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第十章 基因突变

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第十章基因突变B

第十章基因突变B

• 基因突变与氨基酸顺序 同义突变(same sense mutation)：密码子发生改变， 但所编码的氨基酸不变。
错义突变(missense mutation)：DNA中碱基对替换，
使mRNA的某一密码子改变，由它所编码的氨基酸 不同。很多错义突变造成蛋白质的部分或完全失活， 从而表现出突变性状。 无义突变(nonsense mutation)：碱基替换改变了
• 黄曲霉素B1(aflatoxin B1,AFB1) 在鸟嘌呤N-7位置上形成一个加成复合物进而产生 无嘌呤位点。它要求SOS系统参与，SOS越过这些 无嘌呤位点并在其对应处选择性插入腺嘌呤。 AC G TA TG CAT AC G TA TG CAT ＋
AFB1
AC TA TG CAT
复制
复制
adenine
* GATC CTAG
* GATC CTAG
3’ 5’ 3’ 5’
Mismatch correction enzyme excises section of new DNA strand ,including mispaired base.
* GATC CTAG
3’ 5’
DNA polymerase repairs the gap , producing correct Base.
复制 在胸腺嘧啶对应处随意渗入碱基， 引起突变。
紫外线诱发胸苷二聚体
O
H N CH3 H N
O
CH3
UV
H N
O
CH3 CH3
O
H N
O
N
Thymine
H
O
N
Thymine
H
O
N O
4 5 5 6 6

9-基因突变

9-基因突变

第十章基因突变(Gene Mutation)复习及导言第一节概念、特性和类别一、基因突变概念二、特性三、类别第二节时期、部位和频率一、突变发生时期和部位二、突变频率第三节机制一、基因突变的方式二、基因突变的机制(一)化学诱变机制(二)物理诱变机制(三)DNA损伤修复中产生突变1.DNA损伤的类型2.DNA损伤修复的方式(四)自然突变机制第四节基因突变诱发、检出和应用一、诱发二、检出三、应用※复习与回顾1. 遗传学概念？研究生物遗传(heredity)与变异(variation)的科学。

2. 遗传的三大规律？分离、自由组合、连锁与交换(含性连锁)三大定律。

3. 这些遗传规律的基础是什么？基因在染色体上，在细胞分裂中的染色体行为，配子竞争及繁殖特点。

4. 基因的结构特点？DNA序列，内含子及外显子，基因连续与否，基因位点固定与否，基因完整与否。

※导言Proface1. 性状变异类型Types of character variation：•(1)遗传变异heritable variation：高秆基因突变成矮杆基因，迟熟基因突变成早熟等，高产与抗病基因的组合。

•(2)不遗传的变异unheritable variation：如环境影响发育而形成的性状变异。

•如何识别？2. 遗传变异发生的主要途径：•(1)突变(mutation)：遗传物质的可遗传改变。

特点：新基因、新性状。

类型：染色体畸变(chromosomal aberration)、基因突变(gene mutation)•(2)重组(recombination)：遗传物质的重新组合。

特点：不产生新基因，但是可产生新基因型、新性状。

※第一节基因突变的概念、特性、类型Section 1. Concept, properties and classification of gene mutation 一、概念 概念：基因内部化学结构的改变，是一个基因(gene)变成它的等位基因(allele)的过程。

