最新基因突变与DNA损伤修复课件

基因突变与DNA损伤修复基因突变与DNA损伤修复1基因突变（genemutation）:基因的核苷酸顺序或数目发生改变。仅涉及DNA分子中单个碱基的改变称点突变（pointmutation）。涉及多个碱基的还有缺失、重复和插入。突变体(mutant)：具有突变表型的细胞或个体。13.1基因突变的概念、类别及性质（1）概念基因突变（genemutation）:基因的核苷酸顺序或数2最新基因突变与DNA损伤修复课件3最新基因突变与DNA损伤修复课件4最新基因突变与DNA损伤修复课件5最新基因突变与DNA损伤修复课件6最新基因突变与DNA损伤修复课件7最新基因突变与DNA损伤修复课件8④突变的多方向性和复等位基因同一基因可突变为多个等位基因。突变的基因可以再突变。这一系列的等位基因就叫做复等位基因。这是由于同一座位内的不同位点上的结构发生变化产生的。

⑤

突变的有害性和有利性。一般，有害突变多，有利突变少。④突变的多方向性和复等位基因9eg.5-BU是胸腺嘧啶(T)的结构类似物，酮式结构易与A配对；烯醇式结构易与G配对。13.2.1碱基类似物

13.2点突变的诱变机制A.T→A.5-BU（酮式）→G.5-BU

（烯醇式）→G.C

A.5-BUG.C→A.Teg.5-BU是胸腺嘧啶(T)的结构类似物，酮式结102-AP是腺嘌呤的类似物，既可与T配对，也可与C配对。A.T→2-AP.T→2-AP.C→G.CG.C→2-AP.C→2-AP.T→A.T（1）烷化剂:甲磺酸乙酯(EMS)、亚硝基胍(NG)等。通过改变碱基结构使碱基错配。当G烷基化后可与T配对，导致碱基转换。G.C→A.T。或：烷化剂使嘌呤脱落，造成转换、颠换；DNA链的断裂或交联。13.2.2碱基改变2-AP是腺嘌呤的类似物，既可与T配对，也可与C配对11（2）嵌入剂eg.吖啶橙、吖啶黄素、原黄素等碱基对的类似物，易造成移码突变。（2）嵌入剂12（1）紫外线：产生环丁烷嘧啶二聚体和6-4光产物。①双链间形成，阻碍DNA的复制。②同一链上相邻T间形成，阻碍碱基的正常配对和腺嘌呤的正常掺入，使复制在这个点上停止或错误进行，产生碱基顺序改变了的新链。13.2.3碱基损伤（2）黄曲霉(B1)的作用使鸟嘌呤G脱落，SOS修复引入A,造成G.C→A.T。（1）紫外线：13.2.3碱基损伤（2）黄曲霉(B1)的作1313.2.4基因的定点突变1）寡核苷酸诱导的基因定点突变将某基因克隆到载体上→人工合成含有突变位点的一对引物（突变位点位于引物中心附近，两端有足够的序列足以互补配对）→PCR扩增→DpnⅠ酶切→将突变DNA转入受体→筛选重组子。13.2.4基因的定点突变1）寡核苷酸诱导的基因定点突变142）双引物法

将某基因克隆到载体上→人工合成一对互补的含有突变碱基的引物→在基因的上游和下游各设计一个引物，分别与突变位置处的一个引物进行PCR扩增→两个PCR产物混合→延伸后就可获得有特定位点突变的基因。2）双引物法1513.3自发突变的机制1DNA复制错误(errorsofDNAreplication)

