1、第一章基因突变（优选）第一章基因突变绪 论一、什么是微生物遗传学二、微生物遗传学发展简史三、微生物遗传学的主要成就和研究方法一、什么是微生物遗传学？q微生物遗传学是遗传学的分支科学，即研究微生物的遗传和变异的科学。q遗传和变异的关系q微生物遗传学研究的对象和任务q微生物遗传学研究的对象和任务研究对象 微生物所特有的遗传与变异的本质和规律性。如微生物在子代和亲代之间是如何传递遗传信息的？遗传和变异的分子基础是什么？任务 探讨如何控制微生物的特性，使之朝着人们所需要的方向发展，以便更好地造福人类。二、微生物遗传学发展简史q微生物学发展时期q微生物遗传学的奠基和发展q分子遗传学的发展q反向遗传学的发
2、展q基因组学的发展q微生物学发展时期v巴斯德不同的疾病是由不同微生物引起的，初步建立种的概念。v19世纪末，在小麦锈病的研究中发现了生理族，产生了对微生物变异的认识。v1907年，在睡眠虫中发现了微生物的抗药性突变。v1928年，发现了肺炎双球菌的转化现象。q微生物遗传学的奠基和发展v粗糙脉孢菌中营养缺陷型的发现和基因原始功能的研究v细菌转化因子的化学鉴定v细菌接合和基因重组的发现v抗性突变的研究v粗糙脉孢菌中营养缺陷型的发现 和基因原始功能的研究 1941年，Beadle和Tatum用X射线诱变粗糙脉孢菌，获得了大量的营养缺陷型突变株。在大量比较分析的基础上提出了“一个基因一种酶”的假说。其
3、意义在于开辟了生化遗传学研究的广阔领域；“一个基因一种酶”假说的提出，促进了分子遗传学的发展；为细菌基因重组的发现奠定了基础。v细菌转化因子的化学鉴定 1928年，Griffith首先发现肺炎双球菌的转化现象；1933年，Allovay重复了这一试验；1944年，Avery证实转化因子的化学本质是DNA，而不是蛋白质。为DNA双螺旋模型的提出和分子遗传学的发展奠定基础。巴斯德不同的疾病是由不同微生物引起的，初步建立种的概念。应用各种微生物独具的特性四分子分析、接合转移。1941年，Beadle和Tatum用X射线诱变基因符号在书写时应用斜体或加下划线,但在目录中例外。粗糙脉孢菌中营养缺陷型的发
4、现和基因原始功能的研究重复在一条染色体上增加了一段染色体片段，使同一染色体上的某些基因重复出现。ya 啶类物质诱变机制之后，Newcombe的涂布实验和Lederberg的影印实验进一步证实了这一结果。A mutation that restores,partially or completely,the loss of function caused by another mutation.基因一种酶”的假说。基因突变为基因定位和研究基因的作用提供了材料，它也是研究诱变育种和癌变发生的理论基础。乙管的菌落数则基本相同。此试验亦用于证明抗药性突变的出现与接触药物无关。回复突变出现在原来的位点上
5、，恢复野生型的基因顺序。某些化学物质需经代谢活化才有致变作用，在测试系统中加入哺乳动物微粒体酶，可弥补体外试验缺乏代谢活化系统之不足。每一菌株代表一种结构改变。细菌转化因子的化学鉴定v细菌接合和基因重组的发现 19461947年，Lederberg和Tatum以大肠杆菌K12的两种不同营养缺陷型菌株为材料，发现了细菌的基因重组现象。其重要意义在于说明生物界遗传规律的普遍性；使得E.coli成为遗传学中研究得最为详尽的生物；导致转导现象、真菌的准性生殖和放线菌的基因重组等现象的发现；为微生物遗传学研究应用于实践开辟了新途径。细 菌 接 合v抗性突变的研究 1943年，Luria和Delbruck
6、进行了著名的波动分析实验，证明细菌的抗性突变是自发产生的。之后，Newcombe的涂布实验和Lederberg的影印实验进一步证实了这一结果。揭开了以E.coli为材料的基因突变的系统研究。q分子遗传学的发展v1953年，Watson和Crick建立DNA分子的双螺旋模型。v1958年，Meselson和Stahl发现了DNA的半保留复制机制，解开了生物遗传稳定性的奥秘。v1960年，Jacob和Monod提出操纵子学说。v1965年，大肠杆菌的离体酶系实验证实了三联体遗传密码的存在，揭示了DNA与蛋白质合成的关系。q 反向遗传学的发展Reverse genetics An approach
