基因突變以及其效應(yīng)

1、關(guān)于基因突變及其效應(yīng)第一張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 基因突變第二張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 1 、突變 ( mutution ) （1） 染色體畸變(chromosome aberration)，即染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目的改變；（2） 基因突變 (gene mutation)。突變是指遺傳物質(zhì)(DNA序列)發(fā)生了改變。廣義的突變可以分為兩類：第三張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月狹義的突變，僅指一般的基因突變?；蛲蛔兪侵富虻暮塑账犴樞颉⒎N類和數(shù)目發(fā)生改變，僅僅涉及DNA 分子中的單個堿基改變者稱為點突變( point mutation );涉及多個堿

2、基的還有缺失，重復(fù)和插入。第四張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月生殖細(xì)胞突變體細(xì)胞突變2. 突變的時期第五張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月生殖細(xì)胞突變( germline mutation )：突變發(fā)生在生殖細(xì)胞的DNA中。當(dāng)突變的細(xì)胞形成合子的時候，這種突變就可以來傳遞給下一代。新生突變（de novo mutation）：減數(shù)分裂時發(fā)生生殖腺嵌合（gonadal mosaicism）：有絲分裂時發(fā)生第六張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月體細(xì)胞突變( somatic mutation )：突變發(fā)生在體細(xì)胞中。突變的細(xì)胞只能在體細(xì)胞中傳遞，不能傳給下一代，如癌癥。第七

3、張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月突變發(fā)生在減數(shù)分裂的不同時期，例如精原（卵原）母細(xì)胞、初級性母細(xì)胞、或者次級性母細(xì)胞，其產(chǎn)生突變的生殖細(xì)胞的數(shù)目是不同的。生殖細(xì)胞突變的頻率比體細(xì)胞突變的頻率高，主要是因為生殖細(xì)胞在減數(shù)分裂時對外界具有較高的敏感性。第八張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）自發(fā)突變:由于自然界中誘變劑的作用，或者由于偶然的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、修復(fù)時的堿基錯配所產(chǎn)生的突變3、基因突變的誘因物理因素化學(xué)因素生物因素（2）誘發(fā)突變 第九張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月突變熱點 ( hot spots of mutation ) 是指 DNA 分子的某些部位的突變

4、頻率大大高于平均數(shù)，這些部位稱為突變熱點。雖然理論上來說，DNA 分子的每一個堿基都可以發(fā)生突變，但是實際上并非如此，因為有突變熱點的存在，說明突變的部位并不是完全隨機(jī)分布的。 突 變 熱 點第十張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié)、基因突變的類型和遺傳效應(yīng)第十一張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月生物各世代以相對穩(wěn)定的頻率發(fā)生的基因突變稱為靜態(tài)突變（static mutation）。突變頻率一般在10-6左右。根據(jù)突變涉及DNA序列中核苷酸的多少，可分為點突變（point mutation）和片段突變（fragment mutation）一 靜態(tài)突變第十二張，PPT共四十四

5、頁，創(chuàng)作于2022年6月同義突變錯義突變無義突變終止密碼突變剪切位點突變調(diào)控序列突變堿基替換小的插入/缺失缺失重復(fù)重排（-）點突變（二）片段突變第十三張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月堿基替換: 指一個堿基對被另一個不同的堿基對所替換，為DNA分子中單個堿基的改變。轉(zhuǎn)換(transition)：同類堿基之間的替換，即嘌呤取代嘌呤、嘧啶取代嘧啶。顛換(tranversion)：不同類堿基之間的替換，即嘌呤取代嘧啶、嘧啶取代嘌呤。（一）堿基替換第十四張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第十五張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月由此可以產(chǎn)生 4 種不同的轉(zhuǎn)換和 8 種不同的顛換。

