第三章 基因突变
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钟内即可完成修复。
快修复：一般在X线照射后数分钟内，即可使超快修
复所剩下的断裂单链的90％被修复。
慢修复：是由重组修复系统对快修复所不能修复的单
链断裂加以修复的过程。一般修复时间较长。
三、修复系统缺陷
修复系统本身是由一系列基因所编 码的酶组成，修复系统的缺陷将使遗传 物质的损伤不能得到尽快修复，突变将 以各种形式存在并遗传下来，最终导致 疾病的发生。
复习题
1.
2. 3.
什么是基因，基因的化学本质是什么。
组成DNA分子碱基，DNA分子的基本单位？ 人类基因组DNA序列分类有哪几种？举例,如 Alu家族、KpnⅠ家族等
4.
5.
人类基因的功能分类？
真核基因的结构特征：组成、特点、外显子、内含子、 侧翼序列等。
6. 基因有哪些生物学特性？ 7. 中心法则，基因表达。
可逆性 突变的方向可逆,可以是正突变，也可以是回复突变。
有害性
突变会导致人类许多疾病的发生。 稀有性
在自然状态下发生突变的频率很低。
随机性 可重复性
第三节 基因突变的分子机制
一、基因突变的分类
基因突变可分静态突变、动态突变 基因突变后在原有基因座上出现的新基 因，叫突变基因(mutant gene)。
基互补原则补齐需切除
部分的碱基序列，最后 由核酸内切酶切去含嘧 啶二聚体的片段，并由 连接酶将断口与新合成 的DNA片段连接起来。
重组修复（recombination repair）
含有嘧啶二聚体或其它结构损伤的DNA仍可进行复制
，当复制到损伤部位时，DNA子链中与损伤部位相对应的
部位出现缺口。复制结束后，有缺口的子链与另一个DNA分
二、静态突变（static mutation）
是在一定条件下生物各世代中以相对稳定的
频率发生的基因突变，且能在世代的繁衍和交替
中传递。 可分为碱基替换、移码突变和片段突变 。
1、碱基替换： 指一个或一对碱基被另一个或另一对不同的 碱基所替换，为 DNA分子中单个碱基的改变。也 称点突变。
转换(transition)：同类碱基之间的替换，即嘌呤取代
突变发在非密码子区域：
调控序列突变：使蛋白质合成的速度或效率
发生改变，进而影响着这些蛋白质的功能，并引
起疾病。
内含子与外显子剪辑位点突变：GT-AG中
的任一碱基发生置换而导致剪辑和加工异常，不
能形成正确的mRNA分子。
2、移码突变：
在DNA编码序列插入或缺失一个或几个碱基对。
UAC AGU CCU ACA GAA UGG GAG 酪 丝 脯 苏 谷 色 谷
生物体内存在着多种DNA修复系统，
当DNA受到损伤时，在一定条件下，这些
修复系统可以部分地修正DNA分子的损伤 ，从而大大降低突变所引起的有害效应，保 持遗传物质的稳定性。
一、紫外线引起的DNA损伤的修复
光复活修复（photoreactivation repair）
细胞内存在着一种光复活酶。在可见光的照射下，光复 活酶被激活，从而能识别嘧啶二聚体并与之结合，形成酶DNA复合物，然后利用可见光提供的能量，解开二聚体， 此后光复活酶从复合物中释放出来，完成修复过程，这一过
嘌呤、嘧啶取代嘧啶。 颠换(tranversion)：不同类碱基之间的替换，即嘌呤取 代嘧啶、嘧啶取代嘌呤。
突变发生在编码区（密码子）可产生以下结果：
同义突变(same sense mutation) 错义突变(missense mutation) 无义突变(nonsense mutation) 终止密码突变(termination codon mutation)
UAC AAG UCC UAC AGA AUG GGA G 酪 精 丝 酪 精 亮 甘
UAC GUC CUA CAG AAU GGG AG 酪 缬 亮 谷酰 天酰 甘
3、片段突变：缺失、重复、重排
三、动态突变：在某一基因 中存在不稳定的三核 苷酸重复序列突变，即基因组中 三个脱氧核苷酸串联重复拷贝。
DNA损伤类型和修复机制？
基因突变的类型和分子机制？
基本概念
基因座(locus) 等位基因(allele) 基因型(genotype) 性状（trait） 表型(phenotype) 纯合子(homozygote) & 杂合子(heterozygote) 显性(dominant) & 隐性(recessive)
