医学遗传学第七章 基因突变 ppt课件

第七章 基因突变第一节 基因突变的概说第二节 基因突变与性状表现第三节 基因突变的分子基础第四节 生物体的修复机制第五节 基因突变的检出1第一节 基因突变的概说一、基因突变率二、体细胞突变与生殖细胞突变三、基因突变的时期四、突变的类型五、突变的特征2一、基因突变率突变的概念 基因突变 （ gene mutation） 基因突 变 （ gene mutation）： 是指一个基因内部可以 遗传 的 结 构改 变 ，是基因分子内部在某种条件作用下所 发 生的一个或几个核苷酸的改 变 ， 导 致 结 构蛋白或 酶 的改 变 ，从而影响有机体的大小、品 质 、 颜 色、 结构和生 长 率等性状的改 变 。 基因突 变 一般在染色体 结 构上是看不到的，所以又称点突 变 （ point mutation）。第一节 基因突变的概说 一、基因突变率二、体细胞突变与生殖细胞突变三、基因突变的时期 四、突变的类型五、突变的特征34 突变体（ mutant） 或称突变型 。由于基因突变而表现突变性状的细胞或个体。突变率（ mutation rate） 的估算突变率的估算因生物生殖方式而不同： 有性生殖的生物。 是用每一配子发生突变的概率， 即用一定数目配子中的突变配子数表示。第一节 基因突变的概说 一、基因突变率二、体细胞突变与生殖细胞突变三、基因突变的时期 四、突变的类型五、突变的特征 5n 举例：玉米子粒 7个基因的自然突变率，彼此各不相同（表 7-1）n 高等植物中基因突变率为 110 -5-110 -8，即在十万至一亿个配子中只有一个发生突变，可见自然突变的频率很低。第一节 基因突变的概说 一、基因突变率二、体细胞突变与生殖细胞突变三、基因突变的时期 四、突变的类型五、突变的特征6n 表 玉米子粒 7个基因的自然突变率n 基 因 表现的性状 测定配子数 观察到的 每百万个配 子n 突变数 中平均突变 率n R 子 粒 色 554,786 273 492.0n I 抑制色素的形成 265,391 28 106.0n Pr 紫 色 647,102 7 11.0n Su 非 甜 粒 1,678,736 4 2.4n Y 黄 胚 乳 1,745,280 4 2.2n Sh 饱 满 粒 2,469,285 3 1.2n Wx 非 糯 性 1,503,744 0 07 无性繁殖的细菌。用每一细胞世代中每一细菌发生突变的概率，即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。举例：大肠杆菌链霉素抗性基因 strR为 410 -10乳糖发酵基因 lac-为 210 -7细菌一般基因突变率为 110 -4-110 -10，变异幅度很大。第一节 基因突变的概说 一、基因突变率二、体细胞突变与生殖细胞突变三、基因突变的时期 四、突变的类型五、突变的特征8n 二、 体细胞突变与生殖细胞突变n 1、体细胞突变n 克隆 （ clone)： 一个祖先细胞由无性繁殖而产生的相同细胞群体。n 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。n 体细胞突变不能遗传给后代，可通过有性途径传递。n 2、生殖细胞突变n 发生在种系中，可通过参与受精而传给下一代。9二、基因突变的时期时期在任何时期都可发生，即体细胞和性细胞都能发生突变。基因突变通常是独立发生的。体细胞和性细胞突变频率性细胞的突变频率比体细胞高，这是因为性细胞在减数分裂末期对外界环境条件具有巨大的敏感性。第一节 基因突变的概说 一、基因突变率二、体细胞突变与生殖细胞突变三、基因突变的时期 四、突变的类型五、突变的特征10性细胞和体细胞突变的传递与表现 性细胞如果是显性突变 aaAa ， 可通过受精过程传递给后代，并立即表现出来。如果是隐性突变 AAAa ， 当代不表现，只有等到第二代突变基因处于纯合状态才能表现出来。第一节 基因突变的概说 一、基因突变率二、体细胞突变与生殖细胞突变三、基因突变的时期 四、突变的类型五、突变的特征11体细胞显性突变，当代表现，同原来性状并存，形成镶合体。突变越早，范围越大，反之越小。果树上许多 “芽变 ”就是体细胞突变引起的，一旦发现要及时扦插、嫁接或组培加以繁殖保留。 “芽变 ”在育种上很重要，有不少新品种是通过芽变选育出来的，如温州早桔就是源于温州密桔的芽变。第一节 基因突变的概说 一、基因突变率二、体细胞突变与生殖细胞突变三、基因突变的时期 四、突变的类型五、突变的特征12表 7-1 玉米子粒 7个基因的自然突变率基 因 表现的性状 测定配子数 观察到的 每百万个配子突变数 中平均突变率R 子 粒 色 554,786 273 492.0I 抑制色素的形成 265,391 28 106.0Pr 紫 色 647,102 7 11.0Su 非 甜 粒 1,678,736 4 2.4Y 黄 胚 乳 1,745,280 4 2.2Sh 饱 满 粒 2,469,285 3 1.2Wx 非 糯 性 1,503,744 0 013基因突变的时期与表现1. 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。2. 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。