基因突变及其机制课件

2第一节突变类型2第一节突变类型13一、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

3一、突变类型（一）按突变发生原因分类24（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。4（二）、按变化范围分突变类型突变可以35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）：tetraploid5染色体畸变（chromosomeaberration)46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6非整倍体aneuploidy：含有不完整状态的染色体组，57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。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68bfa-缺失

b-重复c-倒位d-相互易位8bfa-缺失b-重复c-倒位d-相互易位79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。9染色体结构的变化缺失deficiency：是染色体片段810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10倒位inversion：是指染色体的片段发生了180°911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。11基因突变（genemutation）基因突变是指一个基1012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。12碱基置换basepairsubstitution1113131213131314141415151516161617171718181819191920202021212122222223232324242425252526262627272728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）28表现型或基因型表示符号表现型基因型2829292930303031313132波动实验fluctuationtest32波动实验fluctuationtest3233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15273.8694662040.833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3334涂布实验34涂布实验3435影印培养replicaplating实验35影印培养replicaplating实验3536363637一些细菌的抗药性基因的突变率37一些细菌的抗药性基因的突变率3738383839393940404041g1234NN2N4N8N16NMmN2mN+2mN8mN+4mN24mN+8mNM/Nm/2m3m/22m41g1234NN2N4N8N16NMmN2mN+2mN8m41424242基因突变及其机制ppt课件4344444445454546464647474748484849正向突变回复突变

49正向突变回复突变4950505051不对应性、自发性、稀有性、独立性、稳定性、可逆性、诱变性51不对应性、自发性、稀有性、独立性、5152525253535354545455555556

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56DNA分子所携带的转座因子可以造成插入突变5657575758滑移错配（slippedmismatching）（1）缺失58滑移错配（slippedmismatching）（1）5859DNA中正常的碱基配对59DNA中正常的碱基配对5960606061616162626263636364646465656566666667676768686869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?69在DNA复制过程中取代正常碱基，整合进DNA分子6970

5-溴尿嘧啶（5-BU）的结构705-溴尿嘧啶（5-BU）的结构7071

5-溴尿嘧啶（5-BU）的碱基配对715-溴尿嘧啶（5-BU）的碱基配对7172727273G≡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≡C73G≡CG≡BUeG≡CG≡BUe7374747475757576（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

76（a）亚硝酸（b）羟胺（c）甲基磺酸乙酯（d）N-甲基-7677777778

亚硝酸的脱氨基作用及其诱发的突变

78亚硝酸的脱氨基作用及其诱发的突变7879A:TG┆C79A:TG┆C7980808081818182828283Alkylatedbasesalkylatingagents部分烷化剂和烷化碱基83Alkylatedbasesalkylatingag8384ChemicalreactivityofbasesisresponsibleforsomeDNAlesion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

84Chemicalreactivityofbases8485858586

烷化鸟嘌呤的碱基配对

86烷化鸟嘌呤的碱基配对8687GC就可能变为任何碱基对87GC就可能变为任何碱基对8788888889898990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90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9091溴化乙锭（EtBr）91溴化乙锭（EtBr）91929292939393949494959595969696979797989898999999100100100101101101102102102103103103104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