基因突变及其机制

基因突变及其机制1第1页，共127页，2023年，2月20日，星期四2第一节突变类型第2页，共127页，2023年，2月20日，星期四3一、突变类型（一）按突变发生原因分类自发突变(spontaneousmutagenesis)

：未经任何人为的处理而自然地发生的突变，称为自发突变。诱发突变(inducedmutagenesis)：由人们有意识地利用物理或化学手段引起的突变称为诱发突变。诱发突变的频率要远远高于自发突变频率

第3页，共127页，2023年，2月20日，星期四4（二）、按变化范围分突变类型突变可以发生在染色体水平或基因水平，发生在染色体水平的突变称为染色体畸变，发生在基因水平的突变称为基因突变。第4页，共127页，2023年，2月20日，星期四5染色体畸变（chromosomeaberration)

染色体数目的变化或染色体结构发生较大片段的异常改变。染色体数目的变化整倍体(euploidy)：含有完整的染色体组单倍体（n）：haploid

二倍体（2n）：diploid

三倍体（3n）：triploid

四倍体（4n）：tetraploid第5页，共127页，2023年，2月20日，星期四6非整倍体aneuploidy：含有不完整状态的染色体组，一般是指二倍体中成对染色体成员的增加或减少。单体（二倍减一，monosomicdiploid):2n-1

缺体（二倍减二，nullisomicdilpoid):2n-2

三体（二倍加一，trisomicdiploid):2n+1

四体（二倍加二，tetrasomicdiploid):2n+2

双二倍加一（doubletrisomic）:2n+1+1

部分二倍体（merodiploid）：细菌等原核生物中由一整条染色体和外来的一个染色体片段所构成的不完整二倍第6页，共127页，2023年，2月20日，星期四7染色体结构的变化染色体结构的改变，多数是染色体或染色单体遭到巨大损伤产生断裂，而断裂的数目、位置、断裂端连接方式等造成不同的突变包括染色体缺失、重复、倒位和易位等涉及到DNA分子上较大范围的变化，往往会涉及到多个基因。第7页，共127页，2023年，2月20日，星期四8bfa-缺失

b-重复c-倒位d-相互易位第8页，共127页，2023年，2月20日，星期四9染色体结构的变化缺失

deficiency：是染色体片段的丢失。细胞学效应：缺失环遗传学效应：这种突变往往是不可逆的损伤，其结果会造成遗传平衡的失衡。重复

repetition：是染色体片段的二次出现。细胞学效应：重复环遗传学效应：这种突变有可能获得具有优良遗传性状的突变体。第9页，共127页，2023年，2月20日，星期四10倒位

inversion：是指染色体的片段发生了180°的位置颠倒细胞学效应：倒位环遗传学效应：造成染色体部分节段的位置顺序颠倒，极性相反。易位

translocation：是指一个染色体的一个片段连接到另一个非同源染色体上。相互易位

reciprocaltranslocation：两个非同源染色体间相互交换一部分。相互易位的细胞学效应：十字型图象相互易位的遗传学效应：相应基因表达出现异常第10页，共127页，2023年，2月20日，星期四11基因突变（genemutation）基因突变是指一个基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变，包括一对或少数几对核苷酸的缺失、插入或置换，分为碱基置换和移码突变。染色体局部座位内的变化点突变pointmutation

：单碱基对的置换突变发生在一个基因范围内。多位点突变：突变超出一个基因范围。第11页，共127页，2023年，2月20日，星期四12碱基置换basepairsubstitution

