医学遗传学课件：03 第三章 基因突变

第三章 基 因 突 变
第一节 基因突变的一般特性 第二节 基因突变的诱发因素 第三节 基因突变的分子机制 第四节 DNA损伤的修复
第一节 基因突变的一般特性
一、多向性 二、重复性 三、随机性 四、稀有性 五、可逆性 六、有害性
一、 多向性
任何基因座（locus）上的基因，都有可能独 立地发生多次不同的突变而形成其新的等位基 因，这就是基因突变的多向性。譬如，在不同 条件下，位于染色体某一基因座上的基因A可突 变为其等位基因a1；也可以突变为a2或者a3、 a4．．．．．．an等等其他等位基因形式，从 而形成所谓的复等位基因（multiple alleles）。
狭义的突变，仅指一般的基因突变。 基因突变是指基因的核苷酸顺序、种类和 数目发生改变，仅仅涉及DNA 分子中的单个 碱基改变者称为点突变( point mutation );涉及 多个碱基的还有缺失，重复和插入。
2. 体细胞突变和生殖细胞突变
突变如果发生在体细胞中，称为体细胞 突变( somatic mutation )，突变的细胞只能 在体细胞中传递，因此，体细胞突变不能传 给下一代。
四、 稀有性
尽管基因突变是生物界普遍存在的一种遗 传事件，但却也是一种非频发的稀有事件。在 自然状况下，各种生物的突变率都是很低的。 据测算，一般高等生物基因的突变率大约平均 为：10-8～10-5／生殖细胞／位点／代；人类 基因的突变率也大约仅仅为：10-6～10-4／生殖 细胞／位点／代。
五、 可逆性Biblioteka 一、物理因素：紫外线和电离辐射
紫外线是能够引起基 因突变的重要诱变剂。在 紫外线的照射下，细胞内 DNA的结构发生损伤，通 常是DNA顺序中相邻的嘧 啶类碱基结合成嘧啶二聚 体，最常见的为胸腺嘧啶 二聚体（TT）。
电离和电磁辐射的诱变作用是：一定强度或 剂量的射线（如X-射线、γ-射线和快中子等）或 电磁波辐射击中遗传物质，其被吸收的能量，引 发遗传物质内部的辐射化学反应，导致染色体和 DNA分子多核苷酸链的断裂性损伤；断裂的染色 体或DNA序列片段发生重排，则会进而造成染色 体结构的畸变。
突变热点
突变热点 ( hot spots of mutation ) 是指 DNA 分子的某些部位的突变频率大大高于平均数，这 些部位称为突变热点。虽然理论上来说，DNA 分 子的每一个碱基都可以发生突变，但是实际上并 非如此，因为有突变热点的存在，说明突变的部 位并不是完全随机分布的。
点突变的机理：形成突变热点的机理仍然不 明了，有的仍认为是5-甲基胞嘧啶 ( MeC )的存 在，MeC 脱氨氧化后生成T,引起 G-MeC-T 的转 换；段的连续重复顺序处容易发生插入或缺失突 变；有的与突变剂种类有关，如 DNA 顺序中某 个碱基对图北剂更敏感，有的则相反。
第二节 基因突变的诱发因素
几个有关基因突变的概念
1 、突变 ( mutution )
突变是指遗传物质发生可以遗传的变异。 广义的突变可以分为两类：
（1 ） 染色体畸变( chromosome aberration )， 即染色体结构和数目的改变；
（ 2 ） 基因突变 ( gene mutation )。
六、 有害性
基因一旦发生突变，通常都会对生物的生存带 来消极或不利的影响，即有害性。生殖细胞或受 精卵中基因的突变是绝大多数人类遗传病发生的 根本原因；体细胞突变则常常是肿瘤发生的病理 遗传学基础。但是，基因突变的有害性往往只是 相对的，有条件的；也并非所有的基因突变都会 对生物的生存及其种群繁衍带来不利或者有害的 影响。事实上，有些突变，往往只引起非功能性 DNA序列组成的改变，却并不造成核酸和蛋白质 正常功能的损害。
基因的突变是可逆的。任何一种野生型 基因，都能够通过突变而形成其等位的突变 型基因；反过来，突变型基因，也可以突变 为其相应的野生型基因。前者，被称作正向 突变（forward mutation），后者谓之曰回复 突变（reverse mutation）。一般情况下，正 向突变率总是远远高于回复突变率。
例如ABO血型的形成。
二、 重复性
基因突变的重复性是指：已经发生突变的基 因，在一定的条件下，还可能再次独立地发生 突变而形成其另外一种新的等位基因形式。亦 即，对于任何一个基因位点来说，其突变并非 仅囿于某一次或某几次的发生，而是会以一定 的频率反复发生。
三、 随机性
基因突变不仅是生物界普遍存在的一种遗传事 件，而且，对于任何一种生物，任何一个个体，任 何一个细胞乃至任何一个基因来说，突变的发生也 都是随机的。只是不同的物种、不同的个体、不同 的细胞或者基因，其各自发生基因突变的频率可能 并不完全相同而已。基因的突变频率简称突变率 （mutation rate）是基因的一种等位形式在某一世 代突变成其另外等位形式的概率。
1、羟胺类
二、化学因素
羟胺（hydroxylamine，HA）是一种还原性化合物。其 作用于遗传物质，可引起DNA分子中胞嘧啶（C）发生化学 组分的改变，并因此不能与其互补碱基鸟嘌呤（G）正常配 对，转而与腺嘌呤（A）配对结合。经两次复制后，原本的 C-G碱基对即变换成突变的T-A碱基对。
突变如果发生在生殖细胞的形成过程中， 就形成生殖细胞突变( germ cell mutation )。当 突变的细胞形成合子的时候，这种突变就可以 来传递给下一代。在这种突变中，如果突变的 基因是隐性的，则其效应可以在后代中被正常 的等为基因掩盖；而突变基因是显性的情况则 刚好相反。
突变发生在减数分裂的不同时期，例如精原 （卵原）母细胞、初级性母细胞、或者次级性母 细胞，其产生突变的生殖细胞的数目是不同的。
生殖细胞突变的频率比体细胞突变的频率高， 主要是因为生殖细胞在减数分裂时对外界具有较 高的敏感性。
3 . 诱发突变和自发突变
诱发突变 ( induced mutation ) 是指由于人 为的物理因素、和化学因素导致的突变，导致 突变的因素称为诱变剂 ( mutagen )。
自发突变 ( spontaneous mutation ) 是指由 于自然界中诱变剂的作用，或者由于偶然的复 制、转录、修复时的碱基错配所产生的突变称 为自发突变。