7、where a cloned gene with an unknown function is used to disrupt the corresponding chromosomal gene to examine the resulting phenotype.1972年，限制性内切酶的发现；年，限制性内切酶的发现；1973年，杂种质粒导入大肠杆菌；年，杂种质粒导入大肠杆菌；1977年，在大肠杆菌中表达生长激素释放因子。年，在大肠杆菌中表达生长激素释放因子。波动试验（fluctuation test）又称彷徨试验、变量试验细菌转化因子的化学鉴定探讨如何控制微生物的特性，使之朝着人们所需要
8、的方向发展，以便更好地造福人类。波动试验（fluctuation test）按突变表现型，可分为形态突变、生理生化突变、抗性突变、致死突变等；结果证明突变完全是自发地随即地产生的，与环境无关。相反地，真的回复体和野生型杂交的子代中则不出现原来的突变型。在2000年6月26日由美国总统克林顿与英国首相布莱尔联合宣布完成，这一天也因此成为人类历史上“值得载入史册的一天”。这里酪氨酸tRNA的突变基因便是前一无义突变型的抑制基因。一、什么是微生物遗传学只要由赖氨酸改变为酪氨酸不影响这一基因产物的活性，表型便得以恢复。微生物遗传学是遗传学的分支科学，即研究微生物的遗传和变异的科学。基因突变为基因定位和
9、研究基因的作用提供了材料，它也是研究诱变育种和癌变发生的理论基础。在2000年6月26日由美国总统克林顿与英国首相布莱尔联合宣布完成，这一天也因此成为人类历史上“值得载入史册的一天”。环境（噬菌体和链霉素）只起到甄别作用（选择作用）。1958年，Meselson和Stahl发现了DNA的半保留复制机制，解开了生物遗传稳定性的奥秘。为弥补这一缺点，可以在测试系统中加入鼠肝脏提取物，其中包含着一些使前诱变剂转变为诱变剂的酶（如羟化酶）。DNA复制过程中因碱基的互变异构造成的自发转换。1941年，Beadle和Tatum用X射线诱变q 基因组学的发展v1990年，人类基因组组织(HUGO)和美国国家
10、健康研究所(NIH)向美国国会提交美国人类基因组计划联合项目的5年计划，被称为“生命科学阿波罗计划”的人类基因组计划的15年进程开始。在2000年6月26日由美国总统克林顿与英国首相布莱尔联合宣布完成，这一天也因此成为人类历史上“值得载入史册的一天”。三、微生物遗传学的主要成就 和研究方法q微生物遗传学的主要成就q微生物作为遗传学研究材料的优越性q微生物遗传学研究方法q微生物作为遗传学研究材料的优越性v世代时间短，可以迅速获得多个个体；v可以进行纯培养；v能在已知化学成分的培养基上进行培养，容易检出生化突变株；v多数微生物是单倍体细胞，无隐性突变；v生化方面的研究较为充分。q微生物遗传学研究方
11、法v取得各种突变型作为遗传标记；分析遗传控制。v选择性培养的方法。v应用各种微生物独具的特性四分子分析、接合转移。v微生物学研究方法和生化研究方法。第一章 基因突变 突变（mutation）是基本的遗传学过程，研究突变是遗传学的主要课题。基因突变为基因定位和研究基因的作用提供了材料，它也是研究诱变育种和癌变发生的理论基础。核外遗传物质改变（线粒体、质粒的变化）变异核遗传物质 改 变染色体数目的改变染色体结构的改变整倍性改变异倍性改变基因重组基因突变（广义）染色体畸 变基因突变（狭义）微生物遗传物质变异的方式一、突变类型v按突变表现型，可分为形态突变、生理生化突变、抗性突变、致死突变等；v按遗传
12、物质结构的改变，可分为染色体畸变和基因突变；v按突变发生的方式，分为自发突变和诱发突变。（一）突变的表现型形态突变型是指发生细胞形态变化或菌落形态改变的突变型。生理生化突变型包括糖分解能力、营养要求、代谢产物生产能力、温度敏感型等。其中以营养缺陷型和温度敏感突变型最为常见和有用。抗性突变型包括耐药性、噬菌体抗性、对紫外线的抗性等。致病性突变毒性产生能力和表面抗原的变化。致死突变由于基因突变而造成个体死亡。条件致死突变在某一条件下呈致死效应，另一条件下无致死效应。如rpl表示ribosomeprotein large基因。1928年，发现了肺炎双球菌的转化现象。rpoB是它的抑制基因，每一个rp
