微生物的基因突變培訓(xùn)課件

內(nèi)容突變的概念突變的類型和分離方法*自發(fā)突變的分子機(jī)制*＃誘發(fā)突變的分子機(jī)制*＃DNA損傷的修復(fù)#7/26/20231微生物的基因突變第一節(jié)突變的概念7/26/20232微生物的基因突變一.突變和變異突變（mutation）：可以通過復(fù)制而遺傳的DNA結(jié)構(gòu)的任何改變。

變異（variation）：由基因控制的、對環(huán)境具有適應(yīng)性的表型差異。突變體（mutant）：攜帶某一突變基因，并表現(xiàn)出相應(yīng)表型的細(xì)胞或個體及其后代。7/26/20233微生物的基因突變二.基因突變的特點(diǎn)1.隨機(jī)性2.稀有性3.可逆性4.可誘發(fā)性5.有突變熱點(diǎn)7/26/20234微生物的基因突變?nèi)?研究基因突變的意義認(rèn)識基因的存在和功能研究復(fù)制、表達(dá)、基因表達(dá)調(diào)控生物育種7/26/20235微生物的基因突變第二節(jié)突變體的類型和分離方法7/26/20236微生物的基因突變一.突變體的類型1.形態(tài)結(jié)構(gòu)突變體2.生理生化突變體3.抗性突變體4.其他突變體7/26/20237微生物的基因突變二.突變體的分離和檢測方法1.篩選（screen）2.選擇（selection）3.富集（enrichment）（反選擇）7/26/20238微生物的基因突變影印平板篩選技術(shù)滅菌絲絨覆蓋的圓盤主平板使用某種誘變劑處理的細(xì)胞影印平板（完全培養(yǎng)基）影印平板（無賴氨酸培養(yǎng)基）有菌落無菌落Lys-7/26/20239微生物的基因突變抗性選擇技術(shù)含藥物的培養(yǎng)基7/26/202310微生物的基因突變第三節(jié)自發(fā)突變的分子機(jī)制7/26/202311微生物的基因突變DNA復(fù)制錯誤堿基的脫嘌呤或脫氨基作用轉(zhuǎn)座因子重組錯誤

堿基置換（轉(zhuǎn)換顛換）點(diǎn)突變移碼突變（缺失插入）

染色體畸變：缺失、重復(fù)、倒位、易位突變7/26/202312微生物的基因突變一.DNA復(fù)制錯誤一）堿基互變異構(gòu)體導(dǎo)致堿基置換酮式→烯醇式，氨基式→亞氨基式

7/26/202313微生物的基因突變堿基置換產(chǎn)生的效應(yīng)：沉默突變UAC→UAU（Try）無義突變UAC→UAG

錯義突變UAC→AAC（Try→Asn）7/26/202314微生物的基因突變二）DNA環(huán)出或跳格導(dǎo)致移碼突變插入堿基缺失堿基新合成鏈環(huán)出親本鏈環(huán)出增加堿基減少堿基7/26/202315微生物的基因突變移碼突變產(chǎn)生的效應(yīng)：編碼區(qū)改變蛋白的閱讀框非編碼區(qū)改變蛋白的數(shù)量7/26/202316微生物的基因突變二.堿基的脫嘌呤或脫氨基作用脫嘌呤：空位隨機(jī)插入堿基，引起突變。脫氨基：如5mC→T5mC:GT:A7/26/202317微生物的基因突變突變熱點(diǎn)與某一基因的核苷酸序列有關(guān)如5mC含量較多5mC:GT:A基因上的距離突變數(shù)1020304050100150200250300bp脫氨基7/26/202318微生物的基因突變?nèi)?轉(zhuǎn)座因子轉(zhuǎn)座導(dǎo)致基因改變Tn插入gene基因序列被破壞mRNA活性肽無活性的肽7/26/202319微生物的基因突變四.RNA基因組的突變許多病毒：RNA基因組突變速率是DNA基因組的1000倍以上除RNA復(fù)制酶的校正外，無過多修復(fù)機(jī)制7/26/202320微生物的基因突變五.突變的回復(fù)和抑制

