最新基因突變與DNA損傷修復課件

基因突變與DNA損傷修復基因突變與DNA損傷修復1基因突變（genemutation）:基因的核苷酸順序或數(shù)目發(fā)生改變。僅涉及DNA分子中單個堿基的改變稱點突變（pointmutation）。涉及多個堿基的還有缺失、重復和插入。突變體(mutant)：具有突變表型的細胞或個體。13.1基因突變的概念、類別及性質(zhì)（1）概念基因突變（genemutation）:基因的核苷酸順序或數(shù)2最新基因突變與DNA損傷修復課件3最新基因突變與DNA損傷修復課件4最新基因突變與DNA損傷修復課件5最新基因突變與DNA損傷修復課件6最新基因突變與DNA損傷修復課件7最新基因突變與DNA損傷修復課件8④突變的多方向性和復等位基因同一基因可突變?yōu)槎鄠€等位基因。突變的基因可以再突變。這一系列的等位基因就叫做復等位基因。這是由于同一座位內(nèi)的不同位點上的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化產(chǎn)生的。

⑤

突變的有害性和有利性。一般，有害突變多，有利突變少。④突變的多方向性和復等位基因9eg.5-BU是胸腺嘧啶(T)的結(jié)構(gòu)類似物，酮式結(jié)構(gòu)易與A配對；烯醇式結(jié)構(gòu)易與G配對。13.2.1堿基類似物

13.2點突變的誘變機制A.T→A.5-BU（酮式）→G.5-BU

（烯醇式）→G.C

A.5-BUG.C→A.Teg.5-BU是胸腺嘧啶(T)的結(jié)構(gòu)類似物，酮式結(jié)102-AP是腺嘌呤的類似物，既可與T配對，也可與C配對。A.T→2-AP.T→2-AP.C→G.CG.C→2-AP.C→2-AP.T→A.T（1）烷化劑:甲磺酸乙酯(EMS)、亞硝基胍(NG)等。通過改變堿基結(jié)構(gòu)使堿基錯配。當G烷基化后可與T配對，導致堿基轉(zhuǎn)換。G.C→A.T?；颍和榛瘎┦灌堰拭撀洌斐赊D(zhuǎn)換、顛換；DNA鏈的斷裂或交聯(lián)。13.2.2堿基改變2-AP是腺嘌呤的類似物，既可與T配對，也可與C配對11（2）嵌入劑eg.吖啶橙、吖啶黃素、原黃素等堿基對的類似物，易造成移碼突變。（2）嵌入劑12（1）紫外線：產(chǎn)生環(huán)丁烷嘧啶二聚體和6-4光產(chǎn)物。①雙鏈間形成，阻礙DNA的復制。②同一鏈上相鄰T間形成，阻礙堿基的正常配對和腺嘌呤的正常摻入，使復制在這個點上停止或錯誤進行，產(chǎn)生堿基順序改變了的新鏈。13.2.3堿基損傷（2）黃曲霉(B1)的作用使鳥嘌呤G脫落，SOS修復引入A,造成G.C→A.T。（1）紫外線：13.2.3堿基損傷（2）黃曲霉(B1)的作1313.2.4基因的定點突變1）寡核苷酸誘導的基因定點突變將某基因克隆到載體上→人工合成含有突變位點的一對引物（突變位點位于引物中心附近，兩端有足夠的序列足以互補配對）→PCR擴增→DpnⅠ酶切→將突變DNA轉(zhuǎn)入受體→篩選重組子。13.2.4基因的定點突變1）寡核苷酸誘導的基因定點突變142）雙引物法