13、oB突变只抑制某一些位点发生突变的 dnaAts突变型,而不抑制同一基因的某些其他位点的突变型。三、微生物遗传学的主要成就微生物遗传学的奠基和发展针对无义突变的基因内抑制 密码子AAG代表赖氨酸，由于置换突变而成为无义密码子UAG时,翻译便到此停止而带来突变型表型。微生物学研究方法和生化研究方法。鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella typhimurium）的组氨酸营养缺陷型（his）菌株，在含微量组氨酸的培养基中，除极少数自发回复突变的细胞外，一般只能分裂几次，形成在显微镜下才能见到的微菌落。星眼抑制基因则只对星眼突变(star,S)有抑制作用。倒位一个染色体上的某一部分以颠倒的顺序出现在原
14、来的位置。探讨如何控制微生物的特性，使之朝着人们所需要的方向发展，以便更好地造福人类。脉孢菌的紫色腺嘌呤缺陷型的几个抑制基因本身也都是腺嘌呤缺陷型。ya 啶类物质诱变机制培养后分别计算各平板上的抗噬菌体菌落数。一、什么是微生物遗传学这里酪氨酸tRNA的突变基因便是前一无义突变型的抑制基因。在第一对核苷酸不改变的情况下，由于第三对核苷酸的改变而使密码子成为UAC时,便在这位置上出现酪氨酸并使翻译正常进行。倒位一个染色体上的某一部分以颠倒的顺序出现在原来的位置。细菌转化因子的化学鉴定微生物作为遗传学研究材料的优越性回复突变出现在原来的位点上，恢复野生型的基因顺序。（二）染色体畸变 是一些不发生染色
15、体数目变化，而在染色体上有较大范围结构改变的变异，是由于DNA（或RNA）的片断缺失、重复或重排而造成染色体异常的突变。包括易位两条非同源染色体之间部分相连的现象。包括单向易位和相互易位。倒位一个染色体上的某一部分以颠倒的顺序出现在原来的位置。缺失染色体上丢失一个或多个片段。重复在一条染色体上增加了一段染色体片段，使同一染色体上的某些基因重复出现。（三）基因突变q基因突变是指相应基因上的DNA链中一个或少数几个核苷酸对的改变，也称为点突变。q单核苷酸多态性染色体DNA上某一给定位置的碱基多态性。qSNPsingle nucleotide polymorphism，Defined regions
16、 of the genome where there are two or more nucleotide variations,each with 1%or greater prevalence in the population.SNPs can be used as genetic or physical markers.移码突变及其回复二、基因符号命名规则1966年，M.Demerec等提出了一套大肠杆菌基因命名规则，其要点是每个基因座位用3个小写英文字母表示，这3个字母为代表这一基因特性的英文单词的前3个字母。有些基因特性要用2个或多个英文单词表示，则一般选取各单词的第一个字母。如r
17、pl表示ribosomeprotein large基因。有同一表型效应的不同基因突变可以在3个字母后加一个大写字母表示。如lacZ、lacY、lacA。二、基因符号命名规则由同一基因内不同位点的突变所引起的同一表型效应，可用基因符号后面所加的阿拉伯数字表示。如lacA6、lacA23表示lacA基因不同位点的突变。当染色体上存在缺失时，可用 表示，缺失部分放在 后的括号中。例如，（lac，pro）表示从乳糖发酵基因到脯氨酸基因这一段染色体上发生了突变。q人类基因符号命名规则v基因符号应为大写的拉丁字母或大写的拉丁字母和阿拉伯数字的组合。基因符号为了有使用的价值应尽可能地简洁,而且不要试图它包含
18、一个基因所有的已知信息。理想的符号应不超过6个字符。基因符号在书写时应用斜体或加下划线,但在目录中例外。新的基因符号不能与已存在的基因符号重复。v基因符号的第一个字符必须是字母,随后的字符可以是字母或字母与数字的组合。v基因符号在书写时应在同一行,不允许在基因符号中使用上标或下标。三、突变的机制自发突变微生物在进化过程中，以约为107的频率发生突变。S p o n t a n e o u s m u t a t i o n A mutation that occurs without known e x p o s u r e t o a m u t a g e n.诱发突变（Induced
