1、1Gene Mutation2Section 1 The summarization of gene mutation一、基本概念和形成原因一、基本概念和形成原因1基因突变的概念基因突变的概念2基因突变形成的机制基因突变形成的机制（1）自发突变）自发突变 图图 （2）诱发突变）诱发突变 图图 二、基因突变的表现类型二、基因突变的表现类型1形态突变（形态突变（shape mutation）图图2生化突变（生化突变（biochemistry mutation）3致死突变（致死突变（lethal mutation）4中性突变中性突变(neutral mutation)5无声突变（无声突变（silen
2、t mutation）3三、基因突变的特性三、基因突变的特性1突变的随机性突变的随机性 图图 肿瘤肿瘤 体细胞突变体细胞突变 2突变的稀有性突变的稀有性 表 如3突变的可逆性突变的可逆性4突变的多方向性突变的多方向性 图图5突变的平行性突变的平行性6突变的独立性突变的独立性7突变的不定向性突变的不定向性4第二节第二节 诱发突变诱发突变一、诱变的意义一、诱变的意义 新品种新品种二、物理诱变二、物理诱变1射线的种类及诱变机理射线的种类及诱变机理2辐射诱变的遗传学效应辐射诱变的遗传学效应5三、化学诱变三、化学诱变1化学诱变剂的类型和诱变机理化学诱变剂的类型和诱变机理（1）碱基类似物）碱基类似物 O=
3、A;OH=G（2）直接改变）直接改变DNA上碱基结构的物质上碱基结构的物质 （亚硝酸、过氧化氢）（3）烷化剂：）烷化剂：氮芥、环磷酰胺、丝裂霉素、放线菌素D、柔红霉素、博莱霉素(抗癌抗生素)、甲基磺酸乙酯(EMS)、甲基磺酸甲酯(MMS)、亚硝基胍（4）吖啶类）吖啶类 图图2化学诱变的遗传学效应化学诱变的遗传学效应（1）同义突变（）同义突变（same sense mutation）（2）错义突变（）错义突变（mis-sense mutation）（3）终止突变（）终止突变（nonsense mutation）（4）延长肽链突变）延长肽链突变（5）移码突变（）移码突变（frame shift m
4、utation）图图6第三节第三节 DNADNA的损伤和修复的损伤和修复 一一、DNA损伤的类型损伤的类型 1碱基碱基的损伤与丢失的损伤与丢失 2错误碱基错误碱基 3甲基化碱基甲基化碱基 4嘧啶嘧啶二聚体二聚体 5DNA链的断裂链的断裂 6DNA双双链的交联链的交联 7DNA与附近的蛋白质的粘连与附近的蛋白质的粘连7 二二、DNADNA损伤的损伤的修复修复 1 1光复活光复活（photoreactivationphotoreactivation）或光修复系统或光修复系统 图图 2 2切除修复切除修复（切补修复切补修复，excision repairexcision repair）系统）系统 图
5、图 3 3重组修复重组修复（recombination repairrecombination repair）系统）系统 图图 4 4SOSSOS修复修复系统：易误修复酶系统：易误修复酶 5 5适应性修复适应性修复系统：系统：受体蛋白受体蛋白 6 6链断裂修复链断裂修复系统：系统：3 3种种（1 1）超快修复超快修复：OO、2min2min，修复，修复95%95%、DNADNA连接酶。连接酶。（2 2）快修复快修复：DNADNA聚合酶聚合酶I I、数分钟数分钟、修复修复90%90%。（3 3）慢修复慢修复：多种酶参与多种酶参与，时间长，时间长。7 7链交联修复链交联修复系统：系统：糖基酶糖基酶
