醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座

第一節(jié)基因突變概說一、基因突變率二、體細胞突變與生殖細胞突變三、基因突變時期四、突變類型五、突變特征1醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第1頁一、基因突變率●突變概念

○基因突變（genemutation）基因突變（genemutation）：是指一個基因內部能夠遺傳結構改變，是基因分子內部在某種條件作用下所發(fā)生一個或幾個核苷酸改變，造成結構蛋白或酶改變，從而影響有機體大小、品質、顏色、結構和生長率等性狀改變?；蛲蛔兤胀ㄔ谌旧w結構上是看不到，所以又稱點突變（pointmutation）。第一節(jié)基因突變概說

一、基因突變率二、體細胞突變與生殖細胞突變三、基因突變時期四、突變類型五、突變特征2醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第2頁3醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第3頁○突變體（mutant）或稱突變型。因為基因突變而表現(xiàn)突變性狀細胞或個體。●突變率（mutationrate）估算

突變率估算因生物生殖方式而不一樣：○有性生殖生物。是用每一配子發(fā)生突變概率，即用一定數(shù)目配子中突變配子數(shù)表示。

第一節(jié)基因突變概說

一、基因突變率二、體細胞突變與生殖細胞突變三、基因突變時期四、突變類型五、突變特征4醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第4頁舉例：玉米子粒7個基因自然突變率，彼此各不相同（表7-1）高等植物中基因突變率為1×10-5-1×10-8，即在十萬至一億個配子中只有一個發(fā)生突變，可見自然突變頻率很低。第一節(jié)基因突變概說

一、基因突變率二、體細胞突變與生殖細胞突變三、基因突變時期四、突變類型五、突變特征5醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第5頁表玉米子粒7個基因自然突變率基因表現(xiàn)性狀測定配子數(shù)觀察到每百萬個配子突變數(shù)中平均突變率R子粒色554,786273492.0I抑制色素形成265,39128106.0Pr紫色647,102711.0Su非甜粒1,678,73642.4Y黃胚乳1,745,28042.2Sh飽滿粒2,469,28531.2Wx非糯性1,503,744006醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第6頁

○無性繁殖細菌。用每一細胞世代中每一細菌發(fā)生突變概率，即用一定數(shù)目標細菌在分裂一次過程中發(fā)生突變次數(shù)表示。舉例：大腸桿菌鏈霉素抗性基因strR為4×10-10乳糖發(fā)酵基因lac-為2×10-7細菌普通基因突變率為1×10-4-1×10-10，變異幅度很大。第一節(jié)基因突變概說

一、基因突變率二、體細胞突變與生殖細胞突變三、基因突變時期四、突變類型五、突變特征7醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第7頁二、體細胞突變與生殖細胞突變1、體細胞突變

克隆（clone)：一個祖先細胞由無性繁殖而產生相同細胞群體。體細胞突變常形成一個“突變體區(qū)”，體細胞突變發(fā)生愈早，“突變體區(qū)”愈大。體細胞突變不能遺傳給后代，可經(jīng)過有性路徑傳遞。2、生殖細胞突變發(fā)生在種系中，可經(jīng)過參加受精而傳給下一代。8醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第8頁二、基因突變時期●時期

在任何時期都可發(fā)生，即體細胞和性細胞都能發(fā)生突變?；蛲蛔兺ǔＪ仟毩l(fā)生?！耋w細胞和性細胞突變頻率

性細胞突變頻率比體細胞高，這是因為性細胞在減數(shù)分裂末期對外界環(huán)境條件含有巨大敏感性。

第一節(jié)基因突變概說

一、基因突變率二、體細胞突變與生殖細胞突變三、基因突變時期四、突變類型五、突變特征9醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第9頁●性細胞和體細胞突變傳遞與表現(xiàn)

○性細胞假如是顯性突變aa→Aa，可經(jīng)過受精過程傳遞給后代，并馬上表現(xiàn)出來。假如是隱性突變AA→Aa，當代不表現(xiàn)，只有等到第二代突變基因處于純合狀態(tài)才能表現(xiàn)出來。

第一節(jié)基因突變概說

一、基因突變率二、體細胞突變與生殖細胞突變三、基因突變時期四、突變類型五、突變特征10醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第10頁○體細胞