第十章_遗传物质的改变-基因突变

第十章_遗传物质的改变-基因突变
二、化学因素诱变 三、诱发突变的应用
22
Hale Waihona Puke (一)电离辐射诱变1. 种类： 粒子辐射：α射线、β射线(32P、35S)、中子(60钴、137铯)； 电磁波辐射：X射线、γ射线。
2. 方法： 外照射：中子、X射线、γ射线； 内照射：α射线、β射线。
3. 原理：基因的化学物质(DNA)发生电离作用。 原发电离与次级电离。 碱基对、碱基结构破坏、改变基因突变； 磷酸二酯键断裂、染色体断裂重接染色体结构变异。
19
四、人的突变的检出
20
四、人的突变的检出
现已知Hbs是β 6Glu→val 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。
21
第三节 基因突变的诱发
一、物理因素诱变
(一)电离辐射诱变 (二)非电离辐射诱变
4
根据突变引起的表型特征，可将突变分为：
２．致死突变（lethal mutation）：是指能造成个体 死亡的突变，致死突变型又可分为全致死突变型 （９０％以上死亡），亚致死突变（50%~90%％ 死亡）；半致死突变（10%~50%死亡）和弱致死 突变（10%以下死亡）。 显性致死：杂合态即有致死。 隐性致死：纯合态才有致死 镰刀形贫血症、 植物白化基因等
8
突变发生的时期和部位：
从理论上讲，突变可以发生在生物个体发育 的任何时期，在体细胞或性细胞中都可发生， 但性细胞发生的频率要比体细胞高些。
9
10
突变的重演性：
指同种生物的同一基因突变为相同的表型， 可以在不同个体间重复出现。例如果蝇的白 眼突变就曾发生过几次。

第10章 基因突变

第10章 基因突变

检查出来的突变什么样的分离现象，如表 现为1∶1的分离，即4个是野生型，4个是突变型，那就 表明是一个基因的突变（图10-6）。
• 三、人的突变的检出
• 在人中，上述方法自然不能用， 所以突变的检出得依靠家系分析 （pedigree analysis）和出生调查。
• §10.2 突变的检出
• • • • 一、果蝇突变的检出 1.果蝇X染色体上的隐性突变，特别是致死突变。 用Muller-5技术 Muller-5品系的X染色体上带有B（Bar，棒眼）和wa （apri-cot，杏色眼）一些倒位，可以抑制Muller-5的X 染色体与野生型X染色体的重组。 • （1）原理与过程 • 实验时，把野外采集的，或经过诱变处理的雄蝇， 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，子二代中没有野生型 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（图10-3）。
• §10.3 诱发突变
• 各种辐射，如α射线、β射线、中子、质子及紫外 线（ultraviolet，u．v．）等都有诱变作用。
•
意义 ①提供一些新的有效方法，可以得到很多 遗传学分析和育种上有用突变品系；
• ②通过诱发突变可以用来研究突变过程的性质； ③证明高能辐射（high-energy radiation）和相 当数目的化学品，不仅对直接接触到的人造成伤 害，而且对他们的后代也有潜在的危险。
• 2.突变频率（mutation rate） • 突变率指在一个世代中或一定时间内,在特定的条 件下,一个细胞发生某一基因突变的概率。在有性 生殖的生物中,突变率通常用一定数目配子中有多 少突变型配子来表示,在无性繁殖的细菌中则用一 定数目的细菌在分裂一次过程中发生突变的次数 表示。 • (1)突变的稀有性 突变率是很低的。高等10-5～ 10-8；细菌10-4～10-10（繁殖快,易获得突变体）。 反应了物种的基因的相对稳定性。

第十章基因突变

第十章基因突变

第一节 基因突变的时期和特征 基因突变： 突变体： 突变率：
某一个基因内部所发生的从一种等位形式改变为 另一种等位形式的变化称为基因突变，或称基因 的点突变(point mutation)。
任何离开野生型等位基因的变化称为正向突变 （forward mutation)， a＋→a 。而a → a＋称为 反突变(reverse mutation)或称回复突变(back mutation)
野生型基因突变成为突变型基因，而突变型基因也可以 通过突变成为原来的野生型状态。
但真正的回复突变是很少发生的。多数回复突变是指突 变体所失去的野生型性状可以通过第二次突变而得到恢 复，即原来的突变位点依然存在，但它的表型效应被第 二位点的突变所抑制。所以回复突变率总是显著低于正 向突变率。
his＋ 2×10-6 his－
第四节 基因突变的分子基础
一、基因突变的分子机制 二、突变的修复
第五节 基因突变的诱发
一、物理因素诱变 二、化学因素诱变
• 突变的类型
1. Morphological mutation 突变主要影响生物体的外在 可见的形态结构，故又称visible mutation。
⒉ Biochemical mutation 突变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。
• 红色面包霉的检出
B ws B ws
×
B ws
B ws
B ws
B ws
B ws
S
♀
×
♂
Cy
S
Cy
♀
×
♂
Cy
Cy
♀
Cy
×
♂
Cy
Cy 致死
Cy 卷翅
Cy 卷翅

