遺傳學(xué)第十二章基因突變課件

第十一章基因突變第一節(jié)基因突變概說(shuō)第二節(jié)基因突變的分子本質(zhì)第三節(jié)基因突變的誘發(fā)第四節(jié)基因突變的檢出..第十一章基因突變第一節(jié)基因突變概說(shuō)..1第一節(jié)基因突變概說(shuō)一、突變的類型

自發(fā)突變和誘發(fā)誘變顯性突變與隱性突變

突變體的表型特性類型二、基因突變的時(shí)期三、基因突變的一般特征..第一節(jié)基因突變概說(shuō)一、突變的類型..2基因突變的概念基因突變（genemutation）：是指一個(gè)基因內(nèi)部可遺傳的結(jié)構(gòu)改變，是基因分子內(nèi)部在某種條件作用下所發(fā)生的一個(gè)或幾個(gè)核苷酸的改變。其結(jié)果是形成等位基因。基因突變一般在染色體結(jié)構(gòu)上是看不到的，所以又稱點(diǎn)突變（pointmutation）。實(shí)際上點(diǎn)突變與染色體畸變的界限并不明確，特別是微細(xì)的染色體畸變更是如此。摩爾根等1910年發(fā)現(xiàn)果蠅眼色的突變(Ww)，并進(jìn)行鑒定與分析，從而明確證實(shí)基因突變的存在。..基因突變的概念基因突變（genemutation）：是指一3基因突變的意義

1.是生物進(jìn)化過(guò)程中自然選擇的最根本的基礎(chǔ)；2.基因突變形成的不同等位基因及相對(duì)性狀差異是人們發(fā)現(xiàn)該基因(位點(diǎn))存在的前提；3.是生物遺傳育種的重要基礎(chǔ)。例：矮稈基因的利用；植物雄性不育基因的利用。..基因突變的意義1.是生物進(jìn)化過(guò)程中自然選擇的最根本4一、基因突變的類型根據(jù)誘發(fā)的原因，基因突變可分為以下兩個(gè)類型：1.自發(fā)突變（spontaneousmutation）：在沒(méi)有人工特設(shè)的誘發(fā)條件下，由于外界環(huán)境的自然作用或生物體內(nèi)生理生化變化而誘發(fā)的突變。根據(jù)這個(gè)定義，我們知道所謂的自發(fā)突變并不是沒(méi)原因的突變，而是指人工特設(shè)誘變因素以外的其它因素引起的突變。2.誘發(fā)誘變（inducedmutation）：由人工特設(shè)物理、化學(xué)誘發(fā)因素而引起的突變。

兩者本質(zhì)一樣，頻率不同。..一、基因突變的類型根據(jù)誘發(fā)的原因，基因突變可分為以下兩個(gè)類型5根據(jù)顯隱性關(guān)系的不同分為顯性突變與隱性突變

突變體(突變型,mutant)：由于基因突變而表現(xiàn)突變性狀的細(xì)胞或個(gè)體。顯性突變：突變產(chǎn)生的新基因?qū)υ瓉?lái)的基因表現(xiàn)為顯性。當(dāng)代就可表現(xiàn)?？赡苁牵涸瓉?lái)無(wú)功能的位點(diǎn)產(chǎn)生了一個(gè)功能；原來(lái)有功能的位點(diǎn)產(chǎn)生了新的功能。隱性突變：突變產(chǎn)生的新基因?qū)υ瓉?lái)的基因表現(xiàn)為隱性。當(dāng)代不表現(xiàn)。往往是原來(lái)有功能的基因喪失了功能，或產(chǎn)生了一個(gè)新功能。..根據(jù)顯隱性關(guān)系的不同分為顯性突變與隱性突變突變體(突6根據(jù)突變引起的表型特征，可將突變分為：１．形態(tài)突變（morphologicalmutation），基因突變主要影響生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致形狀、大小、色澤改變。

例：普通綿羊的四肢有一定的長(zhǎng)度，但安康羊（Anconsheep）的四肢很短，這類突變可在外觀上看到，稱為可見突變（visiblemutation）2.生化突變（biochemicalmutation)：基因突變主要影響代謝過(guò)程，導(dǎo)致某種特定生化功能改變。

例：鏈孢霉的營(yíng)養(yǎng)缺陷型..根據(jù)突變引起的表型特征，可將突變分為：１．形態(tài)突變（morp73．致死突變（lethalmutation）：基因突變主要影響生活力，導(dǎo)致個(gè)體死亡。致死突變又可分為：全致死突變（90％以上死亡）、亞致死突變（50%~90%％死亡）、半致死突變（10%~50%死亡）和弱致死突變（10%以下死亡）。致死基因在雜合體種的表現(xiàn)：

