基因突变课件

基因突变

(GeneMutation)第一节基因的概念及其发展经典遗传学孟德尔“遗传因子”

——生物性状遗传的符号基因——位于染色体上的遗传功能单位基因是功能、突变和交换与重组“三位一体”的、最小的、不可分割的基本遗传单位.分子遗传学认为基因是可分的最小功能单位是“顺反子”(sistron)最小突变单位是“突变子”(muton)最小交换重组单位是“重组子”

(recon)操纵子（operon)

由操纵基因以及紧接着的若干结构基因所组成的功能单位。其中的结构基因的转录受操纵基因控制。I+P+O+z+

I+P+Ocz+I-P+O+z+

I-P+O+z+/F’I+IsP+O+z+IsP+O+z+/F’I+基因型有乳糖无乳糖突变型转录不转录转录转录转录转录转录不转录不转录不转录不转录不转录诱导型组成型超阻遏型诱导型操纵子（operon)

由操纵基因以及紧接着的若干结构基因所组成的功能单位。其中的结构基因的转录受操纵基因控制。隔裂基因（interruptedgene，split-gene)外显子（exon)：编码序列内含子（intron)：非编码序列Spiltgene的意义:有利于储存较多的信息有利于变异与进化增加重组机会可能与基因调控有关重叠基因（overlappinggene)

ФХ174单链环状基因组B在A中，读码不同E在D中，读码不同J和D重叠，共用一个碱基C、D重叠一个碱基K与ABC重叠，读码不同K3%漏读与感染有关蛋白AUG……………UGA……………UAAUGA外壳蛋白1973WeinerE.ColiRNA病毒

由于阅读框架或终止早晚的不同，同一条DNA编码多个不同基因。可移动基因（moveablegene)(transposableelement,转座元件)基因的现代概念编码蛋白质的DNA片段非编码基因基因都是可以表达的非表达基因染色体上一段连续DNA隔裂基因染色体上一段固定DNA可移动基因染色体上一段独立DNA重叠基因信息从DNA→RNA逆转录酶过去现在基因的现代概念一个基因相当于DNA分子上的特定区段，含有特定的遗传信息。这类信息或者被转录为RNA或者被翻译成多肽链或者对其他基因的活动起调控作用。超基因(supergene)

作用于一种性状或作用于一系列相关性状的几个紧密连锁的基因。例如人的血红蛋白基因簇

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簇

GyAy

簇1020304050kb假基因(pseudogeng)

具有与功能基因相似的序列，但由于许多突变以致失去了原有功能，是没有功能的基因。用表示。

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簇

一般认为是由mRNA反转录成cDNA，然后整合在基因组中无内含子序列无启动子序列5´端都有poly(A)序列据执行功能和性质可分为rRNA基因（ribosomalRNAgene)tRNA基因（transferRNAgene)

结构基因（structuralgene)

调节基因（regulatorygene)

操纵基因（operatorgene)

启动基因（promotergene)第二节基因突变的一般特征一.基本概念

基因突变：基因内部结构发生改变导致一种等位状态变为另一种状态，也称点突变(pointmutation)。正向突变：背离野生型的突变。a+→a

反向突变：转向野生型的突变。a→a+

突变体：由于基因突变而表现突变性状的个体或细胞。基因突变率：生物体在每一世代中发生突变的机率。显性突变：突变后的基因对原等位基因显性。隐性突变：突变后的基因对原等位基因隐性。二.一般特征自发突变率低可逆性：正突变u

基因A基因a通常u>v

反突变v2.可逆性和重演性重演性：同一突变可以在同种生物的不同个体间多次发生。3.多方向性

——产生复等位基因a1a2a3···A果蝇的眼色植物自交不亲和性人的ABO血型

血型基因型OiiAIAIA,IAiBIBIB,

IBiABIAIB4.有害性和有利性（程度不同）

亲缘关系相近的物种因其遗传基础相近，会发生相似的基因突变的现象。5.平行性三.体细胞与生殖细胞突变体细胞突变早期突变在生长群体中所产生的突变细胞比例大于晚期突变。2.生殖细胞突变

