遺傳學(xué)課件-基因突變

1GeneMutation1GeneMutation2Section1Thesummarizationofgenemutation一、基本概念和形成原因1．基因突變的概念2．基因突變形成的機(jī)制（1）自發(fā)突變圖

（2）誘發(fā)突變圖

二、基因突變的表現(xiàn)類型1．形態(tài)突變（shapemutation）圖2．生化突變（biochemistrymutation）3．致死突變（lethalmutation）4．中性突變(neutralmutation)5．無(wú)聲突變（silentmutation）2Section1Thesummarization3三、基因突變的特性1．突變的隨機(jī)性圖

腫瘤

體細(xì)胞突變2．突變的稀有性表

如3．突變的可逆性4．突變的多方向性圖5．突變的平行性6．突變的獨(dú)立性7．突變的不定向性3三、基因突變的特性1．突變的隨機(jī)性圖腫瘤體4第二節(jié)誘發(fā)突變一、誘變的意義新品種二、物理誘變1．射線的種類及誘變機(jī)理2．輻射誘變的遺傳學(xué)效應(yīng)4第二節(jié)誘發(fā)突變一、誘變的意義新品種5三、化學(xué)誘變1．化學(xué)誘變劑的類型和誘變機(jī)理（1）堿基類似物O=A;OH=G（2）直接改變DNA上堿基結(jié)構(gòu)的物質(zhì)（亞硝酸、過(guò)氧化氫）（3）烷化劑：氮芥、環(huán)磷酰胺、絲裂霉素、放線菌素D、柔紅霉素、博萊霉素(抗癌抗生素)、甲基磺酸乙酯(EMS)、甲基磺酸甲酯(MMS)、亞硝基胍（4）吖啶類圖2．化學(xué)誘變的遺傳學(xué)效應(yīng)（1）同義突變（samesensemutation）（2）錯(cuò)義突變（mis-sensemutation）（3）終止突變（nonsensemutation）（4）延長(zhǎng)肽鏈突變（5）移碼突變（frameshiftmutation）圖5三、化學(xué)誘變1．化學(xué)誘變劑的類型和誘變機(jī)理6第三節(jié)DNA的損傷和修復(fù)一、DNA損傷的類型1．堿基的損傷與丟失2．錯(cuò)誤堿基3．甲基化堿基4．嘧啶二聚體5．DNA鏈的斷裂6．DNA雙鏈的交聯(lián)7．DNA與附近的蛋白質(zhì)的粘連6第三節(jié)DNA的損傷和修復(fù)一、DNA損傷的類型7二、DNA損傷的修復(fù)1．光復(fù)活（photoreactivation）或光修復(fù)系統(tǒng)圖2．切除修復(fù)（切補(bǔ)修復(fù)，excisionrepair）系統(tǒng)圖3．重組修復(fù)（recombinationrepair）系統(tǒng)圖4．SOS修復(fù)系統(tǒng)：易誤修復(fù)酶5．適應(yīng)性修復(fù)系統(tǒng)：受體蛋白

6．鏈斷裂修復(fù)系統(tǒng)：3種（1）超快修復(fù)：O℃、2min，修復(fù)95%、DNA連接酶。（2）快修復(fù)：DNA聚合酶I、數(shù)分鐘、修復(fù)90%。（3）慢修復(fù)：多種酶參與，時(shí)間長(zhǎng)。7．鏈交聯(lián)修復(fù)系統(tǒng)：糖基酶8．堿基丟失：無(wú)堿基內(nèi)切酶→切除無(wú)嘌呤核苷；DNA聚合酶和連接酶→彌補(bǔ)缺口第三節(jié)DNA的損傷和修復(fù)7二、DNA損傷的修復(fù)第三節(jié)DNA的損傷和修復(fù)8三、DNA損傷修復(fù)的生物學(xué)意義1．DNA損傷修復(fù)能保證物種相對(duì)的穩(wěn)定性2．修復(fù)促進(jìn)了生命起源和物種的進(jìn)化3．DNA修復(fù)產(chǎn)生各種變異，為生物進(jìn)化奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)（1）DNA產(chǎn)生了不可修復(fù)的損傷：平整末端（2）修復(fù)系統(tǒng)本身受到損傷：修復(fù)酶（去甲基化酶、甲基轉(zhuǎn)移酶等）基因突變。（3）修復(fù)系統(tǒng)飽和：修復(fù)不了大量的損傷。（4）易誤修復(fù)：如SOS修復(fù)系統(tǒng)。4．DNA修復(fù)缺陷易引起人類的疾病第三節(jié)DNA的損傷和修復(fù)8三、DNA損傷修復(fù)的生物學(xué)意義第三節(jié)DNA的損傷和修復(fù)9第四節(jié)基因突變的檢出一、植物中基因突變的檢出1．二倍體2．多倍體二、動(dòng)物突變的檢出1．果蠅X染色體上隱性突變的檢出圖

