基因突變講稿

1、關(guān)于基因突變1第一張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月2第一節(jié) 基因突變的概說 一、基因突變率 二、體細(xì)胞突變與生殖細(xì)胞突變 三、基因突變的時期 四、突變的類型 五、突變的特征第二張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月3一、基因突變率 突變的概念 基因突變（gene mutation）基因突變（gene mutation）：是指一個基因內(nèi)部可以遺傳的結(jié)構(gòu)改變，是基因分子內(nèi)部在某種條件作用下所發(fā)生的一個或幾個核苷酸的改變，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)蛋白或酶的改變，從而影響有機(jī)體的大小、品質(zhì)、顏色、結(jié)構(gòu)和生長率等性狀的改變。 基因突變一般在染色體結(jié)構(gòu)上是看不到的，所以又稱點(diǎn)突變（point mutatio

2、n）。第一節(jié) 基因突變的概說 一、基因突變率二、體細(xì)胞突變與生殖細(xì)胞突變 三、基因突變的時期 四、突變的類型五、突變的特征第三張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月4第四張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月5 突變體（mutant）或稱突變型。由于基因突變而表現(xiàn)突變性狀的細(xì)胞或個體。突變率（mutation rate）的估算 突變率的估算因生物生殖方式而不同： 有性生殖的生物。是用每一配子發(fā)生突變的概率，即用一定數(shù)目配子中的突變配子數(shù)表示。 第一節(jié) 基因突變的概說 一、基因突變率二、體細(xì)胞突變與生殖細(xì)胞突變 三、基因突變的時期 四、突變的類型五、突變的特征第五張，PPT共九十七頁，創(chuàng)

3、作于2022年6月6舉例：玉米子粒7個基因的自然突變率，彼此各不相同（表7-1） 高等植物中基因突變率為110-5-110-8，即在十萬至一億個配子中只有一個發(fā)生突變，可見自然突變的頻率很低。第一節(jié) 基因突變的概說 一、基因突變率二、體細(xì)胞突變與生殖細(xì)胞突變 三、基因突變的時期 四、突變的類型五、突變的特征第六張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月7 表 玉米子粒7個基因的自然突變率基 因 表現(xiàn)的性狀 測定配子數(shù) 觀察到的 每百萬個配子 突變數(shù) 中平均突變率 R 子 粒 色 554,786 273 492.0 I 抑制色素的形成 265,391 28 106.0 Pr 紫 色 647,10

4、2 7 11.0 Su 非 甜 粒 1,678,736 4 2.4 Y 黃 胚 乳 1,745,280 4 2.2 Sh 飽 滿 粒 2,469,285 3 1.2 Wx 非 糯 性 1,503,744 0 0第七張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月8 無性繁殖的細(xì)菌。用每一細(xì)胞世代中每一細(xì)菌發(fā)生突變的概率，即用一定數(shù)目的細(xì)菌在分裂一次過程中發(fā)生突變的次數(shù)表示。 舉例：大腸桿菌 鏈霉素抗性基因strR為410-10 乳糖發(fā)酵基因lac-為210-7 細(xì)菌一般基因突變率為110-4-110-10，變異幅度很大。第一節(jié) 基因突變的概說 一、基因突變率二、體細(xì)胞突變與生殖細(xì)胞突變 三、基因突變

5、的時期 四、突變的類型五、突變的特征第八張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月9二、 體細(xì)胞突變與生殖細(xì)胞突變1、體細(xì)胞突變 克?。╟lone)：一個祖先細(xì)胞由無性繁殖而產(chǎn)生的相同細(xì)胞群體。體細(xì)胞突變常形成一個“突變體區(qū)”，體細(xì)胞突變發(fā)生愈早， “突變體區(qū)”愈大。體細(xì)胞突變不能遺傳給后代，可通過有性途徑傳遞。2、生殖細(xì)胞突變發(fā)生在種系中，可通過參與受精而傳給下一代。第九張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月10二、基因突變的時期 時期 在任何時期都可發(fā)生，即體細(xì)胞和性細(xì)胞都能發(fā)生突變。基因突變通常是獨(dú)立發(fā)生的。 體細(xì)胞和性細(xì)胞突變頻率 性細(xì)胞的突變頻率比體細(xì)胞高，這是因?yàn)樾约?xì)胞在減數(shù)分