將某基因克隆到載體上→人工合成一對互補的含有突變堿基的引物→在基因的上游和下游各設計一個引物，分別與突變位置處的一個引物進行PCR擴增→兩個PCR產(chǎn)物混合→延伸后就可獲得有特定位點突變的基因。2）雙引物法1513.3自發(fā)突變的機制1DNA復制錯誤(errorsofDNAreplication)

a轉(zhuǎn)換

b顛換

ATG

C13.3自發(fā)突變的機制A16最新基因突變與DNA損傷修復課件17C移碼突變：增加或減少一個或幾個堿基對的突變，引起密碼編組的移動。

eg：HbWayne是138位UCC失去一個C，使α鏈的合成不在原來應該終止的地方停止，一直到146位合成精氨酸后才終止，從而使α鏈延長。

d缺失和重復突變e插入突變

（轉(zhuǎn)座子）C移碼突變：增加或減少一個或幾個堿基對的突變，引起密碼編組18２自發(fā)損傷a脫嘌呤：堿基和脫氧核糖間的糖苷鍵受到破壞，從而引起一個鳥嘌呤或腺嘌呤從DNA分子上脫落下來。b脫氨基：如胞嘧啶Ｃ脫氨基后變成尿嘧啶Ｕ。U=A,結(jié)果G-C→A-T。3氧化損傷：O2-，OH-，H2O2可對DNA造成損傷。如：8-oxodG與A配對，導致G.C→dG.A→T.A２自發(fā)損傷3氧化損傷：O2-，OH-，H2O2可對DNA造1913.4動態(tài)突變在基因的編碼區(qū)、3’或5’-UTR、啟動子區(qū)、內(nèi)含子區(qū)出現(xiàn)的三核苷酸重復，及其他長短不等的小衛(wèi)星、微衛(wèi)星序列的重復拷貝數(shù)，在減數(shù)分裂或體細胞有絲分裂過程中發(fā)生擴增而造成遺傳物質(zhì)的不穩(wěn)定。亦稱為基因組的不穩(wěn)定性，可造成基因功能喪失或獲得異常改變的產(chǎn)物。13.4動態(tài)突變在基因的編碼區(qū)、3’或5’-UTR2013.5DNA損傷修復機制13.5.1光復活(photoreactivation)（原核）１概念：可見光存在的條件下，在光復活酶作用下將UV引起嘧啶二聚體分解為單體的過程。２過程

①光復活酶與T=T結(jié)合形成復合物;②復合物吸收可見光切斷T=T之間的C-C共價鍵,使二聚體變成單體;③光復活酶從DNA鏈解離。13.5DNA損傷修復機制13.5.1光復活(photo21最新基因突變與DNA損傷修復課件2213.5.2切除修復（核苷酸外切修復、暗修復）切除修復在DNA內(nèi)切酶、DNA聚合酶、外切酶、DNA連接酶等共同作用下，將DNA受損部位部分切除，并以其中一條鏈為模板，合成修復。消除由UV引起的損傷，也能消除由電離輻射和化學誘變劑引起的其他損傷。切除的片段可由幾十到上萬bp，分別稱短補丁修復、長補丁修復。13.5.2切除修復（核苷酸外切修復、暗修復）切除修復23最新基因突變與DNA損傷修復課件24（2）DNA糖苷酶修復及AP核酸酶修復途徑E.coli不明顯的損傷,需要特異性修復。DNA糖苷酶修復：如果堿基被共價修飾，糖基化酶可作用于C-N糖苷鍵，使堿基釋放，產(chǎn)生無堿基(AP)位點,再由AP內(nèi)切酶修復系統(tǒng)修復。AP內(nèi)切酶修復系統(tǒng)修復：由內(nèi)切酶、外切酶、聚合酶和連接酶活性來完成，以修復AP位點。（2）DNA糖苷酶修復及AP核酸酶修復途徑AP內(nèi)切酶修復系統(tǒng)2513.5.3錯配修復系統(tǒng)修復雜種DNA錯配堿基及基因轉(zhuǎn)變。13.5.4重組修復(1)復制：以損傷單鏈為模板復制時，越過損傷部位，對應位點留下缺口；未損傷單鏈復制成完整雙鏈。(2)重組：缺口單鏈與完整同源單鏈重組，缺口轉(zhuǎn)移到完整鏈，使損傷單鏈的互補鏈完整，損傷單鏈仍然保留。(3)再合成：轉(zhuǎn)移后的缺口以新的互補鏈為模板聚合補齊。13.5.3錯配修復系統(tǒng)修復雜種DNA錯配堿基及基因轉(zhuǎn)變。2613.5.5SOS修復a通過式修復：損傷較大時(如產(chǎn)生很多的T=T)，正常的DNA多聚酶復制到損傷位點時，其活性受到抑制，短暫抑制后產(chǎn)生一種新的DNA多聚酶，由于其修復校正功能較低，新合成的DNA堿基錯配頻率較高，易引起突變。b切除式修復：DNA雙鏈均有損傷且距離較近時的一種可能的修復機制。13.5.5SOS修復b切除式修復：DNA雙鏈均有損傷且2713.6基因突變的檢測13.6.1病毒和細菌基因突變的檢測利用寄主范圍、生長速度、噬菌斑大小、形態(tài)等性狀可檢測病毒突變。通過在培養(yǎng)基中添加抗生素或噬菌體即可篩選細菌抗性突變體。細菌營養(yǎng)缺陷型的檢測：利用在完全培養(yǎng)基上能正常生長，在基本培養(yǎng)基上不能生長的影印培養(yǎng)實驗。首先采用青霉素富集法濃縮大量突變體，再進行負選擇。13.6基因突變的檢測13.6.1病毒和細菌基因突變的檢2813.6.2真菌營養(yǎng)缺陷型的檢出－菌絲過濾法分生孢子→誘變處理→基本培養(yǎng)基↙↘未萌發(fā)孢子萌發(fā)菌絲培養(yǎng)去除(過濾)

