第十三部分基因突变教学课件.ppt
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1、第十三章 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,遗传学GENETICS,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
2、环境下产生的突变,遗传学GENETICS,生化突变(biochemical 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,遗传学GENETICS,二、突变类型 1.突变发生的 细胞类型 体细胞突变(somatic mutation)
3、 Clone:无性繁殖。 生殖细胞突变(germinal mutation) 2.突变 的表型: (1)形态突变 morphological mutaion (2)生化突变 biochemical mutaion (3)失去功能突变 loss-of-function mutation (4)获得功能突变 gain-of-function mutation (5)致死突变 lethal mutaion (6)条件致死突变 conditional lethal mutaion,遗传学GENETICS,三、突变的性质 1.稀有性:突变发生的频率很低 突变率(mutation rate):在特定的条件
4、下,单位时间间内(通常为一个世代),一个细胞发生某一事件的概率. 高等真核生物自发突变概率为1/10-510-10。,遗传学GENETICS,2.可逆性:突变型可以恢复为野生型,通常由发生在第二个位点的突变所回复,如抑制基因敏感因子。回复突变率一般小于正向突变率。可逆性区别于染色体的缺失。 3.多向性(随机性):多方向,形成复等位基因。,三、突变的性质 1.稀有性:突变发生的频率很低 突变率(mutation rate):在特定的条件下,单位时间间内(通常为一个世代),一个细胞发生某一事件的概率. 高等真核生物自发突变概率为1/10-510-10。,遗传学GENETICS,第二节 基因突变的分
5、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。 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: 5-GTCTGGCTGGCTGGC-3 突变型FS5: 5-GTCTGGCTGGCTGGCTGGC
6、-3 突变型FS2: 5-GTCTGGCTGGC-3,遗传学GENETICS,返回,遗传学GENETICS,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,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 H-T H-C H-C A-T G-C B GC G-U A-UA-U G-C A-T 造成转换 氧化损伤(oxidative lesions): O2- OH- H2O2 可对DNA造成损伤,遗传学GENETICS,二、诱发突变(induced mutaion),多种理化因素都可以诱导DNA的突变 1.
7、诱变机制 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。,遗传学GENETICS, 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。 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
8、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,遗传学GENETICS,(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。 物理物理化学生物化学大分子损伤 黄曲霉的作用 使鸟嘌呤G脱落,SOS修复引入A, 造成突变。,遗传学GENETICS,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/GACAsp. () 错义突变(missense mutation) 碱基替换的结果引起氨基酸序列的改变.,遗传学G
9、ENETICS,() 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则影响较小。,遗传学GENETICS,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: 5-GTCTGGCTGGCTGGC-3 移码突变: 5-GTCTG
10、GCTGGCTGGCTGGC-3 移码突变 : 5-GTCTGGCTGGC-3,遗传学GENETICS,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T4-Phage r 基因1500个突变体: r A (1800bp)有200个位点; r B (850bp)有108个位点 。,遗传学GENETICS,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。,遗传学GENETICS,4. 增变基因
11、(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。,遗传学GENETICS,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. 黄曲霉素、UV(ultraviolet)等. 黄曲霉素可诱导P53基因G T颠换,导致肝癌的发生; UV可诱导P53基因5 -TC-3发生C T颠换,形成“T二聚体”,导致人类鳞
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