发生在最终形成性细胞的组织中突变可通过受精作用传至下一代四.突变与性状表现1.形态突变2.致死突变3.生化突变第三节.基因突变的分子基础一.自发突变1.碱基错配2.自发损伤

转换（transition)（同型碱基替代）eg.AT→GC

颠换（transversion)（异型碱基替代）eg.AT→CG

碱基的缺失和重复

——移码突变（frameshiftmutation)正常配对A＝TC≡G错误配对

A＝CT≡GC＝

AT≡G自发损伤（spontaneouslesions)脱嘌呤脱氨基氧化性损伤GTCACGTCTAGTGCAGCAGTG复制CAGTCACGTCTGTAGACGTCTGCAG复制ACGTCTGCAGACGTCTGCAGACGTCTGCAGACATCTGTAG突变DNA复制错误二.诱发突变1.物理诱变电离非电离诱变因素电离辐射离子辐射紫外线

x射线

射线a

射线b

射线质子中子有效波长260nm产生嘧啶二聚体

紫外线

辐射剂量与基因突变率成正比

辐射强度与基因突变率无关

碱基类似物作为DNA成分掺入，引起碱基对的替换。

烷化剂活泼烷基转移到碱基的电子密度较高的位置上，并置换其中的氢原子，使其成为高度不稳定的物质DNA修饰剂

通过与碱基作用，使其分子结构改变，导致碱基替代。

结合到DNA分子中的化合物引起密码的阅读顺序发生改变。2.化学诱变碱基类似物5溴尿嘧啶（5BU)5BU＝A5BU＝GHN2氮芥EMS甲基磺酸乙酯HNCH2CH2ClCH2CH2ClC2H6—O—S—CH3O＝O＝DNA修饰剂烷化剂羟氨（hydroxylamine,HA)N—OHHH——亚硝酸（NA）AH脱氨CG→TAAT→GCCU脱氨嵌入剂原黄素丫啶橙碱基插入或缺失核苷酸与遗传信息碱基替换导致

a.中性突变eg.AGG→CGG(都编码精氨酸）

CAC→CGC（组氨酸、精氨酸）

b.错义突变（功能改变）

碱基缺失或重复导致移码突变移码突变错义突变蛋白质的功能影响

AGUA缬CAU组CUU亮ACU苏CCU脯GAA谷GAA谷AAA赖

BGUA缬

CAAA赖人血红蛋白链c.无义突变（突变成终止密码）第四节突变体的检出一.细菌营养缺陷型的检出

——影印培养法MM-原养型MM+lys赖氨酸缺陷型MM+leu亮氨酸缺陷型MM+arg精氨酸缺陷型——青霉素法青霉素阻碍细胞壁合成原养型可生长死亡营养缺陷型不生长存活利用补充培养基鉴定MM培养基二.真菌营养缺陷型的检出

分生孢子过滤子囊孢子分离一个基因一个酶学说G.W.Beadle和E.L.Tatum对红色面包霉进行生化突变的研究，于1941年提出了“一个基因一个酶”假说，从而把基因与性状联系了起来。突变型a：必须提供精氨酸才能正常生长。突变型c：提供精氨酸可以生长，但不给精氨酸而只提供瓜氨酸也能生长。突变型o：在有精氨酸或瓜氨酸的条件下能生长，但只提供鸟氨酸也能正常生长。

基因O基因C基因A↓↓↓

酶Ⅰ酶Ⅱ酶Ⅲ↓↓↓前体→鸟氨酸→瓜氨酸→精氨酸→蛋白质

精氨酸瓜氨酸鸟氨酸a+--c++-o+++假设粗糙链孢霉的代谢过程中各个步骤是由一定的基因所控制。现有1、2、3、4四种生化突变型，它们都是不能在基本培养基上生长。如果将这四种突变型分别培养于加有A、B、C、D和E的五种基本培养基上，结果如下：突变型ABCDE1＋－＋－－

2＋＋＋＋－

3＋－＋＋－