↙↓↘少數(shù)死亡營養(yǎng)野生型孢子缺陷型

(去除)↘↙營養(yǎng)培養(yǎng)基13.6.2真菌營養(yǎng)缺陷型的檢出－菌絲過濾法分生孢子→誘變處2913.6.3

果蠅突變體的檢測（1）果蠅X連鎖隱性突變的檢出①ClB法

ClB品系：l—隱性致死基因；B—棒眼C—交換抑制因子(B－l倒位）；13.6.3果蠅突變體的檢測（1）果蠅X連鎖隱性突變的檢30②Muller-5法

Muller-5品系:B(棒眼)-Wa(杏眼)-sc(小盾片少剛毛)——并具重復倒位。②Muller-5法31③

“并連X染色體”法③“并連X染色體”法32（2）常染色體突變——平衡致死系(Cy和S)13-17（2）常染色體突變——平衡致死系(Cy和S)13-173313.6.4人類顯性突變的檢測需依靠家系、出生調(diào)查，運用電泳技術(shù)、DNA標記技術(shù)，篩選各種蛋白質(zhì)、酶或DNA分子的微小差異，這些微小差異是可遺傳的。13.6.5植物及其他動物突變體的檢測利用分離定律轉(zhuǎn)座子插入突變的檢測、T-DNA插入突變的檢測、RNAi技術(shù)等。

13.6.4人類顯性突變的檢測需依靠家系、出生調(diào)查34

結(jié)束語謝謝大家聆聽！?。?5

結(jié)束語謝謝大家聆聽?。?！35基因突變與DNA損傷修復基因突變與DNA損傷修復36基因突變（genemutation）:基因的核苷酸順序或數(shù)目發(fā)生改變。僅涉及DNA分子中單個堿基的改變稱點突變（pointmutation）。涉及多個堿基的還有缺失、重復和插入。突變體(mutant)：具有突變表型的細胞或個體。13.1基因突變的概念、類別及性質(zhì)（1）概念基因突變（genemutation）:基因的核苷酸順序或數(shù)37最新基因突變與DNA損傷修復課件38最新基因突變與DNA損傷修復課件39最新基因突變與DNA損傷修復課件40最新基因突變與DNA損傷修復課件41最新基因突變與DNA損傷修復課件42最新基因突變與DNA損傷修復課件43④突變的多方向性和復等位基因同一基因可突變?yōu)槎鄠€等位基因。突變的基因可以再突變。這一系列的等位基因就叫做復等位基因。這是由于同一座位內(nèi)的不同位點上的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化產(chǎn)生的。

