片段常帶抗菌素抗性基因，易于判定。依據結構特征不一樣，轉座子能夠分為以下兩種系統(tǒng)：①、復合轉座子：IS因子+抗菌素抗性片段+IS因子。

IS因子能夠是反向重復構型或同向重復構型。基因突變醫(yī)學知識講座第128頁129②、Tnp3系轉座子：結構較復雜，長度約5000bp。末端有一對38bpIR序列，但不含IS因子序列。每個轉座子都帶有3個基因：一個是編碼對氨芐青霉素抗性β–內酰胺酶(β-lactamase)基因，其它二個是編碼與轉座作用相關基因（TnpA和Tnp