十一章节基因突变

2020/11/13
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第二节 基因突变的分子基础
一、自发突变(spontaneous mutation)
1.DNA复制错误(errors of DNA replication)
DNA碱基有互变异构体，造成DNA复制过程中的DNA错配 。
ⅰ转换：Purine→ Pu;或者 Pyrimidine→ Py ⅱ颠换：Pu →Py; 或者Py→Pu ⅲ移码突变：增加或减少几个碱基,导致蛋白质翻译 错位。 ⅳ缺失和重复：大片段碱基的缺失或重复，如
B. F1 ClB ♀ 与F1♂ （野生型）单对杂交，目的 是检查某一特定X染色体上的突变；
C. 观察分析： ①有X隐性致死突变，F2 无雄蝇(♂:ClB和l’死亡); ②隐性非致死突变， F2预期♀ :♂=2:1，突变性状只 在F2雄蝇表现，F1ClB中不表现； ③无X隐性突变，在F2 ♂仅表现简单的♀ :♂=2:1。
三 重组修复
1.概念: 通过对DNA的复制和同源链的重组，来完成对损 伤部位的修复，又称复制后修复。
2.特点:
① 修复过程伴随DNA的复制和重组； ② 仅修复新合成的不完整的单链，原先的损伤单链仍 然保留；
③部分重组蛋白的精确性差，修复的出错率较高。
3.重组修复过程：
(1)复制：以损伤单链为模板复制时，越过损伤部位，对 应位点留下缺口；未损伤单链复制成完整双链。
ⅰ脱嘌呤 由于碱基和脱氧核糖间的糖苷键受到 破坏,从而引起一个鸟嘌呤或腺嘌呤从DNA分子 上脱落下来.
ⅱ脱氨基 C脱氨基变成U;A脱氨基变成H,造成 转换
A AT →→ → H-T→→→ H-C→→→ H-C
↘→A-T ↘→ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ-C
B GC →→ → G-U→→→ A-U→→→A-U
↘→G-C ↘→A-T
11
15
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21
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AF
B
E
CD
二、链孢霉营养缺陷型的检出
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三、 果蝇突变的检出
1.性连锁基因隐性突变的检出(ClB法、 Muller- 5)
(1) ClB品系：C—交换抑制因子；l—隐性致死突变； B—棒眼 步骤：A. 待测♂果蝇与杂合（ClB/+++）♀果蝇杂交；
野生型: 5‘-GTCTGGCTGGCTGGC-3’ 移码突变Ⅰ: 5‘-GTCTGGCTGGCTGGCTGGC-3’ 移码突变 Ⅱ: 5‘-GTCTGGCTGGC-3’
4.突变热点和增变基因
基因中 某些位点比其它位点突变率高，称突变热点。 (18E0g0.b分p)析有T240-P0个ha位ge点r；Ⅱ基r Ⅱ因B15(80500个b突p)有变1体0：8个r位Ⅱ点A 。2020/11/13
第十一章 基因突变
• 学习要点： 1.基因突变的相关概念 2.基因突变的分子基础 3.突变的修复机制 4.突变的检测 5.突变的遗传学效应
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第十一章 基因突变
突变：遗传物质的可遗传改变 染色体畸变：染色体水平 基因突变： DNA水平
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高等生物基因突变时期与性状表现
四、定点诱变
定义：利用人工合成的寡核苷酸，在离体的 条件下，制造基因中任何部位的位点特异性突变 的技术。
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第三节生物体对突变的修复机制
一 光复活(photoreactivation) 1. 概念：在可见光存在的条件下，在光复活酶作用下将 UV引起嘧啶二聚体分解为单体的过程。 2. 条件：可见光(300~600nm)、PR酶、嘧啶二聚体 3. 作用过程： ①光复活酶与T=T结合形成复合物; ②复合物吸收可见光切断T=T之间的C-C共价键,使二聚 体变成单体; ③光复酶从DNA链解离. *光复活是原核生物中的一种主要修复形式。
如镰刀型贫血症：血红蛋白B链(146Aa)，6号氨基 酸的替换, 导致明显的表型症状。Glu→Val, 若Glu →Asp则影响较小。
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3.移码突变及其产生
在基因的外显子中插入或缺失1, 2或4个核苷酸,使阅读 信息发生错位,从而使翻译的蛋白质序列与原来完全不 同. eg. E.coli中乳糖发酵的调节基因(lacⅠ):
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自然突变频率
自然条件下基因突变率一般较低，并随生物种类 、基因而异：
• 不同生物种类的基因突变率：
– 高等植物：
~1×10-5-1×10-8;
– 低等生物，如细菌：
~1×10-4-1×10-10;
– 人：
~1×10-4-1×10-6.
