分子生物学 第四章

第四章

突变、重组、修复

基因组改变基因组改变是进化的基础基因组改变的类型：1)突变(mutation)小范围序列改变单个或几个核苷酸的替换、插入、缺失来源于DNA复制错误或诱变破环。2)重组(recombination)大范围序列重建同源重组、转座来源于染色体内或染色体间序列的交换。

基因组改变与修复第一节突变复制中的突变复制中的自发错误尽管DNA聚合酶存在校正能力，但是但突变仍不可避免大肠杆菌的复制错误率1/107，经修复后基因组复制总错误率降至1/1011-10

点突变转换嘌呤到嘌呤或嘧啶到嘧啶颠换嘌呤到嘧啶或嘧啶到嘌呤插入或缺失出现在编码区可能导致移码其它区域可能导致多态性（复制滑移）物理和化学诱变导致突变化学：1）碱基类似物替代标准碱基参与复制5-溴尿嘧啶和2-氨基嘌呤2）脱氨3）烷化4）嵌入溴化乙锭物理：1）紫外辐射形成嘧啶二聚体2）电离辐射3）加热突变可能不影响基因组存在很多不影响基因组功能的突变沉默突变：1）突变在基因间非调控区域或基因间非编码区域，对整体基因组功能无影响的突变。可发生在人类基因组的98.5%。2）编码区的突变不影响编码蛋白的氨基酸序列，同义突变

点突变对基因编码区的四种影响同义：突变后，由于密码子兼并性，而不影响所编码的氨基酸非同义：引起氨基酸的错误编码无义：引起过早终止通读：引起无法终止编码区的插入或缺失突变可能导致不同的影响插入或缺失的核苷酸是3的倍数，仅影响个别氨基酸，因此影响可能较小非3的倍数，将导致移码非编码区突变可能影响基因组的功能基因表达调控区域的突变：顺式作用元件，如核心启动子、关键调节序列内含子剪接位点的突变：如5’剪接点第二节修复复DNA聚合酶酶确保DNA复制精确性性的机制核苷酸选择聚合前选择正正确的核苷酸酸校对3’到5’外外切酶活性，，聚合后切除除错配的核苷苷酸四类DNA修修复系统直接修复切除修复针对诱变损伤伤错配修复针对复制错误误重组修复人类DNA修修复基因切除修复主要修复系统统，人类参与与蛋白最多的的修复系统碱基切除单单核苷酸切切除15个基因因参与核苷酸切除一一段核苷苷酸切除28个基因参参与碱基切除修复复DNA糖基化化酶切除碱基，产产生无碱基（（AP）位点点AP内切核酸酸酶产生单核苷酸酸切口DNA聚合酶酶填补碱基DNA连接酶酶连接断裂核苷酸切除与与UvrAB修复系统错配修复中子子代DNA的的识别针对复制错误误，所以发生生与子代DNA分子一个问题：如如何区分子代代DNA分子子?大肠杆菌中子子代新生分子子尚未甲基化化，从而可以以区分甲基化位点：：5’-GATC-3’A甲甲基化5’-CCA/TGG-3’C甲甲基化错配修复与Mut修复系系统双链断裂修复复比单链损伤严严重可能由电离辐辐射和化学诱诱变产生也可能由重组组产生也称为重组修修复SOS应答回避是生存的的一种方式修复难以进行行时绕过主要损伤伤位点，允许许某些复制错错误保留，继继续复制第三节重组组重组与进化没有遗传重组组就没有进化化重组使不利和和有利的突变变得以分离，，使适者生存存，因此是自自然选择的遗遗传学基础。。重组的一般类类型----同源重组（（一般性重组组）位点特异性重重组（同源区区很短）转座同源重组可发生于两条条同源DNA的任意位点点真核生物中，，发生于减数数分裂时期重组是由于异异源双链体DNA间发生生断裂与重连连两条双链DNA分子间的的重组关键是是单链的交换换当双链体DNA的单链与与相对应的另另一双链体中中的单链发生生置换时，会会产生一个分分叉结构（Holliday结构））交换产生异异源双链体体DNA片片段两次（相互互的）交换换才能产生生一个联合合分子联合分子可可以通过切切开相接的的链来形成成两条分开开的双链体体分子Holliday结结构与重组组体的形成成重组体是否否形成取决决于参与交交换的链在在解离过程程中是否被被切开切开，则水水平分离，，基因组不不是重组体体，但包含含异源双链链体DNA不切开，则则垂直分离离，产生互互相重组的的基因组Holliday模模型的缺陷陷与Meselson-Radding修正模模式Holliday模模型的缺陷陷：切口是是如何出现现在两条分分子的同一一位置的？？单分子切口口切口链侵入入未打开的的双螺旋，，形成D-环被取代链断断开，形成成另一个分分子上的切切口修正：在两两分子切口口形成过程程中引入交交换的D环环Holliday模模型修正后后无法解释释基因转换换配子（AA)X配子子（aa)合子（AAaa)单倍体孢子子（A或a)正常情况：：A/a=1/1基因转换：：A/a不不=1/1双链断裂模模型单分子双链链断裂外切酶使断断裂扩大一个3’端端侵入未打打开的双螺螺旋，形成成D-环另一个3’’端链延伸伸相互移动形形成双交换换，即形成成两个Holliday结构构两个Holliday结构的的解离可以以解释基因因转换谢谢观看/欢迎下载B