顯性突變，當代表現(xiàn)，同原來性狀并存，形成鑲合體。突變越早，范圍越大，反之越小。果樹上許多“芽變”就是體細胞突變引發(fā)，一旦發(fā)覺要及時扦插、嫁接或組培加以繁殖保留。“芽變”在育種上很主要，有不少新品種是經(jīng)過芽變選育出來，如溫州早桔就是源于溫州密桔芽變。第一節(jié)基因突變概說

一、基因突變率二、體細胞突變與生殖細胞突變三、基因突變時期四、突變類型五、突變特征11醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第11頁表7-1玉米子粒7個基因自然突變率基因表現(xiàn)性狀測定配子數(shù)觀察到每百萬個配子突變數(shù)中平均突變率R子粒色554,786273492.0I抑制色素形成265,39128106.0Pr紫色647,102711.0Su非甜粒1,678,73642.4Y黃胚乳1,745,28042.2Sh飽滿粒2,469,28531.2Wx非糯性1,503,7440012醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第12頁基因突變時期與表現(xiàn)1.生物個體發(fā)育任何時期均可發(fā)生：性細胞

(突變)

突變配子

后代個體；體細胞

(突變)

突變體細胞

組織器官。體細胞突變保留與芽變選擇。2.性細胞突變頻率比體細胞高：性母細胞與性細胞對環(huán)境原因更為敏感。3.(等位)基因突變經(jīng)常是獨立發(fā)生：某一基因位點發(fā)生并不影響其等位基因，一對等位基因同時發(fā)生概率非常小(突變率平方)。4.突變時期不一樣，其表現(xiàn)也不相同：

13醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第13頁高等生物基因突變時期與性狀表現(xiàn)突變時期顯性突變隱性突變

(或下位性突變)高等生物性細胞突變當代表現(xiàn)突變性狀。突變當代不表現(xiàn)突變性狀，其自交后代才可能表現(xiàn)突變性狀。體細胞突變當代表現(xiàn)為嵌合體，鑲嵌范圍取決于突變發(fā)生早晚。突變當代不表現(xiàn)突變性狀，往往不能被發(fā)覺、保留。低等生物

(單倍體)有性生殖表現(xiàn)突變性狀表現(xiàn)突變性狀無性生殖表現(xiàn)突變性狀表現(xiàn)突變性狀14醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第14頁四、突變類型1、依據(jù)突變分子機理，突變可分為以下三種：１．轉換（transition）：指ＤＮＡ分子中嘌呤為另一個嘌呤或嘧啶為另一個嘧啶所取代而引發(fā)突變。２．顛換（transversion），指DNA分子中嘌呤被嘧啶取代或嘧啶被嘌呤取代所引發(fā)突變。３．移碼突變（frameshiftmutation）：指ＤＮＡ分子中插入或缺失一個或少數(shù)幾個核苷酸，使整個閱讀框改變而引發(fā)突變。15醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第15頁依據(jù)突變引發(fā)表型特征，可將突變分為：１．形態(tài)突變（morphologicalmutation），或稱可見突變，是泛指能造成外形改變突變。２．致死突變（lethalmutation）：是指能造成個體死亡突變，致死突變型又可分為全致死突變型（９０％以上死亡），亞致死突變（50%~90%％死亡）；半致死突變（10%~50%死亡）和弱致死突變（10%以下死亡）。3．條件致死突變（conditionallethalmutation)：指在一定條件下表現(xiàn)致死效應，而在其它條件下能夠存活突變。4．生化突變（biochemicalmutation)：指沒有形態(tài)效應，但造成某種特定生化功效改變突變。16醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第16頁與突變相關幾個概念１．同義突變（samesenseorsynonymousmutation）：指即使基因已發(fā)生突變，但仍編碼同一個氨基酸，這是因為密碼子有簡并性。２．無義突變（nonsensemutation）：是指因為突變而使其某一編碼子突變?yōu)榻K止密碼子（UGA,UAG，UGG）。３．錯義突變（mis-sensemutation）：又稱歧義突變，是指因為突變而造成多肽鏈上氨基酸改變，大多數(shù)突變屬于這類。４．延長突變（elongationmutation）：這是一類剛好與無義突變相反突變，是因為終止密碼子突變?yōu)榫幋a子，使肽鏈延長。17醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第17頁５．回復突變（backorreversemutation）：是指由突變型四復為野生型突變。６．抑制基因突變（suppressormutation）：是指一個基因突變表型可因另一基因突變而發(fā)生改變，后一個基因就稱為抑制基因。７．極性突變（polarityorpolarmutation）：指操縱子中靠近操縱基因結構基因發(fā)生突變（無義突變），除了影響它本身外，還將影響下游基因聽編碼蛋白質量，這種現(xiàn)象稱為極性效應，這種突變就稱為極性突變。18醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第18頁五、基因突變普通特征1、突變重演性和可逆性2、突變多方向性和復等位基因3、突變有害性和有利性4、突變平行性5、突變稀有性第一節(jié)基因突變概說

