课件：第二十一基因突变.ppt

第二十一章基因突变,第一节 基因突变的类型,体细胞突变（somatic mutation） 生殖细胞突变（germ-line mutations） 转换（transition）是指同类碱基之间的替换。 颠换（transversion mutation）是嘌呤与嘧啶之间的替换。,突变类型,中性突变（neutral mutation）多肽链中相应位 点发生的氨基酸的取代并不影响蛋白质的功能; 沉默突变（silent mutation）蛋白质中相应位点 是发生了相同氨基酸的取代，即同义突变。 移码突变（frameshift mutation） 回复突变（reverse mutation）， 一类是正向突变（forward mutation）突变方向是从野生型向突变型；另一种是回复突变，其突变方向是从突变型向野生型 抑制突变（suppressor mutation）突变的作用还可以通过其它位点的突变而得到减少或校正。,第二节 突变的原因,一.自发突变（spontaneous mutations） 突变率（mutation rate）是指在单位时间内某种突变发生的概率. (一) DNA复制错误 (二) 自发的化学变化 1. 脱嘌呤（depurination） 2. 脱氨（基）(deamination)作用 3. 氧化作用损伤碱基（oxidatively damaged bases）,(一)DNA复制错误,(二) 自发的化学变化 1.脱嘌呤,2.脱氨基,3.氧化损伤,过氧化物原子团（O2-） （H2O2），（-OH）等需氧代谢的副产物都是有活性的氧化剂， 它们可导致DNA的氧化损伤， T氧化后产生T乙二醇， G氧化后产生8-氧-7,8二氢脱氧鸟嘌呤、8-氧鸟嘌呤(8-O-G)或“ GO”， GO可和A错配，导致GT。,二. 诱发突变,(一) 放射线 紫外线、 X-射线、 射线、 宇宙射线 (二) 化学物质 1.碱基类似物 (1) 5-溴尿嘧啶（5-bromouracil,5-BU） (2) 氨基嘌呤（2-aminopurine 2-AP） (3) 迭氮胸苷（AZT, azidothymidine）,2.碱基的修饰剂 (1) 亚硝酸（introus acid, NA） (2) 羟胺 (3) 烷化剂，它们的作用是使碱基烷基化 3.DNA插入剂 原黄素（proflavin） 吖啶橙（acridine orange） 溴化3,8-二氨基-5-乙基-6-苯基菲啶鎓 （etnidium bramide） ICR的复合物等,(一) 紫外线诱发胸苷二聚体,(二) 化学物质 1.碱基类似物,（1）5-溴尿嘧啶和T很相似，仅在第5个碳元子上由Br取代了甲基 5-BU有，酮式，烯醇式两种异构体，可分别与A及G配对结合,(2) 2-氨基嘌呤(2-AP)也是碱基的类似物，有正常状态和稀有状态两种异构体，可分别与T和C配对结合。当2-AP掺入到 DNA复制中时，由于其异构体的变换而导致AT G C,2. 碱基的修饰剂 (1) 亚硝酸（introus acid, NA）有氧化脱氨作用，可使G第2个碳原子上的氨脱去，产生黄嘌呤（xanthine,x），次黄嘌呤 (H) 仍和C配对，故不产生转换突变。但C和A脱氨后分别产生U和次黄嘌呤H，产生了转换，使CG转换成AT，AT转换成GC,（2）羟胺只特异地和胞嘧啶起反应，在第4个C原子上加-OH，产生4-OH-C，此产 物可以和A 配对，使CG转换成TA,(3)烷化剂如甲基黄酸乙脂（EMS）,氮芥(NM),甲基黄酸甲脂（MMS）,亚硝基胍（NG）等，它们的作用是使碱基烷基化，EMS使G的第6位烷化，使T的第4位上烷化，结果产生的O-6-E-G和 O-4-E-T分别和T、G配对，导致GC对转换成AT对；TA对转换成CG,3.DNA 插入剂,2019/8/5,27,可编辑,4. 体外定点突变,1985年加拿大的Michael Smith建立，于1993年获得了诺贝尔化学奖。 具体方法有三种： （1）聚核苷酸介导的用单链模板定点突 变； （2）双引物法定点突变； （3）用掺入U的单链为模板进行聚核苷 酸介导的体外定点突变。,用 Ames法检测诱变剂,第三节 突变和人类疾病,自发突变和人类的疾病 一.重复序列异常所引起的遗传病 线粒体的脑脊髓病（mitochondlrial encephalomyopathies)是线粒体重复顺序之间产生缺失所致。 脆性X染色体综合征 X-连锁脊髓和延髓肌娄缩，也称Kennedys症 强直性肌营养不良（Myotonic dystrophy）,(二) 诱发突变和人类的肿瘤,第四节 DNA的修复机 一.直接修复（Direct repair） (一) 通过DNA聚合酶校正修复 (二)光复活反应 光复活（photoreactivation）或光修复（light repair） 光裂合酶（photolyase),由phr 基因编码 烷基转移酶（Alkyltransferases）,(一) 一般切除修复 切除修复(excixion-repair) 暗修复（dark repair） 短-补丁修复（short-patch repair） 长-补丁修复（long-patch repair） 着色性干皮病（Xeroderma pigmentosum）是一种切除修复酶的缺陷,二 切除修复（excixion-repair）,在E.coli中的切除修复系统,损伤：突变的碱基错配或改变DNA结构,剪切：内切酶在损伤碱基位点两侧剪切,切除：外切酶除去切口间的DNA,合成：DNA pol 合成取代DNA,连接酶封闭缺口,Uvr系统在修复各阶段中的作用 UvrAB识别损伤； UvrBC在DNA上切一缺口； UvrD使被标记区解旋,(二) 特殊切除修复途径,(1) AP核酸内切酶修复途径 AP位点 :无嘌呤（apurinic）和 无嘧啶（apyrimidinic）位点 (2) 糖基酶修复途径 (3)GO系统,三、复制后修复,(一) 错配修复（mismatch repair） (1) 识别错配的碱基对； (2) 对错配的一对碱基要能准确区别哪一个 是错的，哪一个是对的； (3) 切除错误的碱基，并进行修复合成。,MutS,MutL,MutS,MutH,MutS识别错配 位点,并易位到 GATC位点。 MutH在GATC 位点剪切非甲 基化链，内切酶从GATC到错配位点降解 DNA,(二)重组修复（recombination-repain）,在E.coli中的提取(retrival)系统,(三) SOS修复系统,差错倾向修复