6、裂末期對外界環(huán)境條件具有巨大的敏感性。 第一節(jié) 基因突變的概說 一、基因突變率二、體細(xì)胞突變與生殖細(xì)胞突變 三、基因突變的時期 四、突變的類型五、突變的特征第十張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月11 性細(xì)胞和體細(xì)胞突變的傳遞與表現(xiàn) 性細(xì)胞 如果是顯性突變aaAa，可通過受精過程傳遞給后代，并立即表現(xiàn)出來。 如果是隱性突變AAAa，當(dāng)代不表現(xiàn)，只有等到第二代突變基因處于純合狀態(tài)才能表現(xiàn)出來。 第一節(jié) 基因突變的概說 一、基因突變率二、體細(xì)胞突變與生殖細(xì)胞突變 三、基因突變的時期 四、突變的類型五、突變的特征第十一張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月12體細(xì)胞 顯性突變，當(dāng)代表現(xiàn)，同

7、原來性狀并存，形成鑲合體。突變越早，范圍越大，反之越小。果樹上許多“芽變”就是體細(xì)胞突變引起的，一旦發(fā)現(xiàn)要及時扦插、嫁接或組培加以繁殖保留?！把孔儭痹谟N上很重要，有不少新品種是通過芽變選育出來的，如溫州早桔就是源于溫州密桔的芽變。第一節(jié) 基因突變的概說 一、基因突變率二、體細(xì)胞突變與生殖細(xì)胞突變 三、基因突變的時期 四、突變的類型五、突變的特征第十二張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月13表7-1 玉米子粒7個基因的自然突變率基 因 表現(xiàn)的性狀 測定配子數(shù) 觀察到的 每百萬個配子 突變數(shù) 中平均突變率 R 子 粒 色 554,786 273 492.0 I 抑制色素的形成 265,39

8、1 28 106.0 Pr 紫 色 647,102 7 11.0 Su 非 甜 粒 1,678,736 4 2.4 Y 黃 胚 乳 1,745,280 4 2.2 Sh 飽 滿 粒 2,469,285 3 1.2 Wx 非 糯 性 1,503,744 0 0第十三張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月14 基因突變的時期與表現(xiàn)1. 生物個體發(fā)育的任何時期均可發(fā)生：性細(xì)胞(突變)突變配子后代個體；體細(xì)胞(突變)突變體細(xì)胞組織器官。體細(xì)胞突變的保留與芽變選擇。2. 性細(xì)胞的突變頻率比體細(xì)胞高：性母細(xì)胞與性細(xì)胞對環(huán)境因素更為敏感。3. (等位)基因突變常常是獨(dú)立發(fā)生的：某一基因位點(diǎn)發(fā)生并不影響其

9、等位基因，一對等位基因同時發(fā)生的概率非常小(突變率的平方)。4. 突變時期不同，其表現(xiàn)也不相同：第十四張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月15高等生物基因突變時期與性狀表現(xiàn)突變時期顯性突變隱性突變(或下位性突變)高等生物性細(xì)胞突變當(dāng)代表現(xiàn)突變性狀。突變當(dāng)代不表現(xiàn)突變性狀，其自交后代才可能表現(xiàn)突變性狀。體細(xì)胞突變當(dāng)代表現(xiàn)為嵌合體，鑲嵌范圍取決于突變發(fā)生的早晚。突變當(dāng)代不表現(xiàn)突變性狀，往往不能被發(fā)現(xiàn)、保留。低等生物(單倍體)有性生殖表現(xiàn)突變性狀表現(xiàn)突變性狀無性生殖表現(xiàn)突變性狀表現(xiàn)突變性狀第十五張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月16四、突變的類型1、根據(jù)突變的分子機(jī)理，突變可分為以下三

10、種： 轉(zhuǎn)換（transition）：指分子中的嘌呤為另一種嘌呤或嘧啶為另一種嘧啶所取代而引起的突變。 顛換（transversion），指DNA分子中的嘌呤被嘧啶取代或嘧啶被嘌呤取代所引起的突變。 移碼突變（frameshift mutation）：指分子中插入或缺失一個或少數(shù)幾個核苷酸，使整個閱讀框改變而引起的突變。第十六張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月17根據(jù)突變引起的表型特征，可將突變分為： 形態(tài)突變（morphological mutation），或稱可見突變 ，是泛指能造成外形改變的突變。 致死突變（lethal mutation）：是指能造成個體死亡的突變，致死突變型又可

