《突變和重組的機(jī)理》PPT課件.ppt

1、遺傳學(xué),作者：帕爾哈哈提,第十二章 突變和重組機(jī)理,第一節(jié) 突變的分子基礎(chǔ),1,第二節(jié) 重組的分子基礎(chǔ),2,第三節(jié) 轉(zhuǎn)座遺傳因子,3,第四節(jié) DNA損傷的修復(fù),4,第一節(jié) 突變的分子基礎(chǔ),Watson和Crick關(guān)于DNA的結(jié)構(gòu)和復(fù)制的模型牢固地確立后，很清楚，基因突變是由于DNA分子中核苷酸順序的改變，隨而基因作用改變，最后導(dǎo)致個(gè)體表型的改變。我們現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到，至少有兩種突變方式可以改變基因的信息內(nèi)容。,堿基替換：一個(gè)堿基對(duì)被另一堿基對(duì)代替。,移碼突變：增加或減少一個(gè)或幾個(gè)堿基對(duì)。,可以引起基因突變的理化因素很多。不過(guò)在誘變機(jī)理方面了解比較清楚的，還是化學(xué)誘變劑。已知有誘變作用的化學(xué)品的種類很

2、多，而且這張單子還不斷延長(zhǎng)。我們現(xiàn)在就以幾類不同的化學(xué)物質(zhì)為例，分別說(shuō)明堿基替換和移碼突變的兩種基因突變方式。,堿基類似物的誘發(fā)突變,一種化合物的分子結(jié)構(gòu)很像天然化合物，所以在某個(gè)化學(xué)反應(yīng)中取代了天然化合物。堿基類似物（base analogues）在這類化合物中是最早受到注意的，因?yàn)槠渲猩贁?shù)可以在DNA復(fù)制中代替這種或那種天然堿基，引起配對(duì)錯(cuò)誤，從而由一堿基對(duì)代替另一不同堿基對(duì)。,堿基替換時(shí)，嘌呤由嘌呤代替，嘧啶由嘧啶代替，叫做轉(zhuǎn)換。 嘌呤為嘧啶代替，嘧啶為嘌呤代替，叫做顛換。 5-溴尿嘧啶引起的堿基替換是轉(zhuǎn)換。,改變DNA化學(xué)結(jié)構(gòu)的誘變劑,堿基類似物是誘變劑，因?yàn)樗鼈內(nèi)〈鷱?fù)制中DNA的一個(gè)

3、正常堿基；其它誘變劑，如亞硝酸，烷化劑，它們的作用是改變核酸中的核苷酸化學(xué)組成，所以它們的作用跟DNA的復(fù)制無(wú)關(guān)。 （1）亞硝酸（HNO2）這是一種很有效的誘變劑，已知可以引起很多生物的突變，如煙草花葉病病毒，T2，T4，Ecoli等。,已知亞硝酸有氧化脫氨作用，它使腺嘌呤（A）脫去氨基，成為次黃嘌呤（H），使胞嘧啶（C）脫去氨基，成為尿嘧啶（U）（圖12-4），使鳥(niǎo)嘌呤脫去氨基，成為黃嘌呤。脫氨后生成的次黃嘌呤跟胞嘧啶配對(duì)，脫氨后生成的尿嘧啶跟腺嘌呤配對(duì)。在下一次DNA復(fù)制時(shí)，胞嘧啶（C）又按一般情況跟鳥(niǎo)嘌呤（G）配對(duì)，腺嘌呤（A）也按通常情況跟胸腺嘧啶（T）配對(duì)，這樣就由原來(lái)的AT轉(zhuǎn)換為G

4、C，由原來(lái)的GC轉(zhuǎn)換為AT，使DNA分子中核苷酸排列次序發(fā)生變化。但脫氨后生成的黃嘌呤不能跟其它任何堿基配對(duì)，所以這種改變可能對(duì)細(xì)胞是致死的。,用亞硝酸處理大腸桿菌的堿性磷酸酶缺陷株，得到能夠產(chǎn)生這種酶的回復(fù)株。分析回復(fù)株所產(chǎn)生的堿性磷酸酶的氨基酸順序，并參照遺傳密碼，知道亞硝酸使這個(gè)缺陷型回復(fù)為原養(yǎng)型的作用主要是由于AT轉(zhuǎn)換為GC。,（2）烷化劑 烷化劑對(duì)很多生物有誘變作用，這些生物包括噬菌體，細(xì)菌，鏈孢霉，蠶豆和果蠅等。烷化劑包括的種類很多，其中有最早發(fā)現(xiàn)的化學(xué)誘變劑芥子氣，還有在工業(yè)上廣泛應(yīng)用的硫酸二乙酯，亞硝基胍等。烷化劑誘發(fā)突變的機(jī)理目前還不十分清楚，它可能通過(guò)幾種不同途徑，引起突變

5、：給鳥(niǎo)嘌呤添加甲基或乙基，使它的作用象腺嘌呤，所以可跟胸腺嘧啶配對(duì)，產(chǎn)生配對(duì)誤差（圖12-5），使鳥(niǎo)嘌呤烷化，烷化的鳥(niǎo)嘌呤脫掉，造成脫嘌呤作用，在DNA鏈上留下一個(gè)缺口，影響DNA的復(fù)制，或使核苷酸順序縮短，引起移碼突變。同一DNA分子或不同DNA分子間的兩鏈間形成交鍵，使一個(gè)或幾個(gè)核苷酸丟失或切除。,注意！,烷化劑是重要的，因?yàn)樗鼈冊(cè)诠I(yè)上廣泛地應(yīng)用，可造成環(huán)境污染。很多烷化劑不僅是有毒的，而且可以誘變和致癌，所以不小心散逸出去，會(huì)對(duì)使用者和附近群眾造成危害，這是應(yīng)該多多注意的。,結(jié)合到DNA分子上的化合物,吖啶類是很重要的一類誘變劑，因?yàn)檫@類藥物能使在細(xì)胞內(nèi)生長(zhǎng)中的病毒出現(xiàn)移碼突變。所謂移

