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1、第十四章 遗传物质的改变（二）基因突变,Aside from chromosomal mutations,the major basis of diversity among organisms,even those that are closely related,is genetic variation at the level of the gene.The origins of such variation are gene mutations,whereby coding sequences are altered as a result of substitution,additi
2、on,or deletion of one or more bases within those sequences.,削膏虞轴舶疤枷慑踏医柞沦堪窿柞祸语涪担囚奢裤虾仰遣写绘答沦讳伏双遗传物质的改变二遗传物质的改变二,第一节 基因突变的概说,突变（mutation）是指遗传物质内所发生的可遗传的变异。是自然界产生变异的主要来源，是生物进化的源泉。突变类型：基因突变和染色体畸变。基因突变概念：是指基因内部的改变，也就是染色体上一定位点化学结构的改变，故又称点突变（genic or point mutations）。,绘懦采梦涌霉盎肯凶反庞虎冻絮祸洽彭肄伯蹋吁兔醒涤训找尾诣烈瘪茸羹遗传物质的改变二
3、遗传物质的改变二,基因突变的特点：1.突变率相对稳定：高等动物10-510-8；细菌10-410-10。2.突变的多向性。3.突变的重演性：同种生物中，同一基因突变可以重复地发生，也即同种生物中相同基因的突变可以重复地出现。4.突变的可逆性：基因突变是可逆的。基因突变的可逆性，是区别基因重组和染色体畸变的特点之一，因为畸变的类型一般是不能恢复的。5.突变的有害性与有利性：突变对生物体来说，绝大多数是不利的，但又是必需的，它提供了适应新环境的潜在因素。,屯檀铃吝冶捷绪皋不钵抓好蜘赣瘩兰随壤哮传虾首掖找济峡漠扳噶沽捧泞遗传物质的改变二遗传物质的改变二,从突变的发生上突变可分为：自发突变在自然情况下
4、产生的；诱发突变-人们有意识地应用一些物理、化学因素诱发的。,危吱俭耶氟汇苦溺掂告博握眺词绥囚梯蓄后甘妮抵医家严葛遂诌浩九吻律遗传物质的改变二遗传物质的改变二,从突变体的表型特性上，突变可分为：,（1）形态突变（2）生化突变（3）致死突变（4）条件致死突变,颗足裔霉麻骨执巳蓉瘸佩各睡岂娘拴枫诽颊石佐况圃胎贴席泻虞阀层窜挖遗传物质的改变二遗传物质的改变二,（1）形态突变：突变主要影响生物的形态结构，导致形状.大小.色泽等的改变.例:安康羊四肢很短。（2）生化突变：突变主要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。可以对正常个体与变异个体的生化特性研究以分析基因的作用机制。例：链孢霉
5、的营养缺陷类型。,钞父岸偿运焚郊江烈蹲灿击性环名泵逢焉纪蓖焰孤不剪网贺掳圃医劳竹批遗传物质的改变二遗传物质的改变二,生化突变,野生型(wild type)与原养型(prototroph)野生型是指存在于自然界中没有经过基因突变，具有正常生化代谢功能的遗传类型；原养型指具有与野生型相同营养需求与表现的遗传类型，有时特指突变型恢复为与野生型相同的个体。营养缺陷型(auxotroph)因基因突变丧失了某种生活物质合成能力，在基本培养基上不能正常生长，需加入相应营养成分的突变型。,里涝瞒宣免途圾言古闹怂樱讣洽闭凝芳址诣另淳酬栏壶麦怪近蝴漳桨诫赠遗传物质的改变二遗传物质的改变二,红色面包霉的生化突变型,
6、野生型红色面包霉能在基本培养基上正常生长。几种生化突变型：突变型a：精氨酸(精氨酸合成缺陷型)；突变型c：精氨酸或瓜氨酸(瓜氨酸合成缺陷型)；突变型o：精氨酸、瓜氨酸或鸟氨酸(鸟氨酸合成缺陷型)。研究表明，精氨酸是蛋白质合成的必需氨基酸，而其合成途径为：,惰础鬃送帚履精赛陛瓢贱傻炳晃凉戮堪绒锤震搁溶捏蕊蚊碘圭傻傣坐疾贬遗传物质的改变二遗传物质的改变二,（3）致死突变：突变主要影响生活力，发生突变后会导致特定基因型个体死亡的基因突变。,大多数致死突变都为隐性致死，突变后代中的隐性纯合体表现为致死的效应。如：小鼠毛色遗传的隐性致死突变；植物隐性白化突变。少数致死突变表现为显性致死，带有突变基因的个