2．果蠅常染色體上基因突變的檢出

圖三、細(xì)菌或真菌突變的檢出圖四、人類基因突變的檢出圖9第四節(jié)基因突變的檢出一、植物中基因突變的檢出10平衡致死品系10平衡致死品系11鏈孢酶突變的檢出11鏈孢酶突變的檢出12生物種類性狀突變率單位噬菌體T2E.Coli藻類Chiamydomonais真菌Nerrosposacrassa玉米Zeamays果蠅Drosophilamelanogaster小鼠Musmusculus人Homosapiens溶菌抑制r→r+宿主域h+→h乳糖發(fā)酵lac→lac+噬菌體T1敏感性T1-s→T1-r組氨酸需要型his+→hishis→his+鏈霉素敏感型str-s→str-r肌醇需要型inos→inos+

腺嘌呤需要型ade→ade+皺縮種子Sh→sh非紫色糊粉層Pr→pr無(wú)色糊粉層Rr→rr黃體Y→y(雄蠅)Y→y(雌蠅)白眼W→w褐眼Bw→bw黑檀體E→e非鼠色a+→a血友病Ah+→h白化c+→c甲髕綜合癥Huntington式綜合癥軟骨發(fā)育不全大腸多息肉Duchenne肌營(yíng)養(yǎng)不良1×10-83×10-92×10-7

2×10-82×10-64×10-71×10-8

8×10-8

4×10-81×10-61×10-5

5×10-4

1×10-4

1×10-54×10-5

3×10-52×10-53×10-5

3×10-5

3×10-5

0.2×10-5

0.5×10-5

4×10-52×10-510×10-5每復(fù)制的突變基因頻率每分裂的突變細(xì)胞頻率同上每無(wú)性孢子的突變頻率每配子的突變頻率同上同上同上Go5212生物種類性狀突變率單位噬菌體T2溶菌13人的突變的檢出13人的突變的檢出14腫瘤產(chǎn)生的遺傳因素1．途徑：?jiǎn)位蜻z傳、多基因遺傳、染色體畸變2．發(fā)病模式：原癌基因（prooncogene）激活→抑癌基因失活→癌基因→體細(xì)胞癌變→腫瘤→腫瘤轉(zhuǎn)移基因激活→腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因失活→癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移→晚期癌癥3．腫瘤產(chǎn)生的遺傳假說(shuō)：（1）染色體不平衡假說(shuō)；（2）體細(xì)胞兩次突變假說(shuō)；（3）原癌基因激活假說(shuō)14腫瘤產(chǎn)生的遺傳因素15白血病15白血病16黑色素瘤16黑色素瘤17腦癌17腦癌18正常羊和短腿安康羊18正常羊和短腿安康羊19雙頭烏龜19雙頭烏龜20太空育種成果20太空育種成果21人們的愿望——番茄馬鈴薯21人們的愿望——番茄馬鈴薯22各種育種方式矮桿抗病的水稻三倍體無(wú)籽西瓜神奇的“太空椒”抗蟲棉白菜–甘藍(lán)雜交育種多倍體育種誘變育種基因工程育種細(xì)胞工程育種22各種育種方式矮桿抗病的水稻三倍體無(wú)籽西瓜神奇的“太空椒”23

