04基因突变课件.ppt

1、The capacity to blunder slightly is the real marvel DNA.Without this special attribute,we would still be anaerobic bacteria and there would be no music.Lewis Thomas以突变研究基因的结构与功能以突变研究基因的结构与功能 Mutation是什么是什么？Mutation是如何发生的？是如何发生的？Mutation发生的原因是什么？发生的原因是什么？Mutation对生物体产生了什么样的影响？对生物体产生了什么样的影响？Mutation使我

2、们了解了基因的什么特性？使我们了解了基因的什么特性？1901年年De.vries 在他的突变学说中首次使用在他的突变学说中首次使用了了mutation 一词。一词。细菌研究中有关细菌研究中有关“适应适应”与与“突变突变”的争的争论。论。细菌动力学细菌动力学提出的非遗传学的药物适应理提出的非遗传学的药物适应理论。论。Luria.S.E 和和Delbruck.M 细菌从病毒抗性到细菌从病毒抗性到对病毒敏感性的突变对病毒敏感性的突变适应论者的实验：适应论者的实验：用少量用少量DDT放到果蝇培养瓶内，放到果蝇培养瓶内，连续培养十几代，果蝇群体的抗连续培养十几代，果蝇群体的抗药性增加几百倍。药性增加几百

3、倍。一一 雌、一雄成对培养繁育成雌、一雄成对培养繁育成100100对对100100个个家系（每个家系中家系（每个家系中200200对）对）将每个家系分为将每个家系分为2 2份（份（2 2100100家系）家系）一份接触药物一份接触药物一份不接触药物一份不接触药物淘汰死亡率高的家系淘汰死亡率高的家系9999个个循环挑选、淘汰循环挑选、淘汰得到抗性家系得到抗性家系选出与接触药物对应的死选出与接触药物对应的死亡率低的家系亡率低的家系1 1个，个，一份接触药物一份接触药物一份不接触药物一份不接触药物繁衍成繁衍成100个家系，一分为二个家系，一分为二Salvador Luria和和Max Delbruc

4、kd的突变实验（的突变实验（1943年）年）Lederberg,1952年年概念及其类别概念及其类别1 概念概念 point mutationMutations:Are heritable changesin base sequences that modify theinformation content of DNA.2 类别类别*根据基因突变的起源根据基因突变的起源a 自发突变自发突变 spontaneous mutationb 诱发突变诱发突变 induced mutation*根据突变后不同的表现型改变根据突变后不同的表现型改变a 可见突变可见突变b条件致死突变条件致死突变c 致死突

5、变致死突变d 生化突变生化突变 点突变点突变 碱基替换碱基替换转换：嘌呤与嘌呤，嘧啶与嘧啶（多见）转换：嘌呤与嘌呤，嘧啶与嘧啶（多见）颠换：嘌呤与嘧啶（少见）颠换：嘌呤与嘧啶（少见）移码突变移码突变插入、丢失插入、丢失12个碱基个碱基 缺失突变缺失突变缺失大片段缺失大片段DNA突变频率突变频率一个世代或一段时间内发生突变的个体占总体数目的比例。一个世代或一段时间内发生突变的个体占总体数目的比例。(1)体细胞的基因突变体细胞的基因突变 (2)性细胞基因突变性细胞基因突变Aa1a2a3Aa基因突变的重演性基因突变的重演性突变的平行性突变的平行性亲缘关系相近的物种因遗传基础近似，往往发生相亲缘关系相

6、近的物种因遗传基础近似，往往发生相似的基因突变。似的基因突变。突变的有利性与有害性突变的有利性与有害性forward mutation ,reverse mutationE.coli his+his-2 X 10-64 X 10-8正突变和回复突变哪个频率高？正突变和回复突变哪个频率高？为什么？为什么？显性突变的表现显性突变的表现 隐性突变的表现隐性突变的表现M1 dd DDM 2 Dd Dd DD Dd dd DD Dd dd DD DD Dd dd ddDominance,Recessive and Incomplete dominance基因突变测定的一般内容基因突变测定的一般内容1 测

7、定变异是否真实遗传测定变异是否真实遗传2 测定是隐性还是显性测定是隐性还是显性3 突变频率突变频率突变型的检出突变型的检出1 链孢酶生化突变的测定链孢酶生化突变的测定2 果蝇突变型的测定果蝇突变型的测定测定果蝇性连锁致死突变的测定果蝇性连锁致死突变的ClB法（常用法（常用于鉴定于鉴定X染色体上的突变）染色体上的突变），H.J.Muller平衡致死系的构建：平衡致死系的构建：翘翅翘翅(cy+/+)星眼星眼(+S/+)翘翅星眼翘翅星眼(cy+/+S)?自发突变自发突变 DNA复制错误复制错误 自发损伤自发损伤 非对等交换非对等交换 转座子转座子物理及化学诱变物理及化学诱变 射线，高能粒子射线，高能