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突變的有害性和有利性。一般，有害突變多，有利突變少。④突變的多方向性和復等位基因44eg.5-BU是胸腺嘧啶(T)的結(jié)構(gòu)類似物，酮式結(jié)構(gòu)易與A配對；烯醇式結(jié)構(gòu)易與G配對。13.2.1堿基類似物

13.2點突變的誘變機制A.T→A.5-BU（酮式）→G.5-BU

（烯醇式）→G.C

A.5-BUG.C→A.Teg.5-BU是胸腺嘧啶(T)的結(jié)構(gòu)類似物，酮式結(jié)452-AP是腺嘌呤的類似物，既可與T配對，也可與C配對。A.T→2-AP.T→2-AP.C→G.CG.C→2-AP.C→2-AP.T→A.T（1）烷化劑:甲磺酸乙酯(EMS)、亞硝基胍(NG)等。通過改變堿基結(jié)構(gòu)使堿基錯配。當G烷基化后可與T配對，導致堿基轉(zhuǎn)換。G.C→A.T?；颍和榛瘎┦灌堰拭撀?，造成轉(zhuǎn)換、顛換；DNA鏈的斷裂或交聯(lián)。13.2.2堿基改變2-AP是腺嘌呤的類似物，既可與T配對，也可與C配對46（2）嵌入劑eg.吖啶橙、吖啶黃素、原黃素等堿基對的類似物，易造成移碼突變。（2）嵌入劑47（1）紫外線：產(chǎn)生環(huán)丁烷嘧啶二聚體和6-4光產(chǎn)物。①雙鏈間形成，阻礙DNA的復制。②同一鏈上相鄰T間形成，阻礙堿基的正常配對和腺嘌呤的正常摻入，使復制在這個點上停止或錯誤進行，產(chǎn)生堿基順序改變了的新鏈。13.2.3堿基損傷（2）黃曲霉(B1)的作用使鳥嘌呤G脫落，SOS修復引入A,造成G.C→A.T。（1）紫外線：13.2.3堿基損傷（2）黃曲霉(B1)的作4813.2.4基因的定點突變1）寡核苷酸誘導的基因定點突變將某基因克隆到載體上→人工合成含有突變位點的一對引物（突變位點位于引物中心附近，兩端有足夠的序列足以互補配對）→PCR擴增→DpnⅠ酶切→將突變DNA轉(zhuǎn)入受體→篩選重組子。13.2.4基因的定點突變1）寡核苷酸誘導的基因定點突變492）雙引物法

將某基因克隆到載體上→人工合成一對互補的含有突變堿基的引物→在基因的上游和下游各設計一個引物，分別與突變位置處的一個引物進行PCR擴增→兩個PCR產(chǎn)物混合→延伸后就可獲得有特定位點突變的基因。2）雙引物法5013.3自發(fā)突變的機制1DNA復制錯誤(errorsofDNAreplication)