19、Mutations）运用各种外部的诱变因子（如辐射和各种化学诱变剂等）处理细胞，使DNA的结构发生改变而导致突变。（一）自发突变自发突变的非适应性自发突变的机制突变的热点 自发突变的非适应性三个经典的试验证实了自发突变的非适应性波动试验（fluctuation test）涂布试验（plate spread）影印试验（replica plating）二、微生物遗传学发展简史应用各种微生物独具的特性四分子分析、接合转移。19世纪末，在小麦锈病的研究中发现了生理族，产生了对微生物变异的认识。细菌转化因子的化学鉴定乙管的菌落数则基本相同。倒位一个染色体上的某一部分以颠倒的顺序出现在原来的位置。如果酪氨
20、酸tRNA基因发生突变而使它的反密码子由AUG变为AUC，这一反密码子便能识别无义密码子UAG，可是它的3端上仍然携带着酪氨酸。细菌转化因子的化学鉴定探讨如何控制微生物的特性，使之朝着人们所需要的方向发展，以便更好地造福人类。培养后分别计算各平板上的抗噬菌体菌落数。基因突变是指相应基因上的DNA链中一个或少数几个核苷酸对的改变，也称为点突变。回复突变出现在原来的位点上，恢复野生型的基因顺序。微生物遗传物质变异的方式回复突变出现在原来的位点上，恢复野生型的基因顺序。1928年，发现了肺炎双球菌的转化现象。1958年，Meselson和Stahl发现了DNA的半保留复制机制，解开了生物遗传稳定性的
21、奥秘。5甲基胞嘧啶（5MeC）的变构。1944年，Avery证实转化因子的化学本质是DNA，而不是蛋白质。基因符号应为大写的拉丁字母或大写的拉丁字母和阿拉伯数字的组合。菌种：鼠伤寒沙门氏菌组氨酸缺陷型，另外带有2个突变。波动试验（fluctuation test）波动试验（fluctuation test）又称彷徨试验、变量试验 实验证明抗噬菌体突变体的出现与接触噬菌体无关，而是基因突变的结果。此实验根据统计学原理设计 取对噬菌体敏感的大肠杆菌悬液（103/毫升）分别装入甲、乙两只试管内，每管10毫升。甲管中的菌液再分装50支小试管中，每管0.2毫升，保温2436小时，及时把各小管的菌液分别倒
22、在涂有噬菌体的平板上，经培养后，对各平板上出现的抗噬菌体的菌落计数；乙管中的菌液不分装，先保温2436小时后才分成50份，加到同样涂有噬菌体的平板上，培养后分别对各平板上出现的抗性菌落计数。结果发现 来自甲管的50个平板中，各平板间菌落数相差甚大；乙管的菌落数则基本相同。这表明大肠杆菌对噬菌体的抗性来自基因突变，这种突变发生在大肠杆菌接触相应的噬菌体之前，由细胞在分裂过程中自发地、随机地产生。来自甲管的许多平板上不出现抗性菌落，是由于在接触噬菌体前没有发生过突变；在有的平板上可能出现几百个菌落，那是由于突变发生得较早，同时也说明某一性状的突变与环境因素不相对应。此试验亦用于证明抗药性突变的出现
23、与接触药物无关。涂布试验涂布试验涂布试验是1949年Newcombe设计的试验。其方法简便、易行。要点是选用对T1噬菌体敏感的Ecoli菌株，以相等数目(5104个皿)涂布于12个平板上，在5h培养后(约繁殖了123代)，平板上长出了大量微菌落(每一面落约含5300个细菌)。取6个平板用涂布器均习涂布遍，6个不涂布，然后同时喷上等量T1噬菌体。培养后分别计算各平板上的抗噬菌体菌落数。发现，涂布过的一组中，共长出抗性菌落353个，要比未经涂布过的(仅28个菌落)高得多。因为在接触噬菌体之前，抗性突变体已经出现并分裂了数次，重新涂布会把它们分散开各自成菌落。故说明了抗性突变是发生在未接触噬菌体之前