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： 14高等生物基因突变时期与性状表现突 变时期 显 性突 变隐 性突 变(或下位性突 变 )高等生物 性 细 胞 突变当代表现突变性状。突变当代不表现突变性状，其自交后代才可能表现突变性状。体 细 胞 突变当代表现为嵌合体，镶嵌范围取决于突变发生的早晚。突变当代不表现突变性状，往往不能被发现、保留。低等生物(单倍体)有性生殖 表现突变性状 表现突变性状无性生殖 表现突变性状 表现突变性状15n 四、突变的类型n 1、 根据突变的分子机理，突变可分为以下三种： 转换（ transition）： 指分子中的嘌呤为另一种嘌呤或嘧啶为另一种嘧啶所取代而引起的突变。 颠换（ transversion），指 DNA分子中的嘌呤被嘧啶取代或嘧啶被嘌呤取代所引起的突变。 移码突变（ frameshift mutation）： 指分子中插入或缺失一个或少数几个核苷酸，使整个阅读框改变而引起的突变。16n 根据突变引起的表型特征，可将突变分为： 形态突变（ morphological mutation）， 或称可见突变 ， 是泛指能造成外形改变的突变。 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（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）。 3条件致死突变（ conditional lethal mutation)： 指在一定条件下表现致死效应，而在其它条件下可以存活的突变。 4生化突变（ biochemical mutation)： 指没有形态效应，但导致某种特定生化功能改变的突变。17n 与突变有关的几个概念 同义突变（ same sense or synonymous mutation）： 指虽然基因已发生突变，但仍编码同一种氨基酸，这是因为密码子有简并性。 无义突变（ nonsense mutation）： 是指由于突变而使其某一编码子突变为终止密码子（ UGA,UAG， UGG）。 错义突变（ mis-sense mutation）： 又称歧义突变，是指由于突变而导致多肽链上氨基酸的改变，大多数的突变属于此类。 延长突变（ elongation mutation）： 这是一类刚好与无义突变相反的突变，是由于终止密码子突变为编码子，使肽链延长。 18回复突变（ back or reverse mutation）：是指由突变型四复为野生型的突变。 抑制基因突变（ suppressor mutation）：是指一个基因的突变表型可因另一基因的突变而发生改变，后一个基因就称为抑制基因。 极性突变（ polarity or polar mutation）：指操纵子中靠近操纵基因的结构基因发生突变（无义突变），除了影响它自身外，还将影响下游基因听编码的蛋白质的量，这种现象称为极性效应，这种突变就称为极性突变。 19五、 基因突变的一般特征1、突变的重演性和可逆性2、突变的多方向性和复等位基因3、突变的有害性和有利性4、突变的平行性5、突变的稀有性第一节 基因突变的概说 一、基因突变率二、体细胞突变与生殖细胞突变三、基因突变的时期 四、突变的类型五、突变的特征201、突变的重演性和可逆性重演性同一突变可以在同种生物的不同个体间多次发生，称突变的重演性 。表 7-1列举玉米子粒的 7个基因的前 6个在多次试验中都出现过类似的突变。第一节 基因突变的概说 一、基因突变率二、体细胞突变与生殖细胞突变三、基因突变的时期 四、突变的类型五、突变的特征21可逆性显性基因 A可以突变为隐性基因 a，反之亦可。通常把 Aa 称为正突变，aA 为反突变。（ 通常用 u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第一节 基因突变的概说 一、基因突变率二、体细胞突变与生殖细胞突变三、基因突变的时期 四、突变的类型五、突变的特征22正反突变的频率不一，一般正 反 , 即 UV， 原因野生型内基因座都可能发生突变，但回复只有已改变的基因再返回。第一节 基因突变的概说 一、基因突变率二、体细胞突变与生殖细胞突变三、基因突变的时期 四、突变的类型五、突变的特征232、突变的多方向性和复等位基因多方向性Aa 1， Aa 1， Aa 2， Aa n复等位基因定义：位于同一基因座位上的各个等位基因。24如上， A、 a1、 a2、 a n彼此组成一对等位基因，它们全体组成复等位基因。复等位基因存在于同一类型的不同个体里如 AA， Aa1， a2 a3， aman 举例玉米自交不亲和性有 25个复等位基因， S1 S2 S 1525人类的 ABO血型遗传 三个等位基因 IA、 IB、 iIA、 IB对 i为显性， IA和 IB无显性隐性关系，可各自发生作用，组成 6种基因型和 4种表现型表现型（血型） 基因型A IAIA ， IAB IB IB ， IBAB IA IBO ii26P OO血型 ABO血型ii ii IA IB ii 配子 i i配子 IA IB iF1 iiO血型 IAi IBiA型 B血型27人类 ABO血型的复等位基因人类红细胞表面抗原的特异性由 3个复等位基因 IA， IB， i决定。其中 IA， IB对 i均为显性；IA， IB间为共显性。3种基因两两组合可能形成 6种基因型、 4种红细