第三章 基因突变

倒位了的chr称为倒位chr。 倒位的类型很多。 简单倒位
复杂倒位
倒位的类型与形成
倒位可以作为重组抑制因子 倒位能抑制重组， 称为交换抑制因子（crossover supressor） 实际上是抑制重组，而不是抑制交换！
4）易位的概念 两个非同源chr之间区段的转移或互换。 易位是染色体间的结构变异，
SOS诱导产生DNA聚合酶Ⅳ和V，不具有3’核酸 外切酶校正功能，在DNA链的损伤部位即使出现不 配对碱基，复制仍能继续前进，且允许错配,可增 加存活的机会。
重复是生物进化的源泉之一 总体上说，重复对生物体是有害的，但 其危害程度小于缺失。 重复导致基因在chr上的相对位置改变。
重复区域及其附近基因间的重组率降低。
重复使染色体含量增加，为积累变异提 供了材料。
3） 倒 位（inversion）
chr断裂之后，某一区段或某些区段的正 常基因顺序颠倒之后又重接起来的过程， 称为染色体的倒位。
第三节 突变体的形成过程
一.突变体的形成过程 1、诱变剂和DNA接触之前 化学诱变剂处理微生物细胞时，先和细胞 充分接触，通过扩散作用诱变物质穿过细 胞壁、细胞质，才能到达核质体，与DNA 接触。 此过程与诱变剂扩散速度快与慢、诱变效 应和杀伤力强与弱，与细胞壁的结构组成 及成分以及细胞的生理状态有关。
一、诱发突变及其机制
（一）点突变
• 指单个碱基的改变。在基因一级结构的某个 位点上，一种碱基被另一种碱基取代。
转换
碱基置换
颠换 插入 缺失
分为
•
移码突变
1.碱基置换（substitution)： 转换——DNA链中的一个嘌呤被另一个 嘌呤或一个嘧啶被另一个嘧啶所置换。 颠换——一个嘌呤被一个嘧啶或 一个嘧啶被一个嘌呤所置换。
烟草2倍体， 4倍体和8倍 体叶片表皮 细胞的比较
2倍体和4倍体葡萄的比较
2） 非整倍体 二倍体又可称为 双体（disomy） （2n） 缺体（nullisomy) 2n-2，又称为零体 单体（monosomy）2n-1, ） 三体（trisomy），2n+1） （1）21-三体即Down氏综合征; （2）18-三体，即Edward综合征; （3）13-三体，即Patau综合征; 双三体（double trisomy）,2n+1+1
染色体结构上的缺失、重复、插入、易位和倒位 染色体数目变化 非整倍化变化 整倍化变化
1.染色体结构变化
1）缺失（deletion）
1 (a)末端缺失
断裂
1
2
3
丢失 1
2
3
4
5
6
末端缺失 自我连接 断裂－融合桥 双着丝粒染色体 环状染色体 平衡易位
2
(b) 中部缺失 断裂
1
2
3
丢失
1 1
2 3
3 2

生命分界线由某种条件决定，是遗传学最有 用的突变型，如温度突变型。
4、致死突变型：各种突变都可能使多肽链完全丧 失活性，引起致死，尤其是染色体畸变，包括显 性致死和隐性致死。
5、抗性突变型
是相当数量的细菌群体生活在含有一定浓度 的抗性因子环境中，其中敏感菌将大量死亡，仅 有极少数的细菌能够存活，继续生长繁殖，这就 是抗性突变体。包括抗药突变型、抗高温突变型 及抗辐射突变型。（波动实验和影印实验）
增添一个碱基 ABC ABC AB+ CBA CBA CBA CBA CBA 缺少一个碱基 ABC BCA BCA BCA BCA BCA BCA BCA
造成突变点以后全部遗传密码转录与转译发生错误
（二）染色体畸变
•
某些理化因子，如X射线等的辐射剂、 烷化剂、亚硝酸等，除了能引起点突变 外，还会引起DNA的大损伤——染色体 畸变。
杂合体的半不孕性
杂合体降低有关连锁基因的重组率
引致基因的位置效应
易位与进化
易位与生物进化的关系较其他染色体结构变异
更为密切。
• 易位可以改变基因间的连锁关系
• 易位可以改变染色体的形态
• 易位可以改染色体的数目
这些都可能导致变种和新种的形成。
易位也可以杂合体的形式传递。 易位与植物进化的关系则更为密切。
2.移码突变(frame-shift mutation)
指诱变剂使DNA分子中的一个或少数 几个核苷酸的增添（插失）或缺失， 从而使该部位后面的全部遗传密码发 生转录和转移错误的一类突变。由移 码突变所产生的突变株，称为移码突 变株。
ＤＮＡ分子中缺失或增加少数几个碱基对
ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABC
中部缺失 图 22-1 染色体缺失的类型及异常染色体的形成
• 产生缺失的原因：
1)染色体损伤后产生断裂（末端缺失）或
非重建性愈合（中间缺失）会直接产生
缺失或形成环状染色体，经断裂融合桥
而产生缺失和重复
2)染色体纽结
3)不等交换：（unequal crossing over）
