遗传物质的改变基因突变课件.ppt

1、1十十gene mutation 染色体上某一基因位点内部发生了化学性染色体上某一基因位点内部发生了化学性质质(结构结构)的变化。的变化。又称点突变又称点突变 point mutation是新基因的唯一来源，是生物进化的原始材料是新基因的唯一来源，是生物进化的原始材料。2一、显性突变与隐性突变一、显性突变与隐性突变二、突变体的表型特性二、突变体的表型特性三、突变发生的时期三、突变发生的时期四、突变率四、突变率五、基因突变的一般特征五、基因突变的一般特征六、大突变与微突变的表现六、大突变与微突变的表现3由于基因突变而表现突变性状的细胞或个由于基因突变而表现突变性状的细胞或个体，称为突变体（体，称

2、为突变体（mutantmutant）或突变型）或突变型。与突变型相对的概念是野生型（与突变型相对的概念是野生型（wild wild typetype）4一、一、基因突变表现世代的早晚和选出纯合株速度的快慢基因突变表现世代的早晚和选出纯合株速度的快慢，因显隐性而有所不同。因显隐性而有所不同。在在自交自交的情况下：的情况下：白化变异白化变异d D突变性状突变性状表现早表现早(M1)、纯合迟纯合迟(M3才能决定才能决定)；显性有杂合。显性有杂合。D d 突变性状突变性状表现迟表现迟(M2)、纯合早纯合早(M2)。561 1形态突变形态突变（morphological mutations）:主要影响生

3、物的形态结构的改变。主要影响生物的形态结构的改变。不同翅形的果蝇不同翅形的果蝇不同肤色的蛇不同肤色的蛇7不同皮色的老鼠不同皮色的老鼠不同眼色的果蝇不同眼色的果蝇孔雀翅膀羽色的变化孔雀翅膀羽色的变化82 2、生化突变、生化突变（biochemical mutations）：影响生物的代谢过程，导致一个特定的生化功影响生物的代谢过程，导致一个特定的生化功 能的改变或丧失。能的改变或丧失。如如细细菌菌的的营营养养缺缺陷陷型型93 3、致死突变、致死突变（lethal mutation）：突变后会导致特定基因型个体死亡的基因突变。突变后会导致特定基因型个体死亡的基因突变。人人神经胶症突变基因神经胶症突

4、变基因-皮肤畸形生长、严重智力缺陷、多皮肤畸形生长、严重智力缺陷、多发性肿瘤，具有这个杂合基因的人在年轻时死亡发性肿瘤，具有这个杂合基因的人在年轻时死亡-显性致显性致死突变死突变人的人的“异染白痴脑病异染白痴脑病”由由aa基因控制（隐性纯合致死）。基因控制（隐性纯合致死）。病病症症：发病初期可以活动，后期成为植物人，直至死亡。何时：发病初期可以活动，后期成为植物人，直至死亡。何时发病不知，可以一直到成年结婚后发病。至发病不知，可以一直到成年结婚后发病。至1999年年全世界仅全世界仅发现发现200例，我国有例，我国有18例。例。104 4、条件致死突变：在某些条件下是能成活的，、条件致死突变：在

5、某些条件下是能成活的，而在另一些条件下是致死的。而在另一些条件下是致死的。v如噬菌体的温度敏感性突变。如噬菌体的温度敏感性突变。115 5、中性突变、中性突变 （neutral mutation）：控制一些次要性状基因即使发生突变控制一些次要性状基因即使发生突变，不会影，不会影响生物的正常生理活动，仍能保持其正常的生活响生物的正常生理活动，仍能保持其正常的生活力和繁殖力被自然选择保留下来的突变。力和繁殖力被自然选择保留下来的突变。例如：水稻有芒例如：水稻有芒 无芒水稻希望无芒。无芒水稻希望无芒。小麦红皮小麦红皮 白皮南方希望红粒。白皮南方希望红粒。12生物个体发育的任何时期中均可发生突变。生物

6、个体发育的任何时期中均可发生突变。突变后的体细胞常竞争不过正常细胞，会受到抑突变后的体细胞常竞争不过正常细胞，会受到抑制或最终消失。制或最终消失。性细胞的突变率高于体细胞：性细胞的突变率高于体细胞：13花色体细胞突变花色体细胞突变不同颜色的牵牛花不同颜色的牵牛花14柑桔体细胞突变柑桔体细胞突变苹果体细胞突变苹果体细胞突变马铃薯薯块颜色变异马铃薯薯块颜色变异151 1、突变频率：突变个体数占总个体数的比数。、突变频率：突变个体数占总个体数的比数。自然条件下，基因的突变是稀有事件，突变率很自然条件下，基因的突变是稀有事件，突变率很低。低。2 2、突变率的估算和表示方式：因生物生殖方式、突变率的估算

