DNA的复制-基因突变课件

基因突变DNA的复制-基因突变遗传物质的结构改变而引起的遗传信息改变，均可称为突变。从分子水平来看，突变就是DNA分子上碱基的改变。在复制过程中发生的DNA突变称为DNA损伤(DNAdamage)。DNA的复制-基因突变突变是进化、分化的分子基础突变导致基因型改变突变导致死亡突变是某些疾病的发病基础DNA的复制-基因突变突变的概念和类型突变(mutation)——在基因组的某一特定区域核苷酸序列发生改变而引起的基因型稳定的可遗传的永久性的改变突变体(mutant)——基因发生突变的生物体野生型：未发生基因突变的个体DNA的复制-基因突变

突变的类型·按DNA序列的改变可分为：

点突变(pointmutation):一个碱基对发生了改变

·单点突变

·多点突变

·转换：不同嘌呤或嘧啶之间的转换

·颠换：嘌呤换为嘧啶，嘧啶换为嘌呤

碱基插入或碱基缺失：较长碱基序列的增加或缺失

DNA的复制-基因突变DNA的复制-基因突变按突变的结果可分为：

同义突变：没有改变产物氨基酸序列的密码子，不会导致产物的氨基酸组成改变

错义突变：改变了产物氨基酸的组成

无义突变：碱基的改变使某种氨基酸的密码子变成了终止密码，使肽链合成提早终止DNA的复制-基因突变按突变效应是背离或返回野生型可分为：

正向突变：改变了野生型性状的突变

回复突变：突变体所失去的野生型性状可以通过第二次突变得到恢复，则第二次突变称为回复突变DNA的复制-基因突变

突变产生的原因DNA的复制-基因突变自然发生：

DNA复制错误碱基互变异构体的存在自发的脱嘌呤、脱氨基作用氧化作用损伤碱基转座子的作用等等DNA的复制-基因突变诱发突变：物理因素——放射线，包括紫外线、X射线、γ射线等化学因素——碱基类似物、碱基修饰剂、DNA插入剂等生物因素——病毒、细菌等DNA的复制-基因突变基因的人工诱变化学方法：使用化学诱变剂.如亚硝酸,硫酸二乙酯等.物理方法：如X射线,γ射线,紫外线,激光等.可用于人工诱变育种、基因工程、转基因动物等DNA的复制-基因突变DNA的复制-基因突变

突变的分析检验DNA的复制-基因突变在人群中，各个体基因的核苷酸序列会存在一定差异，称为基因多态性。特定的多态性片段与某些特殊的生理现象紧密联系，如疾病等，这一多态性片段称为“遗传标记”。基因多态性是个体的“身份证”；有的虽然不表现疾病，但也许会影响对药物的反应和用药效果。基因多态性分析技术广泛应用于群体遗传学研究、疾病连锁分析和关联分析、疾病遗传机制研究、肿瘤易感性研究、个性化用药等诸多方面。DNA的复制-基因突变遗传标记分析：第一代：限制性酶切片段多态性(restrictionfragmentlengthpolymorphism,RFLP)，单个碱基的缺失、重复及插入引起了限制性内切酶位点的变化，导致DNA片段长度的变化。第二代：DNA重复序列的多态性，特别是短串联重复序列，如小卫星DNA和微卫星DNA，并主要表现于重复序列拷贝数的变异。第三代：单核苷酸多态性分析(singlenucleotidepolymorphism,SNP)，散在的单个碱基的不同，包括单个碱基的缺失和插入，但更多的是单个碱基的置换，是目前最受关注的多态性分析。DNA的复制-基因突变限制片段长度多态性分析是发展最早的DNA标记技术。由于限制性酶切位点上碱基的插入、缺失、重排或点突变所引起的基因型之间限制性片段长度的差异，广泛用于基因组遗传图谱构建、基因定位以及生物的进化和分类关系研究。基本操作步骤：DNA提取→用限制性内切酶酶切DNA→用凝胶电泳分开DNA片段→把DNA片段转移到滤膜上→利用放射性标记的探针杂交显示特定的DNA片段（Southern杂交）→结果分析。DNA的复制-基因突变DNA的复制-基因突变·单链构象多态性分析相同长度的单链DNA因核苷酸序列的差异，甚至单个碱基不同，而产生的构像变异，在非变性聚丙烯酰胺中表现为电泳迁移率的差别。PCR-SSCP法——在疑有突变的DNA片段附近设计一对引物进行PCR扩增，PCR产物变性处理，双链DNA分开成单链，再用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分离，根据条带位置变化来判断目的片段中是否存在突变。DNA的复制-基因突变SSCP分析对DNA序列的改变非常敏感，常常一个碱基差别都能显示出来。SSCP结果判定是通过多个样品之间对比，观察条带之间位置改变，从而显示出不同生物个体的DNA特异性，达到指纹分析的目的。该技术已被广泛用于癌基因和抗癌基因变异的检测、遗传病的致病基因分析以及基因诊断、基因制图等领域。DNA的复制-基因突变PCR的基本原理循环26-29次DNA的复制-基因突变DNA的复制-基因突变SNP分析技术按其研究对象主要分为两大类：对未知SNP进行分析,即找寻未知的SNP或确定某一未知SNP与某遗传病的关系。多种方法可以使用，如温度梯度凝胶电泳(TGGE)、变性梯度凝胶电泳(DGGE)、单链构象多态性(SSCP)、限制性片段长度多态性(RFLP)、随机扩增多态性DNA(RAPD)等，如需确知突变的位置和碱基类别，须对那些含有SNP的DNA链进行测序。对已知SNP进行分析，即对不同群体SNP遗传多样性检测或在临床上对已知致病基因的遗传病进行基因诊断。筛查已知SNP的方法有等位基因特异寡核苷酸片段分析(ASO)、突变错配扩增检验(MAMA)、基因芯片技术(genechips)等。DNA的复制-基因突变许多物种基因组已检测并建立了大量数据库，比较这些来自不同实验室不同个体的序列，就可以检测到SNP。一些可供利用的公开SNP网上资源，如：美国国立卫生研究院(NationalInstitutesofHealth,NIH)提供的与癌症和肿瘤相关的候选SNP数据库：http://cgap.nci.nih.gov/GAI；NIH开辟的适于生物医学研究的dbSNP多态性数据：http://www.ncbi.nlm.nih.gov/SNP；德国的HGBAS网站提供的人类SNP数据库：http://hgbas.Cgr.ki.sei等。DNA的复制-基因突变SNPs研究现在正处于发展之中，存在问题：在复杂疾病相关分析中的问题：利用SNP寻找致病基因需要弄清被研究人群的历史,如迁移模式等。技术问题：目前检测SNP的方法大都价格昂贵，或速度较慢。DNA的复制-基因突变DNA的损伤修复系统DNA的复制-基因突变复制修复

