第十一章基因突变资料教程
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
4. 突变时期不同，其表现也不相同： 2020/4/24
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；
– (单细胞)无性繁殖生物：每一世代中细胞发生 突变的频率。
素等碱基对的类似物，易造成移码突变。
ⅳ 辐射诱导效应 (1)紫外线UV:形成嘧啶二聚体，如T二聚体，① 同一条单链内，影响复制时与A的配对，中止复 制；②双链之间，影响双链变性，并影响复制。
(2)电离辐射：如X-ray、可引起碱基的降解或脱 落，A变成H;C变成T，出现转换。 ⅴ黄曲霉的作用 ：使鸟嘌呤G脱落，SOS修复引 入A, 造成突变。
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 。2020/4/24
ⅱ 特异性错配 eg.烷化剂: 甲磺酸乙酯 (EMS)、亚硝基胍( NG)、芥子气等。通过改变 碱基结构使碱基错配。
如：G-C; 当G烷基化后可与T配对，导致碱基 转换。烷化剂使嘌呤脱落，造成转换、颠换、断 裂或其他突变 2020/4/24
ⅲ 嵌合剂的致突作用 eg. .吖啶类染料: 吖啶橙、吖啶黄素、原黄
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 ↘→G-C
B GC →→ → G-U→→→ A-U→→→A-U
↘→G-C ↘→A-T
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。
2020/4/24
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):
2020/4/24
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：
ⅲ氧化损伤: O -
2020/4/24
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。
形成原因： 1. 5-MeC的存在，5-甲基胞嘧啶(MeC)脱氨基后变成T, 使
G-C部位转变成A-T部位； 2. 短的重复序列的存在，容易配对错位，造成重复或缺
失 3. 与诱变剂类型有关，不同诱变剂出现不同的热点。 4. 增变基因(mutator gene)：该基因的突变会使整个基
2020/4/24
2020/4/24
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
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
2020/4/24
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
2020/4/24
第一节 基因突变的概说
一、基因突变的概念 突变：染色体上一个基因内部化学结构的改变 ，一个基因变成它的等位基因。 范围：广泛的生物界 自发：家兔白化、貂的蓝皮毛、丝羽鸡 人工：Muller、Sradler等（XBiblioteka Baidu线照射果蝇 、玉米）
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’
2020/4/24
返20回20/4/24
2.DNA损伤（lesions）
二、基因突变发生的时期和部位 三、突变频率
2020/4/24
二、基因突变发生的时期和部位
1. 生物个体发育的任何时期均可发生： – 性细胞(突变)突变配子后代个体； – 体细胞(突变)突变体细胞组织器官。
2. 性细胞的突变频率比体细胞高： – 性母细胞与性细胞对环境因素更为敏感。
3. (等位)基因突变常常独立发生： – 某一基因位点发生并不影响其等位基因，一 对等位基因同时发生的概率非常小(突变率的 平方)。
2020/4/24
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.
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；
– (单细胞)无性繁殖生物：每一世代中细胞发生 突变的频率。
素等碱基对的类似物，易造成移码突变。
ⅳ 辐射诱导效应 (1)紫外线UV:形成嘧啶二聚体，如T二聚体，① 同一条单链内，影响复制时与A的配对，中止复 制；②双链之间，影响双链变性，并影响复制。
(2)电离辐射：如X-ray、可引起碱基的降解或脱 落，A变成H;C变成T，出现转换。 ⅴ黄曲霉的作用 ：使鸟嘌呤G脱落，SOS修复引 入A, 造成突变。
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 。2020/4/24
ⅱ 特异性错配 eg.烷化剂: 甲磺酸乙酯 (EMS)、亚硝基胍( NG)、芥子气等。通过改变 碱基结构使碱基错配。
如：G-C; 当G烷基化后可与T配对，导致碱基 转换。烷化剂使嘌呤脱落，造成转换、颠换、断 裂或其他突变 2020/4/24
ⅲ 嵌合剂的致突作用 eg. .吖啶类染料: 吖啶橙、吖啶黄素、原黄
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 ↘→G-C
B GC →→ → G-U→→→ A-U→→→A-U
↘→G-C ↘→A-T
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。
2020/4/24
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):
2020/4/24
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：
ⅲ氧化损伤: O -
2020/4/24
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。
形成原因： 1. 5-MeC的存在，5-甲基胞嘧啶(MeC)脱氨基后变成T, 使
G-C部位转变成A-T部位； 2. 短的重复序列的存在，容易配对错位，造成重复或缺
失 3. 与诱变剂类型有关，不同诱变剂出现不同的热点。 4. 增变基因(mutator gene)：该基因的突变会使整个基
2020/4/24
2020/4/24
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
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
2020/4/24
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
2020/4/24
第一节 基因突变的概说
一、基因突变的概念 突变：染色体上一个基因内部化学结构的改变 ，一个基因变成它的等位基因。 范围：广泛的生物界 自发：家兔白化、貂的蓝皮毛、丝羽鸡 人工：Muller、Sradler等（XBiblioteka Baidu线照射果蝇 、玉米）
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’
2020/4/24
返20回20/4/24
2.DNA损伤（lesions）
二、基因突变发生的时期和部位 三、突变频率
2020/4/24
二、基因突变发生的时期和部位
1. 生物个体发育的任何时期均可发生： – 性细胞(突变)突变配子后代个体； – 体细胞(突变)突变体细胞组织器官。
2. 性细胞的突变频率比体细胞高： – 性母细胞与性细胞对环境因素更为敏感。
3. (等位)基因突变常常独立发生： – 某一基因位点发生并不影响其等位基因，一 对等位基因同时发生的概率非常小(突变率的 平方)。
2020/4/24
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.