遗传学第10章 基因突变PPT

织培养等方法加以繁殖，使之保留。“芽变”在育
种上有重要意义。
动物克隆技术出现后，动物体细胞的突变也可 通过克隆技术得以繁殖和保存。
2. 基因突变的类型
(1)形态突变（morphological mutation）
形态突变主要影响生物体的外观形态结构，
如形态、大小、色泽等肉眼可见，所以也叫
可见突变（visible mutation）。
胞嘧啶脱氨基产生尿嘧啶
5-甲基胞嘧啶（m5C）脱氨，产生T，结果使 m5C∶G转换成T∶A，由于该突变不能通过修复 机制得到校正，因此基因组中m5C位点突变率很 高，是突变热点。
m5C脱氨产生胸腺嘧啶
(3)转座成分的致变 转座成分通过复杂的转座机制将其复制
拷贝插入到基因组的另一位点。倘若该位点
处于一个基因的内部，则该片段的插入将导 致移码或整码突变或造成基因失活。
(4) 直接抑制突变与间接抑制突变
直接抑制突变（direct suppressors）: 通过恢复或部分 恢复原来突变基因蛋白质产物的功能而使表现型恢复为野 生型状态。如基因内突变的抑制。 间接抑制突变（indirect suppressors）: 不恢复正向突 变基因的蛋白质产物的功能，而是通过改变其他蛋白质的 性质或表达水平而补偿原来突变造成的缺陷，从而使野生
无义点突变
2. 插入（insertion）和缺失（deletion）
插入或缺失的碱基数为3n±1或2，造成移 码突变（frameshift mutation）；插入或缺失 碱基数为3n，造成整码突变（inframe mutation）。
3. 重排（rearrangement） 重排突变是由于基因内外的DNA片段序列相 互交换位置产生的。例如，倒位（inversion）。 相对于点突变，大片断突变引起基因序列的大 量改变，必定对所编码的蛋白质产生严重的影响， 与突变表型相关联。
的数目，或每百万个体中突变的数目。
多种生物
特殊基因座 的自发突变 频率
自发突变的原因
(1)DNA复制错误 ●互变异构移位
●DNA碱基非常规配对
●新合成链或模板链错误的环出
(2)自发损伤
自发损伤即自然产生的对DNA的损伤也能引
起突变。特殊碱基脱嘌呤（depurination）和脱
氨（基）（deamination）作用是两种最为常见
(4)增变基因的致变
增变基因: 当发生突变时，能导致整个基因组的突变率 明显上升的基因。 主要有两类：一是DNA聚合酶的各个基因，这类基因
突变会使DNA聚合酶3’→5’校对功能表达率下降，导致其
他基因的突变率升高；另一个是dam基因，若该基因突
变，则错配修复功能丧失也引起突变率的升高。
2. 化学诱变（chemical mutagenesis）
人神经胶症突变基
因，为显性突变基因,可 引起皮肤畸形生长、严 重智力缺陷、多发性肿 瘤，具有这个杂合基因
的人在年轻时死亡。
人“异染白痴脑病”由隐性突变基因控制, 病症：发 病初期可以活动，后期成为植物人，直至死亡。何时
发病不知，可以一直到成年结婚后发病。至1999年全
世界仅发现200例，我国有18例。
引起基因突变的类型
1. 自发突变（spontaneous mutation）
自发突变是指不存在人类干扰的自然发生的突
变。其突变频率很低。
突变率（mutation rate）：指单位时间内某种 突变发生的概率，即每代每对核苷酸的突变概率 或每代每个基因的突变概率。 突变频率：指在一个细胞群体或个体中，某种 突变发生的数目，即每10万个生物中发生突变体
的引起DNA自发损伤的变化。
脱嘌呤 （depurination）:
由于碱基和脱氧核糖
之间的糖苷键受到破 坏，从而引起一个鸟
嘌呤G或腺嘌呤A从
DNA分子上脱落下 来。DNA复制时就随 机地插入一个碱基， 结果往往导致突变。
脱氨基作用（deamination） : 在一个碱基上除掉 氨基。如胞嘧啶C脱去该氨基后变成尿嘧啶U。结 果由G-C对变为A-T对，产生了碱基替换突变。
变成突变型，也可从突变型再突变回复为原来的
野生型。
A→a，正（向）突变（forward mutation）
a→A，反向突变或回复突变(reverse mutation
or back mutation)。
那种基因突变不具可逆性？
(3)多向性 基因突变的多向性是指一个基因可突变成它的不 同的复等位基因(multiple alleles) ，如基因A可以突 变为a1,a2,a3…
突变、错义突变和无义突变。
(1) 同义突变（samesense or synonymous mutation），
指基因的蛋白质编码序列中发生单个碱基对的替换突变，