a转换

b颠换

ATG

C13.3自发突变的机制A16最新基因突变与DNA损伤修复课件17C移码突变：增加或减少一个或几个碱基对的突变，引起密码编组的移动。

eg：HbWayne是138位UCC失去一个C，使α链的合成不在原来应该终止的地方停止，一直到146位合成精氨酸后才终止，从而使α链延长。

d缺失和重复突变e插入突变

（转座子）C移码突变：增加或减少一个或几个碱基对的突变，引起密码编组18２自发损伤a脱嘌呤：碱基和脱氧核糖间的糖苷键受到破坏，从而引起一个鸟嘌呤或腺嘌呤从DNA分子上脱落下来。b脱氨基：如胞嘧啶Ｃ脱氨基后变成尿嘧啶Ｕ。U=A,结果G-C→A-T。3氧化损伤：O2-，OH-，H2O2可对DNA造成损伤。如：8-oxodG与A配对，导致G.C→dG.A→T.A２自发损伤3氧化损伤：O2-，OH-，H2O2可对DNA造1913.4动态突变在基因的编码区、3’或5’-UTR、启动子区、内含子区出现的三核苷酸重复，及其他长短不等的小卫星、微卫星序列的重复拷贝数，在减数分裂或体细胞有丝分裂过程中发生扩增而造成遗传物质的不稳定。亦称为基因组的不稳定性，可造成基因功能丧失或获得异常改变的产物。13.4动态突变在基因的编码区、3’或5’-UTR2013.5DNA损伤修复机制13.5.1光复活(photoreactivation)（原核）１概念：可见光存在的条件下，在光复活酶作用下将UV引起嘧啶二聚体分解为单体的过程。２过程

①光复活酶与T=T结合形成复合物;②复合物吸收可见光切断T=T之间的C-C共价键,使二聚体变成单体;③光复活酶从DNA链解离。13.5DNA损伤修复机制13.5.1光复活(photo21最新基因突变与DNA损伤修复课件2213.5.2切除修复（核苷酸外切修复、暗修复）切除修复在DNA内切酶、DNA聚合酶、外切酶、DNA连接酶等共同作用下，将DNA受损部位部分切除，并以其中一条链为模板，合成修复。消除由UV引起的损伤，也能消除由电离辐射和化学诱变剂引起的其他损伤。切除的片段可由几十到上万bp，分别称短补丁修复、长补丁修复。13.5.2切除修复（核苷酸外切修复、暗修复）切除修复23最新基因突变与DNA损伤修复课件24（2）DNA糖苷酶修复及AP核酸酶修复途径E.coli不明显的损伤,需要特异性修复。DNA糖苷酶修复：如果碱基被共价修饰，糖基化酶可作用于C-N糖苷键，使碱基释放，产生无碱基(AP)位点,再由AP内切酶修复系统修复。AP内切酶修复系统修复：由内切酶、外切酶、聚合酶和连接酶活性来完成，以修复AP位点。（2）DNA糖苷酶修复及AP核酸酶修复途径AP内切酶修复系统2513.5.3错配修复系统修复杂种DNA错配碱基及基因转变。13.5.4重组修复(1)复制：以损伤单链为模板复制时，越过损伤部位，对应位点留下缺口；未损伤单链复制成完整双链。(2)重组：缺口单链与完整同源单链重组，缺口转移到完整链，使损伤单链的互补链完整，损伤单链仍然保留。(3)再合成：转移后的缺口以新的互补链为模板聚合补齐。13.5.3错配修复系统修复杂种DNA错配碱基及基因转变。2613.5.5SOS修复a通过式修复：损伤较大时(如产生很多的T=T)，正常的DNA多聚酶复制到损伤位点时，其活性受到抑制，短暂抑制后产生一种新的DNA多聚酶，由于其修复校正功能较低，新合成的DNA碱基错配频率较高，易引起突变。b切除式修复：DNA双链均有损伤且距离较近时的一种可能的修复机制。13.5.5SOS修复b切除式修复：DNA双链均有损伤且2713.6基因突变的检测13.6.1病毒和细菌基因突变的检测利用寄主范围、生长速度、噬菌斑大小、形态等性状可检测病毒突变。通过在培养基中添加抗生素或噬菌体即可筛选细菌抗性突变体。细菌营养缺陷型的检测：利用在完全培养基上能正常生长，在基本培养基上不能生长的影印培养实验。首先采用青霉素富集法浓缩大量突变体，再进行负选择。13.6基因突变的检测13.6.1病毒和细菌基因突变的检2813.6.2真菌营养缺陷型的检出－菌丝过滤法分生孢子→诱变处理→基本培养基↙↘未萌发孢子萌发菌丝培养去除(过滤)