11、分為全致死突變型（以上死亡），亞致死突變（50%90%死亡）；半致死突變（10%50%死亡）和弱致死突變（10%以下死亡）。 3條件致死突變（conditional lethal mutation)：指在一定條件下表現(xiàn)致死效應(yīng)，而在其它條件下可以存活的突變。 4生化突變（biochemical mutation)：指沒有形態(tài)效應(yīng)，但導(dǎo)致某種特定生化功能改變的突變。第十七張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月18與突變有關(guān)的幾個概念 同義突變（same sense or synonymous mutation）：指雖然基因已發(fā)生突變，但仍編碼同一種氨基酸，這是因?yàn)槊艽a子有簡并性。 無義突變（

12、nonsense mutation）：是指由于突變而使其某一編碼子突變?yōu)榻K止密碼子（UGA,UAG，UGG）。 錯義突變（mis-sense mutation）：又稱歧義突變，是指由于突變而導(dǎo)致多肽鏈上氨基酸的改變，大多數(shù)的突變屬于此類。 延長突變（elongation mutation）：這是一類剛好與無義突變相反的突變，是由于終止密碼子突變?yōu)榫幋a子，使肽鏈延長。 第十八張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月19回復(fù)突變（back or reverse mutation）：是指由突變型四復(fù)為野生型的突變。 抑制基因突變（suppressor mutation）：是指一個基因的突變表型可因

13、另一基因的突變而發(fā)生改變，后一個基因就稱為抑制基因。 極性突變（polarity or polar mutation）：指操縱子中靠近操縱基因的結(jié)構(gòu)基因發(fā)生突變（無義突變），除了影響它自身外，還將影響下游基因聽編碼的蛋白質(zhì)的量，這種現(xiàn)象稱為極性效應(yīng)，這種突變就稱為極性突變。 第十九張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月20五、 基因突變的一般特征 1、突變的重演性和可逆性 2、突變的多方向性和復(fù)等位基因 3、突變的有害性和有利性 4、突變的平行性 5、突變的稀有性第一節(jié) 基因突變的概說 一、基因突變率二、體細(xì)胞突變與生殖細(xì)胞突變 三、基因突變的時期 四、突變的類型五、突變的特征第二十張，P

14、PT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月211、突變的重演性和可逆性 重演性 同一突變可以在同種生物的不同個體間多次發(fā)生，稱突變的重演性。表7-1列舉玉米子粒的7個基因的前6個在多次試驗(yàn)中都出現(xiàn)過類似的突變。 第一節(jié) 基因突變的概說 一、基因突變率二、體細(xì)胞突變與生殖細(xì)胞突變 三、基因突變的時期 四、突變的類型五、突變的特征第二十一張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月22可逆性 顯性基因A可以突變?yōu)殡[性基因a，反之亦可。通常把Aa稱為正突變，aA為反突變。（通常用u表示正突變頻率、v表示反突變頻率），則：正突變uA=a反突變v第一節(jié) 基因突變的概說 一、基因突變率二、體細(xì)胞突變與生殖細(xì)胞突變

15、 三、基因突變的時期 四、突變的類型五、突變的特征第二十二張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月23 正反突變的頻率不一，一般正反, 即UV，原因野生型內(nèi)基因座都可能發(fā)生突變，但回復(fù)只有已改變的基因再返回。第一節(jié) 基因突變的概說 一、基因突變率二、體細(xì)胞突變與生殖細(xì)胞突變 三、基因突變的時期 四、突變的類型五、突變的特征第二十三張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月242、突變的多方向性和復(fù)等位基因 多方向性 Aa1， Aa1， Aa2， Aan 復(fù)等位基因 定義：位于同一基因座位上的各個等位基因。第二十四張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月25 如上，A、a1、a2、an彼此組

16、成一對等位基因，它們?nèi)w組成復(fù)等位基因。 復(fù)等位基因存在于同一類型的不同個體里 如AA，Aa1，a2 a3， aman 舉例 玉米自交不親和性有25個復(fù)等位基因， S1 S2 S15 第二十五張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月26人類的ABO血型遺傳 三個等位基因IA、IB、i IA、IB對i為顯性， IA和IB無顯性隱性關(guān)系，可各自發(fā)生作用，組成6種基因型和4種表現(xiàn)型 表現(xiàn)型（血型） 基因型 A IAIA ，IA B IB IB ，IB AB IA IB O ii第二十六張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月27 P OO血型 ABO血型 ii ii IA IB ii 配子 i

