04基因突变课件

1、The capacity to blunder slightly is the real marvel DNA.Without this special attribute ,we would still be anaerobic bacteria and there would be no music. Lewis Thomas基因突变以突变研究基因的结构与功能基因突变？Mutation是什么？Mutation是如何发生的？Mutation发生的原因是什么？Mutation对生物体产生了什么样的影响？Mutation使我们了解了基因的什么特性？一、对突变的认识1901年De.vries 在他

2、的突变学说中首次使用了mutation 一词。细菌研究中有关“ 适应”与“突变” 的争论。 细菌动力学提出的非遗传学的药物适应理论。Luria.S.E 和Delbruck.M 细菌从病毒抗性到对病毒敏感性的突变适应论者的实验：用少量DDT放到果蝇培养瓶内，连续培养十几代，果蝇群体的抗药性增加几百倍。适应？突变？一 雌、一雄成对培养繁育成100对100个家系（每个家系中200对）将每个家系分为2份（2100家系）一份接触药物一份不接触药物淘汰死亡率高的家系99个循环挑选、淘汰得到抗性家系选出与接触药物对应的死亡率低的家系1个，一份接触药物一份不接触药物繁衍成100个家系，一分为二支持突变的实验S

3、alvador Luria和Max Delbruckd的突变实验（1943年）老虎机与基因突变影印培养法Lederberg, 1952年二、基因突变的概念和特征概念及其类别1 概念 point mutationMutations:Are heritable changesin base sequences that modify theinformation content of DNA.2 类别 * 根据基因突变的起源a 自发突变 spontaneous mutationb 诱发突变 induced mutation* 根据突变后不同的表现型改变a 可见突变b条件致死突变c 致死突变d 生化

4、突变突变的DNA变化点突变 碱基替换转换：嘌呤与嘌呤，嘧啶与嘧啶（多见）颠换：嘌呤与嘧啶（少见）移码突变插入、丢失12个碱基缺失突变缺失大片段DNA突变的DNA变化基因突变的一般特征突变频率一个世代或一段时间内发生突变的个体占总体数目的比例。(1)体细胞的基因突变 (2)性细胞基因突变基因突变的时期和部位基因突变的多方向性Aa1a2a3Aa基因突变的重演性突变的平行性亲缘关系相近的物种因遗传基础近似，往往发生相似的基因突变。突变的有利性与有害性突变的重演性和平行性forward mutation , reverse mutation基因突变的可逆性E.coli his+his-2 X 10-6

5、4 X 10-8正突变和回复突变哪个频率高？为什么？显性突变的表现 隐性突变的表现M1 dd DDM 2 Dd Dd DD Dd dd DD Dd dd DD DD Dd dd dd基因突变的表现为什么一些突变是显性的？显性突变Dominance, Recessive and Incomplete dominance为什么一些突变是隐性的？三、基因突变测定基因突变测定的一般内容1 测定变异是否真实遗传2 测定是隐性还是显性3 突变频率突变型的检出1 链孢酶生化突变的测定2 果蝇突变型的测定链孢酶突变的测定与应用果蝇性连锁突变的测定测定果蝇性连锁致死突变的ClB法（常用于鉴定X染色体上的突变），

6、H. J. Muller果蝇常染色体突变检出平衡致死系的构建：翘翅(cy+/+)星眼(+S/+)翘翅星眼(cy+/+S)?果蝇常染色体突变检出四、基因突变的分子基础自发突变DNA复制错误自发损伤非对等交换转座子碱基变化不对等交换和转座诱发突变物理及化学诱变射线，高能粒子碱基类似物烷化剂嵌合剂诱变因素及其作用物理诱变因素射线的类别电离射线 ：、射线和不同能量的的中子等粒子辐射，还包括射线和 X射线等电磁波辐射。非电离辐射：能量小，不足以引起物质电离，如紫外线。辐射对遗传物质的作用物理学效应： 电离和激发的直接作用 电离辐射对遗传物质的作用化学效应：(间接)电离辐射的化学效应水的射解 H2O 电离

7、辐射 H2O+ e H2O + e H2OH2O+ H2O H+ + OH0H2O- H2O OH- + H0H+ + OH- H2O自由基反应自由基互起反应： H0 + OH0 H2O H0 + H0 H2 OH 0 + OH0 H2O2过氧化氢酶解和过氧基生成： 2H2O2 过氧化氢酶 2H2O + O2 H0 +O2 HO02 辐射对遗传物质的诱变作用放射生物学的时间效应电离辐射效应的两点表现a . 突变与剂量的关系b. 辐射的累积作用剂量与剂量率剂量： 受照射物质每一单位质量所吸收的能量数。 D H= M 剂量单位 ： R(伦琴) 1R=2.58x104 c/kg rad(拉德) 1r

