基因突變和損傷修復(fù)(3)

1、關(guān)于基因突變與損傷修復(fù) (3)第一張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 基因突變概述一、基因突變發(fā)生的時(shí)期與特征 基因突變：染色體上某一基因位點(diǎn)內(nèi)部發(fā)生了化學(xué)性質(zhì)變化與原來(lái)基因形成對(duì)性關(guān)系。 如:高桿D 矮桿d 突變體：由于基因突變而表現(xiàn)出突變性狀的個(gè)體稱突變體或突變型。第二張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月突變的一般特征重演性和可逆性： 突變的重演性：主要指同一突變可以在同種生物的不同個(gè)體間多次發(fā)生。 顯性A 隱性a 通常情況下：uv 正向突變u 回復(fù)突變v第四張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月突變的多向性 基因突變的

2、方向不定的，可以多方向發(fā)生。例如：A可以突變?yōu)閍1、a2、a3復(fù)等位基因：位于同一個(gè)基因位點(diǎn)上的各個(gè)等位基因。第五張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月珍珠色眼（wp）果蠅（W+）白眼（w）血紅眼（wbl）櫻紅眼（we）杏紅眼（wc）淺黃眼（wj）微色眼（wb）密色眼（wh）第六張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月有害性和有利性并存如：致死基因、伴性致死、中性突變，有利突變：少數(shù)突變不僅對(duì)生物體，無(wú)害還有利于其生存。如植物高桿變矮桿，抗病性，早熟性。 基因突變?cè)袇f(xié)調(diào)打破代謝關(guān)系打亂生育反常致死第七張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月突變的平行性 親緣關(guān)系相近的物種遺傳基礎(chǔ)較相

3、似，因而往往發(fā)生相似的突變，這種現(xiàn)象稱為突變的平行性。 了解一個(gè)物種內(nèi)具有的變異，可以預(yù)見(jiàn)近緣其它種或?qū)僖餐瑯哟嬖谙嗨频淖儺愵愋?，?duì)于人工育種有一定的參考意義。 第八張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月基因突變與性狀表現(xiàn)1、基因突變的性狀變異類型形態(tài)突變：導(dǎo)致生物體外部形態(tài)結(jié)構(gòu)（形態(tài)、大小、色澤等）產(chǎn)生肉眼可識(shí)別變異的突變，又稱可見(jiàn)突變生化突變：影響生物的代謝過(guò)程，導(dǎo)致特定生化功能改變或喪失的突變，如營(yíng)養(yǎng)缺陷型。致死突變：導(dǎo)致特定基因型突變體死亡的突變。第九張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第十張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2.顯性突變和隱性突變的表現(xiàn)顯性突變表現(xiàn)早而

4、純合晚，隱形突變表現(xiàn)晚純合早。第十一張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3.體細(xì)胞突變和性細(xì)胞突變 突變可以發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期，即體細(xì)胞和性細(xì)胞均能發(fā)生突變。 性細(xì)胞突變頻率比體細(xì)胞高，且可以通過(guò)受精作用傳遞給后代。體細(xì)胞則不能需將它與母體分離進(jìn)行無(wú)性繁殖?！把孔儭钡谑?，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、點(diǎn)突變的類型1、根據(jù)突變性質(zhì) 堿基的替換堿基的增加 或缺失轉(zhuǎn)換：Py-Py、Pu-Pu間的轉(zhuǎn)換，多見(jiàn)。顛換：Py-Pu之間的轉(zhuǎn)換，少見(jiàn)。DNA中插入一個(gè)堿基對(duì)DNA中刪除一個(gè)堿基對(duì)第十三張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月功能喪失突變（loss of func

5、tion mutation）：導(dǎo)致蛋白質(zhì)活性減弱或者消失的突變。 無(wú)效突變（null mutation）：完全喪失基因功能的突變 滲漏突變（leaky mutation）：某基因發(fā)生突變后其產(chǎn)物仍具有原來(lái)的功能，但活性較野生型弱。獲得性突變（gain of function mutation） 2、根據(jù)功能第十四張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月同義突變（synonymous）：一個(gè)氨基酸的密碼子突變?yōu)樵摪被岬牧硪幻艽a子時(shí)產(chǎn)生的突變。密碼子簡(jiǎn)并性錯(cuò)義突變（missense mutation）：一個(gè)氨基酸的密碼子被另一個(gè)氨基酸密碼子所取代。無(wú)義突變（nonsense mutation）