17、i 配子IA IB i F1 ii O血型 IAi IBi A型 B血型第二十七張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月28 人類ABO血型的復(fù)等位基因人類紅細(xì)胞表面抗原的特異性由3個復(fù)等位基因IA，IB，i決定。其中IA，IB對i均為顯性；IA，IB間為共顯性。3種基因兩兩組合可能形成6種基因型、4種紅細(xì)胞表面抗原反應(yīng)類型，如下表所示(其中用IO表示i)：第二十八張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月293、突變的有害性和有利性 有害性 大多數(shù)是有害的 致死突變 例： 植物的白化突變 綠株WW 綠株Ww 1WW:2Ww:1ww 3綠苗:1白苗(死亡)第二十九張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于

18、2022年6月30 多數(shù)為隱性致死（recessive lethal），也有少數(shù)顯性致死（dorminant lethal）。 伴性致死（sexlinked lethal） 即致死突變發(fā)生在性染色體上。 致死突變一般不利，但也有利，如用于檢測基因突變和控制個體的平衡致死品系。 第三十張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月31中性突變 控制一些次要性狀基因，即使發(fā)生突變，也不會影響生物的正常生理活動，因而仍能保持其正常的生活力和繁殖力，為自然選擇保留下來。稱之，如水稻芒的有無等。第三十一張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月32 突變的有害有利性的相對性 突變有害性是相對的，在一定條件下

19、可以轉(zhuǎn)化，如矮桿雄性不育，對人或其他條件卻有利，如落粒性、對生物有利，但對人不利。第三十二張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月334、突變的平行性 定義 親緣關(guān)系相近的物種因遺傳基礎(chǔ)比較近似，往發(fā)生相似的基因突變，稱突變的平行性。與瓦維洛夫提出“遺傳變異的同型系”說一致。 意義 根據(jù)以上學(xué)說，當(dāng)了解到一個物種或?qū)賰?nèi)具有那些變異類型，就能預(yù)見近緣的其他物種或?qū)僖餐瑯哟嬖谙嗨频淖儺愵愋?。第三十三張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月34表7-2 禾本科部分物種的品種（族）子粒性的變異 遺傳變異的性狀 黑 小 大 燕 黍 高 玉 水 冰 麥 麥 麥 麥 梁 米 稻 草 白色 + + + +

20、 + + + + 紅色 + + + + + + +顏色 綠色(灰綠色) + + + + + + + + 黑色 + + + + + + 紫色 + + + + + + 圓形 + + + + + + + +形狀 長形 + + + + + + + + + 玻璃質(zhì) + + + + + + + + +品質(zhì) 粉 質(zhì) + + + + + + + + + 蠟 質(zhì) + + + + +第三十四張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月355、突變的稀有性 正常情況下突變率很低： 高等生物中的自發(fā)突變率： 110 5 110 10 細(xì)菌中的自發(fā)突變率 110 4 410 10 第三十五張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于20

21、22年6月36第二節(jié) 基因突變與性狀表現(xiàn)一、顯性突變和隱性突變的表現(xiàn)二、大突變和微突變的表現(xiàn)第三十六張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月37一、顯性突變和隱性突變的表現(xiàn) 顯性突變 表現(xiàn)早純合慢，當(dāng)代（第一代）就能表現(xiàn)，第二代能純合，而檢出純合突變體則需到第三代，如圖。 體細(xì)胞顯性突變，當(dāng)代以嵌合體表現(xiàn)，要選出純合體，須通過有性繁殖自交兩代。 第三十七張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月38 顯性突變的表現(xiàn) dd第1代（M1） Dd第2代（M2） 1DD：2Dd: 1dd第3代（M3） DD 1DD:2Dd:1dd dd 自交自交突變發(fā)生第三十八張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年

22、6月39 隱性突變 表現(xiàn)得晚純合快，第二代表現(xiàn)，第二代純合，檢出在第二代。 體細(xì)胞 隱性突變，當(dāng)代不表現(xiàn)，要使其表現(xiàn)只需有性繁殖自交一代。 突變的表現(xiàn)與植物繁殖方式 自花授粉作物，只要自交即可分離出來，異花授粉作物，要進(jìn)行人工自交或互交 ，否則長期保持異質(zhì)。第三十九張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月40隱性突變的表現(xiàn) DD第1代（M1） Dd第2代（M2） 1DD：2Dd: 1dd自交突變發(fā)生第四十張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月41二、大突變和微突變的表現(xiàn) 大突變 突變效應(yīng)表現(xiàn)明顯，容易識別。質(zhì)量性狀的突變大都屬之。第四十一張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月42微突

