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基因突变的修复ppt课件

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《基因突变和修复》课件

《基因突变和修复》课件

常见的基因突变类型
1 点突变
一种常见的基因突变形式，指单个碱基发生 改变，如替换、插入或删除。
2 插入突变
在基因序列中插入额外的碱基，可能导致读 框位移和蛋白质功能的改变。
3 缺失突变
从基因序列中删除一个或多个碱基，可能会 引起基因读框的改变。
4 倒位突变
染色体段内的两个DNA序列片段交换位置， 可能会对基因的正常功能产生影响。
《基因突变和修复》PPT 课件
这个PPT课件将为您详细介绍基因突变和修复的重要性，常见的基因突变类 型，基因突变对人类健康的影响，基因修复技术的发展和应用，当前基因突 变研究的挑战，以及结语和展望。
基因突变和修复的重要性
了解基因突变和修复对于深入理解人类遗传学以及为疾病预防和治疗提供新的途径至关重要。
基因突变对人类健康的影响
遗传病
一些突变可能导致遗传病，如 先天性心脏病和遗传性癌症。
药物反应
个人基因突变可能影响对特定 药物的反应，解释了个体间对 药物疗效和不良反应的差异。
进化
基因突变是进化的驱动力，它 们为适应环境提供了不同的遗 传变异。
基因修复技术的发展和应用
1
基因编辑技术的突破
CRISPR-Cas9等基因编辑技术的发展使得人们能够更精确地修改基因。
2ห้องสมุดไป่ตู้
基因治疗的应用
通过引入修复基因来治疗一些遗传性疾病，如囊性纤维化和遗传性失聪。
3
转基因作物的开发
利用基因编辑技术开发更耐病虫害、高产的转基因作物，提高农作物产量。
当前基因突变研究的挑战
复杂性 伦理问题 安全性
人类基因组中存在大量复杂的突变形式，理解其 功能和影响是一个挑战。
基因编辑技术引发了伦理和道德问题的讨论，涉 及如何利用和限制基因编辑的范围。

《基因突变 》课件

《基因突变 》课件
由多个基因的变异和环境因素共同作用引起的疾病
详细描述
多基因遗传病是由多个基因的变异和环境因素共同作用引起的，如糖尿病、高 血压、哮喘和抑郁症等。这些疾病的发病风险受遗传和环境因素的影响，因此 需要综合考虑多个因素进行预防和治疗。
突变与肿瘤
总结词
基因突变与肿瘤发生和发展密切相关
详细描述
肿瘤是由细胞异常增生形成的，而这种异常增生往往与基因突变有关。基因突变可以促进细胞分裂、抑制细胞凋 亡和增强细胞迁移等，从而导致肿瘤的发生和发展。研究基因突变在肿瘤中的作用可以为肿瘤的诊断、治疗和预 后提供重要的依据。
复、缺失等。
基因突变的发生频率
基因突变的发生频率非常低，大约为 10^-8~10^-10次/碱基/复制。
基因突变通常是不利的，但也有一些 突变是有益的，如某些疾病抗性的出 现。
在某些情况下，如辐射、化学物质暴 露等，基因突变的频率可能会增加。
02
基因突变的来源
内部因素
01
02
03
DNA复制错误
《基因突变》PPT课件
目录 CONTENT
• 基因突变概述 • 基因突变的来源 • 基因突变与疾病 • 基因突变的检测与预防 • 基因突变研究展望
01
基因突变概述
基变 化，通常是由DNA的复制、转 录或修复过程中出现的错误所引
起的。
基因突变可以发生在体细胞或生 殖细胞中，并可遗传给后代。
04
基因突变的检测与预防
基因突变的检测方法
基因测序
通过全基因组或目标区域测序， 检测基因序列的变异位点。
荧光原位杂交
利用荧光标记的DNA探针，对染 色体进行杂交，检测基因拷贝数
变异。
单基因遗传病筛查