顯性致死：雜合態(tài)即有致死效應(yīng)。例如神經(jīng)膠癥。

隱性致死：純合態(tài)的才有致死效應(yīng)。例如鐮刀形貧血癥、植物白化基因等

。..3．致死突變（lethalmutation）：基因突變主要8植物隱性白化突變（致死突變）與葉綠體形成有關(guān)的基因多達(dá)50多對(duì)，其中不少基因突變（喪失功能）均可能導(dǎo)致葉綠素不能形成，產(chǎn)生白化苗。白化苗不能進(jìn)行光合作用，子葉或胚乳中養(yǎng)料耗盡時(shí)，幼苗就死亡。..植物隱性白化突變（致死突變）與葉綠體形成有關(guān)的基因多達(dá)50多94．條件致死突變（conditionallethalmutation)：在一定條件下表現(xiàn)致死效應(yīng)，而在其它條件下可以存活的突變。

例如：T4噬菌體的溫度敏感突變型在25℃時(shí)能在E.coli宿主中正常生長(zhǎng)，形成噬菌斑，但在42℃時(shí)就不能這樣。

..4．條件致死突變（conditionallethal10水稻分蘗基因的突變（Lietal.,2003,Nature,422:618-621）野生型突變體（moc1）..水稻分蘗基因的突變（Lietal.,2003,Nat11二、基因突變的時(shí)期1.生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期均可發(fā)生：性細(xì)胞

(突變)

突變配子

后代個(gè)體；體細(xì)胞

(突變)

突變體細(xì)胞

組織器官。植物的體細(xì)胞突變：芽變動(dòng)物的體細(xì)胞突變：癌變2.性細(xì)胞的突變頻率比體細(xì)胞高：性母細(xì)胞與性細(xì)胞對(duì)環(huán)境因素更為敏感。3.突變時(shí)期不同，其表現(xiàn)也不相同。..二、基因突變的時(shí)期1.生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期均可發(fā)生：..12突變時(shí)期顯性突變隱性突變高等生物性細(xì)胞突變當(dāng)代表現(xiàn)突變性狀。突變當(dāng)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(xì)胞突變當(dāng)代表現(xiàn)為嵌合體，鑲嵌范圍取決于突變發(fā)生的早晚。突變當(dāng)代不表現(xiàn)突變性狀，往往不能被發(fā)現(xiàn)、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(wú)性生殖表現(xiàn)突變性狀表現(xiàn)突變性狀..突變時(shí)期顯性突變隱性突變高等生物性細(xì)胞突變當(dāng)代表現(xiàn)突變性狀。13三、突變頻率突變頻率：指生物在一個(gè)世代中發(fā)生突變的概率。一般指每一世代每一配子每個(gè)基因座發(fā)生突變的概率。有性生殖生物：用突變配子占總配子比例(配子發(fā)生突變的概率)表示。(單細(xì)胞)無(wú)性繁殖生物：每一世代中細(xì)胞發(fā)生突變的概率。突變頻率一般是很低的，不同的生物，不同的基因其突變率相差較大。真核生物基因的突變頻率（10-5范圍）較原核生物的（10-7~10-8范圍）高很多。如果在人工誘變條件下，突變頻率可以大大提高，有時(shí)可達(dá)自發(fā)突變頻率的幾千倍。

..三、突變頻率突變頻率：指生物在一個(gè)世代中發(fā)生突變的概率。一般14....15（一）突變的重演性

指同種生物的同一基因突變表現(xiàn)相同的表型，可以在不同個(gè)體間重復(fù)出現(xiàn)。同一基因突變?cè)诓煌膫€(gè)體上均可能發(fā)生；不同群體中發(fā)生同一基因突變的頻率相近。四、基因突變的一般特征..（一）突變的重演性指同種生物的同一基因突變表現(xiàn)相同的表16（二）突變的多方向性基因的突變可以向多個(gè)方向進(jìn)行，形成復(fù)等位基因(multiplealleles)。這些復(fù)等位基因可以從野生型基因突變產(chǎn)生，也可以從其它任何一個(gè)突變基因突變產(chǎn)生。