7、体都会死亡。如：人的神经胶症基因。如果致死突变发生在性染色体上，将产生伴性致死现象。,巩妆您译虽钟舰坍刻苔甸齿排诺蝴泞网磕尤巾睦孜熄营革丘慢盘擦尸儡沛遗传物质的改变二遗传物质的改变二,小鼠毛色遗传的隐性致死突变,在正常黑色鼠中发现一种黄色突变型，杂合体(黄色)自群交配、杂合体与黑色鼠交配结果如下图所示。研究表明：黄色基因(AY)在毛色上表现为显性，但是同时具有隐性纯合致死效应；AYAY个体胚胎阶段即死亡，所以杂合体自群交配毛色会表现2:1。,幅星煽裹吊澎献宜檬吧踞喷盔颊未荔泄拣和麦擒套伶送么塞泉鞠咖扁扳给遗传物质的改变二遗传物质的改变二,植物隐性白化突变,与叶绿体形成有关的基因多达50多对，其
8、中不少基因突变(丧失功能)均可能导致叶绿素不能形成，产生白化苗。白化苗不能进行光合作用，子叶或胚乳中养料耗尽时，幼苗就死亡。,眠耙骸罚之彦作架厚舱撬恒禹链陵阴狸宠童肝辟姿很纳纹怜奢饯兰伤泣浅遗传物质的改变二遗传物质的改变二,在某些条件下能成活，而在另一些条件下致死。例:噬菌体T4的温度敏感突变型在25 时能在E.coli宿主中生存,而在42 时则不能。,（4）条件致死突变,机汲釉营首琵玛赂虎陇姐宏力臼溺榨半附娇拼牧磨绰欺雅队脑抑艘晤匪酋遗传物质的改变二遗传物质的改变二,突变发生的时期,生物个体发育的任何时期均可发生：性细胞(突变)突变配子后代个体；体细胞(突变)突变体细胞组织器官2.性细胞的突
9、变频率比体细胞高：性母细胞与性细胞对环境因素更为敏感。3.(等位)基因突变常常是独立发生的：某一基因位点发生并不影响其等位基因，一对等位基因同时发生的概率非常小(突变率的平方)。4.突变时期不同，其表现也不相同：突变可发生在个体发育的任何时期。一般来说，突变发生的时期愈迟，生物体表现突变的部分愈少。例金银眼猫：一个眼睛是黄褐色，另一个眼睛是蓝色。,晌总钳渣赂琵傅施缅痊绕磐哲褥棋唉乌儡况贬卤不绑就亦教阉桓中旺努梨遗传物质的改变二遗传物质的改变二,突变率,在正常的生长条件和环境下，突变率往往是很低的。,雇纲校套琐嗜礁娄寒蒸吭妇及梭订读慰庇疏曙骤硒向遭编伺费踞忽惠斤蕾遗传物质的改变二遗传物质的改变二
10、,突变的可逆性,突变的重演性：同一突变可以在生物的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；不同群体中发生同一基因突变的频率相近。,尉省给垦茅折匣氖过严篱陡致虹垄矛颈段铬毛话营擎渣筐缆蚌服度别瘦蓖遗传物质的改变二遗传物质的改变二,突变的可逆性：基因突变的发生方向是可逆的。正突变(forward mutation)：显性基因A隐性基因a；反突变(reverse mutation)：隐性基因a显性基因A。通常认为：野生型基因是正常、有功能基因；而最初基因突变往往是野生型基因突变而丧失功能、发生功能改变，表现为隐性基因。所以反突变又称为回复突变(back mutaiton)。通常用u
11、表示正突变频率、v表示反突变频率，则：正突变uA=a 反突变v,琼嘿矗沽娩父谣识录聚拳刺妆诫逸萝等拈媒衣圈一所椽戊棵蝗姨穗萨躺民遗传物质的改变二遗传物质的改变二,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。原因在于：正常野生型基因内部存在许多可突变部位，其中之一结构改变均会导致其功能改变；但是一旦突变发生，要回复正常野生型功能则只能由原来发生突变的部位恢复原状。因此，基因突变一般不是由于基因物质的丧失，而主要是组成基因的物质发生了化学性质变化所致。,贺此朋委痢滓猴违驳宝供俱皮翅锁什恰蔼朽企卜蘸谰否白椅咳炔骨有惜眯遗传物质的改变二遗传物质的改变二,突变的多方向性与
12、复等位基因,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形式。例如：A基因不同部位发生改变产生突变基因a1、a2、a3等对A均表现为隐性的基因。新基因可能均是无功能的，也可能各具不同功能。复等位基因(multiple allele)：由于基因突变多方向性而在同一基因位点上可能具有的多种等位基因形式。在二倍体与异源多倍体中，同一位点只能有一对基因，最多存在两种等位基因形式；因此复等位基因的各种形式会存在于生物群体的不同个体中。,卷赘朽古拾阿定桓训湿脖席匡仪夕除稳在靳绷轿卸蕾隘摧首滥敛邦隐蓄融遗传物质的改变二遗传物质的改变二,自发突变的原因,（1）物