DNA损伤与修复ppt课件

DNA损伤与修复ppt课件

E.coli的NER主要由4种 蛋白质组成： UvrA UvrB UvrC UvrD
人类的DNA损伤核苷酸切除修复
① 首先由损伤部位识别蛋白XPC和XPA等，再加上DNA 复制所需的SSB，结合在损伤DNA的部位；
② XPB、XPD发挥解旋酶的活性，与上述物质共同作用 在受损DNA周围形成一个凸起；
碱基之间发生错配 ：
➢ 碱基类似物的掺入、碱基修饰剂的作用可改变 碱基的性质，导致DNA序列中的错误配对。
➢ 在正常的DNA复制过程中，存在着一定比例的 自发碱基错配。
➢ 最常见的是组成RNA的尿嘧啶替代胸腺嘧啶掺 入到DNA分子中。
DNA链发生断裂：
电离辐射、化学毒剂、磷酸二酯键的断裂、脱氧戊糖 的破坏、碱基的损伤和脱落都是引起DNA断裂的原因。 碱基损伤或糖基破坏可引起DNA双螺旋局部变性，形 成酶敏感性位点，特异的核酸内切酶能识别并切割这 样的部位，造成链断裂。 DNA链上被损伤的碱基也可以被另一种特异的DNA糖基化酶除去，形成无嘌呤嘧啶位点（apurinicapyrimidinic site, AP site），或称无碱基位点（abasic site），这些位点在内切酶等的作用下可形成链断裂。
第十五章
DNA损伤与修复
DNA Dam组成与结构的 变化称为DNA损伤（DNA damage）
DNA损伤的后果: 其一，DNA的组成和结构发生永久性改 变，即突变 a. 基因型突变 b. 表型突变 其二，导致DNA失去作为复制和/或转录 的模板的功能
① 复制与重组中出现的碱基配对错误； ② 因碱基损伤所致的碱基配对错误； ③ 碱基插入； ④ 碱基缺失。
E.coli错配修复系统修复复制差错
Dam甲基化酶（methylase）使E.coli处 于暂时的半甲基化状态，标记母链和新合成 的DNA链，帮助新合成的DNA链被错配修复 系统识别并修复。

基因突变和基因重组-ppt课件

基因突变和基因重组-ppt课件

探究一：基因突变
思考.讨论 3.癌细胞与正常细胞相比，具有哪些明显的特点？
正常的成纤维细胞
癌变的成纤维细胞
①能够无限增殖； ②形态结构发生显著变化； ③细胞膜上糖蛋白等物质减少，细胞间黏着性降低，易在体内分散和转移。
4.如何避免癌症的发生？ 远离致癌因子，选择健康的生活方式
探究一：基因突变
5 基因突变的原因
➢ 遗传特性
基
发生在配子中
将遵循遗传规律传递给后代
因
突
人类体细胞中某些基因的突
变
发生在体细胞中 变可一能般发不展能遗为传癌细胞！！！
有些植物(无性繁殖的生物)的体细胞发生了
基因突变，可以通过无性生殖遗传。
探究一.基因突变
思考.讨论
2.健康人的细胞中存在原癌基因和抑癌基因吗？作用分别是什么呢？
原癌基因
替 换AT GC
ACG
增 添 AT GC
ACG
缺 失 AT GC
ACG
A CGC GCG
A T AGC A T CG
A GC CG
只有使基因结 构发生改变才 是基因突变， 非基因区段的 碱基改变不是
基因突变。
2 基因突变的时期
通常发生在DNA 复制即分裂前的间期。
（DNA复制时要解旋为单链，单链DNA的稳定性会大大降低，极易受到影响而 发生碱基的改变。）
情境导入
【资料1】抗倒伏、抗条锈病水稻品种是利用抗倒伏、易感条锈病水稻品种 与易倒伏、抗条锈病水稻品种作为亲本，进行杂交和多年选育获得的。P13 【资料2】早在1987年，我国就将作物种子带入太空，利用太空中的特殊 环境诱导基因发生突变，然后在地面选择优良的品种进行培育。P80 【资料3】残翅果蝇幼虫在31℃环境中培养，将得到一些翅长接近正常的果 蝇成虫，但其再正常温度25℃下产生的后代仍然后残翅果蝇。P75