7、和表示方式：因生物生殖方式而不同。而不同。3 3、不同生物和不同基因、不同生物和不同基因突变率突变率有很大差别。有很大差别。16用一定数目配子的突变型配子比例来表示，由于用一定数目配子的突变型配子比例来表示，由于高等生物在进化过程中能保持相对稳定性，故突变率高等生物在进化过程中能保持相对稳定性，故突变率较低、突变范围也较小。较低、突变范围也较小。1 11010-6-6 1 11010-8-8，即，即100100万至万至 1 1亿个配子中亿个配子中有一个发生突变，有一个发生突变，高等生物：高等生物：17胚乳胚乳(花粉花粉)直感直感：估算配子的突变率：估算配子的突变率 例：例：玉米非甜玉米非甜Su

8、Su甜粒甜粒susuP PsusususuSuSuSuSu对父本进行对父本进行射线射线处理处理F1F1大部分大部分为为SusuSusu，极少数为，极少数为susususu 如果如果1010万粒种子中有万粒种子中有5 5粒为甜粒，则粒为甜粒，则突变率突变率=5/100000=1/20000=5/100000=1/2000018用一定数目的细菌在分裂一次过程中发生突变的次数用一定数目的细菌在分裂一次过程中发生突变的次数来表示。来表示。如细菌突变率为如细菌突变率为1 11010-4-4111010-10-10，即，即1/11/1万万 至至 1/11/1亿。亿。低等生物：低等生物：人类：突变率的估计方

9、法之一是：根据家系中显性人类：突变率的估计方法之一是：根据家系中显性性状的患儿的出现。在这些家系中，祖先各代是没有性状的患儿的出现。在这些家系中，祖先各代是没有这些性状的；如双亲一方也有同一遗传病，则这名患这些性状的；如双亲一方也有同一遗传病，则这名患儿应除去不计。儿应除去不计。软骨发育不全（软骨发育不全（achondroplasiaachondroplasia）：由常染色体显）：由常染色体显性基因引起，患者四肢粗短。基因的突变率是：性基因引起，患者四肢粗短。基因的突变率是：（10-210-2）2 2（94075-294075-2）=4.2=4.21010-5-519突变的重演性：同一突变在生

10、物不同个体上多次发生。突变的重演性：同一突变在生物不同个体上多次发生。同一基因突变在不同的个体上均可能发生，不同群体中同一基因突变在不同的个体上均可能发生，不同群体中发生同一基因突变的频率相近。发生同一基因突变的频率相近。突变是可逆的突变是可逆的:基因内突变结构的恢复。基因内突变结构的恢复。正突变正突变（forward mutation）与反突变与反突变（back mutation）：正突变与反突变发生的频率一般都不相同。正突变与反突变发生的频率一般都不相同。多数情况下：正突变率总是高于反突变率。多数情况下：正突变率总是高于反突变率。自然突变多为隐性突变，而隐性突变多为有害突变。自然突变多为隐

11、性突变，而隐性突变多为有害突变。20真正的恢复突变是指基因内突变结构的恢复。但真正的恢复突变是指基因内突变结构的恢复。但有时，由于抑制因子突变也会导致恢复性表型：有时，由于抑制因子突变也会导致恢复性表型：21突变的多方向性：指基因突变可以多方向发生，即突变的多方向性：指基因突变可以多方向发生，即基因内部多个突变部位分别改变后会产生多种等位基因内部多个突变部位分别改变后会产生多种等位基因形式。基因形式。22 烟草：自花授粉不能结实由一组烟草：自花授粉不能结实由一组1515个复等个复等位基因控制（位基因控制（S1S1、S2S2、S15 S15）S1S2 S1S3 S2S3 S1S2 S1S3、S2

12、S3 S1S3、S2S3 S1S3 S1S2、S2S3 S1S2、S2S3 S2S3 S1S2、S1S3 23突变的有害性：大多数基因的突变，对生物的生突变的有害性：大多数基因的突变，对生物的生长与发育往往是有害的。长与发育往往是有害的。突变的有利性突变的有利性:不但无害，而且有利。不但无害，而且有利。突变有害性的相对性：突变有害性的相对性：人类需要和生物本身人类需要和生物本身突变利弊的不一致性：突变利弊的不一致性：24亲缘关系相近的物种因为遗传基础比较接近，亲缘关系相近的物种因为遗传基础比较接近，往往会发生相似的基因突变。往往会发生相似的基因突变。25 大突变：突变基因的效应表现明显，容易识