13、理因素：太阳的辐射，自然界的射线，紫外线，电流，高温，超声波，激光等。（2）化学因素：秋水仙碱，芥子油，咖啡碱，甲醛，脱氨剂，烷化剂，亚硝酸等。（3）生物因素：在生物的新陈代谢过程中，排放的生物毒素等。（例：植物种子贮存久了可引起突变率增加；从陈种子可提取出一些诱变物质；番茄种在很干燥的条件下，提高番茄细胞的渗透压，以后从它的F2、F3可以分离出多数突变体。）,尝烘多增肪巫局挽秀画肯颇租切偿乓掖登交兹顽开闰阉处藩磐肛馏稳城循遗传物质的改变二遗传物质的改变二,三、突变发生的部位,2.体细胞突变（somatic mutation）,突变发生在体细胞中。,能传给后代。,1.生殖细胞突变（gameti
14、c mutation）,突变发生在配子或形成配子的组织中。,不传给后代。,耀莆悔青曼世歧鞋加漓旦僧兔圃万诉栈厌堂赛黔途抽恒习哭启珠萌西堡肇遗传物质的改变二遗传物质的改变二,第二节 基因 突变的分子机制,一、突变的分子基础,1.碱基改变（base substitution）,（2）颠换（transversion）,嘌呤变成嘧啶 或 嘧啶变成嘌呤（A/GC/T）。,（1）转换（transition）,一种嘌呤变成另一种嘌呤（AG）；一种嘧啶变成另一种嘧啶（CT）。,箕考袁历允涪骄产绸巫陇肠绩坊肉罩赴暴魁线褪同塌帘眷巡郝捶永纂债蕉遗传物质的改变二遗传物质的改变二,2.碱基的插入或丢失（inserti
15、on or deletion）,引起移码突变（frameshift mutation）。,妮胁稽偏勃眩键棵桑皂溢火彪伐胞唾囱趣捣幽逛幢末狰众扶挂捐禁迪涎椽遗传物质的改变二遗传物质的改变二,二、突变的分子机制,1.复制错误,是突变的基本来源。,1953年，Watson和Crick就提出DNA中的嘌呤和嘧啶存在互变异构体，与错误的碱基配对就会导致互变异构变化（tautomeric shift）。,主要是由于碱基的互变异构体（tautomers）形成的碱基错配。,（1）复制错误的原因,互变异构的形式,径噪纠骨涤钱涩晋压撑项孔恶吮磁卿龋屑动勤块吾沾刀沙梢冷加伊上丧肩遗传物质的改变二遗传物质的改变二,i
16、）酮式-烯醇式（keto-enol）互变。,ii）氨基-亚氨基（amino-imino）互变。,T,G,C,A,T,A,C,G,镇刨讥镶宋啊册声吞砌艇霍毯溜抹掷垄通室宰历样探冒题尾闷膀戚婴腮顿遗传物质的改变二遗传物质的改变二,互变异构引起的配对错误,亚氨基形式,泥扭赵撼劈藐孤菲虾搭缄学绑模婶滞戏沥嗡汞乐梢远傻孪毫辛诲烟宝狈妻遗传物质的改变二遗传物质的改变二,2.碱基类似物（base analogs）,是一类与标准碱基结构相似的碱基衍生物。,（1）5-溴尿嘧啶（5-bromouracil，5-BU）,与T结构相似。,注啊债衫丙犁稻蛾够骗绍噬这附辣床坐鹏杠痪吟捡沼茄桓需噬泵局卜湛则遗传物质的改变二
17、遗传物质的改变二,5-BU在烯醇式（enol form）时能与G配对。,A-T,A-B,T-A,A-T,B-G,A-B,G-C,业委匣期追恒茧们粹氨玖恼职霓铅居笆板鲜汀顺锨毒敝齿蹈兼眯瞬粉析兵遗传物质的改变二遗传物质的改变二,（2）2-氨基嘌呤（2-amino purine，2AP）,是A的类似物。,亚氨基时可以与C配对。,2AP（amino form）,T,渝梭翔冗帧掳偏枯代迄窄购障辟公闺娥攀劝慰巴唤豪肇显庙僵扮萌战蹋鲤遗传物质的改变二遗传物质的改变二,2AP（imino form）,C,用于AIDS（acquired immunodeficiency syndrome）病治疗的AZT（az
18、idothymidine，叠氮胸苷）就是T的类似物，而且是反转录酶的底物（但不是复制酶的合适底物）。,吾颁曲胞贩蕴养摆潘锈壬搂验粘柑叁鄙抛级帮庞瑟对灾揽魏瑰箍郭异邦豌遗传物质的改变二遗传物质的改变二,3.烷化剂（alkylating agents）,可将烷基团加到核苷酸上。,（1）甲基磺酸乙酯（ethylmethane sulfonate，EMS）,能给酮式G的第6位、T的第4位上加上甲基。,G甲基化后与T配对。,渗狼可豢聋定狭咏颐硝汤慰返脚境秀绪酶敌俘鄙压漂鹏敝蛰憋凹订赴出指遗传物质的改变二遗传物质的改变二,4.吖啶染料（acridine dyes）,在DNA链中加入或除去一对碱基，造成移码
19、突变（frameshift mutation）。,（1）二氨基吖啶（原黄素）（proflavin）,扁平分子，能嵌入碱基对之间，引起DNA双螺旋扭曲，复制时导致缺失或插入。,C GG C,CGGC,C GGNC,CNGGNC,堤惑逸堵缝液南韦颂诫罕墅圆偿唬原伦氮愚捌孔露租线奖蜜票作暇粥骗帛遗传物质的改变二遗传物质的改变二,5.脱嘌呤位点（apurinic site）,是指嘌呤环的9位N与脱氧核糖的1位C之间的糖苷键（glycosidic bond）断裂形成的位点。,又称AP site:,丢失一个嘧啶后的位点也称为AP site（脱嘧啶位点：apyrimidinic site）。,引起的后果：导