同位回復(fù)突變回復(fù)突變基因內(nèi)抑制異位回復(fù)突變（抑制突變）基因間抑制置換抑制移碼抑制信息抑制互作抑制7/26/202321微生物的基因突變一）基因內(nèi)抑制1.置換抑制第一位置突變導(dǎo)致一氨基酸替換第二位置突變改變另一氨基酸，回復(fù)了蛋白質(zhì)的構(gòu)像、穩(wěn)定性和活性如色氨酸合成酶TyrA蛋白7/26/202322微生物的基因突變210位突變174位突變7/26/202323微生物的基因突變2.移碼抑制在移碼突變的附近增加（刪除）堿基，恢復(fù)蛋白質(zhì)閱讀框7/26/202324微生物的基因突變二）基因間抑制1.信息抑制由于翻譯信息的改變，而將正常氨基酸插入到突變位置，恢復(fù)蛋白功能如tRNA基因突變3’-GAU-5’GUAtRNATry3’-CAU-5’mRNA7/26/202325微生物的基因突變2.互作抑制多亞基蛋白質(zhì)的活性取決于：各亞基的一級結(jié)構(gòu)；各亞基之間相互作用形成的高級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)相互作用表型基因型野生型突變型互作抑制突變A+B+A-B+A-B-7/26/202326微生物的基因突變第四節(jié)誘發(fā)突變的分子機(jī)制7/26/202327微生物的基因突變誘變劑（mutagen）化學(xué)～物理～生物～7/26/202328微生物的基因突變一.化學(xué)誘變劑一）堿基類似物如5-BrU，類似T5-BrU:A

5-BrU:G結(jié)果：在復(fù)制中引入突變，AT→GC原因：通過酮式和烯純式轉(zhuǎn)變而誘發(fā)突變7/26/202329微生物的基因突變7/26/202330微生物的基因突變二）堿基修飾劑烷化劑：如甲基磺酸乙酯脫氨基誘變劑：如亞硝酸其他：如羥胺修飾堿基，強(qiáng)力誘變劑在復(fù)制中和靜止中都可引入突變7/26/202331微生物的基因突變?nèi)┎迦胝T變劑吖啶橙類：溴化乙錠：

片狀分子，插入到兩堿基對之間，引起移碼突變7/26/202332微生物的基因突變四）體外定點(diǎn)誘變（invitrosite-specificmutagenesis）Oligonucleotidemismatchmutagenesis

7/26/202333微生物的基因突變7/26/202334微生物的基因突變五）誘變和致癌作用1.誘變劑的作用：Mutagenesisandcarcinogenesis2.誘變劑的檢測：Amestest通過鼠傷寒沙門氏菌（Salmonellatyphimurium）組氨酸缺陷型（his-）的回復(fù)突變來確定7/26/202335微生物的基因突變Amestest7/26/202336微生物的基因突變二.物理誘變劑非離子輻射：如紫外線輻射離子輻射：如X-射線，-射線7/26/202337微生物的基因突變紫外線誘變：堿基吸收峰260nm1.相鄰的T交聯(lián)，形成T=T2.DNA聚合酶不能識別T=T，將導(dǎo)致錯誤堿基的插入而引起突變7/26/202338微生物的基因突變?nèi)?生物誘變劑參與誘變的生物大分子DNA分子：轉(zhuǎn)座因子、病毒DNA等DNA重組酶修飾酶7/26/202339微生物的基因突變轉(zhuǎn)座因子誘變：如轉(zhuǎn)座子Tn5和Tn10轉(zhuǎn)座子標(biāo)簽技術(shù)（transposontagging）1）誘變，初篩突變體2）分離不同表型的突變體3）分離插入突變的基因7/26/202340微生物的基因突變第五節(jié)DNA損傷的修復(fù)7/26/202341微生物的基因突變光復(fù)活修復(fù)錯配修復(fù)無堿基修復(fù)核苷酸和堿基切除修復(fù)復(fù)制后修復(fù)7/26/202342微生物的基因突變一.光復(fù)活修復(fù)（photoreactivation）經(jīng)紫外線照射后的微生物若立即暴露于可見光下時，可明顯降低其死亡率。光復(fù)活修復(fù)：光解酶可見光打開T=T，恢復(fù)單體7/26/202343微生物的基因突變二.錯配修復(fù)（mismatchrepair）在DNA復(fù)制后清除錯配堿基，受甲基化調(diào)控1.甲基化酶（親代鏈GATC甲基化）2.mutH、mutL、mutS（未甲基化鏈上的錯配堿基，切開一缺口）3.外切核酸酶（切除）4.DNA聚合酶5.連接酶7/26/202344微生物的基因突變錯配修復(fù)7/26/202345微生物的基因突變?nèi)?無堿基修復(fù)（APrepair）作用于DNA鏈上失去堿基的位置AP內(nèi)切核酸酶（切除糖基）其他酶7/26/202346微生物的基因突變四.切除修復(fù)（excisionrepair）可修復(fù)各種理、化DNA損傷（核苷酸切除、堿基切除）UvrABC酶類（切除T=T，核苷酸片段等）其他酶7/26/202347微生物的基因突變切除修復(fù)7/26/202348微生物的基因突變五.重組修復(fù)（recombinationrepair）即復(fù)制后修復(fù)將另一母鏈上的正確序列轉(zhuǎn)移到子代鏈的空缺處，另一母鏈的空缺再合成重組酶系其他酶結(jié)果：雖并不消除原來的錯誤