8、粒子 碱基类似物碱基类似物 烷化剂烷化剂 嵌合剂嵌合剂物理诱变因素物理诱变因素射线的类别射线的类别电离射线电离射线 ：、射线和不同能量的的中子等粒子辐射线和不同能量的的中子等粒子辐射，还包括射，还包括射线和射线和 X射线等电磁波辐射。射线等电磁波辐射。非电离辐射：能量小，不足以引起物质电离，如紫非电离辐射：能量小，不足以引起物质电离，如紫外线。外线。辐射对遗传物质的作用辐射对遗传物质的作用物理学效应：物理学效应：电离和激发的直接作用电离和激发的直接作用 化学效应：化学效应：(间接间接)水的射解水的射解 H2O 电离辐射电离辐射 H2O+e H2O +e H2OH2O+H2O H+OH0H2O-

9、H2O OH-+H0H+OH-H2O自由基互起反应：自由基互起反应：H0 +OH0 H2O H0 +H0 H2 OH 0 +OH0 H2O2过氧化氢酶解和过氧基生成：过氧化氢酶解和过氧基生成：2H2O2 过氧化氢酶过氧化氢酶 2H2O +O2 H0+O2 HO02 a.突变与剂量的关系突变与剂量的关系b.辐射的累积作用辐射的累积作用剂量：剂量：受照射物质每一单位质量所吸收的能量数。受照射物质每一单位质量所吸收的能量数。D H=M 剂量单位剂量单位：R(伦琴伦琴)1R=2.58x104 c/kg rad(拉德拉德)1rad=102Gy ,1Gy=1J/kg剂量率剂量率（照射强度）：单位时间内所接

10、受的剂量。（照射强度）：单位时间内所接受的剂量。R/min 或或R/h1 x射线射线,射线射线 属于电磁辐射。属于电磁辐射。X射线射线 由由X射线机发出，属核外产生的射线，波长射线机发出，属核外产生的射线，波长范围范围200.06Ao 穿透力不很强，易防护。穿透力不很强，易防护。射线射线 由放射性元素由放射性元素 60Co、127Cs等产生，波长范等产生，波长范围在围在1Ao以下以下，穿透力强，主要用于外照射。穿透力强，主要用于外照射。2 射线是带负电的电子流，常由射线是带负电的电子流，常由32P、35S等同位素等同位素核衰变产生能量较低，做内照射。核衰变产生能量较低，做内照射。3 中子中子

11、从从235U原子反应堆中产生，依能量大小可以原子反应堆中产生，依能量大小可以分为快中子、分为快中子、慢中子、热中子等。中子不带电，慢中子、热中子等。中子不带电，所以很容易穿过任何元素的核，在中子的作用下，所以很容易穿过任何元素的核，在中子的作用下，可以发射出光量子、质子和可以发射出光量子、质子和粒子的核反应。粒子的核反应。紫外线是一种电磁波，能量紫外线是一种电磁波，能量(3-5eV)长波紫外（长波紫外（UVA，320400nm)中波紫外（中波紫外（UVB，280320nm)短波紫外（短波紫外（UVC，200280nm)直接作用、间接作用直接作用、间接作用 日晒伤日晒伤 慢性日光性皮肤损伤慢性日

12、光性皮肤损伤 多形性日光疹多形性日光疹 外源性光感性皮炎外源性光感性皮炎 BloomBloom综合症综合症 CockayneCockayne综合症综合症 着色性干皮症着色性干皮症 辐射兴奋代谢理论辐射兴奋代谢理论 低水平辐射刺激生长、繁衍低水平辐射刺激生长、繁衍1 化学诱变的意义化学诱变的意义拟辐射物质，损伤小、突变谱不广、特异性拟辐射物质，损伤小、突变谱不广、特异性2 化学诱变因素的类别及其作用化学诱变因素的类别及其作用 第一类第一类 烷化剂烷化剂 如乙烯亚胺如乙烯亚胺(EI)、硫酸二乙酯硫酸二乙酯(DES)、甲基磺酸甲基磺酸乙酯乙酯(EMS)、亚硝基甲脲亚硝基甲脲(NMU)等。等。第二类第