..（二）突變的多方向性基因的突變可以向多個(gè)方向進(jìn)行，形成復(fù)等位17（三）突變的可逆性突變的可逆性：突變的基因可以發(fā)生回復(fù)突變。正突變(forwardmutation)：顯性基因A隱性基因a；反突變(reversemutation)：隱性基因a顯性基因A。通常認(rèn)為：野生型基因是正常、有功能基因；而最初基因突變往往是野生型基因突變而喪失功能、發(fā)生功能改變，表現(xiàn)為隱性基因。所以反突變又稱為回復(fù)突變(backmutation)。通常用u表示正突變頻率、v表示反突變頻率，則：正突變uA===========a反突變v..（三）突變的可逆性突變的可逆性：突變的基因可以發(fā)生回復(fù)突變。18正向突變和回復(fù)突變的發(fā)生頻率是不一樣的。在多數(shù)情況下，正向突變頻率總是高于回復(fù)突變頻率（高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)）。這是因?yàn)橐粋€(gè)野生型基因內(nèi)部的許多位點(diǎn)都可能發(fā)生改變而導(dǎo)致基因突變。但是一個(gè)基因內(nèi)部卻只有那個(gè)被改變了的結(jié)構(gòu)恢復(fù)原狀，才可發(fā)生回復(fù)突變。由于缺失而引起的突變不能發(fā)生回復(fù)突變。當(dāng)然染色體畸變也不能回復(fù)。..正向突變和回復(fù)突變的發(fā)生頻率是不一樣的。在多數(shù)情況下，正向突19（四）突變的有害性與有利性突變大多數(shù)是有害的。因?yàn)樯锝?jīng)長(zhǎng)期的自然選擇，形成了對(duì)外界環(huán)境的適應(yīng)，基因突變后可能改變這種適應(yīng)性，所以大部分突變對(duì)生物體是不利的。少數(shù)的突變有利。例如作物抗病性，微生物的抗藥性等，這些突變?yōu)樯镞M(jìn)化提供了最有利的條件?？顾幮酝蛔兣c藥物：微生物產(chǎn)生抗藥性突變與藥物的存在與否沒(méi)有關(guān)系。藥物的存在只是起篩選作用。..（四）突變的有害性與有利性突變大多數(shù)是有害的。因?yàn)樯锝?jīng)長(zhǎng)期20（五）突變的平行性突變的平行性：指親緣關(guān)系相近的物種因遺傳基礎(chǔ)比較近似，往往發(fā)生相似的基因突變。根據(jù)一個(gè)物種或?qū)賰?nèi)具有的變異類型，就能預(yù)見到近緣的其他物種或?qū)僖餐瑯哟嬖谙嗨频淖儺愵愋?.（五）突變的平行性突變的平行性：指親緣關(guān)系相近的物種因遺傳基21第四節(jié)基因突變的分子本質(zhì)從分子水平上說(shuō)，基因突變是由于DNA分子的核苷酸序列改變，隨而基因的作用改變，最后導(dǎo)致個(gè)體表型改變。..第四節(jié)基因突變的分子本質(zhì)從分子水平上說(shuō)，基因突變是由于D22一、基因突變導(dǎo)致的核苷酸序列改變（信息內(nèi)容改變）--點(diǎn)突變的類型1.堿基替換（basesubstitution）：

一對(duì)堿基被另一對(duì)堿基取代。分為：轉(zhuǎn)換（transition）是指同類堿基之間的替換。顛換（transversion）是嘌呤與嘧啶之間的替換。..一、基因突變導(dǎo)致的核苷酸序列改變（信息內(nèi)容改變）--點(diǎn)突變的232.移碼突變（frameshiftmutation）

一對(duì)或多對(duì)核苷酸的增減，造成這一位置以后一系列編碼發(fā)生移位錯(cuò)誤。又叫插入/缺失突變。例：野生型…TGGATAAACGAC…DNA…ACCUAUUUGCUG…mRNA…ThrTyrLeuLeu…Protein突變型…TGGAAAACGAC……ACCUUUUGC……ThrPheCys…插入（insertion）和缺失（deletion）突變對(duì)遺傳信息的影響較大，會(huì)嚴(yán)重影響基因的功能，甚至導(dǎo)致基因功能失活。..2.移碼突變（frameshiftmutation）24二、基因突變導(dǎo)致的遺傳信息意義的改變—突變的分子效應(yīng)1.同義突變（samesensemutation）：堿基改變雖然使密碼子改變，但不帶來(lái)氨基酸的改變。這樣的突變又稱沉默突變（silentmutation）。DNACGTCGCCGGGCAGCGGCCmRNACGUCGCCGGProteinArgArgArg置換顛換核苷酸序列的改變（替換）在蛋白質(zhì)水平上會(huì)導(dǎo)致基因決定的多肽鏈的氨基酸序列改變。原因是：密碼子的兼并性。..二、基因突變導(dǎo)致的遺傳信息意義的改變—突變的分子效應(yīng)1.同252.錯(cuò)義突變(mis-sensemutation)堿基改變使某一氨基酸的密碼子變?yōu)榱硪话被岬拿艽a子。例：人類鐮形細(xì)胞貧血癥：Hbβ鏈發(fā)生顛換。DNAGAAGTACTTCATmRNAGAAGUAProteinGluVal表型HbAHbS顛換..2.錯(cuò)義突變(mis-sensemutation)堿基改變263.無(wú)義突變(non-sensemutation)堿基的改變使某一氨基酸的密碼子變成終止密碼子（無(wú)義密碼子）。UAG琥珀突變（amber,amb）UAA赭石突變（ochre,och）UGA乳白突變（opal,op）