发生在个体的生殖细胞也可发生在体细胞。
第一节 诱发基因突变的因素
在自然条件下，未经人工处理而发生的突变为自发突变 （spontaneous mutation）。
经人工处理而发生的突变是诱发突变
（induced mutaion）。
能诱发基因突变的各种内外环境因素统称为诱变剂（ mutagen）。 诱变剂可来源于物理、化学、生物等。
例题1
说明下列系谱符合哪种遗传方式？判断依据是什么？ 写出患者和其父母的基因型，常见婚配类型及发病风险估计。 （并指：先症者II6)
Ⅰ
1 2
Ⅱ 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Ⅲ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
例题 2
Ⅰ 1 Ⅱ 2
1
2
3
4
5
6
Ⅲ 1 2 3 4 5 6 7
（多指：先症者Ⅲ1)
一、物理因素
紫外线
紫外线的照射可使DNA顺序中相邻的嘧啶类碱基结合
成嘧啶二聚体，最常见的为胸腺嘧啶二聚体（TT）。在复
制或转录进行时，该处碱基配对发生错误，从而引起新合成 的DNA或RNA链的碱基改变。
电离辐射
射线直接击中DNA链，DNA分子吸收能量后引起 DNA链和染色体的断裂；从而片断发生重排，引起染色体 结构畸变 。
例如：着色性干皮病
UV→嘧啶二聚体 光修复系统异常 ，解旋酶、核酸内切酶 等修复蛋白的基因突变
主要症状：
对光敏感，皮肤、眼、舌易受损； 易患皮肤鳞癌、基底细胞癌、恶性黑
色素瘤；
伴性发育不良、生长迟缓、神经系统 异常而学习能力差。
思考题
什么是基因突变，基因突变的一般特性
有哪些？
紫外线、亚硝酸盐和电离辐射引起的
如：Fra X syndrome
(CGG)n
x 染色体长臂末端(Xq27. 3 )存在脆性位点
n= 6 ～ 60； normal patient
n = 60 ～ 200；
还有哪些动态突变类型 ？
智能低下，皮肤松 弛，关节过度伸展， 特殊面容:长脸,耳朵大 等。
第四节 基因突变（DNA损伤）的修复
突变和基因突变
由于内外环境因素的作用和影响发生的遗传基础或
遗传物质的改变称为突变（mutation）。包括染色体畸 变和基因突变。狭义突变主要指基因突变。 基因突变(gene mutation)：指基因在分子结构上即DNA 链中发生的碱基或碱基对组成或排列顺序的改 变。只涉及到一个或一对碱基改变时，称为点 突变。 基因突变可发生在个体发育的任何阶段，并且既可
程称为光复活修复。
光 复 活 修 复 的 过 程
切除修复（excision repair）
也称为暗修复（dark repair）。
光在这种修复过程中不起任何作用。切除修复
发生在复制之前，需要一些酶（解旋酶、核酸内
切酶、DNA聚合酶、连接酶等）的参与。
核酸内切酶先在嘧 啶二聚体附近3'切断 DNA单链，然后以另一 条正常链为模板，按碱
子极性相同完整的母链重组，使缺口转移到母链上，母链上 的缺口由DNA聚合酶合成互补片段，再由连接酶连接完整 ，从而使复制出来的DNA分子的结构恢复正常。该过程发 生在复制之后，它只是稀释了损伤比例。
重 组 修 复 的 过 程
二、电离辐射引起的DNA损伤的修复
超快修复：修复速度极快，在适宜条件下，大约2分
紫 外 线 诱 发 的 胸 腺 嘧 啶 二 聚 体
二、化学因素
羟胺（hydroxylamine，HA）
亚硝酸或含亚硝基化合物
Βιβλιοθήκη Baidu
烷化剂
碱基类似物
芳香族化合物
三、生物因素
病毒
风疹、麻疹、流感、疱疹等
真菌和细菌 毒素
第二节 基因突变的一般特性
多向性 如：同一基因座上的基因可独立发生多次不同的突变而形 成复等位基因。
快修复：一般在X线照射后数分钟内，即可使超快修
复所剩下的断裂单链的90％被修复。
慢修复：是由重组修复系统对快修复所不能修复的单
链断裂加以修复的过程。一般修复时间较长。
三、修复系统缺陷
修复系统本身是由一系列基因所编 码的酶组成，修复系统的缺陷将使遗传 物质的损伤不能得到尽快修复，突变将 以各种形式存在并遗传下来，最终导致 疾病的发生。
复习题
1.