基因突变和基因重组ppt课件

基因突变和基因重组ppt课件

思 考 基因重组能否产生新的基因？
基因重组是原有基因的重新组合，只产生新的基因型 和重组性状，不能产生新基因与新性状。
总结基因突变与基因重组
结果 类型 时间
基因突变
产生新基因 碱基的
替换、增添、缺失
细胞分裂间期(主要)
基因重组
产生新基因型 基因的交叉互换 基因的自由组合
MⅠ前期、MⅠ后期
意义
变异的根本来源 进化的原始材料
杂交水稻之父 ·袁隆平
从1964年起，袁隆平就开始研究杂交水稻， 到1975年，他研究出来的新品种就已经在全 国推广，并取得了非同凡响的成果。此后十年 内中国杂交水稻累计增产超亿吨，每年增产的 大米可以多养活6000万人。
概 念 在生物进行 有性生殖 的过程中，控制不同性
状的基因的 重新组合 。
思考
为什么这种变异性状不能遗传给子代？
分析：是环境因素引起的 ，自身的遗传物质没有 改变。
什么是生物变异？ 亲代与子代、子代与子代个体之间的性状的差异性
表现型 = 基因型 + 环境
生物变异
不可遗传的变异
（环境引起，不改变遗传物质）
基因突变 可遗传的变异 基因重组 （改变遗传物质） 染色体变异
▲注意：基因中碱基序列不发生改变，有时候也可通过表观遗传影响下一代。
① 在适宜条件下，能够无限增殖。 ② 形态结构发生显著变化。
癌细胞的扫描电镜照片
③ 细胞膜上的糖蛋白等物质减少，细 胞之间的黏着性显著降低，容易在机 体内分散和转移。
人和动物细胞中的 DNA 上本来就存在与癌变相关的基因：
原癌基因
抑癌基因
表达的蛋白质是细胞正常 的生长和增殖所必需的。
表达的蛋白质能抑制细胞的生长 和增殖，或者促进细胞凋亡。

基因突变及修复课件

基因突变及修复课件

将待分离突变株的原 始菌株以合适的稀释 度涂布到野生型菌株 和突变株均能生长的 平板(含完全培养基)， 培养形成单菌落
通过一消毒“印章”将 平板菌落分别原位移 位到含完全培养基的 平板(c)和某一营养物 质缺乏的平板(d)
培养后对照两个平板上形成的单菌落，在完全培养基的平板 (c)上生长而营养物质缺乏的平板(d)上不生长的菌落即所需分 离的突变型，挑选菌落在完全培养基上分离纯化
基因突变及修复
一、基因突变的类型及其分离 二、基因突变的分子基础 三、DNA损伤的修复
基因突变及修复
二、基因突变的分子基础
突变
自发突变
环境因素的影响，DNA复制过程的偶 然错误等而导致，一般频率较低，通 常为10-10~10-6
诱 变 某些物理、化学因素对生物体的DNA
进行直接作用，突变以较高的频率产生
2、诱发突变(induced mutation) 常 用 诱 变 剂
(1) 碱基类似物：5-溴尿嘧啶(胸腺嘧啶类似物)和2-氨基嘌呤(嘌 呤类似物)
(2) 插入染料：插入DNA分子的碱基对，使其分开，导致DNA 在复制过程中滑动→移码突变，如溴化乙锭、吖啶橙等染料
(3) 直接与DNA碱基起化学反应的诱变剂：如亚硝酸、羟胺和烷 化剂等
基本培养基+ 少量组氨酸 +少量诱变剂
原理：(his-)菌株在不含 组氨酸的培养基中不能 生长，或只有极少数的 自发回复突变子生长， 如果回复突变率因某种 化学诱变剂(或待测物) 的作用而增加，那么这 种化学药物可判断为具 有致癌性
基因突变及修复
二、基因突变的分子基础
3、诱变剂与致癌物质——Ames试验
基因突变及修复
一、基因突变的类型及其分离