13、别。大突变：突变基因的效应表现明显，容易识别。例：豌豆籽粒园例：豌豆籽粒园 皱、玉米籽粒非糯皱、玉米籽粒非糯 糯糯 微突变：突变基因的表型变异微小，较难识别。微突变：突变基因的表型变异微小，较难识别。多为控制数量性状基因的突变。多为控制数量性状基因的突变。例：玉米果穗的长短、小麦籽粒的大小。例：玉米果穗的长短、小麦籽粒的大小。试验表明，试验表明，在微突变中出现的有利突变率在微突变中出现的有利突变率 大突变大突变。育种工作中要育种工作中要特别注意特别注意微突变的分析和选择，在注微突变的分析和选择，在注意大意大 突变时，也应注意微突变。突变时，也应注意微突变。26突变的检测系统的基本条件是：突变的

14、检测系统的基本条件是：一个突变基因可以在表型水平上表现出来一个突变基因可以在表型水平上表现出来,保证保证稀有的突变事件不会被遗漏；稀有的突变事件不会被遗漏；一个新的隐性突变基因不被显性的野生型基因一个新的隐性突变基因不被显性的野生型基因所掩盖。所掩盖。271、Muller5技术对果蝇技术对果蝇X染色体上隐性突变的检出：染色体上隐性突变的检出：282 2、利用平衡致死系检出常染色体上的突变基因、利用平衡致死系检出常染色体上的突变基因291 1、突变的诱发：、突变的诱发：2 2、突变的鉴定：、突变的鉴定：（1 1）.突变的真实性：基本培养基上培养突变的真实性：基本培养基上培养。（2).2).突变的

15、类型：突变的类型：氨基酸？氨基酸？维生素？维生素？（3).3).进一步鉴定具体类型：硫胺素进一步鉴定具体类型：硫胺素(VB1)(VB1)、吡醇素吡醇素(VB6)(VB6)、泛酸、肌醇。、泛酸、肌醇。30红色面包霉生长突变的诱发和鉴定红色面包霉生长突变的诱发和鉴定基本培基本培养基养基完完全全培培养养基基加加维维生生素素加加氨氨基基酸酸基基本本培培养养基基完完全全培培养养基基硫硫胺胺素素吡吡醇醇素素泛泛酸酸肌肌醇醇31可以推论精氨酸合成步骤精氨酸合成步骤为：o c a前驱物鸟氨酸瓜氨酸精氨酸蛋白质 从鸟氨酸精氨酸的合成至少需要至少需要A、C、O三个基因3233一、物理因素诱变一、物理因素诱变1 1

16、、电离辐射诱变、电离辐射诱变种类：粒子辐射：种类：粒子辐射：射线、射线、射线射线(3232P P、3535S)S)、中子中子(6060钴、钴、137137铯铯)；电磁波辐射：电磁波辐射：X X射线、射线、射线。射线。方法：外照射：中子、方法：外照射：中子、X X射线、射线、射线；射线；内照射：内照射：射线、射线、射线。射线。原理：基因的化学物质原理：基因的化学物质(DNA)(DNA)发生电离作用。发生电离作用。原发电离与次级电离原发电离与次级电离-碱基对、碱基结构破坏、碱基对、碱基结构破坏、重接重接-染色体结构变异。染色体结构变异。改变改变-基因突变；基因突变；磷酸二酯键断裂、染色体断裂磷酸二

17、酯键断裂、染色体断裂34诱发育种中常用射线诱发育种中常用射线中子诱变效果好，但经中子照射后的物体带有放中子诱变效果好，但经中子照射后的物体带有放射性，人体不能直接接触。射性，人体不能直接接触。其它还有激光、电子和微波等。其它还有激光、电子和微波等。射线射线穿透力穿透力 辐射源辐射源应用时应用时间间照射方法照射方法X X中子中子较强较强强强弱弱弱弱X X光机光机6060CoCo、137137Cs Cs 3232P P、3535S S、1414C C、6565ZnZn核反应堆或加速器核反应堆或加速器如钋铍路子源如钋铍路子源早早19271927较早较早较迟较迟最近最近外照射外照射外照射外照射内照射（

18、浸泡内照射（浸泡或注射）或注射）外照射外照射354 4、电离辐射诱变的作用规律、电离辐射诱变的作用规律 突变率与辐射剂量：突变率与辐射剂量：突变率与辐射总剂量成正比；突变率与辐射总剂量成正比；辐射效应是累积的。辐射效应是累积的。辐射剂量的表示方法：辐射剂量的表示方法：X X射线、射线、射线：伦琴射线：伦琴(R)(R)。36 主要是紫外线：主要是紫外线：穿透能力与处理方法穿透能力与处理方法 紫外线的作用机制：紫外线的作用机制：激发作用激发作用 间接诱变作用间接诱变作用 物理诱变的非专性：对物理诱变的非专性：对DNADNA分子及其核苷酸残分子及其核苷酸残基无选择性，所以没有专化性和特异性可言。基无