6、但是自然界中的突變，轉(zhuǎn)換多于顛換。堿基突變會導(dǎo)致蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)中氨基酸組成的改變而影響蛋白質(zhì)和酶的生物活性及其功能。第十六張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月堿基替換發(fā)生在編碼區(qū)可出現(xiàn)的效應(yīng)： 由于密碼子具有兼并性，因此，單個堿基置換后，使 mRNA上改變后的密碼子與改變前的密碼子所編碼的氨基酸保持不變，肽鏈中出現(xiàn)同一氨基酸。故同義突變并不產(chǎn)生突變效應(yīng)。（ 1 ）同義突變（same-sense or synonymous mutation ）第十七張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月DNA 中： GCG CCAmRNA中： CGC CGU 轉(zhuǎn)錄精氨酸精氨酸翻譯第十八張，PPT共四十

7、四頁，創(chuàng)作于2022年6月第十九張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月堿基替換發(fā)生在編碼區(qū)可出現(xiàn)的效應(yīng)： 指DNA分子中核苷酸置換后改變了mRNA上的遺傳密碼，從而導(dǎo)致合成的多肽鏈中的一個氨基酸被另一個氨基酸所取代，這種突變稱為錯義突變。此時在該氨基酸前后的氨基酸不改變，錯義突變的結(jié)果可以使多肽鏈喪失原有功能。（ 2 ）錯義突變(missense mutation)第二十張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月UAU GCC AAA UUG AAA CCA酪 丙 賴 亮 賴 脯UAU GCC ACA UUG AAA CCA 酪 丙 蘇 亮 賴 脯正常順序突變后的順序第二十一張，PPT共四

8、十四頁，創(chuàng)作于2022年6月某些類型的人血紅蛋白分子異常都是由錯義突變引起。例：正常血紅蛋白鏈的第6位氨基酸 GAA或GAGGUA或GUG 谷氨酸 纈氨酸 HbA HbS （導(dǎo)致鐮形細(xì)胞性貧血） 第二十二張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月單個堿基置換導(dǎo)致編碼正常氨基酸的密碼子被替換為終止密碼子（UAG、UAA、UGA），這種突變稱為無義突變。多肽鏈將提前終止合成，形成一條不完整的多肽鏈，所產(chǎn)生的蛋白質(zhì)（或者酶）大都失去活性，或者喪失正常功能。（ 3 ） 無義突變 (non-sense mutation)堿基替換發(fā)生在編碼區(qū)可出現(xiàn)的效應(yīng)： 第二十三張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6

9、月DNA 鏈： TTC ATA GTG AUUmRNA 鏈： AAG UAU CAC UAA 賴 酪 組 終止 DNA 鏈： TTC ATT GTG AUUmRNA 鏈： AAG UAA 賴 終止第二十四張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月當(dāng)DNA分子中的一個終止密碼發(fā)生突變，成為編碼氨基酸的密碼子的時候，多肽鏈的合成將繼續(xù)進(jìn)行下去，肽鏈的延長直至遇到下一個終止密碼子方才停止，因而形成了延長的異常肽鏈，這種突變稱為終止密碼突變。（ 4 ）終止密碼突變 ( termination codon mutation )第二十五張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月剪切位點GT-AG中的任一堿

10、基發(fā)生置換而導(dǎo)致剪輯和加工異常，不能形成正確的mRNA分子。（ 5 ）剪切位點突變 ( Splice-site mutation )第二十六張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月GT - - - - - AGPromoter Exon 1 Intron 1 Exon 2 Intron 2 Exon 3E1 E2 E3基因前 RNA 轉(zhuǎn)錄本成熟 RNA 轉(zhuǎn)錄單位 E1 E2 E3 E1 E2 E3切除切除 接合 剪切 Transcription剪切點GT - - - - - - - - - AGGU - - - - - - - - - - - AGGU - - - - - AGGU - -

11、- - - - - - - - AGGU - - - - - AG第二十七張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（ 6 ）調(diào)控序列突變 ( RNA processing mutation )指影響轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合、轉(zhuǎn)錄調(diào)控和其他基因表達(dá)問題的基因突變，主要發(fā)生于啟動子、增強(qiáng)子、沉默子內(nèi)等。珠蛋白基因5啟動子或3非翻譯區(qū)的突變，會導(dǎo)致珠蛋白mRNA的成熟及加工后產(chǎn)物數(shù)量急劇下降。第二十八張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 Crigler-Najjar Syndrome III 該疾病主要表現(xiàn)為先天性黃疸，原因是肝葡萄糖醛酰轉(zhuǎn)移酶缺乏，血中膽紅素增高。如果用苯巴比妥可以誘導(dǎo)此酶活性升高，黃

