《吴琼基因突变》PPT课件.ppt

The capacity to blunder slightly is the real marvel DNA.Without this special attribute ,we would still be anaerobic bacteria and there would be no music. Lewis Thomas,基因突变,以突变研究基因的结构与功能,基因突变？,Mutation是什么？ Mutation是如何发生的？ Mutation发生的原因是什么？ Mutation对生物体产生了什么样的影响？ Mutation使我们了解了基因的什么特性？,一、对突变的认识,1901年De.vries 在他的突变学说中首次使用了mutation 一词。 细菌研究中有关“ 适应”与“突变” 的争论。 细菌动力学提出的非遗传学的药物适应理论。 Luria.S.E 和Delbruck.M 细菌从病毒抗性到对病毒敏感性的突变,适应论者的实验： 用少量DDT放到果蝇培养瓶内，连续培养十几代，果蝇群体的抗药性增加几百倍。,适应？突变？,支持突变的实验,Salvador Luria和Max Delbruckd的突变实验（1943年）,老虎机与基因突变,影印培养法,Lederberg, 1952年,二、基因突变的概念和特征,概念及其类别 1 概念 point mutation Mutations:Are heritable changes in base sequences that modify the information content of DNA. 2 类别 * 根据基因突变的起源 a 自发突变 spontaneous mutation b 诱发突变 induced mutation * 根据突变后不同的表现型改变 a 可见突变 b条件致死突变 c 致死突变 d 生化突变,突变的DNA变化,点突变 碱基替换 转换：嘌呤与嘌呤，嘧啶与嘧啶（多见） 颠换：嘌呤与嘧啶（少见） 移码突变 插入、丢失12个碱基 缺失突变 缺失大片段DNA,突变的DNA变化,基因突变的一般特征,突变频率 一个世代或一段时间内发生突变的个体占总体数目的比例。,(1)体细胞的基因突变 (2)性细胞基因突变,基因突变的时期和部位,基因突变的多方向性,基因突变的重演性 突变的平行性 亲缘关系相近的物种因遗传基础近似，往往发生相似的基因突变。,突变的有利性与有害性,突变的重演性和平行性,forward mutation , reverse mutation,基因突变的可逆性,E.coli his+,his-,正突变和回复突变哪个频率高？为什么？,基因突变的表现,为什么一些突变是显性的？,显性突变,Dominance, Recessive and Incomplete dominance,为什么一些突变是隐性的？,三、基因突变测定,基因突变测定的一般内容 1 测定变异是否真实遗传 2 测定是隐性还是显性 3 突变频率 突变型的检出 1 链孢酶生化突变的测定 2 果蝇突变型的测定,链孢酶突变的测定与应用,果蝇性连锁突变的测定,测定果蝇性连锁致死突变的ClB法（常用于鉴定X染色体上的突变），H. J. Muller,果蝇常染色体突变检出,平衡致死系的构建： 翘翅(cy+/+)星眼(+S/+) 翘翅星眼(cy+/+S) ?,果蝇常染色体突变检出,四、基因突变的分子基础,自发突变 DNA复制错误 自发损伤 非对等交换 转座子,碱基变化,不对等交换和转座,诱发突变物理及化学诱变,射线，高能粒子 碱基类似物 烷化剂 嵌合剂,诱变因素及其作用,物理诱变因素 射线的类别 电离射线 ：、射线和不同能量的的中子等粒子辐射，还包括射线和 X射线等电磁波辐射。 非电离辐射：能量小，不足以引起物质电离，如紫外线。 辐射对遗传物质的作用,物理学效应： 电离和激发的直接作用,电离辐射对遗传物质的作用,化学效应：(间接),电离辐射的化学效应,水的射解 H2O 电离辐射 H2O+ e H2O + e H2O H2O+ H2O H+ + OH0 H2O- H2O OH- + H0 H+ + OH- H2O,自由基反应,自由基互起反应： H0 + OH0 H2O H0 + H0 H2 OH 0 + OH0 H2O2 过氧化氢酶解和过氧基生成： 2H2O2 过氧化氢酶 2H2O + O2 H0 +O2 HO02,辐射对遗传物质的诱变作用,放射生物学的时间效应,电离辐射效应的两点表现,a . 突变与剂量的关系 b. 辐射的累积作用,剂量与剂量率,剂量： 受照射物质每一单位质量所吸收的能量数。 D H= M 剂量单位 ： R(伦琴) 1R=2.58x104 c/kg rad(拉德) 1rad=102Gy , 1Gy=1J/kg 剂量率（照射强度）：单位时间内所接受的剂量。