第3章 基因突变(正)

芳香族化合物
吖啶类和焦宁类等扁平分子构型的芳香族化合 物可以嵌入DNA的核苷酸序列中，导致碱基插入或 丢失的移码突变。
三、生物因素 真菌和细菌： 毒素或代谢产物，如黄曲霉素
3.2 基因突变的类型

静态突变（static mutation）
突变DNA能稳定地传递给子代，使子代保持
通式：g.（或其它符号）数字 X＞Y 例：

g. 241T ＞C 某核基因序列241位Ｔ到Ｃ突变（5’侧翼序列）； g. 289G ＞A = c. -12G ＞A g. 303G ＞C = c. 3G ＞C = r. 3G ＞C = p. Met 1 Ile 某核基因序列289位G到A突变（5’非编码区） 起始密码子上游第12个碱基G到A突变； 某核基因序列303位G到C突变（外显子区） 编码序列cDNA第3位G到C突变 mRNA序列第3位G到C突变 蛋白质氨基酸序列第1位甲硫氨酸到异亮氨酸突变；
基因5’端侧翼序列
外显子1 5'非翻译区 编码区 内含子1 外显子2 内含子2 外显子3 内含子3 外显子4 内含子4
1 to 270
271 to 300 301 to 312 313 to 412 413 to 488 489 to 688 689 to 723 724 to 1023 1024 to 1200 1201 to 1600
注：ins表示插入，其它符号、数字的表示方法同前。
倒位突变的命名

通式：g.（或其它符号）数字_数字inv （碱基序列或数字）
g. 1077_1080inv（ 或g. 1077_1080inv4或g. 1077_1080invCTAG ） 某核基因序列第1077-1080位之间4个碱基序列CTAG发生倒位
“r.”： RNA序列的变异
“p.”： 蛋白质氨基酸序列的变异
根据突变类型的不同，分别用不同的符号 表示： “>”： 碱基替换
“del”： 缺失突变
“dup”：重复突变
“ins”： 插入突变
“inv”： 倒位突变
表 基因结构中的核苷酸序列及所对应的cDNA核苷酸序列和蛋白质氨基酸序列
基因结构部分 基因组核苷酸序列 cDNA核苷酸序列 蛋白质氨基酸序列

碱基替换（base substitution）：DNA分子中一个
碱基或碱基对的互换，包括转换（transition）和
颠换（transversion）。
转换 颠换
Ａ
Ｇ
Ｃ
Ｔ

移码突变（frame-shift mutation）：基因组DNA链
中插入或缺失1个碱基对，从而使自插入或 缺失的 那一点以下的三联体密码的组合发生改变，进而使 其编码的氨基酸种类和序列发生变化。

移码突变的后果：移码突变会造成突变点后的密
码子都发生改变，氨基酸序列发生较大改变，后
果一般较为严重。

片段突变的后果：缺失突变，如果缺失的碱基对数 是3的倍数，则缺失数个氨基酸，如果缺失的不是 3的倍数，除此之外还导致移码突变。重复突变与 缺失突变相反。
3.5 DNA损伤的修复
DNA损伤的修复类型和机制


光复活修复
切除修复 重组修复 SOS修复
光复活修复（photoreactivation repair）
细胞内存在着一种光复活酶。在可见光的照 射下，光复活酶被激活，从而能识别嘧啶二聚体 并与之结合，形成酶-DNA复合物，然后利用可
见光提供的能量，解开二聚体，此后光复活酶从
复合物中释放出来，完成修复过程，这一过程称 为光复活修复。
缺失突变的命名

通式：g.（或其它符号）数字（_数字）del（碱基符号或数字）
例：
g. 413del（或g. 413delG）某核基因序列第413位碱基（G）缺失 = c. 13del（或c. 13delG ） cDNA序列第13位碱基（G）缺失； g. 692_694del （或g. 692_694delGAC或g. 692_694del3） = c. 92_94del（或c. 92_94delGAC）； g. 720_771del （或g. 720_771del52） = c. 120_123+48del （或g. c. 120_123+48del52）。
注：dup表示重复，其它符号、数字的表示方法同缺失突变。
插入突变的命名

通式：g.（或其它符号）数字_数字ins碱基序列（或数字）
例：
g. 451_452insT 某核基因序列第451-452位之间插入碱基T = c. 51_52insT cDNA序列第51-52位之间插入T； g. 451_452insGAGA = c.51_52insGAGA g. 777_778ins345(GenBank AB012345.2) 某核基因序列第777-778位之间插入345个核苷酸片段

