基因突變與DNA損失

1、1十三章 基因突變與DNA損傷修復(fù)2點(diǎn)突變及分子效應(yīng)點(diǎn)突變及分子效應(yīng)n1.點(diǎn)突變的類型n2.點(diǎn)突變的分子效應(yīng)n3.可逆轉(zhuǎn)的突變效應(yīng)3概念概念n基因突變（基因突變（gene mutationgene mutation）: :基因的核苷酸順基因的核苷酸順序或數(shù)目發(fā)生改變。僅涉及序或數(shù)目發(fā)生改變。僅涉及DNADNA分子中單個(gè)堿分子中單個(gè)堿基的改變稱點(diǎn)突變（基的改變稱點(diǎn)突變（point mutationpoint mutation）。涉及。涉及多個(gè)堿基的還有缺失、重復(fù)和插入。多個(gè)堿基的還有缺失、重復(fù)和插入。n突變體突變體( (mutant)mutant)：具有突變表型的細(xì)胞或個(gè)體。具有突變表型的細(xì)胞或

2、個(gè)體。41.點(diǎn)突變的類型點(diǎn)突變的類型1. 根據(jù)突變的來源分為：根據(jù)突變的來源分為：n自發(fā)突變自發(fā)突變: 在自然界中發(fā)生的，不管是由在自然界中發(fā)生的，不管是由于自然界中突變劑作用的結(jié)果還是由于于自然界中突變劑作用的結(jié)果還是由于偶然的偶然的DNA復(fù)制錯(cuò)誤被保留下來的突變，復(fù)制錯(cuò)誤被保留下來的突變，都叫自發(fā)性突變。都叫自發(fā)性突變。 n誘發(fā)突變誘發(fā)突變：由于人們使用突變劑處理而：由于人們使用突變劑處理而產(chǎn)生的突變叫誘發(fā)性突變。產(chǎn)生的突變叫誘發(fā)性突變。5根據(jù)根據(jù)DNA堿基序列改變的多少可分為：堿基序列改變的多少可分為： 單點(diǎn)突變單點(diǎn)突變 多點(diǎn)突變多點(diǎn)突變6 點(diǎn)突變點(diǎn)突變 堿基插入堿基插入 堿基缺失堿基缺

3、失 4種轉(zhuǎn)換和種轉(zhuǎn)換和8種顛換種顛換 堿基替代7n3.從對表現(xiàn)型的影響看從對表現(xiàn)型的影響看n1 1）形態(tài)突變：突變影響生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)。）形態(tài)突變：突變影響生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)。 n 2 2）生化突變：突變影響生物的代謝過程，導(dǎo)致一個(gè)）生化突變：突變影響生物的代謝過程，導(dǎo)致一個(gè)特定生化功能的改變或喪失。特定生化功能的改變或喪失。n 3 3）致死突變：突變影響生物個(gè)體的生活力。分為顯）致死突變：突變影響生物個(gè)體的生活力。分為顯性致死和隱性致死。性致死和隱性致死。 n 4 4）條件致死突變：在某一些條件下致死，而在另一）條件致死突變：在某一些條件下致死，而在另一些條件下成活的突變。些條件下成活的突變。89

4、102.點(diǎn)突變的分子效應(yīng)點(diǎn)突變的分子效應(yīng)n n 非編碼區(qū) 編碼區(qū) 非編碼區(qū)11一一.突變發(fā)生在編碼區(qū)突變發(fā)生在編碼區(qū)n1.同義突變n2.錯(cuò)義突變n3.無義突變n4.移碼突變121.同義突變同義突變n堿基序列的改變沒有引起產(chǎn)物氨基酸序列的改堿基序列的改變沒有引起產(chǎn)物氨基酸序列的改變變, ,與密碼子的簡并性有關(guān)。與密碼子的簡并性有關(guān)。n例如，例如，DNADNA分子中分子中GCGGCG的第三位的第三位G G被被A A取代，變?yōu)槿〈優(yōu)镚CAGCA，則，則mRNAmRNA中相應(yīng)的密碼子中相應(yīng)的密碼子CGCCGC就變?yōu)榫妥優(yōu)镃GUCGU，由于由于CGCCGC和和CGUCGU都是編碼精氨酸的密碼子，故突