DNA突變的類型

-T-C-G-G-C-T-G-T-A-C-G--A-G-C-C-G-A-C-A-T-G-C-轉(zhuǎn)換

-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A

-T-C-G-C-T-G-T-A-C-G--A-G-C-G-A-C-A-T-G-C-缺失T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-C-G-T-C-T-G-T-A-C-G--A-G-C-A-G-A-C-A-T-G-C-顛換堿基對(duì)的置換(substitution)移碼突變(framesshiftmutation)BACK23DNA突變的類型

-T-C-G-G-C-T-G-T-24DNA紫外線損傷的光復(fù)合酶修復(fù)1、形成嘧啶二聚體2、光復(fù)合酶結(jié)合于損傷部位3、酶被可見光激活4、修復(fù)后酶被釋放24DNA紫外線損傷的光復(fù)合酶修復(fù)1、形成嘧啶二聚體2、光復(fù)25DNA的損傷和切除修復(fù)堿基丟失堿基缺陷或錯(cuò)配結(jié)構(gòu)缺陷切開核酸內(nèi)切酶核酸外切酶切除DNA聚合酶IDNA連接酶AP核酸內(nèi)切酶核酸外切酶切開切除修復(fù)連接糖苷酶25DNA的損傷和切除修復(fù)堿基丟失堿基缺陷或錯(cuò)配結(jié)構(gòu)缺陷切開26DNA的重組修復(fù)胸腺嘧啶二聚體復(fù)制核酸酶及重組蛋白修復(fù)復(fù)制DNA聚合酶DNA連接酶重組26DNA的重組修復(fù)胸腺嘧啶二聚體復(fù)制核酸酶及重組蛋白修復(fù)復(fù)27吖啶類——誘變機(jī)理27吖啶類——誘變機(jī)理28體細(xì)胞突變28體細(xì)胞突變29人類突變率的計(jì)算-----家系中顯性性狀患兒的出現(xiàn)計(jì)算如：在94075活產(chǎn)兒中，發(fā)現(xiàn)10例軟骨發(fā)育不全的患兒，其中兩例的一方親體也是本病患者，其余8例的雙親正常，為新突變的結(jié)果，其突變率為：（10-2）/2（94075-2）=4·2×10-5玉米和小鼠的突變率與人相似微生物的突變率偏低與單細(xì)胞、生活史短有關(guān)。29人類突變率的計(jì)算-----家系中顯性性狀患兒的出現(xiàn)計(jì)算30突變率人類突變率的計(jì)算-----家系中顯性性狀患兒的出現(xiàn)計(jì)算：如：在94075活產(chǎn)兒中，發(fā)現(xiàn)10例軟骨發(fā)育不全的患兒，其中兩例的一方親體也是本病患者，其余8例的雙親正常，為新突變的結(jié)果，其突變率為：(10-2)/2(94075-2)=4.2×10-530突變率人類突變率的計(jì)算-----家系中顯性性狀患兒的出現(xiàn)31突變的多方向性一個(gè)基因可以向不同的方向發(fā)生突變，可以突變?yōu)橐粋€(gè)以上的等位基因31突變的多方向性一個(gè)基因可以向不同的方向發(fā)生突變，可以突變32二、果蠅突變的檢出Muller-5技術(shù)：檢出X染色體上的隱性突變和致死突變X染色體上帶有B（Bar，棒眼）和Wa（杏色眼），倒位32二、果蠅突變的檢出33果蠅突變的檢出Muller-5技術(shù)：檢出X染色體上的隱性突變和致死突變，X染色體上帶有B（Bar，棒眼）和Wa（杏色眼），倒位33果蠅突變的檢出Muller-5技術(shù)：檢出X染色體上的隱性34GeneMutation1GeneMutation35Section1Thesummarizationofgenemutation一、基本概念和形成原因1．基因突變的概念2．基因突變形成的機(jī)制（1）自發(fā)突變圖

（2）誘發(fā)突變圖

二、基因突變的表現(xiàn)類型1．形態(tài)突變（shapemutation）圖2．生化突變（biochemistrymutation）3．致死突變（lethalmutation）4．中性突變(neutralmutation)5．無(wú)聲突變（silentmutation）2Section1Thesummarization36三、基因突變的特性1．突變的隨機(jī)性圖