24、。影印培养(replica plating)试验 1952年,Lederberg夫妇 设计了一种更为 巧妙的影印培养法,直接证明了微生物的抗药性突变是自发产生,与相应的环境因素毫不相关的论点。所谓影印培养法,实质上是使在一系列培养皿的相同位置上能出现相同菌落的一 种接种培养方法。其基本过程是:把长有许多菌落(可多达数百个)的母种培养皿倒置于包有 灭菌丝绒布的木圆柱(直径略小于培养皿)上,然后可把这一“印章”上的细菌一一接种到不 同的选择性培养基平板上,待培养后,对各皿相同位置上的菌落作对比后,就可选出适当的突 变型。据报道,用这种方法,可把母平板上1020%的细菌转移到绒布上,并可利用它接种8
25、 个子培养皿。因此,通过影印培养法,可以从在非选择性条件下生长的细菌群体中,分离出各 种类型的突变种。结果证明突变完全是自发地随即地产生的，结果证明突变完全是自发地随即地产生的，与环境无关。与环境无关。环境（噬菌体和链霉素）只起到甄别作用环境（噬菌体和链霉素）只起到甄别作用（选择作用）。（选择作用）。大致方法是:首先把大量对链霉素敏感的大肠杆菌K12涂布在不含链霉素的平板(1)的表面,待 其长出密集的小菌落后,用影印法接种到不含链霉素的培养基平板(2)上,随即再影印到含有 链霉素的选择性培养基平板(3)上。影印的作用可保证这3个平板上所生长的菌落的亲缘和相对位置保持严格的对应性。经培养后,在平
26、板(3)上出现了个别抗链霉素的菌落。对培养皿(2)和(3)进行比较,就可在平板(2)的相应位置上找到平板(3)上那几个抗性菌落的“孪生兄弟”。然后把平板(2)中最明显的一个部位上的菌落(实际上是许多菌落)挑至不含链霉素的培养 液(4)中,经培养后,再涂布在平板(5)上,并重复以上各步骤。上述同一过程几经重复后,只要涂上越来越少的原菌液至相当于平板(1)的培养皿(5)和(9)中,就可出现越来越多的抗性菌落,最后甚至可以得到完全纯的抗性菌群体。由此可知,原始的链霉素敏感菌株只通过(1)(2)(4)(5)(6)(8)(9)(10)(12)的移种和选择序列,就可在根本未接触链霉素的情况下,筛选出大量的
27、抗链霉素的菌株。影印试验（replica plating）自发突变的机制 DNA复制过程中偶尔发生错误。DNA复制的忠实性（fidelity）校读系统（errersediting）；错配修复系统（mismatch repair）。DNA复制过程中因碱基的互变异构造成的自发转换。5甲基胞嘧啶（5MeC）的变构。碱基的互变异构5-甲基胞嘧啶（5-MeC）的变构突变的热点（hot spot）一个基因中突变率特别高的位点称为热点。近年来，运用DNA序列分析技术，已获知突变热点的分子基础。DNA核苷酸序列的重复5甲基胞嘧啶（5MeC）（二）诱发突变诱变剂（Mutagen）A chemical or ph
28、ysical agent that increases the frequency of mutation,usually by directly damaging the DNA.碱基类似物诱变剂化学诱变剂射线ya啶类物质增变基因在2000年6月26日由美国总统克林顿与英国首相布莱尔联合宣布完成，这一天也因此成为人类历史上“值得载入史册的一天”。1977年，在大肠杆菌中表达生长激素释放因子。突变（mutation）是基本的遗传学过程，研究突变是遗传学的主要课题。微生物遗传物质变异的方式诱发突变（Induced Mutations）运用各种外部的诱变因子（如辐射和各种化学诱变剂等）处理细胞，使
29、DNA的结构发生改变而导致突变。回复突变的种类DNA复制过程中因碱基的互变异构造成的自发转换。在2000年6月26日由美国总统克林顿与英国首相布莱尔联合宣布完成，这一天也因此成为人类历史上“值得载入史册的一天”。某些化学物质需经代谢活化才有致变作用，在测试系统中加入哺乳动物微粒体酶，可弥补体外试验缺乏代谢活化系统之不足。1941年，Beadle和Tatum用X射线诱变影印试验（replica plating）星眼抑制基因则只对星眼突变(star,S)有抑制作用。1928年，发现了肺炎双球菌的转化现象。探讨如何控制微生物的特性，使之朝着人们所需要的方向发展，以便更好地造福人类。rfa,，是增加细
