基因突变与DNA损伤修复课件

13基因突变与DNA损伤修复要点：1.基因突变的相关概念、类型2.基因突变的机制3.基因突变的修复机制

4.基因突变的检测基因突变（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①

从突变的表型:1）形态突变：突变影响生物的形态结构。2）生化突变：突变影响生物的代谢过程，导致一个特定生化功能的改变或丧失。3）致死突变：突变影响生物个体的生活力。分为显性致死和隐性致死。4）条件致死突变：在某一些条件下致死，而在另一些条件下成活的突变。（2）突变类型3）错义突变:碱基序列的改变引起了产物氨基酸序列的改变。有些错义突变严重影响蛋白质活性甚至完全无活性，从而影响了表现型。如果该基因是必须基因，则称为致死突变。有些错义突变的产物仍有部分活性，使表型介于野生型与突变型之间的中间类型，称为渗漏突变。有些错义突变不影响或基本上不影响蛋白质的活性，不表现明显的性状变化，称为中性突变。③

按其发生的原因:

1)自发突变（spontaneousmutation）：在自然情况下发生的突变。2)诱发突变（inducedmutation）：人们有意识地利用物理、化学诱变因素引起的突变。①随机性：可发生在体细胞和生殖细胞中。生殖细胞的突变频率高于体细胞。体细胞突变在显性或纯合状态才能表现，出现嵌合体。②稀有性：突变率是很低的。高等动植物10-5～10-8，细菌10-4～10-10，反应了物种的基因的相对稳定性。（3）突变的性质④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。eg.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.T2-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（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。13.2.4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。2）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。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）２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.A13.5DNA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。13.5.2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。（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。13.5.3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。13.6.2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13.6.3

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）；②Muller-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。③

“并连X染色体”法（2）常染色体突变——平衡致死系