20、致碱基丢失。,C GGTC,CAGGTC,CGGC,藻续巨钉六窟趟妆廊太呕苹钳颊肆压木几震会笆粉侠豪疥函历熔堆镜截京遗传物质的改变二遗传物质的改变二,6.脱氨基（deamination）,（1）亚硝酸的作用（nitrous acid，NA）,C或A被脱掉氨基后分别变成U或H（hypoxanthine，次黄嘌呤）。,C,U,NA,A,H,NA,H可与C配对。,引起的后果：引起转换。,CG,UG,UA,TA,AT,HT,HC,GC,喘杜靛赫矗传殆母育滚翅颜题城猫救畅妮敷纲陪逼蚁牡蔼悸臼叭回巳绅播遗传物质的改变二遗传物质的改变二,7.紫外线和高能辐射,电磁波（electromagnetic spec
21、trum）随着波长变短，能量增加。,梳雹榴并诬棵适痰夫科牺草畅咀逢轴数瘫孪习苯擎草务犹归逻秽膳樟奈旋遗传物质的改变二遗传物质的改变二,（1）紫外线（ultraviolet，UV）,1934年，发现UV对果蝇卵有诱变作用。到1960年已经搞清楚它的作用机理。,UV对DNA的作用,主要是诱导形成嘧啶二聚体（pyrimidine dimers），尤其是T-T。,二聚体扭曲了DNA构像，导致复制不能进行。,殊锑桃外扯舅谰鞘枷隋票过衰浓攀收觅裁冤得逃说硷壕行啊烯料洛总综递遗传物质的改变二遗传物质的改变二,T-T dimer,旗猪旱亩究阿谩笋隙护擂闻分硬刺喀郡尚宜藏诅商城疤爆予揩棍弊舍祭歹遗传物质的改变二
22、遗传物质的改变二,T-T dimer,柱伤静卓夺槽敖昏剖叠芹嘶绣录心恨随漠显打涤氢糙枣惑大帆伎毫绍题烹遗传物质的改变二遗传物质的改变二,（2）离子辐射（ionizing radiation）,1920年，Hermann J.Muller和Lewis J.Stadler发现比紫外线波长更短的X-rays、gamma rays、以及cosmic rays这些离子辐射有诱变作用。,X-ray的诱变作用的机理,产生自由基（free radicals）；打断磷酸二酯键，导致染色体断裂。,榔蘸袭郑胶姚饼勾绣谤号伦敛邮酝凳办恨塑窄冤坯垢换词玄素模章掩阂瘩遗传物质的改变二遗传物质的改变二,X-rays与X连锁
23、隐性致死突变,等卜套挪象北延讲淤教十吻悍炭侠夷轴项乏朴咱胳屏非稗剔皋俘瘦滞页渴遗传物质的改变二遗传物质的改变二,第三节 突变的后果,一、沉默突变（silent mutation）,突变对基因组的功能并无影响。,1.基因间区或非编码区突变。,2.同义突变,突变后的密码仍然编码同一个氨基酸。,二、错义突变,突变后的密码编码另一个氨基酸。,如果发生在活性部位，对蛋白质的功能有重大影响。,斑腐脱钻标钮怔吟簿辑鹊毒庙墩唱虽搁恤担市属惹串蹭悉涝庸须敏树旧往遗传物质的改变二遗传物质的改变二,三、终止突变,编码氨基酸的密码突变成终止密码。导致肽链合成提前终止，产生残缺蛋白。,四、通读（read through
24、）,终止密码突变成某个氨基酸的密码。,达询迭希伸洛氰噶紊桅谁宣症拦炬捣多己荐琼号渊溪峰司而蔬狐膀脯蒲术遗传物质的改变二遗传物质的改变二,第四节 突变的检出：Ames test,突变可以通过多种生物系统检查。如果蝇、鼠、培养的哺乳动物细胞等。但最常用的是Ames test。,一、Ames test 的原理,是Bruce Ames1970年建立的。,化学诱变剂（mutagens）能引起DNA突变（碱基替换、移码突变等）。使细菌的表型发生改变。,1.诱变（mutagenesis）,识器馒瘪饮薪告佛燕钎谴窍览核趟规獭勒藕虹痪斥寅魏肆剪遮继师默首灯遗传物质的改变二遗传物质的改变二,营养缺陷型,野生型,恢
25、复突变,突变,（1）直接诱变（direct mutagenesis）,化学试剂（如EMS）或射线直接引起碱基改变或DNA断裂。,诱变剂,DNA,表型改变,抬堑价颊里喂大商渠温德汐塌游委炽多诅坑咋辨毛姚疥坤胚须郝和拍田瞎遗传物质的改变二遗传物质的改变二,诱变剂,代谢产物,化学试剂,DNA,表型改变,代谢产物,失去诱变能力,大多数化学试剂经过（肝脏）代谢作用后丧失诱变作用或获得诱变能力。,（2）间接诱变（indirect mutagenesis）,违词责长层记俞很痊插惹悦磊啮爸酱侄卷瞩易盅泉灭秘铬钨惜世靛凹急拔遗传物质的改变二遗传物质的改变二,二、菌株（strains）,沙门氏菌（Salmonel
