細胞內(nèi)的基因突變

關(guān)于細胞內(nèi)的基因突變第1頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三突變(mutution)

（1）染色體畸變（2）基因突變突變：指遺傳物質(zhì)發(fā)生可以遺傳的變異。第2頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三（一）基因突變的概念

基因組DNA分子中堿基對組成或排列順序發(fā)生改變。

點突變

突變基因、野生型基因一、概述第3頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三（二）基因突變的特征可逆性多向性稀有性有害性和有利性第4頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三青霉素生產(chǎn):1943年從一個發(fā)霉的甜瓜上分離出的原始青霉菌株,青霉素產(chǎn)量是20U/ml。1972年經(jīng)人工多次采用X線和紫外線照射處理,培育出了青霉素產(chǎn)量達60000U/ml的高產(chǎn)菌株。

第5頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三(三)突變發(fā)生的時期

1.體細胞

2.生殖細胞

3.胚胎細胞體細胞遺傳病流產(chǎn)、畸胎或死胎第6頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三誘發(fā)突變(inducedmutation)是指由于人為的物理因素和化學(xué)因素導(dǎo)致的突變，導(dǎo)致突變的因素稱為誘變劑(mutagen)。自發(fā)突變(spontaneousmutation)是指由于自然界中誘變劑的作用，或者由于偶然的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、修復(fù)時的堿基錯配所產(chǎn)生的突變稱為自發(fā)突變。（四）誘發(fā)突變和自發(fā)突變第7頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三突變熱點

(hotspotsofmutation)：

指DNA分子的某些部位的突變頻率大大高于平均數(shù)，這些部位稱為突變熱點。突變的部位并不是完全隨機分布的。第8頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三二、基因突變的誘因(一)物理誘變

1.電離輻射高速帶電粒子:α粒子、β粒子短波長電磁波:X線、60Coγ射線第9頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三2004年10月28日今日說法“射線之禍”

第10頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三2.紫外線輻射嘧啶二聚體第11頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三(二)化學(xué)因素甲醛、氮介、烷化劑、亞硝酸鹽、亞硝酸及苯并芘等。(三)生物因素病毒、真菌及細菌毒素等。第12頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三三、基因突變的類型及分子機制堿基替換移碼突變動態(tài)突變第13頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三一個堿基被另外一個堿基取代造成的突變稱為堿基置換，包括轉(zhuǎn)換與顛換。轉(zhuǎn)換(transition)：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。顛換(transversion)：一個嘌呤被另一個嘧啶所取代，或者一個嘧啶被另一個嘌呤所取代的置換突變。（一）堿基置換第14頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三TCAG轉(zhuǎn)換顛換第15頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三1.堿基類似物引起的堿基替換5-溴尿嘧啶(Bu)是一種與胸腺嘧啶(T)結(jié)構(gòu)類似的化合物，故被叫做堿基類似物。第16頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三復(fù)制中Bu摻入ATATABu復(fù)制ATGBuGCABu(酮式)(烯醇式)(酮式)復(fù)制第17頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三2.亞硝酸鹽引起的堿基替換

亞硝酸鹽進入人體后可發(fā)生亞硝化反應(yīng),生成強致癌的亞硝胺(NA)。第18頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三GC復(fù)制GCAUATAUGU亞硝氨亞硝酸鹽復(fù)制第19頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三若人體一次性攝入200～500mg的亞硝酸鹽,10min就會出現(xiàn)中毒癥狀(嘔吐、腹痛、紫紺、呼吸困難等),超過3g立即斃命。第20頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三第21頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三1994年，聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)和世界衛(wèi)生組織(WHO)規(guī)定，每日允許攝入的亞硝酸鹽量為0.2mg/kg體重。第22頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三1999年,美國衛(wèi)生基金會和國家癌癥研究所在《食品殺手防腐劑》中報告,全世界每年有500多萬癌癥患者,其中30％是食品中的防腐劑所致。第23頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三同義突變錯義突變無義突變終止密碼突變抑制基因突變3.堿基替代的效應(yīng)第24頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三由于密碼子具有兼并性，因此，單個堿基置換后，使mRNA上改變后的密碼子與改變前的密碼子所編碼的氨基酸一樣，肽鏈中出現(xiàn)同一氨基酸。（1）同義突變第25頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三UAUGCCAAAUUGAAACCA酪丙賴亮賴脯UAUGCCAAGUUGAAACCA酪丙賴亮賴脯正常突變后第26頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三指DNA分子中核苷酸置換后改變了mRNA上的遺傳密碼，從而導(dǎo)致合成的多肽鏈中的一個氨基酸被另一個氨基酸所取代。（2）錯義突變第27頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三…UAUGCCGAAUUGAAACCA