30、胞透性的深度粗糙突变；按突变表现型，可分为形态突变、生理生化突变、抗性突变、致死突变等；此实验根据统计学原理设计1973年，杂种质粒导入大肠杆菌；说明生物界遗传规律的普遍性；微生物作为遗传学研究材料的优越性A mutation that restores,partially or completely,the loss of function caused by another mutation.碱基类似物诱变剂诱变机制v化学诱变剂诱变机制烷基化试剂诱变机制脱氨基试剂诱变机制v化学诱变剂诱变机制 亚硝基化合物中的N甲基N硝基N亚硝基胍（NG或NTG）是一种诱变作用特别强的诱变剂，称为超诱变剂。
31、由于NTG主要诱发复制叉附近的基因突变，所以用NTG处理细菌，往往可得到多重突变株。v射线的诱变机制直接作用损伤DNA的骨架，造成断裂。如波长254nm的紫外线最易被嘌呤和嘧啶碱基所吸收，使DNA分子上的相邻胸腺嘧啶形成二聚体，引起DNA分子的扭曲而影响正常转录和复制，导致诱变和死亡。间接作用照射后产生过氧化氢和游离基的继发反应。紫外线诱变机制 ya 啶类物质诱变机制v 增变基因（mutator gene）所谓增变基因就是指能够促使其他基因提高突变所谓增变基因就是指能够促使其他基因提高突变率的突变基因。率的突变基因。Mutator gene A mutant gene which increa
32、ses the frequency of mutation in other genes.Mutations in genes responsible for DNA repair typically have a mutator phenotype.v 常见的增变基因四、突变的回复突变型重新获得野生型表型的过程称为突变的回复。Reversion:Any mutation that restores the wildtype phenotype of a mutant.当染色体上存在缺失时，可用 表示，缺失部分放在 后的括号中。波动试验（fluctuation test）鼠伤寒沙门氏菌（Sal
33、monella typhimurium）的组氨酸营养缺陷型（his）菌株，在含微量组氨酸的培养基中，除极少数自发回复突变的细胞外，一般只能分裂几次，形成在显微镜下才能见到的微菌落。如果酪氨酸tRNA基因发生突变而使它的反密码子由AUG变为AUC，这一反密码子便能识别无义密码子UAG，可是它的3端上仍然携带着酪氨酸。果蝇的毛翅抑制基因SuHw除了抑制毛翅以外，对于分叉刚毛(bifid,bi)，翅脉中断(cubitus interruptus,ciD)也有一定程度的抑制作用；以相等数目(5104个皿)涂布于12个平板上，受诱变剂作用后，大量细胞发生回复突变，自行合成组氨酸，发育成肉眼可见的菌落。A
34、 chemical or physical agent that increases the frequency of mutation,usually by directly damaging the DNA.1928年，发现了肺炎双球菌的转化现象。星眼抑制基因则只对星眼突变(star,S)有抑制作用。当染色体上存在缺失时，可用 表示，缺失部分放在 后的括号中。由于NTG主要诱发复制叉附近的基因突变，所以用NTG处理细菌，往往可得到多重突变株。ya 啶类物质诱变机制据报道,用这种方法,可把母平板上1020%的细菌转移到绒布上,并可利用它接种8 个子培养皿。微生物遗传物质变异的方式1928年，
35、发现了肺炎双球菌的转化现象。只要由赖氨酸改变为酪氨酸不影响这一基因产物的活性，表型便得以恢复。三、微生物遗传学的主要成就为细菌基因重组的发现奠定了基础。v回复突变的检测q把突变型培养在基本培养基上，也会出现少数菌落，叫做回复突变子。q有些突变难以检测到它们的回复突变q双重突变q缺失突变 回复突变的种类按回复突变是不是出现在原来的位点上可分成两种 回复突变出现在原来的位点上，恢复野生型的基因顺序。Back mutation:A reversion event which restores the original DNA sequence.回复突变不出现在原来的位点上，而在另一位点上，称为第二位