13、二类 碱基类似物碱基类似物 如如 5-溴尿嘧啶溴尿嘧啶(5-BU)、2氨基嘌呤氨基嘌呤(AP)等。等。第三类第三类 能引起能引起DNA分子中碱基增、减的物质分子中碱基增、减的物质 如丫啶类染料、如丫啶类染料、ICR类化合物类化合物(氮芥类衍生物氮芥类衍生物)碱基替代碱基替代transitiontransversion5溴尿嘧啶诱发的碱基对转换溴尿嘧啶诱发的碱基对转换CNCHNCCNH2NCHNHNCHNCCNHCNCHOHHNO2AHAATTTHHHCCCG(1)产生终止密码产生终止密码 nonsense mutation DNA -ATG-ATT-mRNA -UAC-UAA-protein

14、Tyr stop(2)产生新密码产生新密码 missense mutation人血红蛋白人血红蛋白 链第链第63位氨基酸位氨基酸密码改变但氨基酸不改变密码改变但氨基酸不改变无义突变的抑制突变无义突变的抑制突变错义突变的抑制突变错义突变的抑制突变Hot spots of mutations（突变热点）突变热点）(S.Benzer)T4phage 诱变筛选出诱变筛选出1500个个rII 基因突变体。基因突变体。rIIA 包含包含1800bp,rIIB包含包含850bp。但是但是rIIA 有有200个突个突变位点，变位点，rIIB有有108个突变位点。个突变位点。突变热点形成的原因可能是突变热点形成

15、的原因可能是5甲基胞嘧啶甲基胞嘧啶(MeC)的存在。的存在。C U (氧化脱氨氧化脱氨)MeC T (氧化脱氨氧化脱氨)Mutator genes（增变增变基因）基因）DNA 多聚酶基因多聚酶基因dam基因基因 突变是怎样产生的？突变是怎样产生的？突变的特性有什么？突变的特性有什么？突变如何表现？突变如何表现？突变的分子基础是什么？突变的分子基础是什么？诱变如何产生？诱变如何产生？基因突变与染色体畸变的联系、区别？基因突变与染色体畸变的联系、区别？fragile X syndrome 橙剂遗祸橙剂遗祸 血友病血友病 肥胖基因肥胖基因白化病白化病 28x10-6苯丙酮尿症苯丙酮尿症 25x10-

16、6 血友病血友病 27x10-6 色盲色盲 28x10-6 鱼鳞病鱼鳞病 11x10-6 肌肉退化症肌肉退化症 43x10-6 小眼球症小眼球症 5x10-6Amplification of the tripletrepeat CGG correlates withthe fragile X syndrome FMR-1:Fragile-x-associatedmental retardation(2000.4.1参考消息参考消息)橙剂橙剂 ob（obese）基因基因突变修复、突变对基因结构影突变修复、突变对基因结构影响和诱变育种响和诱变育种光复活酶修复光复活酶修复Photoreactivat

17、ion波长波长400nm可见光激活可见光激活recombination repairSOS修复修复SOS修复系统是一种旁路修复系统。修复系统是一种旁路修复系统。错误修复引起的突变错误修复引起的突变诱变剂启动复制后修复体系。诱变剂启动复制后修复体系。定点突变定点突变(site-directed site-directed mutagenesismutagenesis)PCRPCR技术用于定点突变技术用于定点突变人工合成靶碱基及其附近序列的核苷酸人工合成靶碱基及其附近序列的核苷酸(15-20bp)与与M13噬菌体互补克隆分子杂交噬菌体互补克隆分子杂交DNA 聚合酶作用下合成互补链聚合酶作用下合成互

18、补链导入导入E.coli中中得到突变克隆得到突变克隆基因组替换基因组替换果蝇眼色的突变互补测试果蝇眼色的突变互补测试植物辐射育种植物辐射育种(1)辐射育种的特点辐射育种的特点扩大突变谱、扩大突变谱、缩短育种时间、有效改善品质、缩短育种时间、有效改善品质、促进远缘杂交促进远缘杂交(2)辐射材料的选择：辐射材料的选择：种子、活体、种胚、不定芽、花粉种子、活体、种胚、不定芽、花粉(3)辐射的敏感性辐射的敏感性 种属差异、器官差异、生理状况及发育阶段种属差异、器官差异、生理状况及发育阶段(4)辐射剂量辐射剂量辐射处理的方法辐射处理的方法外照射外照射 放射源：钴源、中子源、放射源：钴源、中子源、X射线射线 方法：方法：急性、慢性和重复辐射急性、慢性和重复辐射 内照射：放射源：内照射：放射源：32P、35S 、14C等同位素。等同位素。方法：浸泡、注入、饲喂法方法：浸泡、注入、饲喂法辐射后代的选育辐射后代的选育定点突变的应用定点突变的应用基因结构功能的测定基因结构功能的测定植物育种植物育种微生物育种微生物育种