遗传学————刘祖洞chapter10

遗传学————刘祖洞chapter10

第十章 遗传物质的改变（二）基因突变1．名词解释：基因突变，自发突变，诱发突变，可见突变，生化突变，致死突变，回复突变，突变率。

2．进行Muller-5测验时，要检验的雄蝇与Muller-5雌蝇交配得到F 1后，一定要做单对交配（Pair mating ），看F 2的分离情况。

为什么一定要做单对交配？3．何以多倍体可以阻止基因突变的显现？同源多倍体和异源多倍体在这方面有什么不同？ 解：多倍体有剂量效应和补偿效应，以同源多倍体为甚，异源多倍体类似二倍体。

4．在鸽子中，有一伴性的复等位基因系列，包括B A ＝灰红色 B ＝野生型（蓝） b ＝巧克力色显性可以认为是完全的，次序从上到下。

我们已经知道鸟类的性别决定是：♂ZZ ，♀ZW 。

基因型B A b 的雄鸽是灰红色的，可是有时在它们的某些羽毛上出现巧克力斑点。

请对这现象提出两个说明，一个从染色体方面，一个从基因方面。

解：雄鸽的基因型是：bB Z Z A，灰红色雄鸽的某些羽毛上出现了巧克力色的斑点的原因，从染色体方面可能是带有B A 基因的一条Z 染色体失活了；从基因方面的原因可能是发生了基因突变。

5．如果在遗传型B A 的雌鸽中出现斑点，这斑点往往是巧克力色，但在这类鸽子中有时也可看到蓝色斑点。

这个事实对你的上述两个解释中的哪一个有利？ 解：雌鸽的基因型是：W ZAB 。

蓝色斑点可能是发生了回复突变的结果，这个事实支持从基因突变的角度对上一题的解释。

6．在一牛群中，外貌正常的双亲产生一头矮生的雄犊。

这种矮生究竟是由于突变的直接结果，是由于隐性矮生基因的“携带者”的偶尔交配后发生的分离，还是由于非遗传（环境）的影响？你怎样决定？解：（1）如果是突变的直接结果，只有显性突变才在当代表现，并且是杂合体。

用这头矮牛与正常牛交配。

其后代矮牛与正常牛呈1；1。

（2）如果是隐性矮生基因携带者交配而分离的隐性纯合体，则矮牛与正常牛交配，后代全部正常：矮牛(aa)♂正常牛(AA)♀正常牛(Aa)。

遗传学第10章 基因突变PPT

织培养等方法加以繁殖，使之保留。“芽变”在育
种上有重要意义。
动物克隆技术出现后，动物体细胞的突变也可 通过克隆技术得以繁殖和保存。
2. 基因突变的类型
(1)形态突变（morphological mutation）
形态突变主要影响生物体的外观形态结构，
如形态、大小、色泽等肉眼可见，所以也叫
可见突变（visible mutation）。
(4) 直接抑制突变与间接抑制突变
直接抑制突变（direct suppressors）: 通过恢复或部分 恢复原来突变基因蛋白质产物的功能而使表现型恢复为野 生型状态。如基因内突变的抑制。 间接抑制突变（indirect suppressors）: 不恢复正向突 变基因的蛋白质产物的功能，而是通过改变其他蛋白质的 性质或表达水平而补偿原来突变造成的缺陷，从而使野生
胞嘧啶脱氨基产生尿嘧啶
5-甲基胞嘧啶（m5C）脱氨，产生T，结果使 m5C∶G转换成T∶A，由于该突变不能通过修复 机制得到校正，因此基因组中m5C位点突变率很 高，是突变热点。
m5C脱氨产生胸腺嘧啶
(3)转座成分的致变 转座成分通过复杂的转座机制将其复制
拷贝插入到基因组的另一位点。倘若该位点
处于一个基因的内部，则该片段的插入将导 致移码或整码突变或造成基因失活。
(4)利弊性 ●大多数基因突变对生物的生长发育是有害的。
一般表现为某种性状的缺陷，生活力降低，生育
反常，极端的会造成当代致死等。
●少数突变能促进和加强生命力，利于生物存
在，可被自然和人工选择保留下来。
抗虫
抗倒
●基因突变的有利性和有害性，有时是相对的。 △与生物所处的环境有关，如：矮秆 有害性：在高秆群体中受光不足、发育不良。 有利性：在多风或高肥地区有较强抗倒伏性。 △与人类和生物本身需要的不一致性有关, 如: 作物的落粒性对生物有利、对人类无益。 植物雄性不育对生物不利、对人类有益。