生殖细胞突变( germ cell mutation )：发生 在生殖细胞中的突变，能遗传给后代。
基因突变的一般特性


多向性
重复性


随机性
稀有性 可逆性 有害性
3.1 基因突变产生的原因
3.2 基因突变的类型
3.3 基因突变的命名 3.4 基因突变的结果
3.5 DNA损伤的修复 3.6 基因多态性
3.1 基因突变产生的原因

自发突变（spontaneous mutation）：在自然条 件下，未经人工处理而发生的突变。

诱发突变（induced mutation）：经人工处理而
发生的突变。 诱变因素：物理因素、化学因素和生物因素。

一、物理因素

紫外线
紫外线的照射可使DNA中相邻的嘧啶类碱基结合
注：X、Y表示碱基。
g. 490T ＞G 某核基因序列490位Ｔ到G突变（内含子区） = c. 88+2T ＞G 编码序列cDNA第88位后内含子第2个碱基Ｔ到G突变； g. 688G ＞T 某核基因序列688位G到T突变（内含子区） = c. 89-1G ＞T 编码序列cDNA第89位前内含子最后1个碱基G到T突变； g. 1700T ＞A 某核基因序列1700位Ｔ到A突变（3’非翻译区） = c.*70T ＞A 终止密码下游第70个碱基Ｔ到A突变。
1 to 4 5 to 29 (30) 30 to 41 42 to 100 -
外显子5
编码区
3’端非翻译区
1601 to 1630
1631 to 1850 1851 to 2000
301 to 330
*1 to *220 (*221 to *370)
101 to 109
-
基因3’端侧翼序列
碱基替换的命名
SOS修复（SOS repair）
DNA受到严重损伤、细胞处于危急状态时所 诱导的一种DNA修复方式。
修复缺陷引起的疾病

亚硝酸类化合物
可使碱基脱去氨基（-NH2）而产生结构改变， 从而引起碱基错误配对。

碱基类似物
某些碱基类似物可以取代碱基而插入DNA分子 引起突变 。

烷化剂类物质
具有高度诱变活性的烷化剂，可将烷基（ CH3-、 C2H5-等）引入多核苷酸链上的任何位置，被其烷基 化的核苷酸将产生错误配对而引起突变。
光 复 活 修 复 的 过 程
切除修复（excision repair）
切除修复又称暗修复（dark repair）。光在 这种修复过程中不起任何作用。切除修复发生在 复制之前，需要其它酶的参与。
1.
核酸内切酶先在嘧啶二聚 体附近切开DNA单链；
切 除 修 复 的 过 程
2.
以另一条正常链为模板， 按碱基互补原则补齐（核 酸聚合酶）； 核酸外切酶切去含嘧啶二 聚体的片段； 连接酶将断口与新合成的 DNA片段连接起来。
成嘧啶二聚体，最常见的为胸腺嘧啶二聚体（TT）。

电离辐射
射线直接击中DNA链，DNA分子吸收能量 后引起DNA链和染色体的断裂，片断发生重排，
引起染色体结构畸变 。
二、化学因素

羟胺（hydroxylamine，HA）
可使胞嘧啶（C）的化学成分发生改变，而不能 正常地与鸟嘌呤（G）配对，而改为与腺嘌呤（A） 互补。经两次复制后，C-G碱基对变换成T-A碱基对。
(-300 to -31)
-30 to -1 1 to 12 12+1 ... 12+50, 13-50 ... 13-1 13 to 88 88+1 ... 88+100, 89-100 ... 89-1 89 to 123 123+1 ... 123+150, 124-150 ... 124-1 124 to 300 300+1 ... 300+200, 301-200 ... 301-1
3.
4.
重组修复（recombination repair）
通过对DNA的复制和同源链的重组完成对损 伤部位的修复，又称复制后修复。损伤不能得到 根本消除，但多次复制后，降低损伤比例。
1. 复制：以损伤单链为 模板复制，越过损伤 部位，对应位点留下
重 组 修 复 的 过 程
缺口 ； 2. 重组：缺口子链与完 整母链重组，缺口转 移到母链上； 3. 再合成：母链上的缺 口由DNA聚合酶和连 接酶补齐连接。
例：
注：inv表示倒位，其它符号、数字的表示方法同前。
3.4 基因突变的结果

基因突变发生在编码区与非编码区产生的遗传学
效应是不同的。

基因突变发生在编码区产生的遗传学效应：
同义突变、错义突变、无义突变、终止密码突变。 移码突变、片段突变、动态突变的后果。