腫瘤

體細(xì)胞突變2．突變的稀有性表

如3．突變的可逆性4．突變的多方向性圖5．突變的平行性6．突變的獨(dú)立性7．突變的不定向性3三、基因突變的特性1．突變的隨機(jī)性圖腫瘤體37第二節(jié)誘發(fā)突變一、誘變的意義新品種二、物理誘變1．射線的種類及誘變機(jī)理2．輻射誘變的遺傳學(xué)效應(yīng)4第二節(jié)誘發(fā)突變一、誘變的意義新品種38三、化學(xué)誘變1．化學(xué)誘變劑的類型和誘變機(jī)理（1）堿基類似物O=A;OH=G（2）直接改變DNA上堿基結(jié)構(gòu)的物質(zhì)（亞硝酸、過(guò)氧化氫）（3）烷化劑：氮芥、環(huán)磷酰胺、絲裂霉素、放線菌素D、柔紅霉素、博萊霉素(抗癌抗生素)、甲基磺酸乙酯(EMS)、甲基磺酸甲酯(MMS)、亞硝基胍（4）吖啶類圖2．化學(xué)誘變的遺傳學(xué)效應(yīng)（1）同義突變（samesensemutation）（2）錯(cuò)義突變（mis-sensemutation）（3）終止突變（nonsensemutation）（4）延長(zhǎng)肽鏈突變（5）移碼突變（frameshiftmutation）圖5三、化學(xué)誘變1．化學(xué)誘變劑的類型和誘變機(jī)理39第三節(jié)DNA的損傷和修復(fù)一、DNA損傷的類型1．堿基的損傷與丟失2．錯(cuò)誤堿基3．甲基化堿基4．嘧啶二聚體5．DNA鏈的斷裂6．DNA雙鏈的交聯(lián)7．DNA與附近的蛋白質(zhì)的粘連6第三節(jié)DNA的損傷和修復(fù)一、DNA損傷的類型40二、DNA損傷的修復(fù)1．光復(fù)活（photoreactivation）或光修復(fù)系統(tǒng)圖2．切除修復(fù)（切補(bǔ)修復(fù)，excisionrepair）系統(tǒng)圖3．重組修復(fù)（recombinationrepair）系統(tǒng)圖4．SOS修復(fù)系統(tǒng)：易誤修復(fù)酶5．適應(yīng)性修復(fù)系統(tǒng)：受體蛋白

6．鏈斷裂修復(fù)系統(tǒng)：3種（1）超快修復(fù)：O℃、2min，修復(fù)95%、DNA連接酶。（2）快修復(fù)：DNA聚合酶I、數(shù)分鐘、修復(fù)90%。（3）慢修復(fù)：多種酶參與，時(shí)間長(zhǎng)。7．鏈交聯(lián)修復(fù)系統(tǒng)：糖基酶8．堿基丟失：無(wú)堿基內(nèi)切酶→切除無(wú)嘌呤核苷；DNA聚合酶和連接酶→彌補(bǔ)缺口第三節(jié)DNA的損傷和修復(fù)7二、DNA損傷的修復(fù)第三節(jié)DNA的損傷和修復(fù)41三、DNA損傷修復(fù)的生物學(xué)意義1．DNA損傷修復(fù)能保證物種相對(duì)的穩(wěn)定性2．修復(fù)促進(jìn)了生命起源和物種的進(jìn)化3．DNA修復(fù)產(chǎn)生各種變異，為生物進(jìn)化奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)（1）DNA產(chǎn)生了不可修復(fù)的損傷：平整末端（2）修復(fù)系統(tǒng)本身受到損傷：修復(fù)酶（去甲基化酶、甲基轉(zhuǎn)移酶等）基因突變。（3）修復(fù)系統(tǒng)飽和：修復(fù)不了大量的損傷。（4）易誤修復(fù)：如SOS修復(fù)系統(tǒng)。4．DNA修復(fù)缺陷易引起人類的疾病第三節(jié)DNA的損傷和修復(fù)8三、DNA損傷修復(fù)的生物學(xué)意義第三節(jié)DNA的損傷和修復(fù)42第四節(jié)基因突變的檢出一、植物中基因突變的檢出1．二倍體2．多倍體二、動(dòng)物突變的檢出1．果蠅X染色體上隱性突變的檢出圖

