基因突變及其機制

關(guān)于基因突變及其機制2第一節(jié)突變類型第2頁,共130頁，2024年2月25日，星期天3一、突變類型（一）按突變發(fā)生原因分類自發(fā)突變(spontaneousmutagenesis)

：未經(jīng)任何人為的處理而自然地發(fā)生的突變，稱為自發(fā)突變。誘發(fā)突變(inducedmutagenesis)

：由人們有意識地利用物理或化學手段引起的突變稱為誘發(fā)突變。誘發(fā)突變的頻率要遠遠高于自發(fā)突變頻率

第3頁,共130頁，2024年2月25日，星期天4（二）、按變化范圍分突變類型突變可以發(fā)生在染色體水平或基因水平，發(fā)生在染色體水平的突變稱為染色體畸變，發(fā)生在基因水平的突變稱為基因突變。第4頁,共130頁，2024年2月25日，星期天5染色體畸變（chromosomeaberration)

染色體數(shù)目的變化或染色體結(jié)構(gòu)發(fā)生較大片段的異常改變。染色體數(shù)目的變化整倍體(euploidy)：含有完整的染色體組單倍體（n）：haploid

二倍體（2n）：diploid

三倍體（3n）：triploid

四倍體（4n）：tetraploid第5頁,共130頁，2024年2月25日，星期天6非整倍體aneuploidy：含有不完整狀態(tài)的染色體組，一般是指二倍體中成對染色體成員的增加或減少。單體（二倍減一，monosomicdiploid):2n-1

缺體（二倍減二，nullisomicdilpoid):2n-2

三體（二倍加一，trisomicdiploid):2n+1

四體（二倍加二，tetrasomicdiploid):2n+2

雙二倍加一（doubletrisomic）:2n+1+1

部分二倍體（merodiploid）：細菌等原核生物中由一整條染色體和外來的一個染色體片段所構(gòu)成的不完整二倍第6頁,共130頁，2024年2月25日，星期天7染色體結(jié)構(gòu)的變化染色體結(jié)構(gòu)的改變，多數(shù)是染色體或染色單體遭到巨大損傷產(chǎn)生斷裂，而斷裂的數(shù)目、位置、斷裂端連接方式等造成不同的突變包括染色體缺失、重復、倒位和易位等涉及到DNA分子上較大范圍的變化，往往會涉及到多個基因。第7頁,共130頁，2024年2月25日，星期天8bfa-缺失

b-重復c-倒位d-相互易位第8頁,共130頁，2024年2月25日，星期天9染色體結(jié)構(gòu)的變化缺失

deficiency：是染色體片段的丟失。細胞學效應(yīng)：缺失環(huán)遺傳學效應(yīng)：這種突變往往是不可逆的損傷，其結(jié)果會造成遺傳平衡的失衡。重復

repetition：是染色體片段的二次出現(xiàn)。細胞學效應(yīng)：重復環(huán)遺傳學效應(yīng)：這種突變有可能獲得具有優(yōu)良遺傳性狀的突變體。第9頁,共130頁，2024年2月25日，星期天10倒位

inversion：是指染色體的片段發(fā)生了180°的位置顛倒細胞學效應(yīng)：倒位環(huán)遺傳學效應(yīng)：造成染色體部分節(jié)段的位置順序顛倒，極性相反。易位

translocation：是指一個染色體的一個片段連接到另一個非同源染色體上。相互易位

reciprocaltranslocation：兩個非同源染色體間相互交換一部分。相互易位的細胞學效應(yīng)：十字型圖象相互易位的遺傳學效應(yīng)：相應(yīng)基因表達出現(xiàn)異常第10頁,共130頁，2024年2月25日，星期天11基因突變（genemutation）基因突變是指一個基因內(nèi)部遺傳結(jié)構(gòu)或DNA序列的任何改變，包括一對或少數(shù)幾對核苷酸的缺失、插入或置換，分為堿基置換和移碼突變。染色體局部座位內(nèi)的變化點突變pointmutation

：單堿基對的置換突變發(fā)生在一個基因范圍內(nèi)。多位點突變：突變超出一個基因范圍。第11頁,共130頁，2024年2月25日，星期天12堿基置換basepairsubstitution