2. 3.
什么是基因，基因的化学本质是什么。
组成DNA分子碱基，DNA分子的基本单位？ 人类基因组DNA序列分类有哪几种？举例,如 Alu家族、KpnⅠ家族等
4.
5.
人类基因的功能分类？
真核基因的结构特征：组成、特点、外显子、内含子、 侧翼序列等。
6. 基因有哪些生物学特性？ 7. 中心法则，基因表达。
可逆性 突变的方向可逆,可以是正突变，也可以是回复突变。
有害性
突变会导致人类许多疾病的发生。 稀有性
在自然状态下发生突变的频率很低。
随机性 可重复性
第三节 基因突变的分子机制
一、基因突变的分类
基因突变可分静态突变、动态突变 基因突变后在原有基因座上出现的新基 因，叫突变基因(mutant gene)。
基互补原则补齐需切除
部分的碱基序列，最后 由核酸内切酶切去含嘧 啶二聚体的片段，并由 连接酶将断口与新合成 的DNA片段连接起来。
重组修复（recombination repair）
含有嘧啶二聚体或其它结构损伤的DNA仍可进行复制
，当复制到损伤部位时，DNA子链中与损伤部位相对应的
部位出现缺口。复制结束后，有缺口的子链与另一个DNA分
二、静态突变（static mutation）
是在一定条件下生物各世代中以相对稳定的
频率发生的基因突变，且能在世代的繁衍和交替
中传递。 可分为碱基替换、移码突变和片段突变 。
1、碱基替换： 指一个或一对碱基被另一个或另一对不同的 碱基所替换，为 DNA分子中单个碱基的改变。也 称点突变。
转换(transition)：同类碱基之间的替换，即嘌呤取代
突变发在非密码子区域：
调控序列突变：使蛋白质合成的速度或效率
发生改变，进而影响着这些蛋白质的功能，并引
起疾病。
内含子与外显子剪辑位点突变：GT-AG中
的任一碱基发生置换而导致剪辑和加工异常，不
能形成正确的mRNA分子。
2、移码突变：
在DNA编码序列插入或缺失一个或几个碱基对。
UAC AGU CCU ACA GAA UGG GAG 酪 丝 脯 苏 谷 色 谷
生物体内存在着多种DNA修复系统，
当DNA受到损伤时，在一定条件下，这些
修复系统可以部分地修正DNA分子的损伤 ，从而大大降低突变所引起的有害效应，保 持遗传物质的稳定性。
一、紫外线引起的DNA损伤的修复
光复活修复（photoreactivation repair）
细胞内存在着一种光复活酶。在可见光的照射下，光复 活酶被激活，从而能识别嘧啶二聚体并与之结合，形成酶DNA复合物，然后利用可见光提供的能量，解开二聚体， 此后光复活酶从复合物中释放出来，完成修复过程，这一过
嘌呤、嘧啶取代嘧啶。 颠换(tranversion)：不同类碱基之间的替换，即嘌呤取 代嘧啶、嘧啶取代嘌呤。
突变发生在编码区（密码子）可产生以下结果：
同义突变(same sense mutation) 错义突变(missense mutation) 无义突变(nonsense mutation) 终止密码突变(termination codon mutation)
UAC AAG UCC UAC AGA AUG GGA G 酪 精 丝 酪 精 亮 甘
UAC GUC CUA CAG AAU GGG AG 酪 缬 亮 谷酰 天酰 甘
3、片段突变：缺失、重复、重排
三、动态突变：在某一基因 中存在不稳定的三核 苷酸重复序列突变，即基因组中 三个脱氧核苷酸串联重复拷贝。
DNA损伤类型和修复机制？
基因突变的类型和分子机制？
基本概念
基因座(locus) 等位基因(allele) 基因型(genotype) 性状（trait） 表型(phenotype) 纯合子(homozygote) & 杂合子(heterozygote) 显性(dominant) & 隐性(recessive)