医学课件第二十一章基因突变


(二) 自发的化学变化 1.脱嘌呤
A
A
AT GT C
TACAG
AT GT C TACAG
A AT GGC TACAG
AT GT C TACAG
AT GT C TACAG
AT GGC TACCG
AT GCC TACAG
2.脱氨基
NH2
O
H
H
H
N
N
Deamination
HNO
HNO
Cytosine
Uracil
点发生的氨基酸的取代并不影响蛋白质的功能;
沉默突变（silent mutation）蛋白质中相应位点
是发生了相同氨基酸的取代，即同义突变。
移码突变（frameshift mutation）
回复突变（reverse mutation），
一类是正向突变（forward mutation）突变方 向是从野生型向突变型；另一种是回复突变， 其突变方向是从突变型向野生型
0．68nm
随机选择碱基 嵌入插入剂处
下一轮复制 5’ ATCAG C TTACT 3’ 3’TAGTC G AATGA 5’
(b)缺失碱基
模板链 5’ ATCAG T TACT3’
新合成链 3’TAGTC ATGA5’
插入剂失去
后复制
插入剂
5’ ATCAGTACT 3’ 3’TAGTCATGA 5’
点突变，碱基替换
转换 Py 与 Py，Pu 与 Pu 之间变换，多见 颠换 Py 与 Pu 之间变换，少见
移码突变
插入 1-2 个碱基 丢失 1-2 个碱基
发生移码
缺失突变
缺失大片段 DNA（十几到几千个碱基）
A

基因突变和DNA修复ppt课件


碱基修饰 形成碱基复合物，例如，8-羟基脱氧鸟嘌呤（离子辐射或活 性氧），6-烷基鸟嘌呤（烷基化试剂）
碱基交联 嘧啶二聚体和6-4光产物（UV）
碱基转换 C→U，A→I（自发脱氨基）
碱基错配 GT（4种dNTP浓度不平衡、碱基的互变异构或碱基之间的差 别不足）
DNA链断裂 因磷酸二酯键被破坏引起单链断裂或双链断裂（离子辐射或 特殊的化学试剂），因脱氧核糖环3号位发生断裂引起的 DNA链断裂（博来霉素）
22
突变对基因组的影响（P503)
n 同义突变(synonymous mutation) n 错义突变(missense mutation) n 无义突变(nonsense mutation) n 通读突变(readthrough mutation) n 移码突变(frameshift mutation)
在37 oC下生长正常,却不能在42 oC下生长; T4噬菌体
的某些突变株在25 oC下具有感染性,而37 oC下丧失
ppt课件.
30
形态突变型
即由突变而产生
个体或菌落形态所发生的非选择性突变
例: 孢子有无或颜色变化、鞭毛有无或荚膜 有无的突变，有时可引起菌落表观改变而具
有选择性。
ppt课件.
31
抗原性突变型
基因突变 导致菌体抗原结构发生变化 类型多：细胞壁成份改变或丧失、荚膜改变
或丧失及鞭毛的有无等。
ppt课件.
32
产量变异型
由基因突变所致的获得代谢产物的产量高于出发菌株之变异 株，常称产量突变株或高产菌株（high producing mutant）。
对应的生长因子后能从基本培养基中筛选出。
ppt课件.
28