基因突变

第十章基因突变(一) 名词解释：1.转换（Transition）：同型碱基的置换，一个嘌呤被另一个嘌呤替换；一个嘧啶被另一个嘧啶置换。

2.颠换（Transversion）：异型碱基的置换，即一个嘌呤被另一个嘧啶替换；一个嘧啶被另一个嘌呤置换。

3.基因突变（gene mutation）：指染色体上某一基因位点内部发生了化学性质的变化，与原来基因形成对应关系。

4.正向突变(forward mutation)：野生型基因经过突变成为突变型基因的过程。

回复突变5.无义突变（nonssense mutation）：碱基替换导致终止密码子（UAG UAA UGA）出现，使mRNA的翻译提前终止。

6.错义突变（missense mutation）：碱基替换的结果引起氨基酸顺序的变化。

有些错义突变严重影响蛋白质活性，从而影响表型，甚至是致死的。

7.移码突变（frameshift）：增加或减少一个或几个碱基对所造成的突变。

移码突变8.产生的是mRNA上氨基酸三联体密码的阅读框的改变，导致形成肽链的不同，是蛋白质水平改变。

or在DNA分子的外显子中插入或缺失1个或2个或4个核苷酸而导致的阅读框的位移。

从插入或缺失碱基的地方开始，后面所有的密码子都将发生改动，翻译出来氨基酸完全不同于原来的，遗传性状发生很大差异。

9.转座子（transposon）：能够进行复制并将一个拷贝插入新位点的DNA序列单位。

10.回复突变(back mutation)：突变型基因通过突变而成为原来野生型基因。

11.自交不亲和性(self incompatibity)：自花授粉不能受精（结实）或相同基因型异花授粉时不能受精的现象。

12.致死突变(1ethal mutation)：能使生物体死亡的突变称为致死突变。

13.同义突变（samesense mutation）：碱基替换翻译出的氨基酸不改变。

(二) 是非题：1.基因突变是指组成基因的DNA分子内部的组成和结构发生变化。

第10章 基因突变

第一节 基因突变的时期和特征
（一）基因突变的时期
◆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。
体细胞突变的保留与芽变选择。 ◆性细胞的突变频率比体细胞高：
★性母细胞与性细胞对环境因素更为敏感。 ◆(等位)基因突变常常是独立发生的：
★这一特性由15个复等位基因(S1, S2, …, S15)控制， 称为自交不亲和基因。 ★研究表明：其原因是具有某一基因的花粉粒不能 在具有相同基因的柱头上萌发、伸长，因而不能完 成受精过程。也即：柱头对具有相同基因的花粉粒 具有拮抗作用。 ★其机理如下图
13 制作： 王洪刚 李斯深
野生烟草交配亲和性遗传机理
◆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。如下图所示：
19 制作： 王洪刚 李斯深
2. 突变的有利性
◆突变的有害与有利性是相对的：
★主要针对突变性状表现当代个体而言； ★同时也主要是对生物本身的生长发育、繁殖而言。
◆在某些情况下，基因突变的有害与有利性可以转化：
★对突变性状表现当代及后代群体而言：
10 制作： 王洪刚 李斯深
(二)、突变的多方向性与复等位基因
◆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。
例如：抗逆性(抗生物、非生物协迫)；
★对后代群体在特殊环境中生存而言：
例如：作物矮秆突变型在多风与高肥环境下； 又如：果蝇残翅突变型在多风海鸟环境下。
★对人类需求与利用而言：