8、ad=102Gy , 1Gy=1J/kg剂量率（照射强度）：单位时间内所接受的剂量。R/min 或R/h常用射线1 x射线 , 射线 属于电磁辐射。 X射线 由X射线机发出，属核外产生的射线，波长范围200.06Ao 穿透力不很强，易防护。 射线 由放射性元素 60Co 、 127Cs等产生，波长范围在1Ao以下，穿透力强，主要用于外照射。2 射线是带负电的电子流，常由32P、 35S等同位素核衰变产生能量较低，做内照射。3 中子 从235U原子反应堆中产生，依能量大小可以分为快中子、 慢中子、热中子等。中子不带电，所以很容易穿过任何元素的核，在中子的作用下，可以发射出光量子、质子和粒子的核反

9、应。非电离辐射对遗传物质的作用紫外线是一种电磁波，能量(3-5eV)长波紫外（UVA，320400nm)中波紫外（UVB，280320nm)短波紫外（UVC，200280nm)直接作用、间接作用紫外线的碱基损害紫外辐射引起的皮肤损害日晒伤慢性日光性皮肤损伤多形性日光疹外源性光感性皮炎Bloom综合症Cockayne综合症着色性干皮症辐射引起DNA分子结构的多种变化环境低水平辐射刺激生命活动辐射兴奋代谢理论低水平辐射刺激生长、繁衍化学诱变因素1 化学诱变的意义拟辐射物质，损伤小、突变谱不广、特异性2 化学诱变因素的类别及其作用 第一类 烷化剂 如乙烯亚胺(EI)、硫酸二乙酯(DES) 、甲基磺酸

10、乙酯(EMS)、 亚硝基甲脲(NMU)等。 第二类 碱基类似物 如 5-溴尿嘧啶(5-BU)、2氨基嘌呤(AP)等。第三类 能引起DNA分子中碱基增、减的物质 如丫啶类染料、ICR类化合物(氮芥类衍生物)诱变作用的分子机制碱基替代transitiontransversion5溴尿嘧啶诱发的碱基对转换AHAATTTHHHCCCG亚硝酸的作用碱基替代的遗传表现(1)产生终止密码 nonsense mutation DNA -ATG- -ATT- mRNA -UAC- -UAA- protein Tyr stop(2)产生新密码 missense mutation人血红蛋白 链第63位氨基酸镰刀形贫

11、血病的氨基酸变化简并性减少了氨基酸替代密码改变但氨基酸不改变碱基替代突变的抑制突变无义突变的抑制突变错义突变的抑制突变移码突变突变热点和增变基因Hot spots of mutations（突变热点）(S.Benzer) T4phage 诱变筛选出1500个rII 基因突变体。 rIIA 包含1800bp, rIIB包含850bp。但是rIIA 有200个突变位点，rIIB有108个突变位点。突变热点形成的原因可能是5甲基胞嘧啶(MeC)的存在。C U (氧化脱氨)MeC T (氧化脱氨) Mutator genes（增变基因） DNA 多聚酶基因dam基因突变告诉我们什么？突变是怎样产生的？

12、突变的特性有什么？突变如何表现？突变的分子基础是什么？诱变如何产生？基因突变与染色体畸变的联系、区别？基因突变与人类健康fragile X syndrome橙剂遗祸血友病肥胖基因人类中某些遗传病的突变频率白化病 28x10-6苯丙酮尿症 25x10-6 血友病 27x10-6 色盲 28x10-6 鱼鳞病 11x10-6 肌肉退化症 43x10-6 小眼球症 5x10-6fragile X syndromeAmplification of the tripletrepeat CGG correlates withthe fragile X syndrome FMR-1: Fragile -x-

13、associatedmental retardation fragile X染色体越战遗祸(2000.4.1参考消息)橙剂 维多利亚家谱肥胖症与基因ob（obese）基因基因突变及应用突变修复、突变对基因结构影响和诱变育种一、突变形成与DNA损伤修复光复活酶修复Photoreactivation波长400nm可见光激活Excision repair切除修复DNA修复系统recombination repair重组修复SOS修复SOS修复系统是一种旁路修复系统。错误修复引起的突变诱变剂启动复制后修复体系。SOS修复与错误修复二、突变技术的应用定点突变 (site-directed mutagenesis)PCR技术用于定点突变M13噬菌体用于定点突变人工合成靶碱基及其附近序列的核苷酸(15-20bp)与M13噬菌体互补克隆分子杂交DNA 聚合酶作用下合成互补链导入E.coli中得到突变克隆基因组替换通过突变了解基因结构及功能互补测试绘制遗传图果蝇眼色的突变互补测试互补测试绘制遗传图重组如何产生回复突变？诱变育种植物辐射育种(1)辐射育种的特点扩大突变谱、 缩短育种时间、有效改善