1.尿嘧啶糖基酶系统

2.错配修复

3.无嘌呤修复DNA的复制-基因突变尿嘧啶糖基修复酶系统为防止体内dUTP进入DNA复制，细胞内dUTP酶可以将dUTP分解成dUMP和PPi，dUMP不能成为合成DNA的原料。但仍有少数dUTP未被分解而掺入DNA合成中；DNA中C能自发脱氨氧化生成U，U与A互补结合且不被polⅢ的校正功能识别；这两种情况下产生的U就由尿嘧啶糖基修复酶系统修复。DNA的复制-基因突变DNA的复制-基因突变错配修复DNA聚合酶的校正功能(3’→5’外切酶活性)可以校正大多数的错配碱基，但还需要通过错配修复将复制的精确性提高102-103倍。复制错配中的错配碱基存在于新合成的子代链中，因此，必须有一种能识别模板链与新合成DNA链的机制，以保证从新合成的DNA链中去除错配碱基。DNA的复制-基因突变在大肠杆菌中主要通过对模板链的甲基化来区分新合成的DNA链。大肠杆菌中的Dam甲基化酶，会对DNA模板链的5’-GATC-3’序列中腺嘌呤的N6位置进行甲基化，而新合成的链是非甲基化的，以此区别模板链和新合成的链。错配修复系统由mutS、mutL、mutH编码的蛋白、外切酶、DNA聚合酶和连接酶共同组成。DNA的复制-基因突变

甲基化指导的错配修复机制1DNA的复制-基因突变

甲基化指导的错配修复机制2DNA的复制-基因突变无嘌呤/嘧啶(AP)修复DNA链中脱氧核糖与碱基形成的糖苷键稳定性比RNA低，容易发生自发水解作用，产生无嘌呤减或无嘧啶碱作用，称为去嘌呤/嘧啶(apurinicorapyrimidinic,AP)作用。细胞中AP内切酶能切除DNA中无碱基核糖，通过DNA聚合酶填补单链DNA区域，DNA连接酶封闭缺口。DNA的复制-基因突变损伤修复：光复活修复甲基转移酶修复切除修复DNA的复制-基因突变光复活修复—原核生物的一种主要修复形式概念：在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。条件：可见光(300~600nm)、PR酶、嘧啶二聚体作用过程：光复活酶与T=T结合形成复合物;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;光复酶从DNA链解离.DNA的复制-基因突变光复活修复DNA的复制-基因突变甲基转移酶修复

O6-甲基鸟嘌呤转移酶能去除O6位上甲基使其恢复成正常的鸟嘌呤。DNA的复制-基因突变切除修复普遍存在的多步骤酶反应过程，将损伤的DNA片段从双链分子中除去，用正常的链为模板重新合成一段DNA的过程。DNA的复制-基因突变识别损伤部位损伤的两边切除几个核苷酸DNA聚合酶以母链为模板复制合成新子链DNA连接酶将切口补平DNA的复制-基因突变uvrABC核酸酶的作用机制DNA的复制-基因突变复制后修复—重组修复：大肠杆菌的修复系统DNA的复制-基因突变SOS修复：是一种在DNA分子受到较大范围损伤并且使复制受到抑制时出现的修复机制，以SOS借喻细胞处于危急状态。DNA分子受到长片段高密度损伤，使DNA复制过程在损伤部位受到抑制。损伤诱导一种特异性较低的新的DNA聚合酶，以及重组酶等的产生,由这些特