10第十章++基因突变


3.基因突变是随机发生的
它可以发生在生物个体发育的任何时期和生物 体的任何细胞。一般来说，在生物个体发育 的过程中，基因突变发生的时期越迟，生物 体表现突变的部分就越少。例如，植物的叶 芽如果在发育的早期发生基因突变，那么由 这个叶芽长成的枝条，上面着生的叶、花和 果实都有可能与其他枝条不同。如果基因突 变发生在花芽分化时，那么，将来可能只在 一朵花或一个花序上表现出变异。
• 主要作用：诱发基因突变、改变DNA 结构、影响复制等。
• 注意：化学诱变剂所诱发的变异，与 自发突变和辐射诱发的变异相似，但 随机稍差。
三、诱变育种（P70）
• 微生物选种 青霉菌
• 植物方面
• 动物方面
一、基因突变类型（表型特征）(P48)
• 形态突变 • 生化突变 • 致死突变 不同时期、不同程度
显性致死：在杂合状态下即有致死效应 隐性致死：在纯合状态下才有致死效应
• 条件致死突变
致死基因的分类
第四章
按致死时期
配子致死 合子致死
按致死基因 显性致死：基因的致死效应
显隐性
在杂合中表现
隐性致死：基因纯合时才能致死
♀
翻翅杂合体
Cy
Cy
F3 Cy
Cy
纯合致死
翻翅杂合体
翻翅杂合体
野生型 ？
分析 纯合致死 Cy F3 Cy
翻翅杂合体 Cy
翻翅杂合体 野生型？
Cy
1、如果最初第二染色体不带致死基因，则33% 左右的野生型
2、如果最初第二染色体带致死基因，则只有翻 翅果蝇
3、如果最初第二染色体含有隐性可见突变，则 除翻翅果蝇外，还有33%左右的突变型
• 电离辐射的特点：
辐射剂量与频率正相关； 辐射具有累积效应
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his＋ 2×1源自-6 his－4×10-8
2020/10/22
（三）突变的多方向性和复等位基因 复等位基因：
位于同一基因位点上的各个等位基因 在遗传学上称之
2020/10/22
突变的多方向性与复等位基因 一个基因可以向不同方向发生突变。即它可以突变 为一个以上的等位基因。 一个基因座位上可以有两个以上的基因状态存在， 称为复等位基因(allele)。 每一基因在突变方向上是有一定限制的，如家兔毛色 的基因有C→cch→ch→c 4种复等位形式。
2020/10/22
（四）突变的有害性和有利性 大多数突变对生物是有害的， 一般表现为生育反常，严重的导
致死亡，称致死突变。
2020/10/22
如植物中的白化突变：
绿株WW
突变
绿株Ww
2020/10/22
1WW:2Ww:1ww 3绿苗：1白苗
（五）突变的平衡性 亲缘关系相近的物种因遗传 基础比较近似，往往发生相似的
2020/10/22
• 突变的性质
突变的稀有性 在正常情况下，突变率 (mutation rate) 往往是很低的。
突变率：在一个世代中或其他规定的单位时间中，在 特定的条件下，一个细胞发生某一突变事件的概率。
在有性生殖的生物中，突变率通常用一定数目配子中的 突变型配子数来表示。 在无性生殖的细菌中则用一定数目的细菌在分裂一次过 程中发生突变的次数表示。 据估计，高等生物中的自发突变率一般为1×10-5～ 1×10-10；细菌的自发突变率一般为1×10-4～1×10-10。
Leaky mutation
+
m′
m′
m′
+
+
M
+
M
M
Gian-of-function mutation
2020/10/22
m－
回 复
m＋
野生型表型
突变型表型
× m＋
野生型
m＋
全部野生型表型
m－ su＋
突变型表型
回复
m－ su－ ×
野生型表型
m＋ su＋
野生型
m－ su＋
若干突变型子代 （重组子）
2020/10/22
⒋ gain-of-function mutation 突变事件引起的遗传随机 变化有可能使之获得某种新的功能。在杂合体中， 随机获得的新功能可以得到表达，因此获得功能的 突变极有可能是显性的突变，并能产生新的突变。