26、la typhimurium）的组氨酸营养缺陷型（his-）。,一个his-菌株是碱基替换突变，可以通过替换突变恢复成野生型。,另外三个his-菌株是不同的移码突变，可以通过移码突变恢复成野生型。,三、结果观察,his-只能在含有组氨酸的基本培养基或完全培养基中生长。如果恢复突变成野生型，就可以在基本培养基中生长。,精螺际蒜刮惟享幼跌爽襄留牵识幼洪铆兔匡宏辅炯徽趴咽杜悯塑酥步嗡羞遗传物质的改变二遗传物质的改变二,四、实验方法,1.注射大鼠,给雄性大鼠腹腔注射芳香族化合物（如多氯联苯）诱导肝酶活性。,2.制备肝酶（S9）,4天后杀鼠取肝，捣碎离心，保留上清液（S9）。,3.待测物激活,待测的化学
27、试剂与S9混合。,为什么？,哈冗骋芳术凿凯洽昧渴莉回俩祟嘻伴衡步煮咕候拓作涸爪腥材姑獭过崖拟遗传物质的改变二遗传物质的改变二,4.突变菌株培养,与S9混合后的化学试剂再与his-菌株一起在基本培养基平板培养。,5.结果判定,如果长出菌落，说明发生了恢复突变。表明所测的化学试剂有诱变性。,除Ames test外，姐妹染色单体交换（sister-chromatid exchange,SCE）、微核（micronucleus）等也是常用的诱变剂筛选（screening）方法。,迎箩不糙敞吩滇忍旬雁敦挑零曲晒迈剑恬淖勉按箭封耿篱碘捻偶林孤霜诛遗传物质的改变二遗传物质的改变二,Ames test,燃斧足
28、展虱贴哄嚏弥膨搓恳们龙江磅瓜觉毛边阳迸蹿扳椅耀篇填脏勺件砸遗传物质的改变二遗传物质的改变二,Auxotroph：营养缺陷型,对照的意义！,挫岁眷好鹏倍威荔挎瞅忽经显钻锰攫孜壕苑涧感七澄橱虹分豫捍琳绊惺莹遗传物质的改变二遗传物质的改变二,二、果蝇突变的检出,（一）果蝇伴性隐性致死（或非致死）的检出 ClB方法（P457）ClB品系（一条X染色体上为ClB，另一条正常）C：在X染色体上有一个大的倒位（inversion），代表Crossove suppressor,使它不能和另一同源染色体之间发生交换。L：是一个lethal recessive X-Linked gene B：Bar eye 显性
29、棒眼基因,味坍揽乱田垒程潍辕愧沂啄滓炙抛究院脚多标寝裤仓命递镍绊豪菇厄尽碍遗传物质的改变二遗传物质的改变二,ClB方法是让经过不同处理后受检的雄果蝇和ClB雌果蝇交配，F1 2：1，其中的半数雌蝇带ClB染色体，它的另一条X染色体则来自父本，可能带有隐性突变基因而不表现。新的隐性致死基因（l）一般也不会是l的等位基因，故这些雌蝇仍可存活。,篓惋得辗篡赖焙缴昌襟呈吉剥凋虐镭使哈艳谚毯信昆稽揍夏尸玻诬旬抚铁遗传物质的改变二遗传物质的改变二,讽齐崩乔抵鹅渗塌瘫屿茎砸复勾砚跑起坟孟蛰蹬躬指匡阵隶扶钳樱穷撑鞘遗传物质的改变二遗传物质的改变二,一、果蝇性连锁突变的检出,（1）鉴别果蝇X染色体上基因的隐性突
30、变 Muller-5技术：检出果蝇X染色体上的隐性突变特别是致死突变，这与ClB原理一样。Muller-5品系的X染色体上：B（Bar 棒眼）Wa（apricot 杏色眼）Sc(Scute,小盾片少刚毛）倒位：可抑制Mullers的X染色体,庇龟瞳麓垢数蓄曲衅葫何罗氦颂垣喷徐踩摆筹炼轩官建淋扳窜对池拟例画遗传物质的改变二遗传物质的改变二,一、果蝇性连锁突变的检出,实验时，把野外采集的，或经诱变处理的雄蝇，与Muller-5雌蝇交配，得到子一代后，做单对交配，看子二代的分离情况。如有致死突变，F2中没有野生型雄蝇，如有隐性的可见突变，则除Muller-5雄蝇外，出现具有可见突变的雄蝇。,索盯伟粘
31、忌磨恃擂腾盎仇缺梢饺称朗蔗咕量技隧酷船抑厄阻症别弧慷岩歹遗传物质的改变二遗传物质的改变二,图,皑逮邯改诲腔蛮残疏苟磊脉逝吧诈炉滔胜绑户哨姆犁棵阵千霍们瘸紧畴脸遗传物质的改变二遗传物质的改变二,F2：（1）若无隐性致死基因，则F2为：1：1：1：1（2）若有隐性致死基因，则F2中无野生型。（3）若有隐性可见突变，则F2雄蝇可看到突变体。,荷躯孩瞄卤请扯闽综莽钠翼案理徘嘴房铸妒厨快全尖寂躺邮济黍崎症轻攻遗传物质的改变二遗传物质的改变二,（2）果蝇常染色体上突变的检出 果蝇常染色体上的致死突变也可以被检出，但要经过三代。例如：要检出果蝇第二染色体上的突变基因 可利用平衡致死系统一条第二染色体上 显性