若無(wú)義密碼在中間，肽鏈延長(zhǎng)提前終止，產(chǎn)生無(wú)活性的多肽片段。若無(wú)義突變發(fā)生在靠近基因的開放閱讀框的3′末端，則所產(chǎn)生的蛋白質(zhì)有可能保有一些生物學(xué)功能。插入和缺失突變同樣會(huì)導(dǎo)致多肽鏈改變，而且改變更大。..3.無(wú)義突變(non-sensemutation)堿基的改27關(guān)于基因突變的另外幾個(gè)概念中性突變（neutralmutation）多肽鏈中相應(yīng)位點(diǎn)發(fā)生的氨基酸的取代并不影響蛋白質(zhì)的功能。沉默突變（silentmutation）蛋白質(zhì)中相應(yīng)位點(diǎn)是發(fā)生了相同氨基酸的取代，即同義突變。抑制突變（suppressormutation）突變的作用還可以通過(guò)其它位點(diǎn)的突變而得到減少或校正。..關(guān)于基因突變的另外幾個(gè)概念中性突變（neutralmuta28突變也可以發(fā)生在基因的非編碼區(qū)

調(diào)節(jié)區(qū)和非編碼區(qū)的DNA序列：在DNA水平上，包括RNA多聚酶及其相關(guān)因子和特定轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點(diǎn)。在RNA水平上，包括核糖體結(jié)合位點(diǎn)，真核生物mRNA外顯子交接區(qū)5′和3′端拼接位點(diǎn)以及調(diào)節(jié)mRNA進(jìn)入細(xì)胞特定區(qū)域和組分的翻譯調(diào)節(jié)和定位信號(hào)位點(diǎn)。..突變也可以發(fā)生在基因的非編碼區(qū)調(diào)節(jié)區(qū)和非編碼區(qū)的DNA序列29

結(jié)合位點(diǎn)一旦被破壞很可能改變基因在特定時(shí)間、組織或特定環(huán)境反應(yīng)中的表達(dá)量，某些結(jié)合位點(diǎn)的突變可能完全阻遏基因正常表達(dá)的必經(jīng)步驟，如果RNA聚合酶或剪接因子的接合位點(diǎn)發(fā)生突變則可使基因產(chǎn)物完全失活或阻斷其產(chǎn)生。調(diào)節(jié)位點(diǎn)的突變通常只改變產(chǎn)生蛋白質(zhì)的數(shù)量而不是其結(jié)構(gòu)。在基因的非編碼區(qū)發(fā)生的許多點(diǎn)突變，往往只引起細(xì)小的或完全沒(méi)有表型上的改變，這些點(diǎn)突變通常發(fā)生在調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合位點(diǎn)之間的DNA序列，這些序列可能與基因功能無(wú)關(guān)或位于基因內(nèi)的重復(fù)區(qū)。..結(jié)合位點(diǎn)一旦被破壞很可能改變基因在特定時(shí)間、組織或特定環(huán)境30回復(fù)突變（reversemutations）的分子機(jī)理：

1、精確回復(fù)（exactreversion）：

AAA(Lys)GAA(Glu)AAA(Lys)wild-typemutantwild-type

forwardreverse2、等價(jià)回復(fù)突變(Equivalentreversion)

UCC(Ser)UGC(Cys)AGC(Ser)wild-typeMutantwild-typeforwardreverse..回復(fù)突變（reversemutations）的分子機(jī)理：313、抑制基因突變（suppressormutation）一種突變的效應(yīng)由另一突變來(lái)減少或取消抑制基因突變并不導(dǎo)致一個(gè)原來(lái)突變的回復(fù)，而是遮蔽或補(bǔ)償最初突變的效應(yīng)。原來(lái)的突變位點(diǎn)依然存在，而它的表型效應(yīng)被基因組第二位點(diǎn)的突變所抑制?；騼?nèi)抑制基因突變（IntragenicSuppressors）基因間抑制基因突變（intergenicSuppressors）不論是基因內(nèi)的還是基因間的抑制起作用都產(chǎn)生有功能或有部分功能的蛋白質(zhì)，這樣，只有在原來(lái)的突變和抑制基因突變都存在于相同的細(xì)胞內(nèi)時(shí)可能恢復(fù)蛋白質(zhì)的功能。..3、抑制基因突變（suppressormutation）抑32基因間抑制基因突變—tRNA反密碼子突變..基因間抑制基因突變—tRNA反密碼子突變..33

