2018年第13章基因突变与DNA损伤修复-文档资料.ppt
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1、 思考三大问题 1 突变是如何发生的(机理),突变的后果(修复机 理) 2 如何防止突变 3 如何利用突变 第一节 基因突变的相关概念 一、突变的概念 突变(mutation) :基因结构的改变,导致表型的改变的变化 突变体(mutant):具有突变表型的细胞或个体 正向突变(forward mutation):偏离野生型性状的突变 反向突变(back mutation):由偏离的性状回复为野生型性 状的突变 自发突变(spontaneous mutation):在自然条件下产生的突 变 诱发突变(induced mutation):机体在诱发环境下产生的 突变 生化突变(biochemica
2、l mutation):使机体的代谢过程发 生改变或丧失的突变 无效突变(null mutaion):完全丧失原有基因功能的突变 渗漏突变(leaky mutation) :部分丧失原有基因功能的突 变 致死突变(lethal mutation) :影响生物体的生活力,导致 个体死亡的突变 条件致死突变(conditional lethal mutation):在给定的某 种条件下可以存活,如果缺少这种条件就会致死的突变 二、突变类型 1.突变发生的 细胞类型 体细胞突变(somatic mutation) Clone:无性繁殖。 生殖细胞突变(germinal mutation) 2.突变
3、的表型 (1)形态突变 morphological mutaion (2)生化突变 biochemical mutaion (3)失去功能突变 lossoffunction mutation (4)获得功能突变 gainoffunction mutation (5)致死突变 lethal mutaion (6)条件致死突变 conditional lethal mutaion 三、突变的性质 1.稀有性 2.可逆性 3.多向性(随机性) 第二节 基因突变的分子基础 一、自发突变(spontaneous mutation) 自发突变可能由复制错误、DNA损伤和转座作用等 引起。 1.DNA复制错
4、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。 转换:Purine Pu;或者 Pyrimidine Py 颠换:Pu Py; 或者PyPu 移码突变:增加或减少几个碱基,导致蛋白 质翻译错位。 返回返回 缺失和重复:大片段碱基的缺失或重复,如 E.coli乳糖发酵调节基因lac中四碱基重复序 列。 野生型: 5GTCTGGCTGGCTGGC3 突变型FS5: 5TGGCTGGCTGGCTGGC3 突变型FS2: 5GTCTGGCTGGC3 2.DNA损伤(lesions) 脱嘌呤 由于碱基和脱氧核糖间的糖苷键受到 破坏,
5、从而引起一个鸟嘌呤或腺嘌呤从DNA分子 上脱落下来. 脱氨基 C脱氨基变成U;A脱氨基变成H,: A AT HT HC HC AT GC B GC GU AUAU GC AT 造成转换 氧化损伤(oxidative lesions): O2 OH H2O2可对DNA造成损伤 二、诱发突变(induced mutaion ) 多种理化因素都可以诱导DNA的突变 1.诱变机制 碱基类似物 eg. 5BU 和5BrdU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(2AP, A类 似物)、5 氟尿嘧啶、5氯尿嘧啶等。 特异性错配 eg.烷化剂: 甲基磺酸乙
6、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:GC; 当G烷基化后可与T配对,导致 碱基转换。 或者烷化剂使嘌呤脱落,造成转换、颠换、 断裂或其他突变 嵌合剂的致突作用 eg. .吖啶类染料: 吖啶橙、吖啶黄素、原黄素 等碱基对的类似物,易造成移码突变。 辐射诱导效应 (1)紫外线UV:形成嘧啶二聚体,如T二聚体, 同一条单链内,影响复制时与A的配对,使复制 中止;双链之间,影响双链变性,并影响复制 。 重复、缺失、移码突变 (2)电离辐射:如Xray、可引起碱基的降解或 脱落,A变成H; C变成T,出现转换。 物理物理化学生物化学大分子损 伤 黄曲霉的作用
7、 使鸟嘌呤G脱落,SOS修复引入A, 造成突变 。 2.碱基替换的遗传效应 () 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. () 错义突变(missense mutation) 碱基替换的结果 引起氨基酸序列的改变. () 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. 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。GluVal, 若Glu Asp 则影
8、响较小。 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(lac): 野生型: 5GTCTGGCTGGCTGGC3 移码突变: 5GTCTGGCTGGCTGGCTGGC3 移码突变 : 5GTCTGGCTGGC3 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。 Eg. 分析T4Phage r 基因1500个突变体: r A (1800bp)有200个位点; r B (850bp)有 108个位点 。 形成原因: 1. 5MeC的存在,5甲基
9、胞嘧啶(MeC)脱氨基后变 成T, 使GC部位转变成AT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 整个基因组的突变频率增高,eg. A. DNA多聚酶基因,突变后使多聚酶的3 5校正功能降低或丧失,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。 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.
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