基因突變與DNA損傷修復(fù)講解

基因突變與DNA損傷修復(fù)從SARS說起19-6月-23遺傳學(xué)19-6月-23遺傳學(xué)甲型H1N1流感病毒19-6月-23遺傳學(xué)基因突變的概念什么是突變？19-6月-23遺傳學(xué)產(chǎn)生新基因源泉之一

S、M蛋白基因突變普通冠狀病毒-------------------SARS病毒

H、N蛋白基因突變普通流感病毒-------------------甲H1N1病毒19-6月-23遺傳學(xué)月見草19-6月-23遺傳學(xué)玫瑰119-6月-23遺傳學(xué)玫瑰219-6月-23遺傳學(xué)2004年7月報道，

日本用14年育出的藍(lán)玫瑰19-6月-23遺傳學(xué)19-6月-23遺傳學(xué)烏納塔恩綜合癥人類女性多毛癥19-6月-23遺傳學(xué)不同皮色的老鼠19-6月-23遺傳學(xué)不同膚色的蛇19-6月-23遺傳學(xué)不同眼色的果蠅19-6月-23遺傳學(xué)19-6月-23遺傳學(xué)翅膀羽毛的變化19-6月-23遺傳學(xué)孔雀翅膀羽色的變化19-6月-23遺傳學(xué)貓耳朵的變異蜜蜂綠眼突變19-6月-23遺傳學(xué)白化變異19-6月-23遺傳學(xué)娃娃魚體色突變19-6月-23遺傳學(xué)不同顏色的金魚草花朵月季的紅花和白花19-6月-23遺傳學(xué)水稻葉耳變異水稻葉形變異19-6月-23遺傳學(xué)水稻粒色變異19-6月-23遺傳學(xué)水稻穗部變異19-6月-23遺傳學(xué)水稻穎殼變異19-6月-23遺傳學(xué)株高突變19-6月-23遺傳學(xué)小麥耐鹽突變大麥抗性突變19-6月-23遺傳學(xué)彩色棉19-6月-23遺傳學(xué)玉米葉色變異19-6月-23遺傳學(xué)玉米雄穗顏色變異19-6月-23遺傳學(xué)玉米分支多穗玉米19-6月-23遺傳學(xué)蘋果熟色變異柑橘無籽變異19-6月-23遺傳學(xué)玉米不同類型（亞種）19-6月-23遺傳學(xué)玉米馬齒種玉米硬粒種玉米甜質(zhì)種19-6月-23遺傳學(xué)玉米糯質(zhì)種米粉質(zhì)種玉米爆裂種19-6月-23遺傳學(xué)玉米有稃種19-6月-23遺傳學(xué)玉米籽粒顏色突變玉米甜與非甜分離19-6月-23遺傳學(xué)果穗中下部帶有苞葉玉米短花須突變19-6月-23遺傳學(xué)大豆皮色變異19-6月-23遺傳學(xué)蘋果熟期變異牛舌草白色突變19-6月-23遺傳學(xué)花色體細(xì)胞突變19-6月-23遺傳學(xué)不同顏色的牽牛花19-6月-23遺傳學(xué)柑桔體細(xì)胞突變19-6月-23遺傳學(xué)馬鈴薯薯塊顏色變異蘋果體細(xì)胞突變第一節(jié)點突變及其分子基礎(chǔ)一、基因突變的種類

從DNA堿基順序改變來分，突變一般可分為堿基置換突變、移碼突變、整碼突變及染色體錯誤配對和不等交換4種。(一)堿基替(置)換突變

一個堿基被另一堿基取代而造成的突變稱為堿基替(置)換突變。凡是一個嘌呤被另一個嘌呤所取代，或者一個嘧啶被另一個嘧啶所取代的置換稱為轉(zhuǎn)換（transition）；一個嘌呤被另一個嘧啶所取代或一個嘧啶被另一個嘌呤所替代的置換稱為顛換（transversion）。

(二)移碼突變

移碼突變（frame-shiftmutation）是指DNA鏈上插入或丟失1個、2個甚至多個堿基（但不是三聯(lián)體密碼子及其倍數(shù)），在讀碼時，由于原來的密碼子移位，導(dǎo)致在插入或丟失堿基部位以后的編碼都發(fā)生了相應(yīng)改變。移碼突變造成的肽鏈延長或縮短，取決于移碼終止密碼子推后或提前出現(xiàn)。(三)整碼突變