基因突变(公开课)PPT课件

基因突变
资料
橘子 不可遗传的变异
枳 环境因素引起的
可遗传的变异
红 花 的 后 代 变 了 蓝 紫 色
蓝紫色花的 后代仍是蓝紫色
（一）பைடு நூலகம்物变异的类型
变
不可遗传的变异：
仅仅由环境不同引起，
异
的
类
基因突变
型 可遗传的变异： 基因重组
染色体变异
(二)基因突变 积极思维
镰刀型细胞贫血症的病因是什么?
圆饼型的红细胞 镰刀状的红细胞
7：基因突变的意义
基因突变可以产生新的基因，是生物 变异的根本来源，是生物进化的原材 料
例题分析
1：发生镰刀型细胞贫血症的根本原因 是基因突变，其突变方式是 （ B ） A：增添或缺失某个碱基对 B：碱基对发生替换改变 C：缺失一小段DNA分子 D：染色体缺失
2：下列有关基因突变的说法，不正确的是( B ) A. 自然条件下，一种生物的突变率是很低的
D. 图中基因的遗传遵循自由组合定律
4．人类的血管性假血友病基因位于第12 号染色体上，目前该病有20多种类型，这表 明基因突变具有（ C ）
A．随机性 B．可逆性 C．不定向性 D．普遍性
5. 基因突变发生在（ B ） A．DNA→RNA的过程中 B．DNA→DNA的过程中 C．RNA→蛋白质的过程中 D．RNA→携带氨基酸的过程中
生活习惯中哪些因素能够致癌呢？ 辐射、紫外线等 吸烟、烧烤食品 腌制食品
4：基因突变的原因 物理因素 化学因素 生物因素
资料一 低频性
基因 大肠杆菌组氨酸缺陷型基因 玉米的皱缩基因 小鼠的白化基因 人类色盲基因
资料二 随机性
突变率 2×10－６ 1×10－６ 1×10－5 3×10－5