R/min 或R/h,常用射线,1 x射线 , 射线 属于电磁辐射。 X射线 由X射线机发出，属核外产生的射线，波长范围200.06Ao 穿透力不很强，易防护。 射线 由放射性元素 60Co 、 127Cs等产生，波长范围在1Ao以下，穿透力强，主要用于外照射。 2 射线是带负电的电子流，常由32P、 35S等同位素核衰变产生能量较低，做内照射。 3 中子 从235U原子反应堆中产生，依能量大小可以分为快中子、 慢中子、热中子等。中子不带电，所以很容易穿过任何元素的核，在中子的作用下，可以发射出光量子、质子和粒子的核反应。,非电离辐射对遗传物质的作用,紫外线是一种电磁波，能量(3-5eV) 长波紫外（UVA，320400nm) 中波紫外（UVB，280320nm) 短波紫外（UVC，200280nm) 直接作用、间接作用,紫外线的碱基损害,紫外辐射引起的皮肤损害,日晒伤 慢性日光性皮肤损伤 多形性日光疹 外源性光感性皮炎 Bloom综合症 Cockayne综合症 着色性干皮症,辐射引起DNA分子结构的多种变化,环境低水平辐射刺激生命活动,辐射兴奋代谢理论 低水平辐射刺激生长、繁衍,化学诱变因素,1 化学诱变的意义 拟辐射物质，损伤小、突变谱不广、特异性 2 化学诱变因素的类别及其作用 第一类 烷化剂 如乙烯亚胺(EI)、硫酸二乙酯(DES) 、甲基磺酸乙酯(EMS)、 亚硝基甲脲(NMU)等。 第二类 碱基类似物 如 5-溴尿嘧啶(5-BU)、2氨基嘌呤(AP)等。 第三类 能引起DNA分子中碱基增、减的物质 如丫啶类染料、ICR类化合物(氮芥类衍生物),诱变作用的分子机制,碱基替代 transition transversion,5溴尿嘧啶诱发的碱基对转换,亚硝酸的作用,碱基替代的遗传表现,(1)产生终止密码 nonsense mutation DNA -ATG- -ATT- mRNA -UAC- -UAA- protein Tyr stop (2)产生新密码 missense mutation,人血红蛋白 链第63位氨基酸,镰刀形贫血病的氨基酸变化,简并性减少了氨基酸替代,密码改变但氨基酸不改变,碱基替代突变的抑制突变,无义突变的抑制突变,错义突变的抑制突变,移码突变,突变热点和增变基因,Hot spots of mutations（突变热点） (S.Benzer) T4phage 诱变筛选出1500个rII 基因突变体。 rIIA 包含1800bp, rIIB包含850bp。但是rIIA 有200个突变位点，rIIB有108个突变位点。 突变热点形成的原因可能是5甲基胞嘧啶(MeC)的存在。 C U (氧化脱氨) MeC T (氧化脱氨) Mutator genes（增变基因） DNA 多聚酶基因 dam基因,突变告诉我们什么？,突变是怎样产生的？ 突变的特性有什么？ 突变如何表现？ 突变的分子基础是什么？ 诱变如何产生？ 基因突变与染色体畸变的联系、区别？,基因突变与人类健康,fragile X syndrome 橙剂遗祸 血友病 肥胖基因,人类中某些遗传病 的突变频率,白化病 28x10-6 苯丙酮尿症 25x10-6 血友病 27x10-6 色盲 28x10-6 鱼鳞病 11x10-6 肌肉退化症 43x10-6 小眼球症 5x10-6,fragile X syndrome,Amplification of the triplet repeat CGG correlates with the fragile X syndrome FMR-1: Fragile -x-associated mental retardation,fragile X染色体,越战遗祸,(2000.4.1参考消息) 橙剂,维多利亚家谱,肥胖症与基因,ob（obese）基因,基因突变及应用,突变修复、突变对基因结构影响和诱变育种,一、突变形成与DNA损伤修复,光复活酶修复 Photoreactivation 波长400nm可见光激活,Excision repair,切除修复,DNA修复系统,recombination repair,重组修复,SOS修复 SOS修复系统是一种旁路修复系统。 错误修复引起的突变 诱变剂启动复制后修复体系。,SOS修复与错误修复,二、突变技术的应用,定点突变 (site-directed mutagenesis) PCR技术用于定点突变,M13噬菌体用于定点突变,通过突变了解基因结构及功能,互补测试绘制遗传图,果蝇眼色的突变互补测试,互补测试绘制遗传图,重组如何产生回复突变？,诱变育种,植物辐射育种 (1)辐射育种的特点 扩大突变谱、 缩短育种时间、有效改善品质、促进远缘杂交 (2)辐射材料的选择：