36、点突变或抑制突变。Suppressor mutation A mutation that restores,partially or completely,the loss of function caused by another mutation.回复突变的种类抑制突变的类型v基因内抑制突变v移码突变引起的回复突变v错义突变引起的回复突变v基因间抑制突变v基因抑制指的是第二个基因的突变消除或抑制一个突变株的表型。SuppressionvThe restoration(or partial restoration)of a wildtype phenotype by a second mut
37、ation.基因内抑制突变基因间抑制突变 Suppressor tRNA A mutant tRNA that recognizes a stop codon instead of the codon for the cognate amino acid.错义突变的基因抑制 无义突变的基因抑制 移码突变的基因抑制针针对移码突变的基因内抑制对移码突变的基因内抑制 大肠杆菌噬菌体大肠杆菌噬菌体T4T4经吖啶类染料处理后经吖啶类染料处理后可以得到一对核苷酸减少可以得到一对核苷酸减少(或增加或增加)的的rr基因的移码突变型。基因的移码突变型。在这在这一对核苷酸不改变的情况下，附近位置上另一对核苷酸的增
38、加一对核苷酸不改变的情况下，附近位置上另一对核苷酸的增加（或减少）能使表型恢复正常（见遗传密码），这便是针对移码（或减少）能使表型恢复正常（见遗传密码），这便是针对移码突变的基因内抑制，抑制基因本身也常是移码突变型。针对突变的基因内抑制，抑制基因本身也常是移码突变型。针对无义突变的基因内抑制无义突变的基因内抑制 密码子密码子AAGAAG代表赖氨酸，由于置换突变而成代表赖氨酸，由于置换突变而成为无义密码子为无义密码子UAGUAG时时,翻译便到此停止而带来突变型表型。在第一翻译便到此停止而带来突变型表型。在第一对核苷酸不改变的情况下，由于第三对核苷酸的改变而使密码子对核苷酸不改变的情况下，由于第三
39、对核苷酸的改变而使密码子成为成为UACUAC时时,便在这位置上出现酪氨酸并使翻译正常进行。只要由便在这位置上出现酪氨酸并使翻译正常进行。只要由赖氨酸改变为酪氨酸不影响这一基因产物的活性，表型便得以恢赖氨酸改变为酪氨酸不影响这一基因产物的活性，表型便得以恢复。这是针对无义突变的基因内抑制。复。这是针对无义突变的基因内抑制。基因间抑制 通过代谢补偿的基因间抑制 假定某一基因突变使一种蛋白质变为容易为另一物质所抑制，因而使野生型表型不能出现，再假定另一基因发生突变后这抑制物不再产生，那么后一突变基因便是前一突变基因的抑制基因。假定某一突变基因使某一代谢产物不能形成，再假定另一突变基因使同一代谢产物由
40、另一途径合成，那么它也是前一突变基因的抑制基因。如果某一代谢中间产物具有某种表型效应，假定第一个突变基因中断了这一中间产物以后的代谢途径而使中间产物积累，再假定另一突变基因使中间产物出现以前的代谢途径中断，那么它也成为前一突变基因的抑制基因。例如粗糙脉孢菌的腺嘌呤缺陷型(adenineless,ade)35203产生一种由腺核苷酸合成的代谢中间产物转变来的紫色色素（见图）。在这一基因不发生回复突变的情况下，另外三个腺嘌呤缺陷型27663、28610、44411中的任何一个都抑制紫色色素的产生而恢复了野生型的不产色素这一性状。对于突变型35203的产生紫色色素这一性状来讲,突变基因27663、2
41、8610、44411都是它的抑制基因。通过翻译校正的基因间抑制 某些由置换突变产生的无义突变型，可以由于相应的突变型转运核糖核酸(tRNA)的校正作用而恢复正常的表型。例如酪氨酸密码子是UAC,酪氨酸tRNA反密码子是AUG。置换突变使UAC变为无义密码子 UAG后翻译便到此停止。如果酪氨酸tRNA基因发生突变而使它的反密码子由AUG变为AUC，这一反密码子便能识别无义密码子UAG，可是它的3端上仍然携带着酪氨酸。因此这一突变型tRNA能使无义突变密码子位置上照常出现酪氨酸而使翻译正常进行。这里酪氨酸tRNA的突变基因便是前一无义突变型的抑制基因。实际上任何一个突变型只要它和野生型只有一对核苷