6、碼突變就是由于DNA分子的某一位置上一對(duì)或二對(duì)核苷酸的缺失或插入而造成的遺傳密碼的移位。由于遺傳密碼以3個(gè)核苷酸為一組而且是連續(xù)的，所以在缺失或插入核苷酸以后的密碼都成為錯(cuò)誤密碼，都將轉(zhuǎn)譯為不正常的氨基酸，甚而提早終止。這種突變型稱為移碼突變型。例如一個(gè)正常基因的密碼編組是UUU，AAA，UUU，當(dāng)增加一個(gè)A時(shí)，就使編碼順序改變，成為AUU， UAA， AUU， U，這樣就要引起基因突變。相反的，失去一個(gè)核苷酸對(duì)，將引起同樣的遺傳后果（圖12-6）。,雙鏈DNA上的遺傳信息（核苷酸順序，有時(shí)單稱堿基順序）先傳遞給單鏈mRNA，然后以mRNA為模板，合成多肽。mRNA上的核苷酸以3個(gè)為一組，作為

7、一個(gè)密碼子，被一個(gè)特定的tRNA分子所認(rèn)出，并由它把正確的氨基酸接到延伸中的多肽鏈上。所以DNA分子的核苷酸順序的改變，不論是起因于堿基替換，還是起因于移碼突變，都有可能使由那個(gè)基因決定的多肽的氨基酸順序發(fā)生改變。,核苷酸順序的改變起因于堿基替換時(shí)，由于改變后對(duì)多肽中氨基酸順序的影響的不同，可以是同義的，可以是錯(cuò)義的，也可以是無(wú)義的。 同義突變：一般不易認(rèn)出，雖然DNA組成變了，某一密碼子不同了，但在多肽鏈中仍插入同一氨基酸。 例如天冬氨酸由三聯(lián)體GAU或GAC編碼，DNA中一個(gè)堿基對(duì)的替換，使mRNA密碼子由 GAU變?yōu)?GAC，仍不能認(rèn)出，因?yàn)槊艽a子GAU和GAC都為攜帶天冬氨酸的tRNA

8、分子所認(rèn)出，這種氨基酸將按沒(méi)有發(fā)生過(guò)堿基替換時(shí)一樣，插入到野生型和同義突變型的多肽鏈中的相應(yīng)位置上。,錯(cuò)義突變,DNA中堿基對(duì)替換，使mRNA的某一密碼子改變，由它所編碼的氨基酸不同。那就是說(shuō)，改變了的密碼子為完全不同的另一tRNA所認(rèn)出。 例如DNA中堿基對(duì)TA被GC代替，使mRNA中編碼色氨酸的三聯(lián)體 UGG改變?yōu)镚GG，而 GGG是甘氨酸的密碼子，因而被帶有甘氨酸的tRNA所認(rèn)出，這樣就出現(xiàn)錯(cuò)義突變。因?yàn)槎嚯逆溨邪被犴樞驔Q定它的二級(jí)，三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)，很多錯(cuò)義突變（不過(guò)決不是全部）造成蛋白質(zhì)的部分或完全失活，從而表現(xiàn)出突變性狀來(lái),堿基替換改變了 mRNA上的一個(gè)密碼子，成為3個(gè)密碼子UA

9、G，UAA和UGA的一個(gè)時(shí)，這樣就出現(xiàn)無(wú)義突變。 如無(wú)義突變出現(xiàn)在基因中間，轉(zhuǎn)譯進(jìn)行到無(wú)義密碼子，肽鏈的延長(zhǎng)停止，只能產(chǎn)生沒(méi)有活性的多肽片段,第二節(jié) 重組的分子基礎(chǔ),圖表,2006,2007,2008,2009,項(xiàng)目名稱,添加本本,添加本本,添加本本,添加本本,圖表,添加標(biāo)題,添加標(biāo)題,添加文本,添加文本,圖表,添加文本,添加文本,添加文本,文本,文本,文本,Your text in here,Your text in here,Your text in here,Your text in here,Your twenext in here,文本,文本,文本,文本,文本,文本,文本,文本,文本

10、,文本,添加文本,圖表,圖表,圖表,程序圖表,文本,圖表,A 組,B 組,C 組,添加你的文本 - 你的文本 - 你的文本 - 你的文本 - 你的文本,文本,D 組,添加你的文本 - 你的文本 - 你的文本 - 你的文本 - 你的文本,添加你的文本 - 你的文本 - 你的文本 - 你的文本 - 你的文本,添加你的文本 - 你的文本 - 你的文本 - 你的文本 - 你的文本,圖表,Click to add Text,Click to add Text,Click to add Text,Add Your Text here,Click to add Text,添加你的文本 - 你的文本 - 你的文本,添加你的文本 - 你的文本 - 你的文本,添加你的文本 - 你的文本 - 你的文本,添加你的文本 - 你的文本 - 你的文本,圖表,添加文本,添加文本.