23、變 效應(yīng)表現(xiàn)微小，較難察覺。數(shù)量性狀的突變屬之。 微突變可以積累大的變化 微突變中出現(xiàn)的有利突變大突變。所以微突變對育種有利。第四十二張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月43 第三節(jié) 基因突變的分子基礎(chǔ) 一、自發(fā)突變 二、誘發(fā)突變 三、誘發(fā)突變與人類癌癥第四十三張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月44一、自發(fā)突變 在自然狀況舊產(chǎn)生的突變（一）在DNA復(fù)制中造成錯誤1、錯義突變指DNA分子中堿基的替換，使蛋白質(zhì)分子中某一種氨基酸轉(zhuǎn)換為另一種氨基酸的突變類型。 堿基替換有兩種類型：轉(zhuǎn)換：一個嘧啶堿取代另一個嘧啶堿，或一個嘌呤堿取代另一個嘌呤堿，這種置換方式稱為轉(zhuǎn)換。顛換：一個嘧啶堿取代

24、另一個嘌呤堿，或一個嘌呤堿取代另一個嘧啶堿，這種置換方式稱為顛換。 例如人的正常血紅蛋白（HbA）變成廉形紅細(xì)胞貧血（HbS）以及地中海貧血（HbC），到人的血紅蛋白的鏈的第六位氨基酸一個堿基改變引起的基因突變。第四十四張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月45第四十五張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月462、移碼突變移碼突變在DNA鏈中插入或缺失一個或幾個堿基引起閱讀框改變，造成氨基酸改變或終止密碼子位置改變，這種突變成為移碼突變。 現(xiàn)在知道低等生物大腸桿菌、噬菌體Mu-1、轉(zhuǎn)座子就有插入DNA堿基序列之間引起移碼突變。3、缺失和重復(fù) 大片段的缺失和重復(fù)（超過幾個堿基對），如E.

25、colir的lacI基因中4個堿基序列在野生型中重復(fù)了3次第四十六張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月47第四十七張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月48（二）、自發(fā)損傷 自然產(chǎn)生的對DNA的損傷引起的基因突變。（1）脫嘌呤：堿基和脫氧核糖間的糖苷鍵受損，引起一個嘌呤從DNA上脫落。 （2）脫氨基：胞嘧啶脫氨基后變?yōu)槟蜞奏?，形成G-C對變?yōu)锳-T對。 （3）氧化性損傷堿基：活潑氧化物對DNA本身的氧化損傷，也能引起突變。第四十八張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月49HHAH C CT T AGT C第四十九張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月50自發(fā)突變的原因 (一)

26、 DNA復(fù)制錯誤(二) 自發(fā)的化學(xué)變化 1. 脫嘌呤（depurination） 2. 脫氨（基）(deamination)作用 3. 氧化作用損傷堿基（oxidatively damaged bases）DNA復(fù)制錯誤“脫氨基第五十張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月51二、誘發(fā)突變（一）物理因素誘變 只限于各種電離輻射和非電離輻射 1. 電離輻射誘變 包括射線、射線和中子等粒子輻射，還包括r射線和射線等電磁波輻射。中子的誘變效果最好。根據(jù)輻射（照射）的方法，可分為“內(nèi)”和“外”照射。 第五十一張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月52 外照射 即輻射源與接受照射的物體之間要保持一

27、定的距離，讓射線從物體之外透入物體之內(nèi)，在體內(nèi)誘發(fā)基因突變。射線、r射線和中子都適用于“外照射”。 內(nèi)照射 即用浸泡或注射的方法，使其滲入生物體內(nèi)，在體內(nèi)放出射線進(jìn)行誘變。 第五十二張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月53 和射線的穿透力很弱，故只能用“內(nèi)照射”。實(shí)際應(yīng)用時，一般不用 射線，只用射線。射線常用輻射源是P32和S35，尤以P32使用較多 電離輻射致變的機(jī)理 照射原發(fā)電離次級電離 基因分子結(jié)構(gòu)改組基因突變 輻射劑量及表示方法 定義：單位質(zhì)量被照射的物質(zhì)所吸收的能量數(shù)值，稱為輻射劑量。第五十三張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月54 射線和r射線：用“倫琴”（r）表示，即