19、选择性，所以没有专化性和特异性可言。371 1、诱变剂及其种类与作用机制：、诱变剂及其种类与作用机制：烷化剂：使碱基烷基化、改变碱基形成氢键的烷化剂：使碱基烷基化、改变碱基形成氢键的能力，从而改变碱基配对关系；能力，从而改变碱基配对关系；碱基类似物：在复制过程中取代碱基渗入碱基类似物：在复制过程中取代碱基渗入DNADNA分子，但形成氢键的类型不同，改变碱基配对分子，但形成氢键的类型不同，改变碱基配对关系；关系；抗生素：阻碍碱基合成或破坏抗生素：阻碍碱基合成或破坏DNADNA分子结构。分子结构。2 2、作用特点：、作用特点：具有一定的碱基特异性。具有一定的碱基特异性。38三、综合效应诱变：三、综

20、合效应诱变：在太空中进行的空间诱变是一项有效的人工诱变在太空中进行的空间诱变是一项有效的人工诱变技术。技术。太空中存在着各种物理射线可诱发突变，其它诸太空中存在着各种物理射线可诱发突变，其它诸如失重真空、超净、无地球磁场影响以及卫星发如失重真空、超净、无地球磁场影响以及卫星发射和返回时的剧烈震动等因素也是产生诱变的重射和返回时的剧烈震动等因素也是产生诱变的重要原因。要原因。上述诱变因素的共同作用也会影响诱变效果。上述诱变因素的共同作用也会影响诱变效果。39太空生物学研究不断深入。太空生物学研究不断深入。目前国外主要侧重研究突变体的生理生化目前国外主要侧重研究突变体的生理生化和诱变机理，国内主要

21、研究形态学和新品种的和诱变机理，国内主要研究形态学和新品种的选育。选育。我国从我国从8080年代后期开始进行空间生物学和生年代后期开始进行空间生物学和生物诱变效应研究，已在水稻、青椒等作物中选育物诱变效应研究，已在水稻、青椒等作物中选育出新品种，同时获得了不少优良突变体。出新品种，同时获得了不少优良突变体。401 1、提高基因突变率；、提高基因突变率；2 2、获得更丰富的突变类型；、获得更丰富的突变类型；3 3、改良生物的个别性状。、改良生物的个别性状。41 黄曲霉素（黄曲霉素（AFBAFB）引起肝癌，紫外线（）引起肝癌，紫外线（UVUV）照射）照射会导致皮肤癌。会导致皮肤癌。肿瘤抑制基因是一

22、种编码抑制肿瘤形成的蛋白质肿瘤抑制基因是一种编码抑制肿瘤形成的蛋白质基因。如果发生突变则会致癌。对南非和东亚肝基因。如果发生突变则会致癌。对南非和东亚肝癌病人的癌病人的P53P53基因的分析发现，基因的分析发现，AFBAFB特异性诱导特异性诱导G GT T颠换，引起颠换，引起P53P53发生突变，而在同一地区的肺发生突变，而在同一地区的肺癌、肠癌和乳腺癌的病人中未发现此现象。癌、肠癌和乳腺癌的病人中未发现此现象。42现代生活环境使人可能接触各种各样药品、化妆现代生活环境使人可能接触各种各样药品、化妆品、食物防腐剂、杀虫剂、工业用试剂、污染物等，品、食物防腐剂、杀虫剂、工业用试剂、污染物等，其中

23、很多化合物已被证明具有致癌性质。其中很多化合物已被证明具有致癌性质。研究表明在研究表明在175175种已知的致癌剂中，有种已知的致癌剂中，有157157种是诱种是诱变剂。这些物质是通过诱导体细胞突变而致癌的。例变剂。这些物质是通过诱导体细胞突变而致癌的。例如食物防腐剂如食物防腐剂AF-2AF-2。食物熏蒸剂二溴乙烯、抗血吸虫。食物熏蒸剂二溴乙烯、抗血吸虫药物、多种染发添加剂以及工业化合物氯乙烯等都具药物、多种染发添加剂以及工业化合物氯乙烯等都具致癌性。因而要靠科学治理环境，保护环境就是保护致癌性。因而要靠科学治理环境，保护环境就是保护人类自身。人类自身。43 基因突变是由于基因突变是由于DNA

24、DNA分子中核苷酸顺序的改变分子中核苷酸顺序的改变,随而基随而基因作用改变因作用改变,最后导致个体表型的改变。最后导致个体表型的改变。一、突变的两种方式一、突变的两种方式 1 1碱基替代：碱基替代：某一位点的一个碱基对被其他碱基对取代某一位点的一个碱基对被其他碱基对取代（base substitutionbase substitution）。碱基替换包括两种类型。）。碱基替换包括两种类型。(1)(1)转换转换（transitiontransition）：是同型碱基之间的替换）：是同型碱基之间的替换,即一即一种嘌呤被另一种嘌呤替换。或一种嘧啶被另一种嘧啶种嘌呤被另一种嘌呤替换。或一种嘧啶被另一种