功能缺失型突變與功能獲得型突變

由于突變導(dǎo)致基因功能的喪失或減弱，這種突變稱為功能缺失型突變（loss-of-functionmutation）。如果由于DNA序列的插入、丟失或重要的堿基替換造成的蛋白質(zhì)功能的完全喪失，或?qū)е罗D(zhuǎn)錄產(chǎn)物的提前終止，使得基因功能完全喪失，則稱為零突變或剔除突變（nullmutationsorknockoutmutations）。如果基因突變僅造成基因表達(dá)水平或基因產(chǎn)物活性的降低，這種突變稱為亞效突變（hypomorphicmutation）或滲漏突變（leakymutation）。如果這個(gè)基因的突變導(dǎo)致表型變異，那么零突變表型變異應(yīng)該是完全徹底的，而亞效突變的表型取得于基因表達(dá)水平或基因產(chǎn)物活性降低的程度，介于零突變與野生型之間。功能缺失突變一般是隱性突變。..功能缺失型突變與功能獲得型突變由于突變導(dǎo)致基因功34

這種突變賦予了蛋白質(zhì)異常的活性，并可能產(chǎn)生新的表型。很多這類突變發(fā)生在基因的調(diào)節(jié)序列而不是編碼區(qū)，因而其后果有多種情況。如果基因表達(dá)的空間方式被改變，即基因表達(dá)產(chǎn)物在基因原來(lái)不表達(dá)的部位積累，這種表達(dá)方式叫異位表達(dá)（ectopicexpression）。基因的異位表達(dá)經(jīng)常導(dǎo)致超出預(yù)期的表型變化，例如在果蠅任何非眼組織（腿、嘴、腹和翅等）異位表達(dá)eyeless可導(dǎo)致復(fù)眼的部分組織以及完整的眼色素的產(chǎn)生。如果一個(gè)基因在個(gè)體基因組中具有多個(gè)拷貝，功能缺失型突變一般不造成明顯的表型變異，因?yàn)橥蛔兛截惖墓δ軙?huì)被其它正常的拷貝所彌補(bǔ)。而功能獲得型突變則可以使基因原來(lái)的功能互相疊加，表型更加明顯。功能獲得型突變（gain-of-functionmutation）..這種突變賦予了蛋白質(zhì)異常的活性，并可能產(chǎn)生新的35第三節(jié)基因突變的誘發(fā)一、物理因素誘變(一)電離輻射誘變(二)非電離輻射誘變二、化學(xué)因素誘變?nèi)⒄T發(fā)突變的應(yīng)用..第三節(jié)基因突變的誘發(fā)一、物理因素誘變..36一、物理因素誘變

(一)電離輻射誘變1.種類：粒子輻射：α射線、β射線(32P、35S)、中子(60鈷、137銫)；電磁波輻射：X射線、γ射線。2.原理：輻射能量使DNA、蛋白質(zhì)等發(fā)生電離和激發(fā)。電離和激發(fā)使生物大分子受損傷---電離輻射的直接作用。發(fā)生電離和激發(fā)的分子通過(guò)一系列的反應(yīng)產(chǎn)生許多化學(xué)性質(zhì)很活躍的自由基和自由原子。自由基和自由原子相互作用，并與周圍的物質(zhì)（特別是核酸和蛋白質(zhì)）起反應(yīng)，引起分子結(jié)構(gòu)變化，造成大分子損傷。----電離輻射的間接作用。DNA的損傷有：堿基間氫鍵斷裂、磷酸二酯鍵斷裂、單鏈或雙鏈交聯(lián)、DNA和蛋白質(zhì)交聯(lián)。這些會(huì)進(jìn)一步造成基因突變和染色體結(jié)構(gòu)變異。..一、物理因素誘變

(一)電離輻射誘變1.種類：..374.電離輻射誘變的作用規(guī)律輻射劑量的表示方法：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)。突變率與輻射劑量的關(guān)系：突變率與輻射總劑量成正比；輻射效應(yīng)是累積的。低強(qiáng)度長(zhǎng)期照射（慢性照射）與高強(qiáng)度短期照射（急性照射）誘發(fā)的突變數(shù)一樣。..4.電離輻射誘變的作用規(guī)律..38(二)非電離輻射誘變主要是紫外線(最有效的波長(zhǎng)是270nm)。紫外線的穿透能力弱，故多用于微生物、生殖細(xì)胞、花粉粒以及培養(yǎng)中的細(xì)胞。紫外線會(huì)使DNA發(fā)生多種形式的結(jié)構(gòu)變化，主要是形成嘧啶二聚體。物理誘變的非專一性：對(duì)DNA分子及其核苷酸殘基無(wú)選擇性，所以沒(méi)有專一性和特異性。..(二)非電離輻射誘變主要是紫外線(最有效的波長(zhǎng)是270nm39二、化學(xué)因素誘變