5、都是編碼精氨酸的密碼子，故突變前后的（蛋白質(zhì)）完全相同。變前后的（蛋白質(zhì)）完全相同。132.錯(cuò)義突變錯(cuò)義突變n堿基堿基序列的改變引起了產(chǎn)物氨基酸序列序列的改變引起了產(chǎn)物氨基酸序列的改變的改變。14 有些錯(cuò)義突變嚴(yán)重影響蛋白質(zhì)活性甚至完全無活性，有些錯(cuò)義突變嚴(yán)重影響蛋白質(zhì)活性甚至完全無活性，從而影響了表現(xiàn)型。如果該基因是必須基因，則稱為從而影響了表現(xiàn)型。如果該基因是必須基因，則稱為致死突變。致死突變。 有些錯(cuò)義突變的產(chǎn)物仍有部分活性，使表型介于野有些錯(cuò)義突變的產(chǎn)物仍有部分活性，使表型介于野生型與突變型之間的中間類型，稱為滲漏突變。生型與突變型之間的中間類型，稱為滲漏突變。 有些錯(cuò)義突變不影響或基

6、本上不影響蛋白質(zhì)的活性，有些錯(cuò)義突變不影響或基本上不影響蛋白質(zhì)的活性，不表現(xiàn)明顯的性狀變化，稱為中性突變不表現(xiàn)明顯的性狀變化，稱為中性突變15n如人類正常血紅蛋白鏈的第六位是谷氨酸，其密碼子為GAA或GAG，如果第二個(gè)堿基A被U替代，就變成GUA或GUG，谷氨酸則被纈氨酸所替代，形成異常血紅蛋白HbS，導(dǎo)致個(gè)體產(chǎn)生，產(chǎn)生了突變效應(yīng)(鐮刀型貧血癥）。163.無義突變無義突變n某個(gè)編碼氨基酸的密碼突變?yōu)榻K止密碼，多肽鏈合成提前終止，產(chǎn)生沒有生物活性的多肽片段，稱為無義突變。n例如，DNA分子中的ATG中的G被T取代時(shí)，相應(yīng)mRNA鏈上的密碼子便從UAC變?yōu)閁AA，因而使翻譯就此停止，造成肽鏈縮短。

7、這種突變在多數(shù)情況下會影響蛋白質(zhì)或酶的功能。17n終止密碼突變n基因中一個(gè)終止密碼突變?yōu)榫幋a某個(gè)氨基酸的密碼子的突變稱為終止密碼突變。n由于肽鏈合成直到下一個(gè)終止密碼出現(xiàn)才停止，因而合成了過長的多肽鏈，故也稱為延長突變。例如，人血紅蛋白鏈突變型Hb Constant Spring比正常人鏈多了31個(gè)氨基酸。184.移碼突變移碼突變n指DNA片段中某一位點(diǎn)插入或丟失一個(gè)或幾個(gè)（非3或3的倍數(shù)）堿基對時(shí)，造成插入或丟失位點(diǎn)以后的一系列編碼順序發(fā)生錯(cuò)位的一種突變。19n移框突變不但改變了產(chǎn)物的氨基酸組成，移框突變不但改變了產(chǎn)物的氨基酸組成，而且會出現(xiàn)蛋白質(zhì)合成的過早終止。而且會出現(xiàn)蛋白質(zhì)合成的過早終

8、止。n 如果移框突變發(fā)生在必需基因上，常如果移框突變發(fā)生在必需基因上，常常是致死的。常是致死的。n 如插入或缺失三個(gè)堿基，則可能對閱如插入或缺失三個(gè)堿基，則可能對閱讀框架影響不大，其產(chǎn)物常常有活性或讀框架影響不大，其產(chǎn)物常常有活性或有部分活性。有部分活性。20原模板鏈原模板鏈 3CTT CTT CTT CTT CTT CTT53CTT CTT CTT CTT CTT CTT5mRNAmRNA的序列的序列 5GAA GAA GAA GAA GAA GAA35GAA GAA GAA GAA GAA GAA3氨基酸順序氨基酸順序 glu glu glu glu glu gluglu glu glu