一、基因突變率二、體細胞突變與生殖細胞突變三、基因突變時期四、突變類型五、突變特征19醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第19頁1、突變重演性和可逆性●重演性

同一突變能夠在同種生物不一樣個體間屢次發(fā)生，稱突變重演性。表7-1列舉玉米子粒7個基因前6個在屢次試驗中都出現(xiàn)過類似突變。

第一節(jié)基因突變概說

一、基因突變率二、體細胞突變與生殖細胞突變三、基因突變時期四、突變類型五、突變特征20醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第20頁●可逆性顯性基因A能夠突變?yōu)殡[性基因a，反之亦可。通常把A→a稱為正突變，a→A為反突變。（通慣用u表示正突變頻率、v表示反突變頻率），則：正突變uA===========a反突變v第一節(jié)基因突變概說

一、基因突變率二、體細胞突變與生殖細胞突變三、基因突變時期四、突變類型五、突變特征21醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第21頁

正反突變頻率不一，普通正>反,即U>V，原因野生型內基因座都可能發(fā)生突變，但回復只有已改變基因再返回。第一節(jié)基因突變概說

一、基因突變率二、體細胞突變與生殖細胞突變三、基因突變時期四、突變類型五、突變特征22醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第22頁2、突變多方向性和復等位基因●多方向性A→a1，A→a1，A→a2，……A→an

●復等位基因○定義：位于同一基因座位上各個等位基因。23醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第23頁如上，A、a1、a2、……an彼此組成一對等位基因，它們全體組成復等位基因。○復等位基因存在于同一類型不一樣個體里如AA，Aa1，a2a3，aman……

舉例玉米自交不親和性有25個復等位基因，S1S2……S15

24醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第24頁人類ABO血型遺傳三個等位基因IA、IB、iIA、IB對i為顯性，IA和IB無顯性隱性關系，可各自發(fā)生作用，組成6種基因型和4種表現(xiàn)型表現(xiàn)型（血型）基因型AIAIA，IABIBIB，IBABIAIBOii25醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第25頁PO×O血型AB×O血型iiiiIAIBii↓↓配子ii

配子IAIBi

F1iiO血型IAi

IBi

A型B血型26醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第26頁人類ABO血型復等位基因人類紅細胞表面抗原特異性由3個復等位基因IA，IB，i決定。其中IA，IB對i均為顯性；IA，IB間為共顯性。3種基因兩兩組合可能形成6種基因型、4種紅細胞表面抗原反應類型，以下表所表示(其中用IO表示i)：27醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第27頁3、突變有害性和有利性●有害性○大多數(shù)是有害○致死突變例：植物白化突變綠株WW↓綠株Ww↓

1WW:2Ww:1ww3綠苗:1白苗(死亡)28醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第28頁多數(shù)為隱性致死（recessivelethal），也有少數(shù)顯性致死（dorminantlethal）。○伴性致死（sexlinkedlethal）即致死突變發(fā)生在性染色體上。致死突變普通不利，但也有利，如用于檢測基因突變和控制♀♂個體平衡致死品系。

29醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第29頁●中性突變控制一些次要性狀基因，即使發(fā)生突變，也不會影響生物正常生理活動，因而仍能保持其正常生活力和繁殖力，為自然選擇保留下來。稱之，如水稻芒有沒有等。30醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第30頁

●突變有害有利性相對性突變有害性是相正確，在一定條件下能夠轉化，如矮桿雄性不育，對人或其它條件卻有利，如落粒性、對生物有利，但對人不利。31醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第31頁4、突變平行性

●定義親緣關系相近物種因遺傳基礎比較近似，往發(fā)生相同基因突變，稱突變平行性。與瓦維洛夫提出“遺傳變異同型系”說一致。●意義依據(jù)以上學說，當了解到一個物種或屬內含有那些變異類型，就能預見近緣其它物種或屬也一樣存在相同變異類型。32醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第32頁表7-2禾本科部分物種品種（族）子粒性變異