42、酸的差别，都可以由相应的tRNA基因突变型的校正作用而恢复野生型表型。抑制基因的专一性和表型效应 各种抑制基因的作用可以有不同的专一性。果蝇的毛翅抑制基因SuHw除了抑制毛翅以外，对于分叉刚毛(bifid,bi)，翅脉中断(cubitus interruptus,ciD)也有一定程度的抑制作用；星眼抑制基因则只对星眼突变(star,S)有抑制作用。脉孢菌的紫色腺嘌呤缺陷型的抑制基因只抑制该突变型的紫色表型而不抑制对于腺嘌呤的需要这一表型。琥珀突变型抑制基因的抑制作用针对无义密码子UAG,而不论这一无义突变发生在哪一基因中，所以它又称为超抑制基因。相反地，许多抑制基因的作用是座位专一的，它能抑制
43、某一突变基因的表型，不论突变发生在这基因的哪一位点。某些抑制基因的作用则是位点专一的,它对被抑制基因的抑制作用只限于某些位点上的突变。例如大肠杆菌的突变型 dnaAts是在高温中不能复制DNA的突变型。rpoB是它的抑制基因，每一个rpoB突变只抑制某一些位点发生突变的 dnaAts突变型,而不抑制同一基因的某些其他位点的突变型。一般认为位点专一性是由于抑制基因与被抑制基因所编码的两种蛋白质分子的相互作用只限于某些相对应的部位的缘故。某些抑制基因能够抑制许多突变基因的表型，例如琥珀突变型抑制基因。相反地，一个基因的表型也可以被几个不同的抑制基因所抑制，例如脉孢菌紫色腺嘌呤缺陷型至少有三个抑制基
44、因。某些抑制基因本身并没有表型效应，例如果蝇的毛翅抑制基因。某些抑制基因本身具有突变型表型效应，例如大肠杆菌的色氨酸合成酶A亚基基因的突变型A446对于另一个A亚基突变型A46是抑制基因，A46对A446来讲也是抑制基因。脉孢菌的紫色腺嘌呤缺陷型的几个抑制基因本身也都是腺嘌呤缺陷型。大肠杆菌中由于tRNA基因发生突变的抑制基因则虽然没有一般的突变型表型，可是普遍地降低生活力。抑制基因或是隐性的，或是显性的。在细菌等单倍体生物中，不论抑制基因是隐性或显性，往往可以从被它抑制的突变型假的回复体中发现。这些假的回复体和野生型杂交的子代中总是或多或少地出现原来的突变型；相反地，真的回复体和野生型杂交的
45、子代中则不出现原来的突变型。在二倍体的高等生物中，按照子二代中出现野生型和突变型的比数便可以判断抑制基因的存在以及抑制基因的显隐性关系。无义突变的基因抑制v突变检测系统 建立了一个快速廉价的突变检测系统，具体方法如下：菌种：鼠伤寒沙门氏菌组氨酸缺陷型，另外带有2个突变。rfa,，是增加细胞透性的深度粗糙突变；uvrB，是丧失切补修复能力的缺失突变型。鼠肝脏提取物：主要是提供使前诱变剂转为诱变剂的羟化酶。Ames test埃姆斯测验（Amestest）用来检测诱变剂致癌作用的一种方法，于1973年由埃姆斯（Ames）等首先采用。其理论依据是认为癌变是某些基因发生突变的结果，因而一切致癌物质都是诱
46、变剂。用埃姆斯的方法对几百种致癌物质进行检测，总符合率达90。一般认为在埃姆斯测检中呈阳性反应的物质有致癌的潜在危险性。该测验所用的菌株是鼠沙门氏菌（Salmonella typhimurium his），所用的指标是一组氨酸缺陷型的回复突变。每一菌株代表一种结构改变。此外，有些物质本身不是诱变剂，可是进入人体和动物体内能转变为诱变剂，这种物质常被称为前诱变剂。应用细菌作为测试诱变剂的材料时，这种所谓的前诱变剂的诱变作用测不出来。为弥补这一缺点，可以在测试系统中加入鼠肝脏提取物，其中包含着一些使前诱变剂转变为诱变剂的酶（如羟化酶）。这样，使这一检测系统更趋于完善。一、目的和原理 鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella typhimurium）的组氨酸营养缺陷型（his）菌株，在含微量组氨酸的培养基中，除极少数自发回复突变的细胞外，一般只能分裂几次，形成在显微镜下才能见到的微菌落。受诱变剂作用后，大量细胞发生回复突变，自行合成组氨酸，发育成肉眼可见的菌落。某些化学物质需经代谢活化才有致变作用，在测试系统中加入哺乳动物微粒体酶，可弥补体外试验缺乏代谢活化系统之不足。鉴于化学物质的致突变作用与致癌作用之间密切相关，故此法现广泛应用于致癌物的筛选。