6、：一個(gè)氨基酸的密碼子突變翻譯為終止密碼子時(shí)，則導(dǎo)致產(chǎn)生不完整多肽，因而喪失功能。三.點(diǎn)突變的分子效應(yīng)第十五張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月移碼突變（frameshift mutation）：由于插入或者缺失單個(gè)或幾個(gè)（非3個(gè)）堿基，從而改變了自突變位點(diǎn)到開(kāi)放閱讀框的終止密碼子間的全部序列。第十六張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月See movie第十七張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié)、點(diǎn)突變的誘變機(jī)制誘發(fā)突變（induced mutation）：由各種誘 變劑誘發(fā)產(chǎn)生的突變稱為誘發(fā)突變。誘變劑（mutagen）：凡是可以誘發(fā)基因突變的因素。第十八張，PPT共六

7、十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1、堿基類似物 某些化學(xué)物質(zhì)與天然的DNA的正常含氮堿基結(jié)構(gòu)上非常相似，在合成DNA時(shí)取代正常的堿基摻入DNA分子，參與復(fù)制，這些物質(zhì)即為堿基類似物（base analogue）。第十九張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二十張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2、堿基改變烷化劑（Alkylating agents） 乙基甲烷磺酸 ethylmethanesulfonate (EMS) 亞硝基胍 nitrosoguanidine (NG)第二十一張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二十二張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月嵌入劑（Inte

8、rcalating agents ） 原黃素 proflavin 吖啶橙 acridine orange 引起堿基對(duì)的插入或者缺失 Stabilize the loop formed during frameshift第二十三張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3.堿基損傷紫外線 DNA受到大劑量紫外線（260nm）照射時(shí)，同一條鏈上相鄰的嘧啶以共價(jià)鍵連成二聚體；TT, CC, CT之間都可形成二聚體。第二十四張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二十五張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二十六張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二十七張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2

9、022年6月4、基因定點(diǎn)突變基因的定點(diǎn)突變（site specific mutagenesis of gene）是指按照人們的意愿對(duì)基因的編碼區(qū)和表達(dá)調(diào)控區(qū)（包括啟動(dòng)子區(qū)）定向進(jìn)行缺失、插入或堿基替換等過(guò)程。第二十八張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月寡核苷酸誘導(dǎo)的基因定點(diǎn)突變 將某基因克隆到質(zhì)粒載體中，人工合成含有突變位點(diǎn)的一對(duì)引物，使該突變位點(diǎn)位于引物中心附近，兩端有足夠的序列以保證其互補(bǔ)配對(duì)，進(jìn)行PCR擴(kuò)增；經(jīng)DpnI酶切DNA；將突變DNA轉(zhuǎn)入受體，篩選重組子即可得到特定位點(diǎn)發(fā)生突變的基因。雙引物法 將克隆到任一質(zhì)粒上的某基因的特定位點(diǎn)，設(shè)計(jì)兩個(gè)互補(bǔ)的含有突變堿基的引物，該引物應(yīng)

10、有足夠的長(zhǎng)度，以保證與該突變位點(diǎn)對(duì)應(yīng)的質(zhì)粒DNA配對(duì)，在基因的上游和下游各設(shè)計(jì)一個(gè)引物，分別與突變位置處的一個(gè)引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增，兩個(gè)PCR擴(kuò)增產(chǎn)物混合，延伸后就可獲得有特定位點(diǎn)圖變得基因。第二十九張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三十張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié)、自發(fā)突變 在自然狀態(tài)下無(wú)人干預(yù)條件下，自發(fā)發(fā)生的基因突變。 不定向性和隨機(jī)性1943年，S.Luria和Delbruck 進(jìn)行的波動(dòng)試驗(yàn)平板影印培養(yǎng)試驗(yàn)第三十一張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月自發(fā)突變的機(jī)制自發(fā)損傷 自然狀態(tài)下DNA的損傷 脫氨基、脫嘌呤及脫嘧啶第三十二張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)

11、作于2022年6月（1）堿基的脫氨基作用 堿基的環(huán)外氨基自發(fā)脫落，C變?yōu)閁，A變?yōu)榇吸S嘌呤（H），G變?yōu)辄S嘌呤（X） 。 復(fù)制時(shí)，U與A配對(duì)、H和X都與C配對(duì)會(huì)導(dǎo)致子代DNA序列的錯(cuò)誤變化。第三十三張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三十四張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（2）脫嘌呤與脫嘧啶 (堿基丟失) 自發(fā)水解使嘌呤和嘧啶從DNA鏈的核糖磷酸骨架上脫落。 哺乳類動(dòng)物細(xì)胞，在30C下，20h內(nèi)DNA鏈自發(fā)脫落嘌呤約1000個(gè)，嘧啶約500個(gè)。第三十五張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 氧化損傷 細(xì)胞呼吸的副產(chǎn)物O2-, H2O2造成DNA損傷，產(chǎn)生一些堿基修飾物（胸