a轉(zhuǎn)換

b顛換

ATG

C13.3自發(fā)突變的機制A51最新基因突變與DNA損傷修復課件52C移碼突變：增加或減少一個或幾個堿基對的突變，引起密碼編組的移動。

eg：HbWayne是138位UCC失去一個C，使α鏈的合成不在原來應該終止的地方停止，一直到146位合成精氨酸后才終止，從而使α鏈延長。

d缺失和重復突變e插入突變

（轉(zhuǎn)座子）C移碼突變：增加或減少一個或幾個堿基對的突變，引起密碼編組53２自發(fā)損傷a脫嘌呤：堿基和脫氧核糖間的糖苷鍵受到破壞，從而引起一個鳥嘌呤或腺嘌呤從DNA分子上脫落下來。b脫氨基：如胞嘧啶Ｃ脫氨基后變成尿嘧啶Ｕ。U=A,結(jié)果G-C→A-T。3氧化損傷：O2-，OH-，H2O2可對DNA造成損傷。如：8-oxodG與A配對，導致G.C→dG.A→T.A２自發(fā)損傷3氧化損傷：O2-，OH-，H2O2可對DNA造5413.4動態(tài)突變在基因的編碼區(qū)、3’或5’-UTR、啟動子區(qū)、內(nèi)含子區(qū)出現(xiàn)的三核苷酸重復，及其他長短不等的小衛(wèi)星、微衛(wèi)星序列的重復拷貝數(shù)，在減數(shù)分裂或體細胞有絲分裂過程中發(fā)生擴增而造成遺傳物質(zhì)的不穩(wěn)定。亦稱為基因組的不穩(wěn)定性，可造成基因功能喪失或獲得異常改變的產(chǎn)物。13.4動態(tài)突變在基因的編碼區(qū)、3’或5’-UTR5513.5DNA損傷修復機制13.5.1光復活(photoreactivation)（原核）１概念：可見光存在的條件下，在光復活酶作用下將UV引起嘧啶二聚體分解為單體的過程。２過程

①光復活酶與T=T結(jié)合形成復合物;②復合物吸收可見光切斷T=T之間的C-C共價鍵,使二聚體變成單體;③光復活酶從DNA鏈解離。13.5DNA損傷修復機制13.5.1光復活(photo56最新基因突變與DNA損傷修復課件5713.5.2切除修復（核苷酸外切修復、暗修復）切除修復在DNA內(nèi)切酶、DNA聚合酶、外切酶、DNA連接酶等共同作用下，將DNA受損部位部分切除，并以其中一條鏈為模板，合成修復。消除由UV引起的損傷，也能消除由電離輻射和化學誘變劑引起的其他損傷。切除的片段可由幾十到上萬bp，分別稱短補丁修復、長補丁修復。13.5.2切除修復（核苷酸外切修復、暗修復）切除修復58最新基因突變與DNA損傷修復課件59（2）DNA糖苷酶修復及AP核酸酶修復途徑E.coli不明顯的損傷,需要特異性修復。DNA糖苷酶修復：如果堿基被共價修飾，糖基化酶可作用于C-N糖苷鍵，使堿基釋放，產(chǎn)生無堿基(AP)位點,再由AP內(nèi)切酶修復系統(tǒng)修復。AP內(nèi)切酶修復系統(tǒng)修復：由內(nèi)切酶、外切酶、聚合酶和連接酶活性來完成，以修復AP位點。（2）DNA糖苷酶修復及AP核酸酶修復途徑AP內(nèi)切酶修復系統(tǒng)6013.5.3錯配修復系統(tǒng)修復雜種DNA錯配堿基及基因轉(zhuǎn)變。13.5.4重組修復(1)復制：以損傷單鏈為模板復制時，越過損傷部位，對應位點留下缺口；未損傷單鏈復制成完整雙鏈。(2)重組：缺口單鏈與完整同源單鏈重組，缺口轉(zhuǎn)移到完整鏈，使損傷單鏈的互補鏈完整，損傷單鏈仍然保留。(3)再合成：轉(zhuǎn)移后的缺口以新的互補鏈為模板聚合補齊。13.5.3錯配修復系統(tǒng)修復雜種DNA錯配堿基及基因轉(zhuǎn)變。6113.5.5SOS修復a通過式修復：損傷較大時(如產(chǎn)生很多的T=T)，正常的DNA多聚酶復制到損傷位點時，其活性受到抑制，短暫抑制后產(chǎn)生一種新的DNA多聚酶，由于其修復校正功能較低，新合成的DNA堿基錯配頻率較高，易引起突變。b切除式修復：DNA雙鏈均有損傷且距離較近時的一種可能的修復機制。13.5.5SOS修復b切除式修復：DNA雙鏈均有損傷且6213.6基因突變的檢測13.6.1病毒和細菌基因突變的檢測利用寄主范圍、生長速度、噬菌斑大小、形態(tài)等性狀可檢測病毒突變。通過在培養(yǎng)基中添加抗生素或噬