28、在1克空氣中吸收83爾格（erg）輻射的能量。 中子：單位是“積分流量”。即每平方厘米的截面上通過的中子數(shù)（n/cm2）。 射線：用“微居里”表示。具體是每克物質(zhì)吸收多少“微居里”（cu）的放射性同位素。 微居里是放射強(qiáng)度單位，表示每秒鐘有3-7104個原子核發(fā)生蛻度。第五十四張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月55 基因突變的頻率與輻射劑量成正比，即劑量增加一倍，突變頻率增加一倍，但突變率不受輻射強(qiáng)度的影響。 輻射強(qiáng)度是指單位時間內(nèi)照射的劑量數(shù)，即劑量率，倘若照射劑量不變，不管單位時間內(nèi)所照射是多還是少，基因突變率總是保持一致。原理：物理激發(fā)產(chǎn)生自由基和自由原子造成核酸和蛋白質(zhì)分子損傷

29、DNA或染色體變化 第五十五張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月56 2. 非電離輻射誘變 種類：UV 作用機(jī)理 激發(fā)作用離折配對差錯突變 主要是在相鄰的兩個堿基之間產(chǎn)生光生成物嘧啶二聚體，如胸腺嘧啶二聚體，從而影響DNA的復(fù)制。 適用 微生物、配子 第五十六張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月57（二）化學(xué)因素誘變 簡史 1941年Auerbach和Robson第一次發(fā)現(xiàn)芥子氣可以誘發(fā)基因突變。 1943年Oehlkers第一次發(fā)現(xiàn)氨基甲酸乙酯(NH2COO2H5）可以誘發(fā)染色體結(jié)構(gòu)的變異 化誘的特點(diǎn) 某些化學(xué)藥物的誘變作用是有特異性的，即一定性質(zhì)的藥物能夠誘發(fā)一定類型的變異。

30、第五十七張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月58化誘物質(zhì)的種類與作用機(jī)理 烷化劑：甲基磺酸乙酯EMS，CH3SO4（OC2H5）、硫酸二乙酯DES，SO2(OC2H5)2、乙烯亞胺（EI）等。它們都有含有一個或多個不穩(wěn)定的烷基（C2H5），這些烷基能移到電子密度較高的其他分子中去，這種通過烷基置換其它分子的氫原子的作用，叫做烷化作用。烷化劑就是通過這種烷化作用而改變基因的分子結(jié)構(gòu)，從而造成基因突變。第五十八張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月59如甲基黃酸乙脂（EMS）,氮芥(NM),甲基黃酸甲脂（MMS）,亞硝基胍（NG）等，它們的作用是使堿基烷基化，EMS使G的第6位烷化，使T

31、的第4位上烷化，結(jié)果產(chǎn)生的O-6-E-G和 O-4-E-T分別和T、G配對，導(dǎo)致GC對轉(zhuǎn)換成AT對；TA對轉(zhuǎn)換成CG第五十九張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月60 堿基類似物：5-溴尿嘧啶（Bu）、5-溴脫氧尿核苷（BudR）、2-氨基嘌呤（Ap）等。前二者是胸腺嘧啶（T）的類似物，后 一種是腺嘌呤（A）的類似物。 其作用機(jī)理是它們的分子結(jié)構(gòu)與基因分子的堿基相似，它們在不妨礙基因復(fù)制的情況下作為組成基因的成分參入到基因分子中去。由于它們與堿基不同，它們會在復(fù)制時發(fā)生偶然配對上的差錯，從而導(dǎo)致基因突變。第六十張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月61如：5-溴尿嘧啶和T很相似，僅在第

32、5個碳元子上由Br取代了甲基 5-BU有，酮式，烯醇式兩種異構(gòu)體，可分別與A及G配對結(jié)合第六十一張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月62 抗生素：重氨絲氨酸、絲裂霉素C，它們具有破壞基因分子結(jié)構(gòu)的能力，因而造成染色體的斷裂。目前少用。 誘變方式 妨礙DNA某一成分的合成DNA結(jié)構(gòu)變化。如5-氨基尿嘧啶（妨礙嘧啶的合成） 如6-巰基嘌呤（妨礙嘌呤合成） 堿基類似物替換DNA分子中的不同堿基堿基對改變。 堿基類似物：5-溴尿嘧啶（5BU）替換 直接改變DNA某些特定的結(jié)構(gòu) 烷化劑：烷基與堿基結(jié)合改變氫鍵的結(jié)合能力T-烷基鳥嘌呤TGT（腺腺嘧啶） AT（GC-AT的替換）第六十二張，PPT共九