• 同一物种的不同基因的天然突变率也明显不同：
E.coli乳糖发酵调节基因lacⅠ中四碱基重复序列。
野生型: 5‘-GTCTGGCTGGCTGGC-3’ 突变型FS5: 5‘-GTCTGGCTGGCTGGCTGGC-3’ 突变型FS2: 5‘-GTCTGGCTGGC-3’
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2.DNA损伤（lesions）
正功能降低或丧失，使基因组突变频率增高； B. dam基因，突变后使碱基的错配修复功能降低或丧
失，使基因组突变频率增高。
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三、诱变与肿瘤
肿瘤的形成与否取决于机体中癌基因和抑癌 基因的平衡，抑癌基因突变会致癌。一些诱变剂 可以特异性的诱导抑癌基因突变，导致肿瘤发生 。
eg. 黄曲霉素可诱导P53基因G → T颠换，导 致肝癌的发生；UV可诱导P53基因5’ -TC-3’发生 C → T颠换，形成“T二聚体”，导致人类鳞状 细胞皮肤癌的发生。
一、细菌培养缺陷型的检出 完全培养基或补充培养基（存活）
基本培养基（死亡） 药物处理
完全培养基
10-8~10-6
合成缺陷型
基本培养基
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组别
A
1
B
2
C
3
D
4
E
5
F
6
化合物的分组编码 化合物的代号
7
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9
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11
7
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9
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16
19
20
10
14
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19
21
1. 着色性干皮病 (XP, xeroderma pigmentosum)
位于1p的隐性基因控制，干性皮肤伴随神经系统 疾病，由切除二聚体能力缺损造成。
2. 侏儒、视网膜萎缩。
由缺损紫外线引起的DNA损伤修复系统引起。
3. 共济失调毛细血管扩张症 4. 早老症
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第四节、基因突变的检测
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2.碱基替换的遗传效应
(ⅰ) 同义突变（samesense mutation）不改变氨基 酸的密码子变化，与密码子的兼并性有关. 如 GAU/GAC—Asp.
(ⅱ) 错义突变（missense mutation） 碱基替换的 结果引起氨基酸序列的改变.
(ⅲ) 无义突变（nonsense mutation）编码区的单 碱基突变导致终止密码子(UAG/UGA/UAA)的形成, 使 mRNA的翻译提前终止, 形成不完全的肽链.
ⅲ氧化损伤: O -
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2
OH-
H2O2， 对DNA造成损伤
二、诱发突变（induced mutaion）
1.诱变机制
ⅰ碱基类似物 eg. 5-BU 和5-BrdU是胸 腺嘧啶(T)的结构类似物，酮式结构易与A配对； 烯醇式结构易与G配对。另有2-氨基嘌呤(2-AP, A类似物)、5- 氟尿嘧啶、5-氯尿嘧啶等。
B. lex基因：阻遏蛋白基因，正常情况下结合在操纵 基因上；
C. recA基因：重组蛋白基因，应急状态下启动蛋白 质水解酶活性，水解阻遏蛋白，使din基因高效表达， 从而启动SOS修复系统。
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五 电离辐射损伤的修复
①氢键断裂：DNA双链之间
1.电离辐射效应 ②共价键断裂：DNA单链断裂、
(1)糖基化酶修复：如果碱基被共价修饰，糖基化酶可 作用于C-N糖苷键，使碱基释放，产生无碱基(AP)位点, 再由AP内切酶修复系统修复。
(2)AP内切酶修复系统修复：也由内切、外切、聚合和 连接四种酶活性来完成，以修复AP位点。
**以上两种修复过程都没有涉及到DNA的重组,属于无 误差的修复。
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②短暂抑制后产生一种新的DNA多聚酶，催化损伤 部位DNA的复制，由于新的DNA多聚酶的修复校正功 能较低，新合成的碱基错配频率较高，易引起突变。
3.特点：
①修复系统需要在DNA分子受损伤的范围较大而且 复制受到抑制时才能够启动。
②修复系统对错配碱基的修复校正功能低下，从而增 加突变的频率。
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突变时期
显性突变
隐性突变 (或下位性突变)
高 等
性细胞
突变当代表现突变性 状。
突变当代不表现突变性 状，其自交后代才可能 表现突变性状。
生 物
突变当代表现为嵌合 突变当代不表现突变性 体细胞 体，镶嵌范围取决于 状，往往不能被发现、
突变发生的早晚。 保留。
单倍体 低等生物
有性生殖 无性生殖
表现突变性状 表现突变性状
表现突变性状 表现突变性状
(
)
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三、突变频率
– 突变率(mutation mate)指生物在一个世代中在 特定条件下发生某一突变的概率。 也就是突变体占该世代个体的比例。
– 有性生殖生物：用突变配子占总配子比例(配 子发生突变的概率)表示；