DNA鏈上一個堿基對為另一堿基對所取代叫堿基置換

轉(zhuǎn)換

transition：DNA鏈中一個嘌呤（嘧啶）被另一個嘌呤（嘧啶）所置換。顛換

transversion：DNA鏈中一個嘌呤（嘧啶）被一個嘧啶（嘌呤）所置換。第12頁,共130頁，2024年2月25日，星期天13第13頁,共130頁，2024年2月25日，星期天14第14頁,共130頁，2024年2月25日，星期天15第15頁,共130頁，2024年2月25日，星期天16第16頁,共130頁，2024年2月25日，星期天17第17頁,共130頁，2024年2月25日，星期天18第18頁,共130頁，2024年2月25日，星期天19第19頁,共130頁，2024年2月25日，星期天20第20頁,共130頁，2024年2月25日，星期天21第21頁,共130頁，2024年2月25日，星期天22第22頁,共130頁，2024年2月25日，星期天23第23頁,共130頁，2024年2月25日，星期天24第24頁,共130頁，2024年2月25日，星期天25第25頁,共130頁，2024年2月25日，星期天26第26頁,共130頁，2024年2月25日，星期天27第27頁,共130頁，2024年2月25日，星期天28第28頁,共130頁，2024年2月25日，星期天29表現(xiàn)型或基因型表示符號表現(xiàn)型具有合成或利用某種物質(zhì)的能力缺乏合成或利用某種物質(zhì)的能力具有對某種抗生素的抗性具有對某種抗生素的敏感性Sub＋Sub－AntrAnts基因型能夠合成或利用某種物質(zhì)的野生型基因影響合成或利用某種物質(zhì)的突變基因突變的subA基因subA基因的63號突變具有溫度敏感表型的subA基因突變Sub＋Sub－subA－subA63subA（Ts）第29頁,共130頁，2024年2月25日，星期天30第30頁,共130頁，2024年2月25日，星期天31第31頁,共130頁，2024年2月25日，星期天32第32頁,共130頁，2024年2月25日，星期天33波動實驗fluctuationtest第33頁,共130頁，2024年2月25日，星期天34培養(yǎng)皿編號培養(yǎng)皿上菌落數(shù)樣品來自同一培養(yǎng)物樣品來自不同培養(yǎng)物11446411021556200031352230042148107051565500861444253031726494000816512501920564030101347764815111071012040130191400151016017170111864019002035平均值16.751.43.311.35303.8方差15273.8694662040.8第34頁,共130頁，2024年2月25日，星期天35涂布實驗第35頁,共130頁，2024年2月25日，星期天36影印培養(yǎng)replicaplating實驗第36頁,共130頁，2024年2月25日，星期天37第37頁,共130頁，2024年2月25日，星期天38一些細菌的抗藥性基因的突變率第38頁,共130頁，2024年2月25日，星期天39第39頁,共130頁，2024年2月25日，星期天40第40頁,共130頁，2024年2月25日，星期天41第41頁,共130頁，2024年2月25日，星期天42g1234NN2N4N8N16NMmN2mN+2mN8mN+4mN24mN+8mNM/Nm/2m3m/22m第42頁,共130頁，2024年2月25日，星期天43第43頁,共130頁，2024年2月25日，星期天第44頁,共130頁，2024年2月25日，星期天45第45頁,共130頁，2024年2月25日，星期天46第46頁,共130頁，2024年2月25日，星期天47第47頁,共130頁，2024年2月25日，星期天48第48頁,共130頁，2024年2月25日，星期天49第49頁,共130頁，2024年2月25日，星期天50正向突變回復突變

第50頁,共130頁，2024年2月25日，星期天51第51頁,共130頁，2024年2月25日，星期天52不對應(yīng)性、自發(fā)性、稀有性、獨立性、穩(wěn)定性、可逆性、誘變性第52頁,共130頁，2024年2月25日，星期天53第53頁,共130頁，2024年2月25日，星期天54第54頁,共130頁，2024年2月25日，星期天55第55頁,共130頁，2024年2月25日，星期天56第56頁,共130頁，2024年2月25日，星期天57

DNA分子所攜帶的轉(zhuǎn)座因子可以造成插入突變

轉(zhuǎn)座（transposition）：DNA序列通過非同源重組的方式，從染色體的某一部位轉(zhuǎn)移到同一染色體上另一部位或其它染色體上某一部位的現(xiàn)象。轉(zhuǎn)座因子（transposableelement，TE）轉(zhuǎn)座因子包括原核生物中的插入序列、轉(zhuǎn)座子以及轉(zhuǎn)座噬菌體（如E.coli的Mu噬菌體）等第57頁,共130頁，2024年2月25日，星期天58第58頁,共130頁，2024年2月25日，星期天59滑移錯配（slippedmismatching）（1）缺失第59頁,共130頁，2024年2月25日，星期天60DNA中正常的堿基配對第60頁,共130頁，2024年2月25日，星期天61第61頁,共130頁，2024年2月25日，星期天62第62頁,共130頁，2024年2月25日，星期天63第63頁,共130頁，2024年2月25日，星期天64第64頁,共130頁，2024年2月25日，星期天65第65頁,共130頁，2024年2月25日，星期天66第66頁,共130頁，2024年2月25日，星期天67第67頁,共130頁，2024年2月25日，星期天68第68頁,共130頁，2024年2月25日，星期天69第69頁,共130頁，2024年2月25日，星期天70在DNA復制過程中取代正常堿基，整合進DNA分子

它們產(chǎn)生異構(gòu)體的頻率高，出現(xiàn)堿基錯配的概率也高堿基類似物是如何提高突變頻率的?第70頁,共130頁，2024年2月25日，星期天71