25、嘧啶替换。替换。(2)(2)颠换颠换（transversiontransversion）：嘌呤和嘧啶之间的替换。即）：嘌呤和嘧啶之间的替换。即嘌呤为嘧啶代替嘌呤为嘧啶代替,嘧啶为嘌呤代替。嘧啶为嘌呤代替。2 2移码突变：移码突变：DNADNA分子中增加或减少一个或几个碱基对分子中增加或减少一个或几个碱基对,引起密码编组的移动（引起密码编组的移动（frameshiftframeshift mutation mutation）。）。441 1碱基类似物：碱基类似物：是在化学结构上与是在化学结构上与DNADNA的碱基很相似的碱基很相似的物质（的物质（base analoguesbase analog

26、ues）,在在DNADNA复制时复制时,“,“冒充冒充”碱基掺入到碱基掺入到DNADNA链中去而引起误配。链中去而引起误配。图示：图示：5-5-溴尿嘧啶（溴尿嘧啶（BUBU）是胸腺嘧啶（）是胸腺嘧啶（T T）的结构）的结构类似物。类似物。1.ppt1.ppt当细菌在当细菌在BUBU中培养时中培养时,T,T被被BUBU取代取代,与与A A配对。配对。（与（与A A配对）多配对）多 （与（与G G配对）少配对）少 造成造成ATGCATGC（多）（多）GC ATGC AT（少）（少）（转换）（转换）其他化合物其他化合物5-5-氯（氟）尿嘧啶氯（氟）尿嘧啶 2-2-氨基嘌呤氨基嘌呤 二、突变产生的机理

27、二、突变产生的机理 45在细胞中，以酮式、烯醇式存在在细胞中，以酮式、烯醇式存在46 HNO2 HNO2主要作用是氧化脱氨，经氧化脱氨后变为主要作用是氧化脱氨，经氧化脱氨后变为U U；变为次黄嘌呤（）；变为黄嘌呤（）。图示变为次黄嘌呤（）；变为黄嘌呤（）。图示 图图:脱脱氨氨基基造造成成的的碱碱基基转转换换2亚硝酸（亚硝酸（HNO2）的氧化脱氨作用。）的氧化脱氨作用。47具有一个或多个活性烷基的化合物（具有一个或多个活性烷基的化合物（alky latingalky lating agentsagents）作用：作用：(1)(1)使使DNADNA中的碱基发生烷化作用。如添加甲基或乙基中的碱基发生

28、烷化作用。如添加甲基或乙基,产生配对误差。如甲基磺酸乙酯（产生配对误差。如甲基磺酸乙酯（EMSEMS）图示）图示 3烷化剂的作用烷化剂的作用48(2)(2)使嘌呤烷化，烷化嘌呤脱掉，造成脱嘌呤作用（使嘌呤烷化，烷化嘌呤脱掉，造成脱嘌呤作用（depurinationdepurination）DNADNA链的缺口链的缺口,影响影响DNADNA复制或造成复制或造成缺失缺失,引起移码突变。如烷基在鸟嘌呤引起移码突变。如烷基在鸟嘌呤N N位上活化位上活化糖苷键而引起断裂糖苷键而引起断裂,使鸟嘌呤脱掉使鸟嘌呤脱掉,可发生可发生DNADNA断断裂、缺失、转换或颠换。裂、缺失、转换或颠换。(3)(3)同一同一

29、DNADNA分子或不同分子或不同DNADNA分子间形成交键（分子间形成交键（cross-linkagecross-linkage）,使一个或多个核苷酸丢失或切使一个或多个核苷酸丢失或切除。除。49 麻黄素麻黄素,吖啶橙等为三环扁平的分子吖啶橙等为三环扁平的分子,大小与碱基对的大小大小与碱基对的大小差不多差不多,能与能与DNADNA结合结合,嵌入嵌入DNADNA的碱基对之间的碱基对之间,使相邻的两个使相邻的两个碱基对的距离拉长碱基对的距离拉长,使使DNADNA双链歪斜双链歪斜,导致导致DNADNA交换时出现参交换时出现参差差,结果导致不等交换结果导致不等交换,产生移码突变。产生移码突变。吖啶类诱

30、发的突变的一个重要特征是：吖啶类诱发的突变的一个重要特征是：吖啶类化合物所诱吖啶类化合物所诱发的突变能用吖啶类来回复发的突变能用吖啶类来回复,但不能用碱基替换来回复。假但不能用碱基替换来回复。假使在一个碱基插入点的附近以后又丢失了同样数目的碱基使在一个碱基插入点的附近以后又丢失了同样数目的碱基,突变效应往往可以被抑制。但这不是真正的回复突变突变效应往往可以被抑制。但这不是真正的回复突变,而是而是抑制突变。如果两个位点中还包括终止密码抑制突变。如果两个位点中还包括终止密码,就不能回复。就不能回复。4吖啶类化合物吖啶类化合物505152 不论是碱基替换不论是碱基替换,还是移码突变还是移码突变,都有