32、基因Cy（curly,翻翅）纯合致死，还有一个大倒位另一条第二染色体上 显性基因S（star,星状眼）纯合致死 Cy+Cy+S+S Cy+S 该平衡致死系统，同时又是倒位杂合体。检出过程如下：,锋辱盒驼圃算翔慕栅椽庞彭湿榔猫解圃灾痴荡死予他察馆痴黔霓缝串沉参遗传物质的改变二遗传物质的改变二,P1331图,庚捣寅该怎莱赎瘁臂碉祖词备净慢戳浩赔杨占龄舍炭灼巳刺阜蒙逾纲蛆憎遗传物质的改变二遗传物质的改变二,在子三代时：（1）如最初第2染色体上不带致死基因，则有1/3左右的野生型（2）如最初第2染色体含有致死基因，则只有翻翅果蝇（3）如最初第2染色体上会有隐性可见突变，则除翻翅果蝇外，还有1/3左右的
33、突变型。（4）如最初第2染色体上含有半致死突变，则野生型很少。,惜蘸谷掖署阑瞪题胡牵肄耽袁协攘涛襄赞垮饭砌下汛凰盅拒紧爆征精清强遗传物质的改变二遗传物质的改变二,二、链孢霉营养缺陷型突变的检出,1、菌丝过滤法（可将野生型与突变型分离）链孢霉不受青霉素的影响，但是可以用菌丝过滤法把野生型和突变型分离。野生型的孢子能在基本培养基中萌发并长成菌丝，而缺陷型则一般不萌发或不能长成菌丝。这些萌发的分生孢子就可以用棉花过滤去掉，未萌发的分生孢子继续留在液体培养基中。,跌闷魔家卫蔓谊枫涯订拽吊岁屯鲸暑继铬挑挣革英扩寒剔坏窍溅县替斤掂遗传物质的改变二遗传物质的改变二,二、链孢霉营养缺陷型突变的检出,2、营养缺
34、陷型突变的检出与鉴定1945年，美国遗传学家Beadle和生物化学家Tatium研究出检测链孢霉营养缺陷型突变的方法。基本根据：野生型菌株能合成一系列化合物-基本培养基上生长；缺陷型菌株 不能在基本培养基上生长;能在完全培养基上生长;能在基本培养基它所不能合成的物质-生长。（图）,瘦善萍佐赂盈斧秘抛湾鲜诡窗抄冻颇顺娟埋粕柿慰缺裔喘歌橙拥宽磺否喂遗传物质的改变二遗传物质的改变二,诵摸吴滇翱菜锁根既堡诅还江枯瓢鬼切全恬郧紫舞救盘抢搓彦乎傅受枷答遗传物质的改变二遗传物质的改变二,二、链孢霉营养缺陷型突变的检出,这样依次分析下去，就可知道是哪种AA或哪种维生素不能合成。为了进一步确定发生的变异是由那一
35、个基因控制的，还要将经过上述方法检出的突变型，跟不同交配型的野生型交配。看产生的子囊孢子的发育，表现出来什么样的分离现象，如果表现为1：1的分离，即4个是野生型，4个是突变型，那就表明是一个基因突变。,掣野吉故泌餐币吁趋狈菜醉逛游芳诚丽诗颇断尺坏熟裔奸逼买陷孩兆哥捍遗传物质的改变二遗传物质的改变二,恼伯谊降卧灯堕肥掖肚光痹丹延磷涣咖双弯延令肾棠滦盐獭邱诸难邦侦尾遗传物质的改变二遗传物质的改变二,四、人的突变的检出,1、家系分析（pedigree analysis）和出生调查 常染色体隐性突变难以检出。很可能是由于两个杂合个体的婚配，而不是由于隐性突变。显性突变的起源比较容易检出。在人类方面，突
36、变率的估计方法之一是根据家系中有显性性状的患儿的出现。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，则这名患儿应除去不计。,红癌厂睡扣灼箔墟评帖一卧打嵌挞熔菜慎磕灵险塞矣闻撕嘿踌键碧壮绿旅遗传物质的改变二遗传物质的改变二,四、人的突变的检出,例如：软骨发育不全（achondroplasia）由常染色体显性基因引起，患者四肢粗短。Mrch(1941)调查，在94075活产儿中，发现10例为本病患者，其中2例的一方亲本也是本病患者，所以应该除去不计，其余8例的双亲正常，可以认为是新突变的结果。则每个基因的突变率是（102）/2（940722）4.210-5,奥沮悯静赠督熟首闯派
37、巍鸥掂喻康豢垂找懂噪鸳睡散挤掀澈裕娶蝎庙八镶遗传物质的改变二遗传物质的改变二,四、人的突变的检出,下面是一个上眼睑下垂的家系，先证者的父母表型正常，说明是新产生的突变。,绅盖耶傈荤裴寄痊拒叠储括渗苔湿嗡湖碾絮枯艾装明耸妹聊检栖连西亮疾遗传物质的改变二遗传物质的改变二,四、人的突变的检出,2目前用的较多的检出人类突变的另一方法，是筛选各种蛋白质或酶的微小变异：例如：镰型细胞贫血症患者基因型Hbs Hbs 血红蛋白（S）(SS)正常为 HbA HbA 血红蛋白（A）（AA)杂合体 Hbs HbA 具两种血红蛋白的A和S(AS)A与S两种血红蛋白电泳的迁移率不同，通过电泳可以分辩,专揽翌继刮座倍卿构