但其后果并没有改变最后产生的蛋白质的结构。原因： ●沉默突变（silent mutation），点突变存在于密码子 的第三个碱基，由于遗传密码的简并性，其所编码的氨基 酸并没有改变。 ●点突变虽然改变了所编码的氨基酸，但是并不影响 到蛋白质产物原来的活性和功能，不改变原来的表型。
基因突变的一般特性
(1)重演性 突变重演性是指相同的基因突变可以在同种生
物的不同个体、不同时间、不同地点重复地发生
和出现。
突变重演个体虽
然表现一样的突变
表型，但其突变位
点不尽相同。将表
型上完全相同但结
构不同的等位基因
称同等位基因（isoallele）。
(2)可逆性
突变的可逆性是指突变可以从正常的野生型突
沉默点突变
(2)错义突变（missense mutation）
碱基替换
DNA序列改变
mRNA密码子改变
蛋白质产物的功能改变
氨基酸发生变换
错义点突变
(3)无义突变（nonsense mutation），指碱基 替代后，一个编码氨基酸的密码子点突变成一 个终止密码子，使多肽合成提前终止，产生了 缺失原有羧基端片段的缩短了的肽链。多数情 况下无活性，产生突变表型。
诱发突变（induced mutation）: 人为用物理
射线、化学诱变剂处理所诱发产生的突变。 化学诱变: 通过化学诱变剂引起的基因突变。
(1)碱基类似物
5-溴尿嘧啶（Bu）: 胸腺嘧啶（T）的结构类似物, 酮式状态(5–BUk)和腺嘌呤配对 烯醇式(5–BUe)和鸟嘌呤配对 引起GC—AT的互变
1. 突变的时期和部位 (1)性细胞突变（种系突变，germ-line mutation） 突变发生在性细胞中，突变基因能传递给后代 ●显性突变a→A，可通过受精过程传递给后 代，并立即表现出来。 ●隐性突变A→a，当代不表现，只有等到第 二代突变基因处于纯合状态才能表现出来。
(2)体细胞突变（somatic mutation）
其近缘的其它物种或属也同样存在相似的变异类型。这对
人工诱变具有参考意义。
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10.2 基因突变的分子基础
基因突变的本质就是基因的核苷酸序列 （包括编码序列及其调控序列）发生了改变。 有碱基替换、移码突变和DNA链的裂解等形 式。
1. 碱基替换（base substitution）
指DNA分子中一个碱基对被另一个碱基对所代替的现
缺失
ATC CGC CCG GG …… 插入
校正突变 (双移码突变）: 缺失与插入间的
ATC XCG CCC GGG ……
相互校正。
(3)基因间突变的抑制
基因间抑制（intergenic suppression）指控制翻译机制的
抑制者基因，通常是tRNA基因发生突变，而使原来的突变
恢复成野生型。
无义突变和错义突变的抑制: 相应的密码子的tRNA基因 也发生突变，使得tRNA反密码子也发生变异。 移码突变的抑制: 移码突变也可由tRNA分子结构的改变而 被抑制。密码子: XXX→GXXX; 反密码子: XXX→CXXX
●中性突变(neutral mutation) 控制一些次要性状基因，即使发生突变，也不 会影响生物的正常生理活动，因而仍能保持其正常 的生活力和繁殖力，为自然选择保留下来。如水稻 芒的有无等。
(5)平行性
突变的平行性是指亲缘关系相近的物种因遗传
基础比较近似而往往发生相似的基因突变的现象。
瓦维洛夫遗传变异的同型系学说（law of homologous series）: 若一个物种或属内具有哪些变异类型则能预见到与
改变，而导致生物体性状发生遗传的变异。
突变体（mutant）或称突变型: 发生突变的
细胞或个体。
野生型（wild- type）：没有发生突变的正常
细胞或个体。
基因突变是摩尔根于1910年首先肯定的； 基因突变在自然界广泛存在。
基因突变是生物进化的源泉； 基因突变是人类育种的重要材料。
10.1 基因突变的概念和类型
第10章 基因突变
10.1 基因突变的概念和类型 10.2 基因突变的分子基础 10.3 DNA损伤及其修复
10.4 基因突变的鉴定
多样的生命
多姿多彩的自然界
生物多样性
进化 选择与变异累积
可遗传变异
基因重组+基因突变+染色体变异
自然诱发+人工创造
突变（mutation）是生物体正常DNA序列的
(4)条件致死突变（conditional lethal mutation） 条件致死突变是指某突变在一定的条件下表现 致死效应，而在其他条件下却能存活。
例如，某些细菌的温度敏感突变型在30℃左右
可正常生长，而在42℃左右或低于30℃时却是致死
的。显然，条件致死突变体（型）可用于研究基因
作用的敏感时期。
(2)生化突变（biochemical mutation）