31、可能使由那个都有可能使由那个基因决定的多肽的氨基酸顺序发生改变基因决定的多肽的氨基酸顺序发生改变,或造成多或造成多肽合成终止而不产生完整的肽链。但由于遗传密码肽合成终止而不产生完整的肽链。但由于遗传密码具有简并性具有简并性,所以有些碱基因替换也不一定会造成所以有些碱基因替换也不一定会造成氨基酸顺序的改变。氨基酸顺序的改变。1 1同义突变（同义突变（same sense mutationsame sense mutation）：碱基替代的）：碱基替代的结果为同义密码子结果为同义密码子,碱基顺序改变而氨基酸顺序未碱基顺序改变而氨基酸顺序未变。没有突变效应产生变。没有突变效应产生,这显然与密码的简并

32、性有这显然与密码的简并性有关。关。532 2无义突变（无义突变（nonsense mutationnonsense mutation）。是指某一碱基）。是指某一碱基的改变使的改变使mRNAmRNA的密码子变成终止密码的密码子变成终止密码,使多肽合成使多肽合成中断中断,形成不完全的肽链形成不完全的肽链,丧失生物活性。丧失生物活性。如如 DNA ATG ATT DNA ATG ATT mRNA UAC UAA mRNA UAC UAA 酪氨酸酪氨酸 终止终止 如人类如人类珠蛋白有珠蛋白有146146氨基酸氨基酸,Hb McKess,Hb McKess-Rock-Rock只有只有144144个。原因

33、：个。原因：145145位位UAUUAU变为变为UAAUAA。终止密码突变：终止密码的一个碱基被取代终止密码突变：终止密码的一个碱基被取代,突变突变后的密码子能编码某一氨基酸。如后的密码子能编码某一氨基酸。如HbHb链有链有141141个个氨基酸。氨基酸。HbHb Constant Spring Constant Spring的的链链142142位的位的UAAUAA变变为为CAA,CAA,终止密码变为氨酰胺终止密码变为氨酰胺,肽链一直延长到肽链一直延长到173173位位另一终止密码子。另一终止密码子。543 3错义突变（错义突变（missensemissense mutation mutati

34、on）。）。碱基替换的结果碱基替换的结果引起氨基酸序列的改变引起氨基酸序列的改变。有。有的影响到蛋白质的活性和功能。甚至丧失全的影响到蛋白质的活性和功能。甚至丧失全部活性。从而影响表型。也有引起蛋白质活部活性。从而影响表型。也有引起蛋白质活性和功能不同程度的丧失。性和功能不同程度的丧失。一般性质相似的氨基酸对蛋白质的功能影响一般性质相似的氨基酸对蛋白质的功能影响较小较小,而不同性质的氨基酸相互替换则可能强而不同性质的氨基酸相互替换则可能强烈地影响蛋白质的功能。第二要看替换的氨烈地影响蛋白质的功能。第二要看替换的氨基酸在肽链中的位置基酸在肽链中的位置,是否处于活性部位是否处于活性部位,是是否影响

35、立体构形。否影响立体构形。55 据研究据研究,人类血红蛋白的突变多数是由于碱基替人类血红蛋白的突变多数是由于碱基替换引起的。换引起的。a aHbAHbA正常人血红蛋白正常人血红蛋白链链N N端的第端的第6 6位氨基酸是谷位氨基酸是谷氨酸。氨酸。HbSHbS镰型细胞贫血症镰型细胞贫血症,第第6 6位位缬氨酸。缬氨酸。HbCHbC,轻度贫血症轻度贫血症,第第6 6位位赖氨酸。赖氨酸。表表12-112-1血红蛋白血红蛋白链链N N端的端的8 8个氨基酸及其碱个氨基酸及其碱基替换。基替换。b b链链6363位氨基酸正常是组氨酸位氨基酸正常是组氨酸,被酪氨酸取代被酪氨酸取代HbMSHbMS铁血红蛋白症。

36、被精氨酸取代铁血红蛋白症。被精氨酸取代不稳定的不稳定的血红蛋白症（血红蛋白症（HbZHbZ）。）。564 4移码突变移码突变(shift mutation(shift mutation)例如例如HbHb Wayne Wayne是是138138位位UCCUCC失去一个失去一个C,C,使使链的链的合成不在原来应该终止的地方停止合成不在原来应该终止的地方停止,一直到一直到146146位合成精氨酸后才终止位合成精氨酸后才终止,从而使从而使链延长。链延长。57 生物在长期的进化中生物在长期的进化中,不仅演化出能纠正偶然不仅演化出能纠正偶然的复制错误的系统的复制错误的系统,而且还存在着能修复由环而且还存在