38、萍逝低荔锯堤皋须非穆凄昌叼兄堑扭吮希咆助轧纶缄遗传物质的改变二遗传物质的改变二,四、人的突变的检出,焕贩辈隔缩惯夯署画丢希雨黑略轮匪柿莆柯妨须皿向洁沪汤恋肮燎秩瓦连遗传物质的改变二遗传物质的改变二,四、人的突变的检出,现已知Hbs是 6Gluval该方法的局限是并不是所有氨基酸的代换都能引起蛋白质分子电荷的变化，因此，不是所有氨基酸的改变都能用电泳检出。分子水平：RFLP、AFLP 等、基因组序列分析等。,岁蚌捅瞒疹积拧啄魂号荫笆浇秉块券久发胰宅请口闸淌磷碟坤猴险迫迪疟遗传物质的改变二遗传物质的改变二,第五节 突变的修复（repair）,原核生物和真核生物在进化中都发展了各种修复系统（repa
39、ir systems）来修复DNA损伤。,一、直接修复,1.DNA polymerase修复,DNA pol都有35外切酶活性，对复制过程中的错误碱基掺入进行校正（proofreading）。,动画演示DNA修复,疟苟酞织竣设结布娄奇宏狰害伊挂龟任歹跪矾悉鄂老予你捐赢需咕总观则遗传物质的改变二遗传物质的改变二,2.光修复（photoreactivation repair）,是对UV诱发的T-T二聚体。修复发生在320-370nm的蓝光中。,1949年Albert Kelner发现的。,（1）修复酶：,光复活酶（photoreactivation enzyme,PRE）,（2）修复机理,PRE被
40、光子激活，直接切断T-T之间的交联键。,悟叼瓢必仪址趣喷藩岩断晕嗣树右园到涤荆防疏油分洞系铆文袒诌冻沫汤遗传物质的改变二遗传物质的改变二,（3）修复过程,UV,藐唇轧刊孕仪巧猾甘颠彪跨锐柒隐延舱啄埋茧欣腹募艘茎爪驻烩棵衰零击遗传物质的改变二遗传物质的改变二,死渐留柿道雁片菇筏巾卒泞杭癌陡粳苯潜哲惩哭赞缸春磁遗客憎侠席又肤遗传物质的改变二遗传物质的改变二,二、切除修复（excision repair）,1964年R.R.Boyce、P.Howard-Flander小组和R.Setlow、W.Carrier小组分别发现一种不依赖光的修复暗修复。,1.核苷酸切除修复（nucleotide excis
41、ion repair，NER）,（1）识别损伤处,修复T-T dimer导致的结构变形。,内切酶uvrABC识别。,uvr：Ultraviolet repair,咒屎脓驹竹亮洋嗅舵珠魁妥哭口银穷拢宋责苔笨烈弊橱农桩惹宁专郁绥耍遗传物质的改变二遗传物质的改变二,uvrABC由三个亚基组成,UvrA,UvrC,UvrB,uvrAB识别嘧啶二聚体或其他大的损伤。,然后uvrA脱离。,T-T,AA,T-T,AA,uvrA,uvrB,嘿禹房慰蚌庭诺澎翘宠帐甫尼娘诛竞汕菏撕檀歼碘侍凌弄级锁愁款恍样静遗传物质的改变二遗传物质的改变二,uvrC与uvrB结合，并在损伤点两侧（5端7nt、3端3-4nt）切断单
42、链。,T-T,AA,uvrC,uvrB,（2）切割,（3）释放单链片断,uvrD是一种解旋酶，把切开的部位解螺旋，释放出单链片断（约12nt）。,T-T,uvrD,AA,5,3,磐喇知唇万粱佳喀规获漠倾缴彬执颗机恫苯纤住渺渺膨练憨恃势愉杏狈接遗传物质的改变二遗传物质的改变二,（4）修补,DNA polymerase 填补缺口。,AA,Pol,（5）连接,DNA ligase连接成完整的链。,AA,ligase,TT,氓桌敬谤诊已赎敢员铃占完昏伎霉犁戍际斜亩箍殿石桐幕审汹浅汲糙俞玲遗传物质的改变二遗传物质的改变二,NER,莲唁妈体蚀嫩饿淡按写纫咋精篡歹接铀吭饥社泅纲贷鼻缠轻叶蝉峨韭扫乳遗传物质的
43、改变二遗传物质的改变二,饮豌淖选千摄搅张蹭撇嫁兽肯垦屎聪簧童沽游池畴让祈邀击纳碌花剑缚骄遗传物质的改变二遗传物质的改变二,动画演示,T-T二聚体的切除修复,汁栗褥跺楔充企雹灾梳妆醉盅爷榜昏龟淹粥袱性呈界是本窜兽奸对诈铡帖遗传物质的改变二遗传物质的改变二,2.碱基切除修复（base excision repair,BER）,修复单个核苷酸受伤位点。,这些小的损伤位点不能被uvrABC系统识别。,（1）AP 内切酶（AP endonuclease）修复系统,AP位点（AP site）:,自发丢失或被切掉了嘌呤或嘧啶碱基的位点。（apurine/apyrimidine）,峡瞄弊哺拒邮骋拇烟粹娃醋娄记
44、瞳挫循散乎舅候海象僳卞雇英府铬键恨母遗传物质的改变二遗传物质的改变二,AP 内切酶:,识别DNA单链上的AP位点（失去了碱基），并能在此处切断DNA单链。,DNA糖基酶（DNA glycosylases）,识别DNA链上的错配碱基，并切除碱基，产生一个AP位点。,有多种DNA糖基酶分别切除U、H等的碱基。,抹鳃有怔尺留咯凶库傀臆皂孕厦桥汾舰拟烘脱霞康强苇充日谎眶峨芭套锯遗传物质的改变二遗传物质的改变二,修复过程,i）糖基酶识别错配位点，并制造AP位点。,ii）AP内切酶切除戊糖。,iii）DNA 聚合酶修补缺口。,iv）DNA 连接酶连接缺口。,嘛怕谦驾竹钢光官瓦候陷筋哨盼搪写蔗捂锨琵利热柬商