6、 8 8碱基丢失：无碱基内切酶碱基丢失：无碱基内切酶切除无嘌呤核苷；切除无嘌呤核苷；DNADNA聚合酶和连聚合酶和连接酶接酶弥补缺口弥补缺口第三节第三节 DNA的损伤和修复的损伤和修复8 三、三、DNADNA损伤损伤修复的生物学意义修复的生物学意义 1 1DNADNA损伤损伤修复修复能保证物种相对的稳定性能保证物种相对的稳定性 2 2修复修复促进了促进了生命起源生命起源和物种的进化和物种的进化 3 3DNADNA修复修复产生各种产生各种变异变异，为生物进化奠定了物质基础，为生物进化奠定了物质基础（1 1）DNADNA产生了不可修复的损伤：平整末端产生了不可修复的损伤：平整末端（2 2）修复系统
7、本身受到损伤：修复酶（去甲基化酶、甲基转移）修复系统本身受到损伤：修复酶（去甲基化酶、甲基转移酶等）基因突变。酶等）基因突变。（3 3）修复系统饱和：修复不了大量的损伤。）修复系统饱和：修复不了大量的损伤。（4 4）易误修复：如）易误修复：如SOSSOS修复系统。修复系统。4 4DNADNA修复修复缺陷易引起人类的疾病缺陷易引起人类的疾病第三节第三节 DNA的损伤和修复的损伤和修复9第四节第四节 基因突变的检出基因突变的检出一、植物中基因突变的检出一、植物中基因突变的检出1二倍体二倍体2多倍体多倍体 二、动物突变的检出二、动物突变的检出1果蝇果蝇X染色体上隐性突变的检出染色体上隐性突变的检出
8、图图 2果蝇常染色体上基因突变的检出果蝇常染色体上基因突变的检出 图三、细菌或真菌突变的检出三、细菌或真菌突变的检出 图图四、人类基因突变的检出四、人类基因突变的检出 图图10平衡致死品系11链孢酶突变的检出链孢酶突变的检出12生物种类生物种类性性 状状突变率突变率单单 位位噬菌体噬菌体 T2E.Coli藻类藻类Chiamydomonais真菌真菌Nerrosposa crassa玉米玉米 Zea mays果蝇果蝇Drosophilamelanogaster小鼠小鼠Mus musculus人人Homo sapiens溶菌抑制溶菌抑制 r r+宿主域宿主域 h+h乳糖发酵乳糖发酵 lac lac
9、+噬菌体噬菌体T1敏感性敏感性 T1-s T1-r 组氨酸需要型组氨酸需要型 his+his his his+链霉素敏感型链霉素敏感型 str-s str-r肌醇需要型肌醇需要型 inos inos+腺嘌呤需要型腺嘌呤需要型 ade ade+皱缩种子皱缩种子 Sh sh 非紫色糊粉层非紫色糊粉层 Pr pr无色糊粉层无色糊粉层 Rr r r黄体黄体 Y y(雄蝇雄蝇)Y y(雌蝇雌蝇)白眼白眼 W w褐眼褐眼 Bw bw黑檀体黑檀体 E e非鼠色非鼠色 a+a 血友病血友病A h+h白化白化 c+c 甲髌综合症甲髌综合症Huntington式综合症式综合症软骨发育不全软骨发育不全 大肠多息肉大
10、肠多息肉Duchenne 肌营养不良肌营养不良110-8310-9210-7 210-8210-6410-7110-8 810-8 410-8110-6110-5 510-4 110-4 110-5410-5 310-5210-5 310-5 310-5 310-5 0.210-5 0.510-5 410-5210-51010-5每复制的突变基因频率每复制的突变基因频率每分裂的突变细胞频率每分裂的突变细胞频率同上同上每无性孢子的突变频率每无性孢子的突变频率每配子的突变频率每配子的突变频率同上同上同上同上同上同上Go 5213人的突变的检出人的突变的检出14肿瘤产生的遗传因素肿瘤产生的遗传因素1
11、途径：单基因遗传、多基因遗传、染色体畸变途径：单基因遗传、多基因遗传、染色体畸变2发病模式：发病模式：原癌基因原癌基因（prooncogene）激活激活抑癌基因失活抑癌基因失活癌基因癌基因体细胞癌变体细胞癌变肿瘤肿瘤肿瘤转移基因激活肿瘤转移基因激活肿瘤转移抑制肿瘤转移抑制基因失活基因失活癌细胞转移癌细胞转移晚期癌症晚期癌症3肿瘤产生的遗传假说：肿瘤产生的遗传假说：（1）染色体不平衡假说；）染色体不平衡假说；（2）体细胞两次突变假说；）体细胞两次突变假说；（3）原癌基因激活假说）原癌基因激活假说15白血病16黑色素瘤黑色素瘤17脑癌18正常羊和短腿安康羊19双头乌龟20太空育太空育种成果种成果2