33、十七頁，創(chuàng)作于2022年6月63（三）生化突變1、紅色面包霉的生化突變型 Beadle紅色面包霉的生化突變型 野生型：基本培養(yǎng)基 突變型(a)：基本培養(yǎng)基+精氨酸 突變型(c)：基本培養(yǎng)基+瓜氨酸 (精氨酸) 突變型(o)：基本培養(yǎng)基+鳥氨酸 (精+瓜) 推理 紅色面包霉在合成它生活所需物質(zhì)時，要經(jīng)過一系列的生化過程，而每一個系列化過程又由一定的基因所控制。第六十三張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月64 根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)，可以推論精氨酸的合成步驟與基因的關(guān)系大致為： o 鳥氨酸 c 瓜氨酸 a 精氨酸 蛋白質(zhì) 由此可以看出，從鳥 精的合成至少需要A、C、O三個基因，其中一個基因發(fā)生突變，精

34、氨酸是不會合成的，這個實(shí)驗(yàn)證明了基因與新陳代謝的關(guān)系。Beadle 1941年根據(jù)這個實(shí)驗(yàn)研究，闡明基因是通過酶的作用來控制性狀的，于是提出“一個基因一個酶”的假說，把基因與性狀兩者聯(lián)系起來。第六十四張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月65 幾個基本概念 生化突變，由于誘變因素的影響導(dǎo)致生物代謝功能的變異。 營養(yǎng)缺陷型（auxotroph）：誘變而導(dǎo)致生物在特定的營養(yǎng)下才能生長。 野生型或原養(yǎng)型（prototroph）2、紅色面包霉生化突變的鑒定方法第六十五張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月661234511109867121314158、+維生素9、+氨基酸12、+硫胺素13、

35、+吡醇素14、+泛酸15、+肌醇第六十六張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月67三、誘發(fā)突變與人類癌癥AFB1肝癌，UV皮膚癌腫瘤抑制基因發(fā)生突變則會致癌現(xiàn)代生活中的致癌物：藥品、化裝品、食物防腐、殺蟲劑、工業(yè)試劑等?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有175種致癌劑。第六十七張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月68四、基因的人工定點(diǎn)突變( 定點(diǎn)誘變） 隨著寡聚脫氧核糖核酸化學(xué)合成法的最新進(jìn)展，應(yīng)用合成的寡聚核苷酸片段作為誘變劑，誘發(fā)基因或DNA片段中特定的核苷酸發(fā)生突變的所謂定點(diǎn)突變技術(shù)，已成為研究基因結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的最精確、最有效的手段之一。它可以根據(jù)人們的設(shè)計(jì)高頻率地誘發(fā)某一特定的核苷酸部分發(fā)生突變，

36、而且此發(fā)生突變的類型可以嚴(yán)格地取決于人們的預(yù)先設(shè)計(jì)。第六十八張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月69體外定點(diǎn)突變1985年加拿大的Michael Smith建立，于1993年獲得了諾貝爾化學(xué)獎。具體方法有三種：（1）聚核苷酸介導(dǎo)的用單鏈模板定點(diǎn)突 變；（2）雙引物法定點(diǎn)突變；（3）用摻入U(xiǎn)的單鏈為模板進(jìn)行聚核苷 酸介導(dǎo)的體外定點(diǎn)突變。第六十九張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月70第七十張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月71用 Ames法檢測誘變劑第七十一張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月721、載體法 原理：M13載體法的原理是利用人工合成帶突變位點(diǎn)的寡聚核苷酸作

37、為引物，利用M13噬菌體載體系統(tǒng)合成突變基因。具體地說就是將待誘變的基因克隆在M13噬菌體載體上，另外，人工合成一段改變了堿基順序的寡核苷酸片段（818bp），以此作為引物，在體外合成互補(bǔ)鏈，再經(jīng)體內(nèi)擴(kuò)增基因，經(jīng)此擴(kuò)增出來的基因即是突變了的基因。第七十二張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月73第七十三張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月742、法：法的原理也是利用人工合成帶突變位點(diǎn)的誘變引物，通過擴(kuò)增而獲得定點(diǎn)突變的基因或片段。 PCR定點(diǎn)誘變法可分為重組PCR定點(diǎn)誘變法和大引物誘變法兩種。 重組PCR定點(diǎn)誘變法：該方法是利用四種引物，三輪PCR反應(yīng)來進(jìn)行的。操作較為繁瑣。 大引物