遺傳變異性狀黑小大燕黍高玉水冰麥麥麥麥梁米稻草白色++++++++紅色+++++++顏色綠色(灰綠色)++++++++黑色++++++紫色++++++圓形++++++++形狀長形+++++++++玻璃質+++++++++品質粉質+++++++++蠟質+++++33醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第33頁5、突變稀有性正常情況下突變率很低：高等生物中自發(fā)突變率：1×10–51×10–10

細菌中自發(fā)突變率1×10–44×10–10

34醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第34頁第二節(jié)基因突變與性狀表現(xiàn)一、顯性突變和隱性突變表現(xiàn)二、大突變和微突變表現(xiàn)35醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第35頁一、顯性突變和隱性突變表現(xiàn)●顯性突變

表現(xiàn)早純合慢，當代（第一代）就能表現(xiàn)，第二代能純合，而檢出純合突變體則需到第三代，如圖。體細胞顯性突變，當代以嵌合體表現(xiàn)，要選出純合體，須經(jīng)過有性繁殖自交兩代。

36醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第36頁

顯性突變表現(xiàn)dd第1代（M1）Dd第2代（M2）1DD：2Dd:1dd第3代（M3）DD1DD:2Dd:1dddd

自交自交突變發(fā)生37醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第37頁●隱性突變表現(xiàn)得晚純合快，第二代表現(xiàn)，第二代純合，檢出在第二代。體細胞隱性突變，當代不表現(xiàn)，要使其表現(xiàn)只需有性繁殖自交一代?！裢蛔儽憩F(xiàn)與植物繁殖方式自花授粉作物，只要自交即可分離出來，異花授粉作物，要進行人工自交或互交，不然長久保持異質。38醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第38頁隱性突變表現(xiàn)DD第1代（M1）Dd第2代（M2）1DD：2Dd:1dd自交突變發(fā)生39醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第39頁二、大突變和微突變表現(xiàn)●大突變突變效應表現(xiàn)顯著，輕易識別。質量性狀突變大都屬之。40醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第40頁●微突變效應表現(xiàn)微小，較難覺察。數(shù)量性狀突變屬之。微突變能夠積累→大改變微突變中出現(xiàn)有利突變>大突變。所以微突變對育種有利。41醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第41頁

第三節(jié)基因突變分子基礎

一、自發(fā)突變二、誘發(fā)突變三、誘發(fā)突變與人類癌癥42醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第42頁一、自發(fā)突變

在自然情況舊產生突變（一）在DNA復制中造成錯誤1、錯義突變——指DNA分子中堿基替換，使蛋白質分子中某一個氨基酸轉換為另一個氨基酸突變類型。

堿基替換有兩種類型：轉換：一個嘧啶堿取代另一個嘧啶堿，或一個嘌呤堿取代另一個嘌呤堿，這種置換方式稱為轉換。顛換：一個嘧啶堿取代另一個嘌呤堿，或一個嘌呤堿取代另一個嘧啶堿，這種置換方式稱為顛換。比如人正常血紅蛋白（HbA）變成廉形紅細胞貧血（HbS）以及地中海貧血（HbC），到人血紅蛋白β鏈第六位氨基酸一個堿基改變引發(fā)基因突變。43醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第43頁44醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第44頁2、移碼突變移碼突變——在DNA鏈中插入或缺失一個或幾個堿基引發(fā)閱讀框改變，造成氨基酸改變或終止密碼子位置改變，這種突變成為移碼突變?，F(xiàn)在知道低等生物大腸桿菌、噬菌體Mu-1、轉座子就有插入DNA堿基序列之間引發(fā)移碼突變。3、缺失和重復

大片段缺失和重復（超出幾個堿基對），如E.colirlacI基因中4個堿基序列在野生型中重復了3次45醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第45頁46醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第46頁（二）、自發(fā)損傷自然產生對DNA損傷引發(fā)基因突變。（1）脫嘌呤：堿基和脫氧核糖間糖苷鍵受損，引發(fā)一個嘌呤從DNA上脫落。（2）脫氨基：胞嘧啶脫氨基后變?yōu)槟蜞奏?，形成G-C對變?yōu)锳-T對。（3）氧化性損傷堿基：活潑氧化物對DNA本身氧化損傷，也能引發(fā)突變。47醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第47頁HHAHCCTTAGTC48醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第48頁自發(fā)突變原因