5-溴尿嘧啶（5-BU）的結(jié)構(gòu)第71頁,共130頁，2024年2月25日，星期天72

5-溴尿嘧啶（5-BU）的堿基配對第72頁,共130頁，2024年2月25日，星期天73第73頁,共130頁，2024年2月25日，星期天74G≡CG≡BUeG≡CG≡BUeG≡CA=TA=BUkA:TA:BUkA:TG≡BUeA:TG≡CG≡BUe

G≡C→A=T5-BU摻入錯誤A:T→G≡C第74頁,共130頁，2024年2月25日，星期天75第75頁,共130頁，2024年2月25日，星期天76第76頁,共130頁，2024年2月25日，星期天77（a）亞硝酸（b）羥胺（c）甲基磺酸乙酯（d）N-甲基-N’-硝基-N-亞硝基胍

第77頁,共130頁，2024年2月25日，星期天78第78頁,共130頁，2024年2月25日，星期天79

亞硝酸的脫氨基作用及其誘發(fā)的突變

第79頁,共130頁，2024年2月25日，星期天80A:TG┆C第80頁,共130頁，2024年2月25日，星期天81第81頁,共130頁，2024年2月25日，星期天82第82頁,共130頁，2024年2月25日，星期天83第83頁,共130頁，2024年2月25日，星期天84Alkylatedbasesalkylatingagents部分烷化劑和烷化堿基第84頁,共130頁，2024年2月25日，星期天85ChemicalreactivityofbasesisresponsibleforsomeDNAlesion堿基中最容易發(fā)生烷化作用的是嘌呤類鳥嘌呤N7是最易起反應(yīng)的位點

第85頁,共130頁，2024年2月25日，星期天86第86頁,共130頁，2024年2月25日，星期天87

烷化鳥嘌呤的堿基配對

第87頁,共130頁，2024年2月25日，星期天88GC就可能變?yōu)槿魏螇A基對第88頁,共130頁，2024年2月25日，星期天89第89頁,共130頁，2024年2月25日，星期天90第90頁,共130頁，2024年2月25日，星期天91烷化劑名稱理化特性pH7水中半衰期/h分子量狀態(tài)水溶性溶點或沸點20℃30℃37℃甲基磺酸乙酯(EMS)無色液體約8%沸點85~86℃/10mmHg932610.4124乙烯亞胺(EI)無色液體易溶于水沸點56℃/760mmHg43亞硝基乙基脲(NEU)粉紅色液約5%沸點53℃/5mmHg84117亞硝基甲基脲(NMU)黃色固體35103硫酸二乙酯(DES)無色油狀物不易溶3.3410.5亞硝基胍(NTG)黃色固體熔點118℃烷化劑的某些性質(zhì)第91頁,共130頁，2024年2月25日，星期天92溴化乙錠（EtBr）第92頁,共130頁，2024年2月25日，星期天93第93頁,共130頁，2024年2月25日，星期天94第94頁,共130頁，2024年2月25日，星期天95第95頁,共130頁，2024年2月25日，星期天96第96頁,共130頁，2024年2月25日，星期天97第97頁,共130頁，2024年2月25日，星期天98第98頁,共130頁，2024年2月25日，星期天99第99頁,共130頁，2024年2月25日，星期天100第100頁,共130頁，2024年2月25日，星期天101第101頁,共130頁，2024年2月25日，星期天102第102頁,共130頁，2024年2月25日，星期天103第103頁,共130頁，2024年2月25日，星期天104第104頁,共130頁，2024年2月25日，星期天105誘變劑在DNA上的初級效應(yīng)遺傳反應(yīng)堿基類似物摻入作用AT?GC轉(zhuǎn)換羥胺同胞嘧啶起羥化反應(yīng)GC→AT轉(zhuǎn)換亞硝酸A、C的脫氧基作用DNA交聯(lián)AT→GC轉(zhuǎn)換缺失烷化劑烷化堿基（主要是G）而導致：脫嘌呤作用；烷化堿基的互變異構(gòu)作用；DNA鏈的交聯(lián)作用；糖-磷酸骨架的斷裂堿基置換（AT?GC轉(zhuǎn)換、AT→TA顛換、GC→CG顛換）及染色體畸變吖啶類個別堿基的插入或缺失移碼突變紫外線照射形成嘧啶二聚體；形成嘧啶的水合物；DNA交聯(lián)；DNA斷裂AT→GC轉(zhuǎn)換、AT→GC顛換、及移碼突變電離輻射脫氧核糖-堿基之間化學鍵及脫氧核糖-磷酸之間化學鍵的斷裂；通過自由基對DNA的作用AT?GC轉(zhuǎn)換、移碼突變及染色體畸變第105頁,共130頁，2024年2月25日，星期天106第106頁,共130頁，2024年2月25日，星期天107第107頁,共130頁，2024年2月25日，星期天108突變生成過程第108頁,共130頁，2024年2月25日，星期天109第109頁,共130頁，2024年2月25日，星期天110第110頁,共130頁，2024年2月25日，星期天111第111頁,共130頁，2024年2月25日，星期天112第