酪丙谷亮賴脯…UAUGCCGUAUUGAAACCA

酪丙纈亮賴脯正常突變后第28頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三

當單個堿基置換導(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)（或者酶）大都失去活性，或者喪失正常功能，此種突變稱為無義突變。（3）無義突變第29頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三當DNA分子中的一個終止密碼發(fā)生突變，成為編碼氨基酸的密碼子的時候，多肽鏈的合成將繼續(xù)進行下去，肽鏈的延長直至遇到下一個終止密碼子方才停止，因而形成了延長的異常肽鏈，這種突變稱為終止密碼突變，也叫做延長突變。（4）終止密碼突變第30頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三基因內(nèi)部不同位置的不同堿基發(fā)生了兩次突變，其中一次突變的效應(yīng)抑制了另一次突變的遺傳效應(yīng)。

（5）抑制基因突變第31頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三（二）移碼突變

移碼突變：指DNA鏈上插入或缺失一個或多個堿基（不是三連體密碼子及其倍數(shù)），在讀碼時，由于原來的密碼子移位，導(dǎo)致插入或者丟失的堿基部位以后的編碼都發(fā)生改變，結(jié)果翻譯出的氨基酸的順序也發(fā)生相應(yīng)的改變。第32頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三UAUGCCAAAUUGAAACCA酪丙賴亮賴脯GUAUGCCAAAUUGAAACCA纈半胱谷異亮谷蘇正常突變后第33頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三整碼突變DNA鏈的密碼子之間插入或者丟失一個或者幾個密碼子，這合成的肽鏈增加或者減少一個或者幾個氨基酸，但是插入或丟失部位前后的氨基酸順序不變。這種突變也稱為密碼子插入或丟失。

第34頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三第35頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三(三)動態(tài)突變指基因組中的某些微衛(wèi)星DNA或短串聯(lián)重復(fù)序列(STR)在靠近基因或位于基因序列之中時,其重復(fù)次數(shù)在一代代地傳遞過程中不斷增加的現(xiàn)象。第36頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三脆性X染色體綜合征*患者Xq27.3內(nèi)(CGG)n

重復(fù)數(shù)為60～200個。*重癥患者(CGG)n拷貝數(shù)最多可達2000個。*正常人(CGG)n拷貝數(shù)為6～54個。第37頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三四、基因突變的效應(yīng)(一)不產(chǎn)生有害效應(yīng)(二)產(chǎn)生遺傳多態(tài)現(xiàn)象(三)引起腫瘤(四)引起遺傳病

中性突變指在同一位點上兩種或兩種以上的等位基因在群體中同時和經(jīng)常存在,每種類型的頻率較高,頻率最低的變異型超過1％。

第38頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三鐮形細胞貧血病Hb：2條α鏈,141個氨基酸/α2條β鏈,146個氨基酸/β正常:β6位谷氨酸患者:β6位纈氨酸

第39頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三蛋白質(zhì)HbAHbS

氨基酸谷氨酸纈氨酸

RNAGAAGUADNA

GAAGTACTTCAT突變鐮形細胞貧血病的發(fā)病機制

第40頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三苯丙氨酸酪氨酸3,4二羥苯丙氨酸多巴醌黑色素苯丙酮酸蛋白質(zhì)苯乳酸苯乙酸對羥苯丙酮酸尿黑酸乙酰乙酸CO2+H2O321①苯丙氨酸羥化酶;②酪氨酸酶;③尿黑酸氧化酶第41頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三五、基因損傷的修復(fù)

修復(fù)方式切除修復(fù)重組修復(fù)直接修復(fù)SOS修復(fù)錯配修復(fù)第42頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三（一）切除修復(fù)（excisionrepair）

DNA經(jīng)UV照射后發(fā)生損傷，在下一輪復(fù)制前，體內(nèi)的酶將包括二聚體在內(nèi)的一段單鏈切除，重新合成一段單鏈予以修復(fù)。與光修復(fù)相比，不依賴于光的存在，在黑暗中也能進行，所以又被稱為暗修復(fù)(darkrepair)。第43頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三

修復(fù)系統(tǒng)組成:核酸內(nèi)切酶、核酸外切酶、DNA聚合酶和

DNA連接酶

第44頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三胸腺嘧啶二聚體的形成第45頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三受損傷的DNA鏈核酸內(nèi)切酶DNA聚合酶核酸外切酶DNA連接酶5’3’第46頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三9歲女患者13歲女患者著色性干皮病第47頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三（二）重組修復(fù)(recombinationrepair)復(fù)制后修復(fù)第48頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三含二聚體的DNA仍可復(fù)制，新鏈在二聚體部位留有缺口；

完整的母鏈與有缺口的子鏈重組（交換）

缺口通過DNA聚合酶的作用，以對側(cè)子鏈為模板將切去的母鏈修補起來；

由DNA連接酶將缺刻(nick)連接起來，完成修復(fù)。

第49頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三第50頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三Bloom綜合征(Bloomsyndrome,BS)臨床表現(xiàn):免疫功能缺陷,日光敏感性面部紅斑,30歲前易患各種腫瘤。第51頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三（三）直接修復(fù)（directrepair）不需要DNA聚合酶參與例：胸腺嘧啶二聚體的修復(fù)第52頁，講稿共55頁，2023年