(一)DNA復制錯誤(二)自發(fā)化學改變1.脫嘌呤（depurination）2.脫氨（基）(deamination)作用3.氧化作用損傷堿基（oxidativelydamagedbases）DNA復制錯誤“脫氨基49醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第49頁二、誘發(fā)突變（一）物理原因誘變只限于各種電離輻射和非電離輻射1.電離輻射誘變●包含

射線、

射線和中子等粒子輻射，還包含r射線和

射線等電磁波輻射。中子誘變效果最好。依據(jù)輻射（照射）方法，可分為“內”和“外”照射。

50醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第50頁○外照射即輻射源與接收照射物體之間要保持一定距離，讓射線從物體之外透入物體之內，在體內誘發(fā)基因突變。

射線、r射線和中子都適合用于“外照射”?！饍日丈浼从媒莼蜃⑸浞椒?，使其滲透生物體內，在體內放出

射線進行誘變。

51醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第51頁和射線穿透力很弱，故只能用“內照射”。實際應用時，普通不用射線，只用射線。射線慣用輻射源是P32和S35，尤以P32使用較多●電離輻射致變機理照射→原發(fā)電離→次級電離→基因分子結構改組→基因突變●輻射劑量及表示方法

○定義：單位質量被照射物質所吸收能量數(shù)值，稱為輻射劑量。52醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第52頁○射線和r射線：用“倫琴”（r）表示，即在1克空氣中吸收83爾格（erg）輻射能量。

○中子：單位是“積分流量”。即每平方厘米截面上經(jīng)過中子數(shù)（n/cm2）。

○射線：用“微居里”表示。詳細是每克物質吸收多少“微居里”（cu）放射性同位素。微居里是放射強度單位，表示每秒鐘有3-7×104個原子核發(fā)生蛻度。53醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第53頁△基因突變頻率與輻射劑量成正比，即劑量增加一倍，突變頻率增加一倍，但突變率不受輻射強度影響?！褫椛鋸姸仁侵竼挝粫r間內照射劑量數(shù)，即劑量率，倘若照射劑量不變，不論單位時間內所照射是多還是少，基因突變率總是保持一致。原理：物理激發(fā)－－產生自由基和自由原子－－造成核酸和蛋白質分子損傷－－DNA或染色體改變

54醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第54頁2.非電離輻射誘變

●種類：UV

●作用機理激發(fā)作用→離折→配對差錯→突變主要是在相鄰兩個堿基之間產生光生成物－－－嘧啶二聚體，如胸腺嘧啶二聚體，從而影響DNA復制。●適用微生物、配子

55醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第55頁（二）化學原因誘變●簡史1941年Auerbach和Robson第一次發(fā)覺芥子氣能夠誘發(fā)基因突變。1943年Oehlkers第一次發(fā)覺氨基甲酸乙酯(NH2COO2H5）能夠誘發(fā)染色體結構變異●化誘特點

一些化學藥品誘變作用是有特異性，即一定性質藥品能夠誘發(fā)一定類型變異。

56醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第56頁●化誘物質種類與作用機理

○烷化劑：甲基磺酸乙酯[EMS，CH3SO4（OC2H5）]、硫酸二乙酯[DES，SO2(OC2H5)2]、乙烯亞胺（EI）等。它們都有含有一個或多個不穩(wěn)定烷基（C2H5），這些烷基能移到電子密度較高其它分子中去，這種經(jīng)過烷基置換其它分子氫原子作用，叫做烷化作用。烷化劑就是經(jīng)過這種烷化作用而改變基因分子結構，從而造成基因突變。57醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第57頁如甲基黃酸乙脂（EMS）,氮芥(NM),甲基黃酸甲脂（MMS）,亞硝基胍（NG）等，它們作用是使堿基烷基化，EMS使G第6位烷化，使T第4位上烷化，結果產生O-6-E-G和O-4-E-T分別和T、G配對，造成G∶C對轉換成A∶T對；T∶A對轉換成C∶G

58醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第58頁

○堿基類似物：5-溴尿嘧啶（Bu）、5-溴脫氧尿核苷（BudR）、2-氨基嘌呤（Ap）等。前二者是胸腺嘧啶（T）類似物，后一個是腺嘌呤（A）類似物。其作用機理是它們分子結構與基因分子堿基相同，它們在不妨礙基因復制情況下作為組成基因成份參入到基因分子中去。因為它們與堿基不一樣，它們會在復制時發(fā)生偶然配對上差錯，從而造成基因突變。59醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第59頁如：5-溴尿嘧啶和T很相同，僅在第5個碳元子上由Br取代了甲基5-BU有，酮式，烯醇式兩種異構體，可分別與A及G配對結合60醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第60頁

○抗生素：重氨絲氨酸、絲裂霉素C，它們含有破壞基因分子結構能力，因而造成染色體斷裂。當前少用。

誘變方式●妨礙DNA某一成份合成→DNA結構改變。如5-氨基尿嘧啶（妨礙嘧啶合成）如6-巰基嘌呤（妨礙嘌呤合成）●堿基類似物替換DNA分子中不一樣堿基→堿基對改變。堿基類似物：5-溴尿嘧啶（5BU）→替換●直接改變DNA一些特定結構烷化劑：烷基→與堿基結合→改變氫鍵結合能力→T-烷基鳥嘌呤→TGT（腺腺嘧啶）→AT（GC-AT替換）61醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第61頁（三）生化突變1、紅色面包霉生化突變型Beadle紅色面包霉生化突變型●野生型：基本培養(yǎng)基●突變型(a)：基本培養(yǎng)基+精氨酸●突變型(c)：基本培養(yǎng)基+瓜氨酸(精氨酸)●突變型(o)：基本培養(yǎng)基+鳥氨酸(精+瓜)

推理●紅色面包霉在合成它生活所需物質時，要經(jīng)過一系列生化過程，而每一個系列化過程又由一定基因所控制。62醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第62頁●依據(jù)以上試驗，能夠推論精氨酸合成步驟與基因關系大致為：o鳥氨酸c瓜氨酸a精氨酸→蛋白質由此能夠看出，從鳥→精合成最少需要A、C、O三個基因，其中一個基因發(fā)生突變，精氨酸是不會合成，這個試驗證實了基因與新陳代謝關系。Beadle1941年依據(jù)這個試驗研究，說明基因是經(jīng)過酶作用來控制性狀，于是提出“一個基因一個酶”假說，把基因與性狀二者聯(lián)絡起來。63醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第63頁●幾個基本概念○生化突變，因為誘變原因影響造成生物代謝功效變異。○營養(yǎng)缺點型（auxotroph）：誘變而造成生物在特定營養(yǎng)下才能生長?！鹨吧突蛟B(yǎng)型（prototroph）2、紅色面包霉生化突變判定方法64醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第64頁1234511109867121314158、+維生素9、+氨基酸12、+硫胺素13、+吡醇素14、+泛酸15、+肌醇65醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第65頁三、誘發(fā)突變與人類癌癥AFB1－－肝癌，UV－－皮膚癌腫瘤抑制基因發(fā)生突變則會致癌當代生活中致癌物：藥品、化裝品、食物防腐、殺蟲劑、工業(yè)試劑等。現(xiàn)已發(fā)覺有175種致癌劑。66醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第66頁四、基因人工定點突變(定點誘變）伴隨寡聚脫氧核糖核酸化學合成法最新進展，應用合成寡聚核苷酸片段作為誘變劑，誘發(fā)基因或DNA片段中特定核苷酸發(fā)生突變所謂定點突變技術，已成為研究基因結構與功效關系最準確、最有效伎倆之一。它能夠依據(jù)人們設計高頻率地誘發(fā)某一特定核苷酸部分發(fā)生突變，而且此發(fā)生突變類型能夠嚴格地取決于人們預先設計。67醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第67頁體外定點突變1985年加拿大MichaelSmith建立，于1993年取得了諾貝爾化學獎。詳細方法有三種：（1）聚核苷酸介導用單鏈模板定點突變；（2）雙引物法定點突變；（3）用摻入U單鏈為模板進行聚核苷酸介導體外定點突變。68醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第68頁69醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第69頁用Ames法檢測誘變劑70醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第70頁1、Ｍ１３載體法原理：M13載體法原理是利用人工合成帶突變位點寡聚核苷酸作為引物，利用M13噬菌體載體系統(tǒng)合成突變基因。詳細地說就是將待誘變基因克隆在M13噬菌體載體上，另外，人工合成一段改變了堿基次序寡核苷酸片段（8~18bp），以此作為引物，在體外合成互補鏈，再經(jīng)體內擴增基因，經(jīng)此擴增出來基因即是突變了基因。71醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第71頁72醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第72頁2、ＰＣＲ法：ＰＣＲ法原理也是利用人工合成帶突變位點誘變引物，經(jīng)過ＰＣＲ擴增而取得定點突變基因或ＤＮＡ片段。PCR定點誘變法可分為重組PCR定點誘變法和大引物誘變法兩種。重組PCR定點誘變法：該方法是利用四種引物，三輪PCR反應來進行。操作較為繁瑣。大引物誘變法：該方法是利用三種引物，兩輪PCR反應來進行。73醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第73頁74醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第74頁第四節(jié)生物體修復機制1、DNA防護機制（1）簡并密碼子CUA→UUA亮氨酸（2）回復突變（3）抑制（4）致死和選擇

75醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第75頁2、DNA修復（1）光修復（2）暗修復（切除修復）（3）重組修復（4）SOS修復

76醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第76頁(1)光復活作用（photoreactivation）：經(jīng)UV照射后細菌等細胞假如暴露在可見光下時，存活數(shù)顯然大于在黑暗中培養(yǎng)同一處理物。這是因為細胞中含有一個可見光激活酶，稱光復合酶。這種酶可與經(jīng)UV照射過ＤＮＡ黑暗中結合，假如經(jīng)可見光激活便可將二聚體分開來，同時酶脫離ＤＮＡ。光復活過程已在細菌、酵母、原生動物、哺乳動物乃至人類細胞中發(fā)覺。77醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第77頁78醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第78頁(2)暗復活（darkreactivation）：又稱切補修復（excisionrepair），所謂暗復活是指修復ＤＮＡ損傷并不需要光激活作用，而不是指修復過程必須在暗中進行。這一過程大約有四個酶參加，即首先由核酸內切酶作用下在ＤＮＡ損傷部位造成單鏈斷裂，然后在核酸外切酶作用下切除二聚體及周圍少數(shù)幾個核苷酸，而后在DNApolI或Ⅱ作用下修補缺口，最終由連接酶連接成一個完整ＤＮＡ雙鏈。79醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第79頁80醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第80頁(3)重組修復（recombinationrepair）：重組修復是在DNA復制情況下進行，所以又稱復制后修復。過程大致是：①帶有二聚體ＤＮＡ單鏈仍可做為模板進行DNA復制，不過子代DNA鏈中在與二聚體對應部位出現(xiàn)空隙。②有缺口子代DNA鏈與另一完整母鏈進行重組，空隙由母鏈來片段填補而將空隙轉移給母鏈。③重組后，空缺已不再對著二聚體部位，而是面對著另一正常單鏈，此時在ＤＮＡ多聚酶和連接酶作用下便可完成修復過程。81醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第81頁這種重組修復并沒有從親代ＤＮＡ中除去二聚體，在以后復制中還必須經(jīng)過重組修復過程。不過伴隨復制繼續(xù)，損傷ＤＮＡ鏈將在群體中逐步“稀釋”。82醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第82頁(4)ＳＯＳ修復系統(tǒng)：這是一個傾向于基因突變修復過程，假如將經(jīng) UV照射λ噬菌體感染經(jīng)UV輕度照射E.coli能夠看到噬菌體存活數(shù)和突變型都比感染不經(jīng)UV照射E.coli為高。這一事實說明經(jīng)UV輕度照射E.coli細胞中出現(xiàn)一個對于噬菌體DNA損傷修復功效，可是在修復過程中卻帶來了基因突變。這是一個帶來差錯修復，認為是細菌對外界環(huán)境應急反應，故稱ＳＯＳ修復系統(tǒng)。SOS修復系統(tǒng)也作用于細菌本身DNA。83醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座第83頁DNA損傷修復缺點：DNA損傷修復缺點將帶來嚴重后果?？稍斐杉毎蛔?，甚至死亡。人DNA損傷修復缺點也將帶來各種疾病。如著色性干皮病（xerodermapigmentosum,XP）是一個常染色體隱性遺傳?。ˋR）。該病病人是因為與DNA損傷修復相關基因突變引發(fā)，90%病人在20歲之前就已經(jīng)發(fā)生了皮膚癌。84醫(yī)學遺傳學基因突變專家講座