DNA链上一个碱基对为另一碱基对所取代叫碱基置换

转换

transition：DNA链中一个嘌呤（嘧啶）被另一个嘌呤（嘧啶）所置换。颠换

transversion：DNA链中一个嘌呤（嘧啶）被一个嘧啶（嘌呤）所置换。第12页，共127页，2023年，2月20日，星期四13第13页，共127页，2023年，2月20日，星期四14第14页，共127页，2023年，2月20日，星期四15第15页，共127页，2023年，2月20日，星期四16第16页，共127页，2023年，2月20日，星期四17第17页，共127页，2023年，2月20日，星期四18第18页，共127页，2023年，2月20日，星期四19第19页，共127页，2023年，2月20日，星期四20第20页，共127页，2023年，2月20日，星期四21第21页，共127页，2023年，2月20日，星期四22第22页，共127页，2023年，2月20日，星期四23第23页，共127页，2023年，2月20日，星期四24第24页，共127页，2023年，2月20日，星期四25第25页，共127页，2023年，2月20日，星期四26第26页，共127页，2023年，2月20日，星期四27第27页，共127页，2023年，2月20日，星期四28第28页，共127页，2023年，2月20日，星期四29表现型或基因型表示符号表现型具有合成或利用某种物质的能力缺乏合成或利用某种物质的能力具有对某种抗生素的抗性具有对某种抗生素的敏感性Sub＋Sub－AntrAnts基因型能够合成或利用某种物质的野生型基因影响合成或利用某种物质的突变基因突变的subA基因subA基因的63号突变具有温度敏感表型的subA基因突变Sub＋Sub－subA－subA63subA（Ts）第29页，共127页，2023年，2月20日，星期四30第30页，共127页，2023年，2月20日，星期四31第31页，共127页，2023年，2月20日，星期四32第32页，共127页，2023年，2月20日，星期四33波动实验fluctuationtest第33页，共127页，2023年，2月20日，星期四34培养皿编号培养皿上菌落数样品来自同一培养物样品来自不同培养物11446411021556200031352230042148107051565500861444253031726494000816512501920564030101347764815111071012040130191400151016017170111864019002035平均值16.751.43.311.35303.8方差15273.8694662040.8第34页，共127页，2023年，2月20日，星期四35涂布实验第35页，共127页，2023年，2月20日，星期四36影印培养replicaplating实验第36页，共127页，2023年，2月20日，星期四37第37页，共127页，2023年，2月20日，星期四38一些细菌的抗药性基因的突变率第38页，共127页，2023年，2月20日，星期四39第39页，共127页，2023年，2月20日，星期四40第40页，共127页，2023年，2月20日，星期四41第41页，共127页，2023年，2月20日，星期四42g1234NN2N4N8N16NMmN2mN+2mN8mN+4mN24mN+8mNM/Nm/2m3m/22m第42页，共127页，2023年，2月20日，星期四43第43页，共127页，2023年，2月20日，星期四第44页，共127页，2023年，2月20日，星期四45第45页，共127页，2023年，2月20日，星期四46第46页，共127页，2023年，2月20日，星期四47第47页，共127页，2023年，2月20日，星期四48第48页，共127页，2023年，2月20日，星期四49第49页，共127页，2023年，2月20日，星期四50正向突变回复突变

第50页，共127页，2023年，2月20日，星期四51第51页，共127页，2023年，2月20日，星期四52不对应性、自发性、稀有性、独立性、稳定性、可逆性、诱变性第52页，共127页，2023年，2月20日，星期四53第53页，共127页，2023年，2月20日，星期四54第54页，共127页，2023年，2月20日，星期四55第55页，共127页，2023年，2月20日，星期四56第56页，共127页，2023年，2月20日，星期四57

DNA分子所携带的转座因子可以造成插入突变

转座（transposition）：DNA序列通过非同源重组的方式，从染色体的某一部位转移到同一染色体上另一部位或其它染色体上某一部位的现象。转座因子（transposableelement，TE）转座因子包括原核生物中的插入序列、转座子以及转座噬菌体（如E.coli的Mu噬菌体）等第57页，共127页，2023年，2月20日，星期四58第58页，共127页，2023年，2月20日，星期四59滑移错配（slippedmismatching）（1）缺失第59页，共127页，2023年，2月20日，星期四60DNA中正常的碱基配对第60页，共127页，2023年，2月20日，星期四61第61页，共127页，2023年，2月20日，星期四62第62页，共127页，2023年，2月20日，星期四63第63页，共127页，2023年，2月20日，星期四64第64页，共127页，2023年，2月20日，星期四65第65页，共127页，2023年，2月20日，星期四66第66页，共127页，2023年，2月20日，星期四67第67页，共127页，2023年，2月20日，星期四68第68页，共127页，2023年，2月20日，星期四69第69页，共127页，2023年，2月20日，星期四70在DNA复制过程中取代正常碱基，整合进DNA分子