37、着能修复由环境因素和体内化学物质造成的境因素和体内化学物质造成的DNADNA分子损伤的分子损伤的系统。如果按原样修复系统。如果按原样修复,不会引起突变不会引起突变,偶然出偶然出现差错现差错,引起突变。因此引起突变。因此,突变往往是突变往往是DNADNA损伤损伤与修复这两个过程共同作用的结果。与修复这两个过程共同作用的结果。第五节第五节 DNADNA损伤的修复损伤的修复581 1紫外线主要作用在紫外线主要作用在DNADNA上上,因为波长因为波长260nm 260nm 的紫的紫外线照射外线照射,杀菌率和诱变率最高杀菌率和诱变率最高,而这个波长正是而这个波长正是DNADNA的吸收峰。的吸收峰。2 2

38、紫外线照射对紫外线照射对DNADNA的一个损伤作用是的一个损伤作用是形成嘧啶二形成嘧啶二聚体聚体,即在相邻的两个嘧啶之间形成化学键即在相邻的两个嘧啶之间形成化学键,使两使两个碱基平面扭转个碱基平面扭转,引起双螺旋构型的局部变化引起双螺旋构型的局部变化,同同时氢键盘结合力也显著减弱。时氢键盘结合力也显著减弱。3 3嘧啶二聚体中嘧啶二聚体中,最常见的是最常见的是TT TT 也有也有CCCC和和CT CT 4 4含有二聚体的含有二聚体的DNADNA单链单链,不能做为复制的模板不能做为复制的模板,新新合成链在二聚体的对面两旁留下缺口。合成链在二聚体的对面两旁留下缺口。一、紫外线照射对一、紫外线照射对D

39、NA的损伤的损伤 591 1光复活（光复活（photoreaetivationphotoreaetivation）就地修复）就地修复 （1 1）用紫外线照射细菌）用紫外线照射细菌,并在黑暗中培养。杀菌数与并在黑暗中培养。杀菌数与剂量成正比剂量成正比,如接触可见光（如接触可见光（310440nm310440nm）,存活率存活率大大提高。并能降低突变率大大提高。并能降低突变率,这是由于光复活酶（这是由于光复活酶（PRPR酶）催化嘧啶二聚体分解成为单体。酶）催化嘧啶二聚体分解成为单体。(2)(2)过程：过程：a a光复活酶识别变型的地方光复活酶识别变型的地方,并和它结合并和它结合,形成酶形成酶-DN

40、A DNA复合物。复合物。b b 吸收可见光吸收可见光,获得能量。获得能量。c c切断二聚体的两个切断二聚体的两个C-CC-C键。键。d dDNADNA回复正常构回复正常构 型，酶释放。型，酶释放。(3)(3)光复活酶已在许多生物体中发现（细菌、真菌、光复活酶已在许多生物体中发现（细菌、真菌、马类、人类、哺乳类）。但这主要是低等生物的一马类、人类、哺乳类）。但这主要是低等生物的一种修复方式。种修复方式。二、二、DNA损伤的修复损伤的修复 60612 2、切除修复、切除修复（excision repairexcision repair）。暗修复（不需光而已）暗修复（不需光而已）取代损伤部位取代损

41、伤部位 (1)(1)一种特定的核酸内切酶识别胸腺嘧啶二聚体的位置一种特定的核酸内切酶识别胸腺嘧啶二聚体的位置在二聚体附近将一条链切断在二聚体附近将一条链切断,造成缺口。造成缺口。(2)DNA(2)DNA多聚酶以未受伤的互补多聚酶以未受伤的互补DNADNA链为模板链为模板,合成新的合成新的DNADNA片段片段,弥补弥补DNADNA的缺口。的缺口。(3)(3)专一的核酸外切酶切除含有二聚体的一段多核苷酸专一的核酸外切酶切除含有二聚体的一段多核苷酸链。链。(4)(4)连接酶把缺口封闭连接酶把缺口封闭,DNA,DNA回复原状。回复原状。62人的色素性干皮症人的色素性干皮症是由常染色体隐性是由常染色体隐

42、性基因决定的。患者基因决定的。患者对阳光中的紫外线对阳光中的紫外线极度敏感。皮肤癌极度敏感。皮肤癌的发病率大大增加的发病率大大增加。该病的病人是因。该病的病人是因为与为与DNADNA损伤修复损伤修复相关的基因突变引相关的基因突变引起的，起的，90%90%的病人的病人在在2020岁之前就已经岁之前就已经发生了皮肤癌。这发生了皮肤癌。这是由于皮肤成纤维是由于皮肤成纤维细胞在细胞在DNADNA损伤之损伤之后后,缺乏修复能力缺乏修复能力所致。所致。633 3重组修复（重组修复（recombination recombination repairrepair）重组修复必须在重组修复必须在DNADNA复制