如果在DNA鏈的密碼子之間插入或丟失一個或幾個密碼子，則合成的肽鏈將增加或減少一個或幾個氨基酸，但插入或丟失部位的前后氨基酸順序不變，稱為整碼突變（codonmutation）或密碼子插入或丟失（codoninsertionordeletion）。(四)染色體錯誤配對不等交換

染色體錯誤配對不等交換（mispairedsynapsisandunequalcrossing-over），減數(shù)分裂期間，同源染色體間的同源部分發(fā)生聯(lián)會和交換，如果聯(lián)會時配對不精確，會發(fā)生不等交換，造成一部分基因缺失和部分基因重復(fù)。二、基因突變的分子效應(yīng)

(一)同義突變由于密碼子具有簡并性，因此，單個堿基置換后使mRNA上改變后的密碼子與改變前所編碼的氨基酸一樣，肽鏈中出現(xiàn)同一氨基酸。DNA：

CTA→CTGmRNA：GAU→GACPr

：ASP→ASP(二)錯義突變

指DNA分子中的核苷酸置換后改變了mRNA上遺傳密碼，從而導(dǎo)致合成的多肽鏈中一個氨基酸被另一氨基酸所取代，這種情況稱為錯義突變。DNA：ACC→CCCmRNA：UGG→GGGPr：Trp→Gly

色氨酸甘氨酸(三)無義突變

當(dāng)單個堿基置換導(dǎo)致出現(xiàn)終止密碼子（UAG、UAA、UGA）時，多肽鏈將提前終止合成，所產(chǎn)生的蛋白質(zhì)（或酶）大都失去活性或喪失正常功能，此種突變稱為無義突變（non-sensemutation）。

DNA：ACC→ATCmRNA：UGG→UAGPr：

Trp

→終止(四)終止密碼突變

當(dāng)DNA分子中一個終止密碼發(fā)生突變，成為編碼氨基酸的密碼子時，多肽鏈的合成將繼續(xù)進(jìn)行下去，肽鏈延長直到遇到下一個終止密碼子時方停止，因而形成了延長的異常肽鏈，這種突變稱為終止密碼突變（terminationcodonmutation），這也是種延長突變（elongtionmutation）。(五)抑制基因突變

當(dāng)基因內(nèi)部不同位置上的不同堿基發(fā)生了兩次突變，其中一次抑制了另一次突變的遺傳效應(yīng)，這種突變稱為抑制基因突變（suppressorgenemutation）。三、化學(xué)誘變因素及其機理（一）堿基類似物誘發(fā)突變

1.堿基類似物：一種化合物的分子結(jié)構(gòu)與4種天然化合物的結(jié)構(gòu)類似，在化學(xué)反應(yīng)中取代了天然化合物，引起錯誤配對，從而由一個堿基對代替另一個不同的堿基對。常見的堿基類似物有5-溴尿嘧啶（BU）和2-氨基嘌呤（AP）

5-溴尿嘧啶（BU）是胸腺嘧啶（T）的結(jié)構(gòu)類似物引起的堿基替換。

正常情況：A=T，酮式BU=A，烯醇式BU≡G（少見），當(dāng)BU參與DNA復(fù)制時，BU在酮式與烯醇式之間轉(zhuǎn)換，結(jié)果G≡CA=T。2－氨基嘌呤（2－AP），它是一種腺嘌呤的類似物，它可和胸腺嘧啶配對。當(dāng)2—AP以和胸腺嘧啶配對形式進(jìn)人DNA后，它可再和胞嘧啶配對；從而產(chǎn)生A—T到G－C的轉(zhuǎn)換，或當(dāng)2－AP以和胞嘧啶配對形式進(jìn)人DNA后再和胸腺嘧啶配對后產(chǎn)主G－C到A－T的轉(zhuǎn)換。2-氨基嘌呤DNA修飾物：通過化學(xué)變化改造DNA分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。其作用與