发生在个体的生殖细胞也可发生在体细胞。
第一节 诱发基因突变的因素
在自然条件下，未经人工处理而发生的突变为自发突变 （spontaneous mutation）。
经人工处理而发生的突变是诱发突变
（induced mutaion）。
能诱发基因突变的各种内外环境因素统称为诱变剂（ mutagen）。 诱变剂可来源于物理、化学、生物等。
例题1
说明下列系谱符合哪种遗传方式？判断依据是什么？ 写出患者和其父母的基因型，常见婚配类型及发病风险估计。 （并指：先症者II6)
Ⅰ
1 2
Ⅱ 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Ⅲ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
例题 2
Ⅰ 1 Ⅱ 2
1
2
3
4
5
6
Ⅲ 1 2 3 4 5 6 7
（多指：先症者Ⅲ1)
一、物理因素
紫外线
紫外线的照射可使DNA顺序中相邻的嘧啶类碱基结合
成嘧啶二聚体，最常见的为胸腺嘧啶二聚体（TT）。在复
制或转录进行时，该处碱基配对发生错误，从而引起新合成 的DNA或RNA链的碱基改变。
电离辐射
射线直接击中DNA链，DNA分子吸收能量后引起 DNA链和染色体的断裂；从而片断发生重排，引起染色体 结构畸变 。
例如：着色性干皮病
UV→嘧啶二聚体 光修复系统异常 ，解旋酶、核酸内切酶 等修复蛋白的基因突变
主要症状：
对光敏感，皮肤、眼、舌易受损； 易患皮肤鳞癌、基底细胞癌、恶性黑
色素瘤；
伴性发育不良、生长迟缓、神经系统 异常而学习能力差。
思考题
什么是基因突变，基因突变的一般特性
有哪些？
紫外线、亚硝酸盐和电离辐射引起的
如：Fra X syndrome
(CGG)n
x 染色体长臂末端(Xq27. 3 )存在脆性位点
n= 6 ～ 60； normal patient
n = 60 ～ 200；
还有哪些动态突变类型 ？
智能低下，皮肤松 弛，关节过度伸展， 特殊面容:长脸,耳朵大 等。
第四节 基因突变（DNA损伤）的修复
突变和基因突变
由于内外环境因素的作用和影响发生的遗传基础或
遗传物质的改变称为突变（mutation）。包括染色体畸 变和基因突变。狭义突变主要指基因突变。 基因突变(gene mutation)：指基因在分子结构上即DNA 链中发生的碱基或碱基对组成或排列顺序的改 变。只涉及到一个或一对碱基改变时，称为点 突变。 基因突变可发生在个体发育的任何阶段，并且既可
程称为光复活修复。
光 复 活 修 复 的 过 程
切除修复（excision repair）
也称为暗修复（dark repair）。
光在这种修复过程中不起任何作用。切除修复
发生在复制之前，需要一些酶（解旋酶、核酸内
切酶、DNA聚合酶、连接酶等）的参与。
核酸内切酶先在嘧 啶二聚体附近3'切断 DNA单链，然后以另一 条正常链为模板，按碱
子极性相同完整的母链重组，使缺口转移到母链上，母链上 的缺口由DNA聚合酶合成互补片段，再由连接酶连接完整 ，从而使复制出来的DNA分子的结构恢复正常。该过程发 生在复制之后，它只是稀释了损伤比例。
重 组 修 复 的 过 程
二、电离辐射引起的DNA损伤的修复
超快修复：修复速度极快，在适宜条件下，大约2分
紫 外 线 诱 发 的 胸 腺 嘧 啶 二 聚 体
二、化学因素
羟胺（hydroxylamine，HA）
亚硝酸或含亚硝基化合物
Βιβλιοθήκη Baidu
烷化剂
碱基类似物
芳香族化合物
三、生物因素
病毒
风疹、麻疹、流感、疱疹等
真菌和细菌 毒素
第二节 基因突变的一般特性
多向性 如：同一基因座上的基因可独立发生多次不同的突变而形 成复等位基因。