43、的情况下复制的情况下进行。因为进行。因为DNADNA的重组和修复关系的重组和修复关系密切密切,所以所以DNADNA分子的损伤很有可能分子的损伤很有可能通过通过DNADNA分子间的重组来修复。这分子间的重组来修复。这就是所谓重组修复。就是所谓重组修复。(1)(1)复制复制 (2)(2)重组重组 (3)(3)再合成：再合成：这种重组修复并没有从亲代这种重组修复并没有从亲代中除去二聚体，在以后的复制中还中除去二聚体，在以后的复制中还必须经过重组修复的过程。但是随必须经过重组修复的过程。但是随着复制的继续，损伤的链将着复制的继续，损伤的链将在群体中逐步在群体中逐步“稀释稀释”。644.4.修复系统（自

44、学）修复系统（自学）这是一种倾向于基因突变的修复过程，如果将经这是一种倾向于基因突变的修复过程，如果将经UVUV照射的照射的噬菌体感染经噬菌体感染经UVUV轻度照射的轻度照射的E.coliE.coli可可以看到噬菌体的存活数和突变型都比感染不经以看到噬菌体的存活数和突变型都比感染不经UVUV照射的照射的E.coliE.coli为高。这一事实说明经为高。这一事实说明经UVUV轻度照射轻度照射的的E.coliE.coli细胞中出现一种对于噬菌体细胞中出现一种对于噬菌体DNADNA损伤修损伤修复的功能，可是在修复的过程中却带来了基因突复的功能，可是在修复的过程中却带来了基因突变。变。这是一种带来差错

45、的修复，认为是细菌对外界环这是一种带来差错的修复，认为是细菌对外界环境的应急反应，故称修复系统。境的应急反应，故称修复系统。SOSSOS修复系统也作用于细菌本身的修复系统也作用于细菌本身的DNADNA。65三、三、电离辐射损伤的修复（自学）电离辐射损伤的修复（自学）电离辐射所引起的电离辐射所引起的DNADNA损伤更复杂，射线可通过损伤更复杂，射线可通过直接或间接的作用，使直接或间接的作用，使DNADNA分子发生氢键断裂，分子发生氢键断裂，DNADNA单链断裂、双链断裂、碱基和糖基损伤，单链断裂、双链断裂、碱基和糖基损伤，DNADNA与与DNADNA、DNADNA与蛋白质之间发生交联等，其中与蛋

46、白质之间发生交联等，其中DNADNA链的断裂最链的断裂最常见。关于电离辐射损伤的修复机制所知很少，常见。关于电离辐射损伤的修复机制所知很少，SmithSmith和和KaplanKaplan认为大肠杆菌经认为大肠杆菌经X X射线照射后所引起射线照射后所引起的损伤，可能有的损伤，可能有3 3种修复方式：种修复方式：66超快修复。在无氧条件下进行的单链修复，超快修复。在无氧条件下进行的单链修复，00时只时只需需2min2min可完成，可能由可完成，可能由DNADNA连接酶单独完成。连接酶单独完成。快修复。快修复。细菌经细菌经X X射线照射后，室温放置几分钟，把超快修复后射线照射后，室温放置几分钟，把

47、超快修复后剩下的断裂单链的剩下的断裂单链的 9090修复。这种修复作用需要修复。这种修复作用需要DNADNA多聚酶多聚酶I I的参与，缺乏该酶的突变型受的参与，缺乏该酶的突变型受X X射线照射后发射线照射后发现较多的断裂单链。现较多的断裂单链。慢修复。细菌经照射后在慢修复。细菌经照射后在3737培养培养404060min60min，能把快修复剩下的单链断裂全部修复，能把快修复剩下的单链断裂全部修复起来，这种修复需要重组修复酶系统参与，因为缺乏起来，这种修复需要重组修复酶系统参与，因为缺乏重组能力的突变型对重组能力的突变型对X X射线的敏感性明显增加。射线的敏感性明显增加。67 突变是变异的源泉，为生物的进化过突变是变异的源泉，为生物的进化过程提供了物质基础，地球上的生物就有了绚程提供了物质基础，地球上的生物就有了绚丽多彩的多样化。突变本身对生物体的影响丽多彩的多样化。突变本身对生物体的影响是多方面的。随着分子生物学的迅猛发展，是多方面的。随着分子生物学的迅猛发展，突变和重组的奥秘将在分子水平上得以不断突变和重组的奥秘将在分子水平上得以不断的揭示。的揭示。68基因突变概说基因突变概说基因突变的检出基因突变的检出基因突变的诱发基因突变的诱发 突变的分子基础突变的分子基础 DNADNA损伤的修复损伤的修复基因突变的检出基因突变的检出