⒌ lethal mutation 影响生物体的生活力，导致个体死 亡的一类突变。可分为显性致死和隐性致死。
2020/10/22
一、基因突变的时期
• 突变可发生在个体发育的任何时期，但 性细胞的突变率比体细胞高。
• 性细胞突变：
• 体细胞突变：
2020/10/22
二、基因突变的一般特征 （一）突变的重演性
同一突变可以在同种生物的不 同个体间多次发生。
2020/10/22
（二）突变的可逆性
正突变U
稀释、涂布
影印培养
基本培养基 ＋
青霉素
2020/10/22
补充培养基
基本培养基
分别接种到补充培养基上
• 果蝇突变的检出
Muller 改进的CLB方法，创造了果蝇的另一品系
Muller-5系。
B ws ×
诱变处理
B ws B ws
×
B ws
B ws
B ws
B ws
B ws
2020/10/22
S
♀
×
2020/10/22
第二节 基因突变的检出
⒈ 大肠杆菌营养缺陷型的检出 平板影印接种
2020/10/22
• 青霉素法
青霉素可以抑制细菌细胞壁的合成，但它只能杀死 正在生长繁殖中的细菌，而不能杀死休止状态的细 菌。
⒉ Biochemical mutation 突变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。
⒊ loss-of-function mutation 突变事件通常是破坏性的， 删除或改变了基因的关键性的功能区，这种变化干扰 了野生型对某种表型的活性功能，其结果是产生了一 种丧失功能的突变。 null mutation 完全丧失基因功能的突变。 leaky mutation 野生型的功能仍在表型上有所反应， 较之无效突变，其表型没有发生那么明显的改变。
基因突变。
2020/10/22
第二节 基因突变与性状表现
一、显性突变和隐性突变的表现
2020/10/22
第三节 基因突变的鉴定
一、植物基因突变的鉴定 二、生化突变的鉴定 三、人类基因突变的鉴定
2020/10/22
⒈ 大肠杆菌营养缺陷型的检出
平板影印接种
2020/10/22
• 青霉素法
青霉素可以抑制细菌细胞壁的合成，但它只能杀死 正在生长繁殖中的细菌，而不能杀死休止状态的细 菌。
⒍ conditional lethal mutation 在某些条件下能存活， 而在某些条件下是致死的。如T4噬菌体的温度敏感 突变型在25℃时能在E.coli宿主细胞中正常生长， 形成噬菌斑，但在42 ℃时就不能生长。
2020/10/22
+ +
+ +
2020/10/22
+
m
m
m
Null mutation
第十章 基因突变
2020/10/22
基因突变的概说
• somatic mutation and germinal mutation
体细胞突变是不能遗传给后代的，但是可以通过有性 途径传递。
生殖细胞突变发生在种系(germ line)中，如果突变的 性细胞参与受精过程，那么突变基因就会传给下一代。
如：性连锁遗传的血友病突变在欧洲王室通过维多 利亚女皇在其整个家系中遗传。
♂
Cy
S
Cy
♀
×
♂
Cy
Cy
♀
Cy
×
♂
Cy
Cy 致死
Cy 卷翅
Cy 卷翅
野生型
2020/10/22
第四节 基因突变的分子基础
• 一、基因突变的分子机制 • 二、突变的修复
2020/10/22
第五节 基因突变的诱发
• 一、物理因素诱变 • 二、化学因素诱变
2020/10/22
• 突变的类型
1. Morphological mutation 突变主要影响生物体的外在 可见的形态结构，故又称visible mutation。
A
a
反突变V
2020/10/22
突变的可逆性 野生型基因突变成为突变型基因，而突变型基因也可以 通过突变成为原来的野生型状态。
但真正的回复突变是很少发生的。多数回复突变是指突 变体所失去的野生型性状可以通过第二次突变而得到恢 复，即原来的突变位点依然存在，但它的表型效应被第 二位点的突变所抑制。所以回复突变率总是显著低于正 向突变率。