1.誘變劑及其種類與作用機(jī)制：烷化劑：使堿基烷基化、改變堿基形成氫鍵的能力，從而改變堿基配對(duì)關(guān)系；堿基類似物：在復(fù)制過(guò)程中取代堿基滲入DNA分子，但形成氫鍵的類型不同，改變堿基配對(duì)關(guān)系。2.作用特點(diǎn)：具有一定的堿基特異性。..二、化學(xué)因素誘變1.誘變劑及其種類與作用機(jī)制：..40三、誘發(fā)突變的應(yīng)用1.提高基因突變頻率；2.獲得更豐富的突變類型；3.改良生物的個(gè)別性狀。..三、誘發(fā)突變的應(yīng)用1.提高基因突變頻率；..41三、自發(fā)突變的起因..三、自發(fā)突變的起因..42自發(fā)突變來(lái)自：

1.DNA復(fù)制的差錯(cuò)未被校正。2.自發(fā)的化學(xué)變化：(1)堿基的互變異構(gòu)(2)脫嘌呤（depurination）(3)脫氨（基）(deamination)(4)氧化作用損傷堿基（oxidativelydamagedbases）..自發(fā)突變來(lái)自：

1.DNA復(fù)制的差錯(cuò)未被校正。..43DNA復(fù)制的差錯(cuò)未被校正

DNA的精確復(fù)制依賴于：校讀系統(tǒng)：由DNApolI的3’5’外切酶活性完成。錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)但偶爾會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)未被校正或修復(fù)而導(dǎo)致突變發(fā)生。增變基因(mutationgene):突變后使整個(gè)基因組突變頻率明顯上升。如：

DNApolI基因：突變后3’5’校正功能喪失

dam基因：dam-錯(cuò)配修復(fù)功能喪失..DNA復(fù)制的差錯(cuò)未被校正DNA的精確復(fù)制依賴于：..44DNA的堿基的互變異構(gòu)，從而導(dǎo)致錯(cuò)配:正常情況：A(氨基式)=T(酮式)G(酮式)=C(氨基式)異常情況：Ai(亞氨基式)=CA=C(亞氨基式)G=T(烯醇式)G(烯醇式)=T導(dǎo)致堿基替換..DNA的堿基的互變異構(gòu)，從而導(dǎo)致錯(cuò)配:正常情況：..45....46脫嘌呤：由于堿基和脫氧核糖間的糖苷鍵受到破壞，從而引起G、A從DNA分子上脫落下來(lái),導(dǎo)致錯(cuò)誤摻入堿基，發(fā)生堿基替換。..脫嘌呤：由于堿基和脫氧核糖間的糖苷鍵受到破壞，從而引起G、A47脫氨基導(dǎo)致堿基替換..脫氨基導(dǎo)致堿基替換..48氧化損傷

過(guò)氧化物原子團(tuán)（O2-）、（H2O2）、（-OH）等需氧代謝的副產(chǎn)物都是有活性的氧化劑，它們可導(dǎo)致DNA的氧化損傷：T氧化后產(chǎn)生T－乙二醇，G氧化后產(chǎn)生8-氧-7,8二氫脫氧鳥嘌呤、8-氧鳥嘌呤(8-O-G)或“GO”，GO可和A錯(cuò)配，導(dǎo)致G→T。..氧化損傷過(guò)氧化物原子團(tuán)（O2-）、（H2O2）、（-OH49四、誘發(fā)突變的起因（一）化學(xué)物質(zhì)1.堿基類似物(1)5-溴尿嘧啶（5-bromouracil,5-BU）(2)氨基嘌呤（2-aminopurine2-AP）這些堿基類似物常能摻入到DNA分子中去，好像是它的正常組成成分。它們對(duì)DNA的復(fù)制影響不大，而是在DNA復(fù)制時(shí)引起堿基配對(duì)差錯(cuò)，最終導(dǎo)致堿基對(duì)替換，引起突變。..四、誘發(fā)突變的起因（一）化學(xué)物質(zhì)..505BU與T基本相同以酮式狀態(tài)和A配對(duì)：A–5BUk酮式結(jié)構(gòu)常轉(zhuǎn)換成烯醇式與G配對(duì):G–5BUe