9、glu glu glu開始處插入一個(gè)開始處插入一個(gè)C C 3 3C CCT TCT TCT TCT TCT TCT T5CT TCT TCT TCT TCT TCT T5mRNAmRNA的序列為的序列為 55G GGA AGA AGA AGA AGA AGA A3GA AGA AGA AGA AGA AGA A3氨基酸順序氨基酸順序 gly arg arg arg arg arggly arg arg arg arg arg 改變了蛋白質(zhì)中所有氨基酸的組成改變了蛋白質(zhì)中所有氨基酸的組成 21移碼突變也可以造成無義密碼子，導(dǎo)致蛋移碼突變也可以造成無義密碼子，導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成的提前終止白質(zhì)合成的提前

10、終止如原模板如原模板 TTC GAT CGT CCA TCATTC GAT CGT CCA TCAmRNA AAG CUA GCA GGU AGUmRNA AAG CUA GCA GGU AGU插入一個(gè)堿基插入一個(gè)堿基 TTC GATTC GAC C TCG TCC ATC ATCG TCC ATC A突變后的突變后的mRNA AAG CUmRNA AAG CUG G AGC AGG AGC AGG UAGUAG U U22二二.突變發(fā)生在非編碼區(qū)突變發(fā)生在非編碼區(qū)n對調(diào)節(jié)位點(diǎn)造成影響，影響調(diào)節(jié)蛋白的結(jié)合。n包括啟動子區(qū)突變、轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn)突變等。n結(jié)合位點(diǎn)的突變會改變基因的表達(dá)量，甚至完全阻遏基

11、因的表達(dá)。n調(diào)節(jié)蛋白通常只改變產(chǎn)生蛋白質(zhì)的數(shù)量而不是結(jié)構(gòu)。233.可逆轉(zhuǎn)的突變效應(yīng)可逆轉(zhuǎn)的突變效應(yīng)n正向突變：是引起基因從野生型變?yōu)橥蛔冃偷耐蛔儭回復(fù)突變：是引起基因從突變型變?yōu)橐吧偷耐蛔儭?回復(fù)突變率一般低于正突變率回復(fù)突變率一般低于正突變率 24 真正回復(fù)突變n回復(fù)突變 基因內(nèi)抑制突變 抑制突變 基因間回復(fù)突變25nHbS突變n單純 6位 谷纈，產(chǎn)生HbS病，造成死亡。n 第6位谷纈nn 第73位天冬氨酸 天冬酰胺癥狀較輕，73位突變抑制了6位突變。26n回復(fù)突變的有無是區(qū)別基因突變與染色回復(fù)突變的有無是區(qū)別基因突變與染色體缺失或重復(fù)的標(biāo)志。體缺失或重復(fù)的標(biāo)志。n突變對多細(xì)胞生物的影響

12、突變對多細(xì)胞生物的影響n1.1.功能喪失突變功能喪失突變n2.2.獲得功能的突變獲得功能的突變 27 隨機(jī)性：可發(fā)生在體細(xì)胞和生殖細(xì)胞中。隨機(jī)性：可發(fā)生在體細(xì)胞和生殖細(xì)胞中。 生殖細(xì)胞的突變頻率高于體細(xì)胞。體細(xì)胞突變生殖細(xì)胞的突變頻率高于體細(xì)胞。體細(xì)胞突變在顯性或純合狀態(tài)才能表現(xiàn)，出現(xiàn)嵌合體。在顯性或純合狀態(tài)才能表現(xiàn)，出現(xiàn)嵌合體。 稀有性稀有性 ：突變率是很低的。：突變率是很低的。 高等動植物高等動植物1010-5-51010-8-8，細(xì)菌，細(xì)菌1010-4-41010-10-10，反應(yīng)，反應(yīng)了物種的基因的相對穩(wěn)定性。了物種的基因的相對穩(wěn)定性。 突變的性質(zhì)28 可逆性可逆性 突變的多方向性和復(fù)等位基因突變的多方向性和復(fù)等位基因 同一基因可突變?yōu)?/p>