它们产生异构体的频率高，出现碱基错配的概率也高碱基类似物是如何提高突变频率的?第70页，共127页，2023年，2月20日，星期四71

5-溴尿嘧啶（5-BU）的结构第71页，共127页，2023年，2月20日，星期四72

5-溴尿嘧啶（5-BU）的碱基配对第72页，共127页，2023年，2月20日，星期四73第73页，共127页，2023年，2月20日，星期四74G≡CG≡BUeG≡CG≡BUeG≡CA=TA=BUkA:TA:BUkA:TG≡BUeA:TG≡CG≡BUe

G≡C→A=T5-BU掺入错误A:T→G≡C第74页，共127页，2023年，2月20日，星期四75第75页，共127页，2023年，2月20日，星期四76第76页，共127页，2023年，2月20日，星期四77（a）亚硝酸（b）羟胺（c）甲基磺酸乙酯（d）N-甲基-N’-硝基-N-亚硝基胍

第77页，共127页，2023年，2月20日，星期四78第78页，共127页，2023年，2月20日，星期四79

亚硝酸的脱氨基作用及其诱发的突变

第79页，共127页，2023年，2月20日，星期四80A:TG┆C第80页，共127页，2023年，2月20日，星期四81第81页，共127页，2023年，2月20日，星期四82第82页，共127页，2023年，2月20日，星期四83第83页，共127页，2023年，2月20日，星期四84Alkylatedbasesalkylatingagents部分烷化剂和烷化碱基第84页，共127页，2023年，2月20日，星期四85ChemicalreactivityofbasesisresponsibleforsomeDNAlesion碱基中最容易发生烷化作用的是嘌呤类鸟嘌呤N7是最易起反应的位点

第85页，共127页，2023年，2月20日，星期四86第86页，共127页，2023年，2月20日，星期四87

烷化鸟嘌呤的碱基配对

第87页，共127页，2023年，2月20日，星期四88GC就可能变为任何碱基对第88页，共127页，2023年，2月20日，星期四89第89页，共127页，2023年，2月20日，星期四90第90页，共127页，2023年，2月20日，星期四91烷化剂名称理化特性pH7水中半衰期/h分子量状态水溶性溶点或沸点20℃30℃37℃甲基磺酸乙酯(EMS)无色液体约8%沸点85~86℃/10mmHg932610.4124乙烯亚胺(EI)无色液体易溶于水沸点56℃/760mmHg43亚硝基乙基脲(NEU)粉红色液约5%沸点53℃/5mmHg84117亚硝基甲基脲(NMU)黄色固体35103硫酸二乙酯(DES)无色油状物不易溶3.3410.5亚硝基胍(NTG)黄色固体熔点118℃烷化剂的某些性质第91页，共127页，2023年，2月20日，星期四92溴化乙锭（EtBr）第92页，共127页，2023年，2月20日，星期四93第93页，共127页，2023年，2月20日，星期四94第94页，共127页，2023年，2月20日，星期四95第95页，共127页，2023年，2月20日，星期四96第96页，共127页，2023年，2月20日，星期四97第97页，共127页，2023年，2月20日，星期四98第98页，共127页，2023年，2月20日，星期四99第99页，共127页，2023年，2月20日，星期四100第100页，共127页，2023年，2月20日，星期四101第101页，共127页，2023年，2月20日，星期四102第102页，共127页，2023年，2月20日，星期四103第103页，共127页，2023年，2月20日，星期四104第104页，共127页，2023年，2月20日，星期四105诱变剂在DNA上的初级效应遗传反应碱基类似物掺入作用AT↔GC转换羟胺同胞嘧啶起羟化反应GC→AT转换亚硝酸A、C的脱氧基作用DNA交联AT→GC转换缺失烷化剂烷化碱基（主要是G）而导致：脱嘌呤作用；烷化碱基的互变异构作用；DNA链的交联作用；糖-磷酸骨架的断裂碱基置换（AT↔GC转换、AT→TA颠换、GC→CG颠换）及染色体畸变吖啶类个别碱基的插入或缺失移码突变紫外线照射形成嘧啶二聚体；形成嘧啶的水合物；DNA交联；DNA断裂AT→GC转换、AT→GC颠换、及移码突变电离辐射脱氧核糖-碱基之间化学键及脱氧核糖-磷酸之间化学键的断裂；通过自由基对DNA的作用AT↔GC转换、移码突变及染色体畸变第105页，共127页，2023年，2月20日，星期四106第106页，共127页，2023年，2月20日，星期四107第107页，共127