（1）5-溴尿嘧啶（5-BU）..5BU與T基本相同（1）5-溴尿嘧啶（5-BU）..51(2)2-氨基嘌呤(2-AP)有正常狀態(tài)和稀有狀態(tài)兩種異構(gòu)體，可分別與T和C配對(duì)結(jié)合。當(dāng)2-AP摻入到DNA復(fù)制中時(shí)，由于其異構(gòu)體的變換而導(dǎo)致A∶TG∶C..(2)2-氨基嘌呤(2-AP)..522.堿基的修飾劑能和DNA起化學(xué)反應(yīng)并能改變堿基氫鍵特性的物質(zhì)：(1)亞硝酸（NA）(2)羥胺(3)烷化劑：使堿基烷基化。..2.堿基的修飾劑..53

(1)

亞硝酸（introusacid,NA）：有氧化脫氨作用。使A脫氨，產(chǎn)生次黃嘌呤(H)；使C脫氨，產(chǎn)生U。導(dǎo)致堿基轉(zhuǎn)換..(1)亞硝酸（introusacid,NA）：有氧化54（2）羥胺：只特異地和胞嘧啶起反應(yīng)，在第4個(gè)C原子上加-OH，產(chǎn)生4-OH-C，此產(chǎn)物可以和A配對(duì)，使C∶G轉(zhuǎn)換成T∶A。..（2）羥胺：只特異地和胞嘧啶起反應(yīng)，在第4個(gè)C原子上加-OH55(3)烷化劑如甲基黃酸乙脂（EMS）,氮芥(NM),甲基黃酸甲脂（MMS）,亞硝基胍（NG）等。作用：是使堿基烷基化，（1）導(dǎo)致堿基錯(cuò)配，產(chǎn)生堿基置換。（2）脫嘌呤作用，影響復(fù)制，產(chǎn)生移碼突變。特異性錯(cuò)配..(3)烷化劑特異性錯(cuò)配..563.DNA插入劑：引起移碼突變?nèi)缭S素（proflavin）、吖啶橙（acridineorange）等..3.DNA插入劑：引起移碼突變?nèi)缭S素（proflavin）57

（二）紫外線誘發(fā)胸苷二聚體..（二）紫外線誘發(fā)胸苷二聚體..58第四節(jié)DNA損傷修復(fù)一、光復(fù)活二、切除修復(fù)三、復(fù)制后修復(fù)四、SOS修復(fù)..第四節(jié)DNA損傷修復(fù)一、光復(fù)活..59一、光復(fù)活（photoreactivation）

修復(fù)因紫外線照射產(chǎn)生的嘧啶二聚體。在暗處，光復(fù)合酶（PRE,photoreactingenzyme，由phr基因編碼）識(shí)別嘧啶二聚體并與之結(jié)合形成復(fù)合物,在可見光下PR使二聚體解開成為單體,PR釋放。..一、光復(fù)活（photoreactivation）修復(fù)因紫外60二、切除修復(fù)（excision-repair）又稱暗修復(fù)（darkrepair），指不需要光。不僅僅修復(fù)嘧啶二聚體，還可修復(fù)化學(xué)誘變劑引起的損傷。色素性干皮癥（Xerodermapigmentosum）：對(duì)光極度敏感，易患皮膚癌，是一種切除修復(fù)酶的缺陷（AR）。人類的切除修復(fù)參與的蛋白質(zhì)和酶最少有17種之多。..二、切除修復(fù)（excision-repair）又稱暗修復(fù)（61損傷：突變的堿基錯(cuò)配或改變DNA結(jié)構(gòu)剪切：內(nèi)切酶在損傷堿基位點(diǎn)兩側(cè)剪切切除：外切酶除去切口間的DNA合成：DNA聚合酶III合成取代DNA連接酶封閉缺口1、切除修復(fù)..損傷：突變的堿基錯(cuò)配或改變DNA結(jié)構(gòu)剪切：內(nèi)切酶在損傷堿基位62連接酶封閉缺口E.coli的切除修復(fù)系統(tǒng):uvrA,B,C,D四個(gè)基因的產(chǎn)物完成切除修復(fù)。UvrAB：識(shí)別損傷；