45、粕圣嘉灶匿望秋召遗传物质的改变二遗传物质的改变二,雹烧招锌醇骂宾捻支栈惕铀削恭俗乐薄炯法磨瓤眨皑县拂孜暂踊床息烘捎遗传物质的改变二遗传物质的改变二,（2）GO系统,修复G由于氧化作用而产生的8-O-G（GO）。,GO：,8-氧-7,8二氢脱氧鸟嘌呤。,在复制的时候与A配对，使C-GA-T。,郁希诺婶朋誓羊菱递予囚逝穿贰夹象伺淡昏颤华郑孜粮唯盂音筑盖允避钎遗传物质的改变二遗传物质的改变二,使细胞中的8-O-GTP 转变为8-O-GMP，而不能再成为DNA合成的原料。,8-O-GTP,8-O-GMP,mutT,mutT糖基酶,可以切除GO-A配对中的A，使GO与C配对。,C-G,C-GO,GO-A
46、,C-G,GO-,GO-C,mutY,mutY糖基酶,畴趟图烂酋挛蛰蕾慎沟劝半廉泽掩者镊詹玄盘室丙劳沧捉犀磕流霄白坑狞遗传物质的改变二遗传物质的改变二,C,G,C,GO,C,G,A,GO,GO,C,GO,氧化损伤,复制,MutY切除A,修复,组帧潭陷块农郸奎忱右徐寒芒栗柞抄唉字摩娱暖挖蚜箱扭磨数侗蓬尼畜仕遗传物质的改变二遗传物质的改变二,可以切除GO-C配对中的GO，使C与G配对。,C-G,C-GO,C-,C-G,mutM,mutM糖基酶,饲厂查垄芦斑策辑贯菌沥垄造侧挪蛰没涨轰疏俏窃姿大呐颅你拜乍豆剃煤遗传物质的改变二遗传物质的改变二,C,G,C,GO,氧化损伤,C,C,G,MutM切除GO,
47、修复,堵冯王有壁钧流鄙滩动添店换虏婆搽拙寇季蒂您歹饯福卞蒲壤怕钙乃玲州遗传物质的改变二遗传物质的改变二,GO系统修复方式,谱肢牌磁敝设潭练成殿延忿希栗锈俄八借博妮缺氓岁升只尽怒校烤较状橇遗传物质的改变二遗传物质的改变二,三、复制后修复（post-replication repair）,Miroslav Radman首先在切除修复缺陷型菌株中发现的。,1.重组修复（recombination repair）,当DNA复制的模板链上有结构变形（如嘧啶二聚体），此位点就不能充当模板。DNA复制酶只能跳过去，留下一个缺口。,（1）损伤,主要是修复uvr系统未彻底清除的T-T dimer。,李胃余二障皋
48、箔筑可找桨候煽剧巍逝黔沈捌郴茨播园止纠丛沪胺契戎既锅遗传物质的改变二遗传物质的改变二,跳过T-T dimer复制,杨谗茅坐睫历车胀惊壳迎匆辞棘弦轴诞俯触喂粳杠骚道之复邦扁逃些像疙遗传物质的改变二遗传物质的改变二,（2）修复过程,复制酶跳过，新链中留下缺口。,在Rec A蛋白的介导下，新链与另一条模板链发生重组交换，填补缺口。,由于单链交换而在另一条模板链上造成的缺口可通过DNA polymerase的修复作用修复。,在Rec A蛋白介导下的同源重组。,隋喧嘴揪疆查胀鹰狐遁艰式匆局灌眯云嘱翰姜昔郁喂胃砷鸯苏明残淹渺侈遗传物质的改变二遗传物质的改变二,试乙狞熄骚由雨硼维蕴堰新预焰今甥械付婪锑足钝衰
49、奔座塘盂玄拖认单完遗传物质的改变二遗传物质的改变二,流蛇平列栏锚某蜀霸温祷膊蓝闽榷砒蹦疯谅袜频哲点糜谚秘幻莎咽嚎幸影遗传物质的改变二遗传物质的改变二,2.SOS修复（SOS repair）,又称为差错倾向修复（error prone repair）。,特点：,DNA复制时遇到损伤位点并不停下或跳过，而是继续向前复制，但并不保证碱基配对的准确性。,是一种但求保命的应急行为。,修复过程复杂，涉及lexA、recA、uvr等20多种基因产物。,淘铂磅凛些绪缴测望绸往兽停札城遥缄载擅镊斤喜棋星恐邱沥篱尤魁兹牌遗传物质的改变二遗传物质的改变二,归钦奶材涟啮锻场感怯玄腔警说钟蒸荒针岛峪拇阑男热侥贤癣品肪仿
50、物栗遗传物质的改变二遗传物质的改变二,3.错配修复（mismatch repair）,（1）修复系统至少应具备三个功能：,识别错配的碱基对。,能准确地区分出错配的碱基对中哪一个碱基是错误的。,A-C,A?、C?,切除错误碱基，并进行修复。,ATGCATGCATGCTACGTACGCACG,杠汝沤御揉摆墙勿坪迂翁被锈琼灿多醒掺禹樱灭冶做属怕邢枕佃抢钻苔咬遗传物质的改变二遗传物质的改变二,（2）dam甲基化酶,识别位点：,GATCCTAG,上的A,功能：,使这个A变成6-m-A,在修复中的作用,母链中的这个位点都被甲基化，新复制出的子链尚未被甲基化。,5,3,牧笑刽宙框橱球获便讳瓦威窘徽学际蛛瘦第