12、疸消失。這說明酶的結(jié)構(gòu)基因沒有發(fā)生改變。所以認(rèn)為是基因的調(diào)節(jié)失控所致。第二十九張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（二） 小的插入/缺失（indels） 也稱移碼突變 (frame-shift mutation ) 是指DNA分子中插入或缺失一個或幾個堿基對，從而使該堿基下游的三聯(lián)體密碼的組合發(fā)生改變，進(jìn)而使其編碼的氨基酸種類和序列發(fā)生變化。移碼突變造成的肽鏈延長或者縮短，取決于移碼后終止密碼子推后或者提前出現(xiàn)。 第三十張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 C A T T G G G A C A C C T G T A C C A G T A A C C C T G T G G A

13、 C A T G G T C A T A T T C A C C T G T A C C A G T A T A A G T G G A C A T G G T C A T T C A C C T G T A C C A G T A A G T G G A C A T G G T (1) (2) 正常(1)插入2 對 (2)插入4 對插入/缺失非3的倍數(shù)：后面整個密碼組合改變第三十一張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十二張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月插入/缺失3的倍數(shù)：多/少幾個密碼，后面不改變第三十三張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月一類介于一個或幾個堿基變異

14、與細(xì)胞遺傳學(xué)變異之間的一大類變異，又稱結(jié)構(gòu)變異，常以1Kb為界. 可為缺失、重復(fù)或復(fù)雜性改變?？衫奂耙粋€，多個或部分基因，也可完全位于基因外的部位. 缺失重復(fù)重排（二）、 片段突變第三十四張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十五張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月動態(tài)突變又稱為不穩(wěn)定三核苷酸重復(fù)序列突變，是基因組中串聯(lián)重復(fù)的三核苷酸序列隨著世代的傳遞而拷貝數(shù)逐代累加的突變方式。二 動態(tài)突變第三十六張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月脆性X綜合征（fragile X syndrome）是一個發(fā)現(xiàn)由于動態(tài)突變導(dǎo)致的遺傳病Fra X 在5端非編碼區(qū)有一段不穩(wěn)定的DNA序列，由（

15、CGG）n 三核苷酸重復(fù)序列構(gòu)成。正常人： n=6-60前突變： n=60-200 無臨床表現(xiàn)，攜帶者全 突變： n=230以上 表現(xiàn)出癥狀，重復(fù)越長癥狀越重。第三十七張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月脆性 x綜合征中重度智力低下、頭大、方額、長臉、大耳朵、大睪丸。第三十八張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月此外還有：（CTG）n三核苷酸突變：強(qiáng)直性肌萎縮（CAG）n 三核苷酸突變：Huntington舞蹈癥第三十九張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié)、基因突變的后果第四十張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月1 . 變異后果輕微，對機(jī)體不產(chǎn)生可察覺的效應(yīng)。從進(jìn)化的角度來看，這種突變稱為中性突變。例如酶的各種的多態(tài)性。2 . 產(chǎn)生遺傳易感性 ( genetic susceptibility )。第四十一張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月3 . 造成正常人體生物化學(xué)組成的遺傳學(xué)差異。這種差異一般對人體沒有影響。例如血清蛋白的類型、ABO 血型，HLA 的不同類型和各種同工酶型。但是在某種情況下也會發(fā)生嚴(yán)重的后果，例如不同血型間輸血、不同 HLA 型將的同種移植產(chǎn)生排斥反應(yīng)等等。第四十二張，PPT共四十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 4 . 可能給個體的生育能力和生存帶來一定的好處。例如，HbS 這個突變基因就是如此。 HbA HbA 正常個體