12、腺嘧啶乙二醇、羥甲基尿嘧啶等），還可引起DNA單鏈斷裂等損傷; 這些損失的積累可導(dǎo)致老化。第三十六張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三十七張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月DNA復(fù)制錯(cuò)誤其它可能的機(jī)制自然界中的放射性同位素，宇宙射線，紫外線等物理化學(xué)因素。劇烈溫度變化和極端溫度?；蚪Y(jié)構(gòu)特殊性（5-mCG島氧化脫氨變?yōu)門(mén)）重復(fù)序列（復(fù)制滑動(dòng)）第三十八張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第四節(jié)、動(dòng)態(tài)突變 主要是指在編碼區(qū)、3或5-UTR、啟動(dòng)子區(qū)及內(nèi)含子區(qū)出現(xiàn)三核苷酸重復(fù)，及其它長(zhǎng)短不等的小衛(wèi)星，微衛(wèi)星序列的重復(fù)拷貝數(shù)，在減數(shù)分裂或體細(xì)胞有絲分裂過(guò)程中發(fā)生擴(kuò)增而造成的遺傳

13、物質(zhì)不穩(wěn)定的狀態(tài)。第三十九張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月動(dòng)態(tài)突變與人類疾病三核苷酸重復(fù)異常擴(kuò)增引起的神經(jīng)疾病特征：除都具有三核苷酸重復(fù)數(shù)目的異常增加，致病基因間無(wú)同源性,即便都是由（CAG）n擴(kuò)增引起疾病，但病變僅選擇性的累及特定的體細(xì)胞遺傳早現(xiàn)現(xiàn)象Steisinger model第四十張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月動(dòng)態(tài)突變致病假說(shuō)毒性多聚谷氨酰胺假說(shuō)甘油醛磷酸脫氫酶抑制說(shuō)多聚谷氨酰胺干擾轉(zhuǎn)錄因子假說(shuō)FMR-1的5端（CGG）n過(guò)度擴(kuò)增假說(shuō)第四十一張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第五節(jié)、DNA損傷修復(fù)機(jī)制1.光復(fù)活 (Photoreactivation rep

14、air in prokaryotes)第四十二張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第四十三張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2.切除修復(fù)（Excision Repair in Prokaryotes and Eukaryotes）第四十四張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Excision Repair in E.coli第四十五張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月著色性干皮病Xeroderma pigmentosum第四十六張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月DNA糖苷酶修復(fù)及AP核酸酶修復(fù)系統(tǒng)現(xiàn)象：U和A在復(fù)制中配對(duì) C自發(fā)脫氨基氧化而生成U修復(fù)機(jī)制：尿嘧啶

15、N糖基酶系統(tǒng)參與的酶：尿嘧啶N糖基酶 AP內(nèi)切核酸酶 (AP endonucleases ) DNA聚合酶 II DNA連接酶脫嘌呤/ 嘧啶位點(diǎn)（AP 位點(diǎn)) 第四十七張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月修復(fù)機(jī)制：尿嘧啶N糖基酶系統(tǒng)See movieAP核酸內(nèi)切酶切開(kāi)DNA鏈DNA外切酶切除損傷部位DNA鏈單鏈DNA聚合酶合成新的DNA片段DNA連接補(bǔ)平缺口 第四十八張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3.錯(cuò)配修復(fù)（Mismatch Repair）第四十九張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4. 重組修復(fù)（Recombinational repair ）第五十張，PPT共六十

16、三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第五十一張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5. The SOS repair system -error prone (傾向差錯(cuò)) SOS反應(yīng)：細(xì)胞DNA受到嚴(yán)重?fù)p傷或DNA修復(fù)系統(tǒng)受到抑制的緊急狀態(tài)下，為生存而出現(xiàn)的應(yīng)急反應(yīng)。第五十二張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第五十三張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 第六節(jié)、突變的檢測(cè) (Detection of Mutation)1. Detection in bacteria and fungi（真菌）第五十四張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第五十五張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2. Detection in Drosophila（果蠅） CLB method C: 交換抑制因子（倒位） L: X染色體隱性致死基因 B: 棒狀眼第五十六張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第五十七張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第五十八張，PP