↙↓↘少数死亡营养野生型孢子缺陷型

(去除)↘↙营养培养基13.6.2真菌营养缺陷型的检出－菌丝过滤法分生孢子→诱变处2913.6.3

果蝇突变体的检测（1）果蝇X连锁隐性突变的检出①ClB法

ClB品系：l—隐性致死基因；B—棒眼C—交换抑制因子(B－l倒位）；13.6.3果蝇突变体的检测（1）果蝇X连锁隐性突变的检30②Muller-5法

Muller-5品系:B(棒眼)-Wa(杏眼)-sc(小盾片少刚毛)——并具重复倒位。②Muller-5法31③

“并连X染色体”法③“并连X染色体”法32（2）常染色体突变——平衡致死系(Cy和S)13-17（2）常染色体突变——平衡致死系(Cy和S)13-173313.6.4人类显性突变的检测需依靠家系、出生调查，运用电泳技术、DNA标记技术，筛选各种蛋白质、酶或DNA分子的微小差异，这些微小差异是可遗传的。13.6.5植物及其他动物突变体的检测利用分离定律转座子插入突变的检测、T-DNA插入突变的检测、RNAi技术等。

13.6.4人类显性突变的检测需依靠家系、出生调查34

结束语谢谢大家聆听！！！35

结束语谢谢大家聆听！！！35基因突变与DNA损伤修复基因突变与DNA损伤修复36基因突变（genemutation）:基因的核苷酸顺序或数目发生改变。仅涉及DNA分子中单个碱基的改变称点突变（pointmutation）。涉及多个碱基的还有缺失、重复和插入。突变体(mutant)：具有突变表型的细胞或个体。13.1基因突变的概念、类别及性质（1）概念基因突变（genemutation）:基因的核苷酸顺序或数37最新基因突变与DNA损伤修复课件38最新基因突变与DNA损伤修复课件39最新基因突变与DNA损伤修复课件40最新基因突变与DNA损伤修复课件41最新基因突变与DNA损伤修复课件42最新基因突变与DNA损伤修复课件43④突变的多方向性和复等位基因同一基因可突变为多个等位基因。突变的基因可以再突变。这一系列的等位基因就叫做复等位基因。这是由于同一座位内的不同位点上的结构发生变化产生的。

⑤

突变的有害性和有利性。一般，有害突变多，有利突变少。④突变的多方向性和复等位基因44eg.5-BU是胸腺嘧啶(T)的结构类似物，酮式结构易与A配对；烯醇式结构易与G配对。13.2.1碱基类似物

13.2点突变的诱变机制A.T→A.5-BU（酮式）→G.5-BU

（烯醇式）→G.C

A.5-BUG.C→A.Teg.5-BU是胸腺嘧啶(T)的结构类似物，酮式结452-AP是腺嘌呤的类似物，既可与T配对，也可与C配对。A.T→2-AP.T→2-AP.C→G.CG.C→2-AP.C→2-AP.T→A.T（1）烷化剂:甲磺酸乙酯(EMS)、亚硝基胍(NG)等。通过改变碱基结构使碱基错配。当G烷基化后可与T配对，导致碱基转换。G.C→A.T。或：烷化剂使嘌呤脱落，造成转换、颠换；DNA链的断裂或交联。13.2.2碱基改变2-AP是腺嘌呤的类似物，既可与T配对，也可与C配对46（2）嵌入剂eg.吖啶橙、吖啶黄素、原黄素等碱基对的类似物，易造成移码突变。（2）嵌入剂47（1）紫外线：产生环丁烷嘧啶二聚体和6-4光产物。①双链间形成，阻碍DNA的复制。②同一链上相邻T间形成，阻碍碱基的正常配对和腺嘌呤的正常掺入，使复制在这个点上停止或错误进行，产生碱基顺序改变了的新链。13.2.3碱基损伤（2）黄曲霉(B1)的作用使鸟嘌呤G脱落，SOS修复引入A,造成G.C→A.T。（1）紫外线：13.2.3碱基损伤（2）黄曲霉(B1)的作4813.2.4基因的定点突变1）寡核苷酸诱导的基因定点突变将某基因克隆到载体上→人工合成含有突变位点的一对引物（突变位点位于引物中心附近，两端有足够的序列足以互补配对）→PCR扩增→DpnⅠ酶切→将突变DNA转入受体→筛选重组子。13.2.4基因的定点突变1）寡核苷酸诱导的基因定点突变492）双引物法