4)转座因子可以引起染色体的缺失和倒位
氢对Neurospora（脉孢霉）有诱变作用，在许
多微生物的陈旧培养物中易出现自发突变株，
可能也是同样的原因。 • 氨基的互变异构效应：T和G会以酮式或烯醇式
两种互变异构的状态出现，而C和A则会以氨基
式或亚氨基式两种互变异构的状态出现。
• 环出效应：在DNA的复制过程中，某一单链上
偶然产生一个小环，则会因其上的基因越过复 制而发生遗传缺失。
菌体形态变化：鞭毛、荚膜、菌体形状、 大小、孢子形态和大小
细胞结构变化：细胞膜通透性等。
• 2、生化突变型
营养突变型：由于突变而失去合成某种 代谢物质的能力，如氨基酸、维生素等， 当环境中缺乏这种物质就不能生长。
糖类分解发酵突变株
色素形成突变株
有益代谢产物产生突变株
3、条件致死突变型
二. 自发突变机制
• 自发突变：是指在没有人工参与的情况下生 物体自然发生的突变 • 背景辐射和环境因素的影响：由于一些原因 不详的低剂量诱变因素的长期总和诱变效应。 如各种短波辐射或高温诱变效应，以及自然 界中普遍存在的一些低浓度的诱变物质（在 微环境中有时也可能是高浓度）的作用等。
• 微生物自身有害代谢产物的诱变效应：过氧化
罗伯逊易位 (Robertson translocation)
发生于近端着丝粒染色体之间的特殊易位方式。
断点位于着丝 粒附近，两条 染色体的长臂 粘接成一条较 大的衍生染色 体，短臂粘接 成一条小染色 体（往往丢 失）。
2. 染色体数目的改变
1）. 整倍体（enpeoid） • 一倍体(monoploid number(x)) • 单倍体(haploid) • 二倍体（diploid） • 三倍体（triploid） • 四倍体（tetraploie） • 多倍体（ployploid) 同源多倍体（autopolyploid 异源多倍体（allopolyploids）
易位的类型与形成
易位的分类 简单易位（simple translocation）
相互易位（reciprocal translocation
复杂易位（complex translocation）涉 及三对非同源染色体的易位。 交互易位是最常见的类型
简单易位、复杂易位与相互易位相比， 是很少见的。
易位的遗传学效应 致死效应 ：在形成易位的过程中，处于断 裂点附近的DNA会受到不同程度的损伤，使 某些基因伤失功能。 产生新的连锁群
• 第二节 基因突变的种类
• •
•
基因突变的类型是多种多样的，按突变 体表型不同，可分为以下几种类型： （1）形态突变型。
（2）条件致死突变型。
•
•
（3）营养缺陷突变型。
（4）抗性突变型。
•
•
（5）抗原突变型。
（6）其他突变型。
1、形态突变型
菌落形态变化：大小、颜色、表面结构； 孢子数量、颜色；噬菌体的噬菌斑形状、 大小及清晰度。
• 紫外线的主要作用是使同链DNA的相邻嘧啶间形
成共价结合的胸腺嘧啶二聚体。
1 光复活
光复活酶
胸腺嘧啶二聚体的形成
光修复
在蓝光条件下， 有一种光激活酶 可以将TT二聚体 切开，使DNA结 构恢复正常。 紫外线灭菌必须 在黑暗中进行 此方法专一
2.切除修复 （暗修复） 原核生物切除 12bases 真核生物切除 28bases
• 由碱基对置换而引起的密码子突变和多肽链
合成又分为（即遗传性状改变）：
• ①同义突变：指某个碱基的变化，密码子发
生改变, 但所编码的氨基酸不变。
②错义突变：指碱基序列的改变，相应的密码 子改变，编码另一种氨基酸。
③无义突变：指某个碱基的改变，使代表某种氨 基酸的密码子变为蛋白合成的终止密码子（UAA， UAG，UGA）。
第三章 基因突变
第一节
基因突变的分子机制
• 突变：指生物体表型突然发生的可遗传的变化。 • 染色体畸变—细胞学上可以看到染色体的变化 • 基因突变—由于体内外各种因素改变了某基因特定 的DNA序列、碱基组成和排列顺序，导致蛋白质结 构发生改变，导致表型不同，即基因突变。 • 突变体：发生了突变的微生物细胞或菌株 • 表型：基因突变形成新的基因型在一定的条件下表 现出来的个体性状。
3.重组修复(recombination repair) （又称复制后修复）
需要一系列的酶参与;修复以后，TT二聚 体依然存在，但细胞却能勉强完成这一 轮复制；
在切割和修补过程中，会发生这样那样 的差错，从而大致突变的产生； 由UV照射引起的突变，并不是二聚体本 身引起的，而多是修补过程中的差错引 起的
含二聚体的DNA 仍可复制，新链在二 聚体部位留有缺口； 完整的母链与有缺 口的子链重组（交换） 缺口通过DNA聚合 酶的作用，以对侧子 链为模板将切去的母 链修补起来； 由DNA连接酶将缺 刻(nick)连接起来， 完成修复。