12、1人们的愿人们的愿望望番茄番茄马铃薯马铃薯22各种育种方式杂交育种杂交育种多倍体育种多倍体育种诱变育种诱变育种基因工程育种基因工程育种细胞工程育种细胞工程育种23 DNA突变突变的类型的类型-T-C-G-G-C-T-G-T-A-C-G-A-G-C-C-G-A-C-A-T-G-C-转换转换-T-C-G-A-G-C-T-G-T-A-C-G-A-G-C-T-C-G-A-C-A-T-G-C-插入插入A-T-C-G-C-T-G-T-A-C-G-A-G-C-G-A-C-A-T-G-C-缺失缺失T野生型基因野生型基因-T-C-G-A-C-T-G-T-A-C-G-A-G-C-T-G-A-C-A-T-G-C-T
13、-C-G-T-C-T-G-T-A-C-G-A-G-C-A-G-A-C-A-T-G-C-颠换颠换碱基对的置换碱基对的置换(substitution)移码突变移码突变(framesshift mutation)BACK24DNA紫外线损伤的光复合酶紫外线损伤的光复合酶修复修复1、形成嘧啶二聚体、形成嘧啶二聚体2、光复合酶结合于、光复合酶结合于损伤部位损伤部位3、酶被可见光激活、酶被可见光激活4、修复后酶被释放、修复后酶被释放25DNA的损伤和的损伤和切除修复切除修复碱基丢失碱基丢失碱基缺陷或错配碱基缺陷或错配结构缺陷结构缺陷切开切开 核酸内切酶核酸内切酶核酸外切酶核酸外切酶切除切除DNA聚合酶聚合
14、酶IDNA连接连接酶酶AP核酸内切酶核酸内切酶核酸外切酶核酸外切酶切开切开切除切除修复修复连接连接糖苷酶糖苷酶26DNA的的重组修复重组修复胸腺嘧啶胸腺嘧啶二聚体二聚体复制复制核酸酶及核酸酶及重组蛋白重组蛋白修复复制修复复制DNA聚合酶聚合酶DNA连接酶连接酶重组重组27吖啶类吖啶类诱变机理诱变机理28体细胞突变29 人类突变率的计算人类突变率的计算-家系中显性性状患儿的出现家系中显性性状患儿的出现计算计算 如：在如：在9407594075活产儿中，发现活产儿中，发现1010例软骨发育不全的患例软骨发育不全的患儿，其中两例的一方亲体也是本病患者，其余儿，其中两例的一方亲体也是本病患者，其余8
15、8例的例的双亲正常，为新突变的结果，其突变率为：双亲正常，为新突变的结果，其突变率为：（10-210-2）/2/2（94075-294075-2）=4=42 2 10-5 玉米和小鼠的突变率与人相似玉米和小鼠的突变率与人相似 微生物的突变率偏低与单细胞、生活史短有关。微生物的突变率偏低与单细胞、生活史短有关。30突变率 人类突变率的计算人类突变率的计算-家系中显性性状患儿的出现计算：家系中显性性状患儿的出现计算：如：在如：在94075活产儿中，发现活产儿中，发现10例软骨发育不全的患儿，例软骨发育不全的患儿，其中两例的一方亲体也是本病患者，其余其中两例的一方亲体也是本病患者，其余8例的双亲正常
16、，例的双亲正常，为新突变的结果，其突变率为：为新突变的结果，其突变率为：(10-2)/2(94075-2)=4.210-531突变的多方向性 一个基因可以向不同的方向发生突变，可一个基因可以向不同的方向发生突变，可以突变为一个以上的等位基因以突变为一个以上的等位基因32 二、果蝇突变的检出二、果蝇突变的检出 Muller-5Muller-5技术：检出技术：检出X X染色体上的隐性突变和致死突染色体上的隐性突变和致死突变变 X X染色体上带有染色体上带有B B（BarBar，棒眼）和，棒眼）和W Wa a（杏色眼），倒（杏色眼），倒位位33果蝇突变的检出果蝇突变的检出 Muller-5Muller-5技术：检出技术：检出X X染色体上的隐性突变染色体上的隐性突变和致死突变，和致死突变，X X染色体上带有染色体上带有B B（BarBar，棒眼），棒眼）和和W Wa a（杏色眼），倒位（杏色眼），倒位