UvrBC：在DNA上切缺口；

UvrD：使被標(biāo)記區(qū)解旋。..連接酶封閉缺口E.coli的切除修復(fù)系統(tǒng):..632、DNA糖苷酶及AP核酸酶修復(fù)途徑堿基發(fā)生修飾而發(fā)生結(jié)構(gòu)改變由DNA糖苷酶水解產(chǎn)生無(wú)嘌呤或無(wú)嘧啶位點(diǎn)（AP位點(diǎn)）AP核酸內(nèi)切酶切除損傷部位的DNA單鏈DNA聚合酶合成新的DNA片段，連接酶補(bǔ)缺口。..2、DNA糖苷酶及AP核酸酶修復(fù)途徑堿基發(fā)生修飾而發(fā)生結(jié)構(gòu)改64三、復(fù)制后修復(fù)1、錯(cuò)配修復(fù)（mismatchrepair）(1)識(shí)別錯(cuò)配的堿基對(duì)；(2)對(duì)錯(cuò)配的一對(duì)堿基要能準(zhǔn)確區(qū)別哪一個(gè)是錯(cuò)的，哪一個(gè)是對(duì)的；(3)切除錯(cuò)誤的堿基，并進(jìn)行修復(fù)合成。..三、復(fù)制后修復(fù)1、錯(cuò)配修復(fù)（mismatchrepai65DNA正常復(fù)制錯(cuò)配酶識(shí)別未甲基化新鏈和錯(cuò)配堿基錯(cuò)配校正酶切除包含錯(cuò)配堿基的新鏈DNApol修復(fù)空隙..DNA正常復(fù)制錯(cuò)配酶識(shí)別未甲基錯(cuò)配校正酶切除包DNApol修66①受損傷的DNA鏈復(fù)制時(shí)，產(chǎn)生的子代DNA在損傷的對(duì)應(yīng)部位出現(xiàn)缺口。②完整的另一條母鏈DNA與有缺口的子鏈DNA進(jìn)行重組，將母鏈DNA上相應(yīng)的片段填補(bǔ)子鏈缺口處，而母鏈DNA出現(xiàn)缺口。③以另一條子鏈DNA為模板，經(jīng)DNA聚合酶合成一新DNA片段填補(bǔ)母鏈DNA的缺口④由DNA連接酶連接，完成修補(bǔ)。(二)重組修復(fù)（recombinationrepair）..①受損傷的DNA鏈復(fù)制時(shí)，產(chǎn)生的子代DNA在損傷的對(duì)應(yīng)部位出67(三)SOS修復(fù)系統(tǒng)

SOS修復(fù)是指DNA受到嚴(yán)重?fù)p傷、細(xì)胞處于危急狀態(tài)時(shí)所誘導(dǎo)的一種DNA修復(fù)方式，修復(fù)結(jié)果只是能維持基因組的完整性，提高細(xì)胞的生存率，但留下的錯(cuò)誤較多，故又稱為錯(cuò)誤傾向修復(fù)（error-pronerepair），它使細(xì)胞有較高的突變率。正常情況下有關(guān)酶系無(wú)活性，DNA受損傷而復(fù)制又受到抑制情況下發(fā)出信號(hào)，激活有關(guān)酶系，對(duì)DNA損傷進(jìn)行修復(fù)。..(三)SOS修復(fù)系統(tǒng)SOS修復(fù)是指DNA受到嚴(yán)重?fù)p傷、68SOS修復(fù)機(jī)制：通過(guò)式修復(fù)切除式修復(fù)..SOS修復(fù)機(jī)制：..69第二節(jié)突變的檢出和應(yīng)用一、果蠅突變的檢出二、鏈孢霉?fàn)I養(yǎng)缺陷型的檢出三、人的突變的檢出..第二節(jié)突變的檢出和應(yīng)用一、果蠅突變的檢出..70一、果蠅性突變的檢出（1）鑒別果蠅X染色體上基因的隱性突變Muller-5技術(shù)：檢出果蠅X染色體上的隱性突變特別是致死突變。Muller-5品系的X染色體上：B（Bar棒眼）Wa（apricot杏色眼）Sc(Scute,小盾片少剛毛）倒位：可抑制Muller-5的X染色體與野生型X染色體的重組

..一、果蠅性突變的檢出（1）鑒別果蠅X染色體上基因的隱性突變.71圖單對(duì)交配野外采集的，或經(jīng)誘變處理的雄蠅..圖單對(duì)交配野外采集的，或經(jīng)誘變處理的雄蠅..72（2）果蠅常染色體上突變的檢出果蠅常染色體上的致死突變也可以被檢出，但要經(jīng)過(guò)三代。例如：要檢出果蠅第二染色體上的突變基因可利用平衡致死系統(tǒng)（永久雜種）一條第二染色體上顯性基因Cy（curly,翻翅）純合致死，還有一個(gè)大倒位另一條第二染色體上顯性基因S（star,星狀眼）純合致死Cy+×Cy++S+S

Cy++S該平衡致死系統(tǒng)，同時(shí)又是倒位雜合體。檢出過(guò)程如下：..（2）果蠅常染色體上突變的檢出..73P133－1圖（1）如最初第2染色體上不帶致死基因，則F3有1/3左右的野生型；（2）如最初第2染色體含有致死基因，則F3只有翻翅果