遗传学基因突变课件.ppt

（3）无义突变（nonsense mutation）编码区的单碱 基突变导致终止密码子(UAG/UGA/UAA)的形成, 使 mRNA的翻译提前终止, 形成不完全的肽链.
遗传学基因突变
表 21-2 点 突 变 的 类 型 (以 Tyr的 密 码 子 为 例 ) 无 义 突 变 同 义 突 变 错 义 突 变
1.体细胞突变（ somatic mutation ）
• 一个祖先细胞由无性繁殖而产生的相同细胞群体叫 做一个克隆（clone) 。
• 体细胞突变常形成一个“突变体区”，体细胞突变 发生愈早， “突变体区”愈大。
• 体细胞突变不能遗传给后代，可通过有性途径传递。
2.生殖细胞突变（ germinal mutation ）
遗传学基因突变
遗传学基因突变
GC →→ → G-U→→→ A-U→→→A-U ↘→G-C ↘→A-T
AT →→ → H-T→→→ H-C→→→ H-C ↘→A-T ↘→G-C
遗传学基因突变
（3）氧化性损伤碱基（oxidatively damaged bases） • 活泼氧化物如超氧基（O2-），过氧化氢 （H2O2），氢氧基（-OH）对DNA本身的氧化 损伤，也能引起突变。
遗传学基因突变
5.致死突变（lethal mutation）： 是指能造成个体死亡的突变
• 显性致死突变：在杂合状态就有致死作用 • 隐性致死突变：在纯合时方有致死作用
6.条件致死突变（conditional lethal mutation)： 指在某些条件下能存活，而在某些条件下
表现致死效应。
遗传学基因突变
• 例如：玉米有高、矮秆变异类型，其它物种如水稻、 • 大麦、高粱、玉米等同样存在着这些变异类型。
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2.过程
E.coli中的切除修复
UvrA识别损伤部位， 并与UvrB结合
UvrA释放，UvrC结合
UvrC和UvrB在损伤处 两端各打开一个缺口 UvrD解链，释放伤链
3.特异性切除修复
不明显的损伤不能使DNA分子变形从而被普通 切除修复系统识别，需要特异性修复。
(1)糖基化酶修复：如果碱基损伤或错配，糖基 化酶可作用于N-糖苷键，使碱基释放，产生无 碱基(AP)位点, 再由AP内切酶修复系统修复。
4. 修复后释放酶
2. O6-甲基鸟嘌呤的修复
烷化剂引起的损伤 O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶 酶将甲基转移到自身的Cys残基上 甲基转移酶失活 ）
1.概念:（核苷酸外切修复、 暗修复）先在损伤的任何一 端打开磷酸二酯键，然后外 切掉一段寡核苷酸；留下的 缺口由修复性合成来填补， 再由连接酶将其连接起来。
1.概念: 通过对DNA的复制和同源链的重组，来 完成对损伤部位的修复，又称复制后修复。
2.特点:
① 修复过程伴随DNA的复制和重组； ② 仅修复新合成的不完整的单链，原先的损伤单
链仍然保留； ③部分重组蛋白的精确性差，修复的出错率较高。
3. 重组修复过程：
(1)复制：以损伤单链为模板 复制时，越过损伤部位，对应 位点留下缺口；未损伤单链复 制成完整双链。
2. 侏儒视网膜萎缩综合症 由紫外线引起的DNA损伤的切除修复系统有缺 陷引起。
3. 共济失调毛细血管扩张症 4. 早老症
1.光复活修复（photoreactivation repair） 在可见光存在的条件下，在光复活酶作用下
将UV引起的嘧啶二聚体分解为单体的过程。
5' 3'
hυ
3' 1. 损伤：
5' 形成嘧啶二聚体
2.光复合酶（PR酶）结合于 损伤部位
3. 酶吸收可见光切断嘧 啶二聚体之间的C-C共 价键,使二聚体变成单体
DNA损伤大体分为两大类
单个碱基改变影响DNA 序列但不改变DNA 的 整体结构
结构受到干扰可能对复制或转录产生物理性的损伤
（一）错配修复 （mismatch repair）
修复在复制中的碱基错配
利用甲基化区分old strand 和new strand Dam甲基化酶（Dam methylase）
可使DNA的GATC序列中腺嘌呤N6位甲基化
MutS二聚体识别 并结合错配位点
MutL二聚体结合 MutS
MutS移位到 GATC位点。
MutH在GATC位 点切开非甲基化 链
外切酶从GATC到 错配位点降解 DNA
由DNA聚合酶和 连接酶合成并连 接新链
（二）直接修复(Direct repair)
③在紧急情况下，细胞通过一定水平的变异来换 取细胞的幸存，有利于细胞逃生。
4.SOS系统的启动
A. SOS基因：recA基因、UvrA、UvrB、 UmuC等，也称din基因 (damage inducible gene)，为操纵子的结构基因；
B. lexA基因：产物是一种阻遏蛋白，正常情况 下结合在SOS系统各个基因的操纵子上，抑制基 因表达；
(2)重组：缺口单链与完整双 链中的母链重组，缺口转移到 母链，使损伤单链的互补链完 整，损伤单链仍然保留。
(3)再合成：转移后的缺口以 新互补链为模板聚合补齐。
（五）SOS修复
1.概念：
•SOS修复是在DNA分子受损伤的范围较大而且 复制受到抑制时出现的一种应急修复作用。
2.过程
①当DNA损伤较大时(如产生很多的T=T)，正 常的DNA聚合酶复制到损伤位点时，其活性受 到抑制；
(2)AP内切酶修复系统：也由内切、外切、聚合 和连接四种酶活性来完成，以修复AP位点。
碱基丢失
碱基缺陷或错配
糖基化酶
切开 AP核酸内切酶
结构缺陷 切开 核酸内切酶
切除 核酸外切酶
切除 核酸外切酶
特异性切除修复
修复 DNA聚合酶 连接 DNA连接酶
（四）重组修复 （recombination repair）
C. recA基因：应急状态下启动蛋白酶活性，水 解lexA蛋白，使SOS基因高效表达，从而启动 SOS修复系统。
（六）修复缺陷与人类疾病
1. 着色性干皮病 (XP, xeroderma pigmentosum) 位于1q的隐性基因控制，皮肤对阳光敏感伴 随神经系统疾病，由切除二聚体能力的缺损造成。
②短暂抑制后产生一种新的DNA聚合酶，催化 损伤部位DNA的复制，由于新的DNA聚合酶的 修复校正功能较低，新合成的碱基错配频率较 高，易引起突变。
3.特点
①修复系统需要在DNA分子受损伤的范围较大而 且复制受到抑制时才能够启动。
②修复系统对错配碱基的修复校正功能低下，从 而增加突变的频率。