将某基因克隆到载体上→人工合成一对互补的含有突变碱基的引物→在基因的上游和下游各设计一个引物，分别与突变位置处的一个引物进行PCR扩增→两个PCR产物混合→延伸后就可获得有特定位点突变的基因。2）双引物法5013.3自发突变的机制1DNA复制错误(errorsofDNAreplication)

a转换

b颠换

ATG

C13.3自发突变的机制A51最新基因突变与DNA损伤修复课件52C移码突变：增加或减少一个或几个碱基对的突变，引起密码编组的移动。

eg：HbWayne是138位UCC失去一个C，使α链的合成不在原来应该终止的地方停止，一直到146位合成精氨酸后才终止，从而使α链延长。

d缺失和重复突变e插入突变

（转座子）C移码突变：增加或减少一个或几个碱基对的突变，引起密码编组53２自发损伤a脱嘌呤：碱基和脱氧核糖间的糖苷键受到破坏，从而引起一个鸟嘌呤或腺嘌呤从DNA分子上脱落下来。b脱氨基：如胞嘧啶Ｃ脱氨基后变成尿嘧啶Ｕ。U=A,结果G-C→A-T。3氧化损伤：O2-，OH-，H2O2可对DNA造成损伤。如：8-oxodG与A配对，导致G.C→dG.A→T.A２自发损伤3氧化损伤：O2-，OH-，H2O2可对DNA造5413.4动态突变在基因的编码区、3’或5’-UTR、启动子区、内含子区出现的三核苷酸重复，及其他长短不等的小卫星、微卫星序列的重复拷贝数，在减数分裂或体细胞有丝分裂过程中发生扩增而造成遗传物质的不稳定。亦称为基因组的不稳定性，可造成基因功能丧失或获得异常改变的产物。13.4动态突变在基因的编码区、3’或5’-UTR5513.5DNA损伤修复机制13.5.1光复活(photoreactivation)（原核）１概念：可见光存在的条件下，在光复活酶作用下将UV引起嘧啶二聚体分解为单体的过程。２过程

①光复活酶与T=T结合形成复合物;②复合物吸收可见光切断T=T之间的C-C共价键,使二聚体变成单体;③光复活酶从DNA链解离。13.5DNA损伤修复机制13.5.1光复活(photo56最新基因突变与DNA损伤修复课件5713.5.2切除修复（核苷酸外切修复、暗修复）切除修复在DNA内切酶、DNA聚合酶、外切酶、DNA连接酶等共同作用下，将DNA受损部位部分切除，并以其中一条链为模板，合成修复。消除由UV引起的损伤，也能消除由电离辐射和化学诱变剂引起的其他损伤。切除的片段可由几十到上万bp，分别称短补丁修复、长补丁修复。13.5.2切除修复（核苷酸外切修复、暗修复）切除修复58最新基因突变与DNA损伤修复课件59（2）DNA糖苷酶修复及AP核酸酶修复途径E.coli不明显的损伤,需要特异性修复。DNA糖苷酶修复：如果碱基被共价修饰，糖基化酶可作用于C-N糖苷键，使碱基释放，产生无碱基(AP)位点,再由AP内切酶修复系统修复。AP内切酶修复系统修复：由内切酶、外切酶、聚合酶和连接酶活性来完成，以修复AP位点。（2）DNA糖苷酶修复及AP核酸酶修复途径AP内切酶修复系统6013.5.3错配修复系统修复杂种DNA错配碱基及基因转变。13.5.4重组修复(1)复制：以损伤单链为模板复制时，越过损伤部位，对应位点留下缺口；未损伤单链复制成完整双链。(2)重组：缺口单链与完整同源单链重组，缺口转移到完整链，使损伤单链的互补链完整，损伤单链仍然保留。(3)再合成：转移后的缺口以新的互补链为模板聚合补齐。13.5.3错配修复系统修复杂种DNA错配碱基及基因转变。6113.5.5SOS修复a通过式修复：损伤较大时(如产生很多的T=T)，正常的DNA多聚酶复制到损伤位点时，其活性受到抑制，短暂抑制后产生一种新的DNA多聚酶，由于其修复校正功能较低，新合成的DNA碱基错配频率较高，易引起突变。b切除式修复：DNA双链均有损伤且距离较近时的一种可能的修复机制。13.5.5SOS修复b切除式修复：DNA双链均有损伤且6213.6基因突变的检测13.6.1病毒和细菌基因突变的检测利用寄主范围、生长速度、噬菌斑大小、形态等性状可检测病毒突变。通过在培养基中添加抗生素或噬