38、誘變法：該方法是利用三種引物，兩輪PCR反應(yīng)來進(jìn)行的。第七十四張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月75第七十五張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月76第四節(jié) 生物體的修復(fù)機(jī)制1、DNA防護(hù)機(jī)制 （1） 簡并密碼子 CUAUUA亮氨酸 （2） 回復(fù)突變 （3） 抑制 （4） 致死和選擇 第七十六張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月772、DNA的修復(fù) （1） 光修復(fù) （2） 暗修復(fù)（切除修復(fù)） （3）重組修復(fù)（4） SOS修復(fù) 第七十七張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月78(1)光復(fù)活作用（photo reactivation）：經(jīng)UV照射后的細(xì)菌等細(xì)胞如果暴露在可見光

39、下時，存活數(shù)顯然大于在黑暗中培養(yǎng)的同一處理物。這是因?yàn)榧?xì)胞中含有一種可見光激活的酶，稱光復(fù)合酶。這種酶可與經(jīng)UV照射過的的黑暗中結(jié)合，如果經(jīng)可見光激活便可將二聚體分開來，同時酶脫離。 光復(fù)活過程已在細(xì)菌、酵母、原生動物、哺乳動物乃至人類細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)。 第七十八張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月79第七十九張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月80(2)暗復(fù)活（dark reactivation）：又稱切補(bǔ)修復(fù)（excision repair），所謂的暗復(fù)活是指修復(fù)的損傷并不需要光的激活作用，而不是指修復(fù)過程必須在暗中進(jìn)行。這一過程大約有四個酶參與，即首先由核酸內(nèi)切酶的作用下在損傷部位

40、造成單鏈斷裂，然后在核酸外切酶的作用下切除二聚體及周圍的少數(shù)幾個核苷酸，而后在DNA pol I或的作用下修補(bǔ)缺口，最后由連接酶連接成一個完整的雙鏈。第八十張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月81第八十一張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月82(3)重組修復(fù)（recombination repair）：重組修復(fù)是在DNA復(fù)制的情況下進(jìn)行的，所以又稱復(fù)制后修復(fù)。過程大致是： 帶有二聚體的單鏈仍可做為模板進(jìn)行DNA復(fù)制，但是子代DNA鏈中在與二聚體對應(yīng)的部位出現(xiàn)空隙。 有缺口的子代DNA鏈與另一完整的母鏈進(jìn)行重組，空隙由母鏈來的片段彌補(bǔ)而將空隙轉(zhuǎn)移給母鏈。 重組后，空缺已不再對著二聚體

41、部位，而是面對著另一正常的單鏈，此時在多聚酶和連接酶作用下便可完成修復(fù)過程。第八十二張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月83這種重組修復(fù)并沒有從親代中除去二聚體，在以后的復(fù)制中還必須經(jīng)過重組修復(fù)的過程。但是隨著復(fù)制的繼續(xù)，損傷的鏈將在群體中逐步“稀釋”。第八十三張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月84(4)修復(fù)系統(tǒng)：這是一種傾向于基因突變的修復(fù)過程，如果將經(jīng)UV照射的噬菌體感染經(jīng)UV輕度照射的E.coli可以看到噬菌體的存活數(shù)和突變型都比感染不經(jīng)UV照射的E.coli為高。這一事實(shí)說明經(jīng)UV輕度照射的E.coli細(xì)胞中出現(xiàn)一種對于噬菌體DNA損傷修復(fù)的功能，可是在修復(fù)的過程中卻帶來

42、了基因突變。 這是一種帶來差錯的修復(fù)，認(rèn)為是細(xì)菌對外界環(huán)境的應(yīng)急反應(yīng)，故稱修復(fù)系統(tǒng)。 SOS修復(fù)系統(tǒng)也作用于細(xì)菌本身的DNA。第八十四張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月85DNA損傷修復(fù)的缺陷：DNA損傷修復(fù)的缺陷將帶來嚴(yán)重的后果?？蓪?dǎo)致細(xì)胞的突變，甚至死亡。人的DNA損傷修復(fù)的缺陷也將帶來多種疾病。如著色性干皮?。▁eroderma pigmentosum,XP）是一種常染色體隱性遺傳?。ˋR）。該病的病人是因?yàn)榕cDNA損傷修復(fù)相關(guān)的基因突變引起的，90%的病人在20歲之前就已經(jīng)發(fā)生了皮膚癌。第八十五張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月86第八十六張，PPT共九十七頁，創(chuàng)作于2022年6月87 第五節(jié) 基因突變的檢出 1、微生物突變子的篩選：微生物突變子的