DNA復(fù)制無關(guān)。三類：亞硝酸、烷化劑、羥胺。（二）DNA修飾物（堿基作用物）誘發(fā)突變

已知亞硝酸有氧化脫氫作用，它使腺嘌呤（Ａ）脫去氨基，成為次黃嘌呤（H），使胞嘧啶（C）脫去氨基，成為尿嘧啶（U），使鳥嘌呤（G）脫去氨基，為黃嘌呤。脫氨后生成的次黃嘌呤跟胞嘧啶配對，脫氨后生成的尿嘧啶跟腺嘌呤配對。黃嘌呤不能跟其它任何堿基配對，所以這種改變可能對細(xì)胞是致死的。

移碼突變氧化脫氨基作用A→H、C→U、G→X1、亞硝酸（HNO2）

是一種很有效的誘變劑，已知可以引起許多生物的突變，如煙草花葉病病毒，T２、T４和E.coli等。2、烷化劑：

一類具有一個或多個活性烷基的化合物。并不摻入DNA而是通過改變堿基的結(jié)構(gòu)從而引起特異性錯配

芥子氣、硫酸二乙酯（DES）、甲基磺酸乙酯（EMS）、乙烯亞胺（EI）、亞硝基胍等。3、羥胺（HA）：是一種還原劑，可將胞嘧啶（C）上的氨基變?yōu)榇蓟?，使C與A配對，從而是GC對轉(zhuǎn)換為AT對。

能夠結(jié)合到DNA分子中，引起DNA分子中遺傳密碼的閱讀順序發(fā)生改變，從而導(dǎo)致突變。

吖啶類化合物氮芥類（ICR）化合物增加（+）或減少（-）一個或幾個堿基對移碼突變

吖啶類（如原黃素、吖黃素、吖啶黃）分子扁平,能插入DNA相鄰堿基對間，使DNA分子雙鏈歪斜，導(dǎo)致交換時出現(xiàn)不等交換，產(chǎn)生的重組分子一個堿基多，一個堿基少。(三)嵌合劑導(dǎo)致突變作用：第二節(jié)突變類型

突變體(mutant)：攜帶突變的生物個體或群體或株系

突變基因(mutantgene):存在突變位點的基因野生型基因（wildtypegene）：表現(xiàn)型Arg+Arg-

基因型arg+arg-

野生型突變性狀從突變作用來源上定義

自發(fā)突變－－自然界的突變劑或偶然復(fù)制錯誤

自發(fā)損傷、堿基氧化損傷、DNA復(fù)制錯誤等動態(tài)突變－－基因組內(nèi)一些簡單串聯(lián)重復(fù)序列的拷貝數(shù)在每次減

數(shù)分裂或體細(xì)胞有絲分裂過程中發(fā)生的改變，進(jìn)

而造成遺傳物質(zhì)不穩(wěn)定狀態(tài)的突變亨廷頓氏舞蹈癥肌強直性營養(yǎng)不良脆性X綜合征動態(tài)突變與人類相關(guān)遺傳疾病——第三節(jié)DNA損傷修復(fù)

一、嘧啶二聚體的產(chǎn)生相鄰的胸腺嘧啶胸腺嘧啶二聚體CCCCCCCCPR1、光復(fù)活（photoreactivation）----TT--------AA--------TT--------AA--------TT--------AA--------TT--------AA----

復(fù)制前、不容易出錯400nm藍(lán)光、PR酶

(photo-reactivationenzyme)

光敏裂合酶（photolyase）可見光激活

二、二聚體修復(fù)的機制2.切除修復(fù)Exision—Repair

復(fù)制前進(jìn)行不易出錯

堿基切除修復(fù)核苷酸切除修復(fù)堿基切除修復(fù)核苷酸切除修復(fù)ABABCABCABCAB螺旋酶Pol?

螺旋酶連接酶切補切封3.重組修復(fù)（Recombinative—Repair）二聚體后起始RecA

聚合酶、連接酶4.易錯修復(fù)（SOSrepair）錯誤堿基SOS修復(fù)－－無模板指導(dǎo)的DNA復(fù)制

大劑量的紫外線照射，大量的二聚體產(chǎn)生SOS系統(tǒng)誘導(dǎo)，錯誤潛伏的復(fù)制超越二聚體而進(jìn)行當(dāng)DNA復(fù)制受阻/DNAdamaged細(xì)胞內(nèi)原少量表達(dá)的RecA-p與S.S,DNA結(jié)合激