2．果蠅常染色體上基因突變的檢出

圖三、細(xì)菌或真菌突變的檢出圖四、人類基因突變的檢出圖9第四節(jié)基因突變的檢出一、植物中基因突變的檢出43平衡致死品系10平衡致死品系44鏈孢酶突變的檢出11鏈孢酶突變的檢出45生物種類性狀突變率單位噬菌體T2E.Coli藻類Chiamydomonais真菌Nerrosposacrassa玉米Zeamays果蠅Drosophilamelanogaster小鼠Musmusculus人Homosapiens溶菌抑制r→r+宿主域h+→h乳糖發(fā)酵lac→lac+噬菌體T1敏感性T1-s→T1-r組氨酸需要型his+→hishis→his+鏈霉素敏感型str-s→str-r肌醇需要型inos→inos+

腺嘌呤需要型ade→ade+皺縮種子Sh→sh非紫色糊粉層Pr→pr無(wú)色糊粉層Rr→rr黃體Y→y(雄蠅)Y→y(雌蠅)白眼W→w褐眼Bw→bw黑檀體E→e非鼠色a+→a血友病Ah+→h白化c+→c甲髕綜合癥Huntington式綜合癥軟骨發(fā)育不全大腸多息肉Duchenne肌營(yíng)養(yǎng)不良1×10-83×10-92×10-7

2×10-82×10-64×10-71×10-8

8×10-8

4×10-81×10-61×10-5

5×10-4

1×10-4

1×10-54×10-5

3×10-52×10-53×10-5

3×10-5

3×10-5

0.2×10-5

0.5×10-5

4×10-52×10-510×10-5每復(fù)制的突變基因頻率每分裂的突變細(xì)胞頻率同上每無(wú)性孢子的突變頻率每配子的突變頻率同上同上同上Go5212生物種類性狀突變率單位噬菌體T2溶菌46人的突變的檢出13人的突變的檢出47腫瘤產(chǎn)生的遺傳因素1．途徑：?jiǎn)位蜻z傳、多基因遺傳、染色體畸變2．發(fā)病模式：原癌基因（prooncogene）激活→抑癌基因失活→癌基因→體細(xì)胞癌變→腫瘤→腫瘤轉(zhuǎn)移基因激活→腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因失活→癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移→晚期癌癥3．腫瘤產(chǎn)生的遺傳假說(shuō)：（1）染色體不平衡假說(shuō)；（2）體細(xì)胞兩次突變假說(shuō)；（3）原癌基因激活假說(shuō)14腫瘤產(chǎn)生的遺傳因素48白血病15白血病49黑色素瘤16黑色素瘤50腦癌17腦癌51正常羊和短腿安康羊18正常羊和短腿安康羊52雙頭烏龜19雙頭烏龜53太空育種成果20太空育種成果54人們的愿望——番茄馬鈴薯21人們的愿望——番茄馬鈴薯55各種育種方式矮桿抗病的水稻三倍體無(wú)籽西瓜神奇的“太空椒”抗蟲棉白菜–甘藍(lán)雜交育種多倍體育種誘變育種基因工程育種細(xì)胞工程育種22各種育種方式矮桿抗病的水稻三倍體無(wú)籽西瓜神奇的“太空椒”56

DNA突變的類型

-T-C-G-G-C-T-G-T-A-C-G--A-G-C-C-G-A-C-A-T-G-C-轉(zhuǎn)換

-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A

-T-C-G-C-T-G-T-A-C-G--A-G-C-G-A-C-A-T-G-C-缺失T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-C-G-T-C-T-G-T-A-C-G--A-G-C-A-G-A-C-A-T-G-C-顛換堿基對(duì)的置換(substitution)移碼突變(framesshiftmutation)BACK23DNA突變的類型

-T-C-G-G-C-T-G-T-57DNA紫外線損傷的光復(fù)合酶修復(fù)1、形成嘧啶二聚體2、光復(fù)合酶結(jié)合于損傷部位3、酶被可見光激活4、修復(fù)后酶被釋放24DNA