第七章遗传物质的改变

1、 第一节第一节 染色体畸变染色体畸变（chromosome aberrations）一、染色体结构的改变一、染色体结构的改变（1）缺失（）缺失（deletion或或deficiency）（2）重复）重复 (duplication)（3）倒位（）倒位（inversion）（4）易位（）易位（translocation） 缺失环缺失环 （三）三）. 易位（易位（translocation)1、概念及种类：、概念及种类：（1）易位（）易位（translocation)：染色体片段转移到非：染色体片段转移到非同源染色体上去。同源染色体上去。（2）相互易位（）相互易位（reciprocal transl

2、ocation)：非同源：非同源染色体相互交换染色体片段染色体相互交换染色体片段（3）非相互易位（）非相互易位（nonreciprocal translocation):单单向易位即转座向易位即转座(transposition)a b c d e fm n o pa b c d o pm n e fa b c d o p e fa b c d e fm n o pm n 1、 概念与类型概念与类型： 臂内倒位（臂内倒位（pracentric inversion） 臂间倒位（臂间倒位（pericentric inversion 倒位的产生：（倒位的产生：（1) 染色体纽结、断裂和重接染色体纽结、

3、断裂和重接 (2) 转座因子可引起染色体倒位转座因子可引起染色体倒位 (3) 自发倒位自发倒位: 沙门氏细菌的相转变沙门氏细菌的相转变 mu噬菌体的噬菌体的g片段的倒位片段的倒位 2、检出：、检出：倒位环倒位环(inversion loop) 倒位环倒位环(inversion loop) 二二. 染色体数目改变染色体数目改变1. 染色体组与染色体倍性染色体组与染色体倍性 2. 整倍体整倍体(euploid) 1）. 同源多倍体同源多倍体(autopolyploid) 2）. 异源多倍体异源多倍体(allopolyploid) 3）. 多倍体的诱发多倍体的诱发 4）. 多倍体的应用多倍体的应用（

4、1）三倍体无籽西瓜的培育（2）异源八倍体小黑麦的合成3. 非整倍体非整倍体(aneuploid) （一）染色体组与染色体倍性（一）染色体组与染色体倍性 （1）整倍体：整倍体（）整倍体：整倍体（euploid)指的是染色指的是染色体数目变异呈成套数目的改变；体数目变异呈成套数目的改变；（2）非整倍体：非整倍体）非整倍体：非整倍体(aneuploid)指的是指的是染色体数目变异不呈成套数目的改变，整倍体染色体数目变异不呈成套数目的改变，整倍体中缺少或增加一条或几条染色体的变异类型，中缺少或增加一条或几条染色体的变异类型， （二）（二） 整倍体整倍体(euploid)单倍体单倍体(haploid)或

5、称一倍体或称一倍体(monoploid): n二倍体二倍体(diploid): 2n, 多倍体多倍体(polyploid): 三倍体三倍体(triploid) 3n 四倍体四倍体(tetraploid) 4n 六倍体六倍体(hexaploid) 6n 八倍体八倍体(octploid) 8n 1）. 同源多倍体同源多倍体 具有具有3个以上相同染色体组的细胞或生物称个以上相同染色体组的细胞或生物称为同源多倍体为同源多倍体(autopolyploid) ，是由同种生物，是由同种生物的染色体加倍形成的：的染色体加倍形成的： 2）. 异源多倍体异源多倍体 异源多倍体异源多倍体(allopolyploid

6、): 两个不相同的物两个不相同的物种杂交，其杂种后代经染色体加倍而形成的种杂交，其杂种后代经染色体加倍而形成的多倍体。多倍体。如萝卜甘蓝：如萝卜甘蓝：萝卜萝卜rr(2n=18) x 甘蓝甘蓝bb(2n=18) 中间杂种中间杂种rb(2n=18) :不育不育 萝卜甘蓝萝卜甘蓝rrbb(4n=36)：可育：可育3）. 多倍体的诱发多倍体的诱发（1 1）物理方法：高温、低温、离心、超声）物理方法：高温、低温、离心、超声波、嫁接、切断等波、嫁接、切断等（2 2）化学方法：）化学方法：秋水仙素可以抑制细胞分秋水仙素可以抑制细胞分裂时纺锤体的形成，导致染色体加倍。裂时纺锤体的形成，导致染色体加倍。3. 非

7、整倍体非整倍体(aneuploid) 整倍体中缺少或者额外增加一条或几条染色体整倍体中缺少或者额外增加一条或几条染色体的变异类型：的变异类型：人类的非整倍体人类的非整倍体 21-三体：先天愚型三体：先天愚型(downs syndrome): 47 xx/xy +21 13-三体：三体：patau 综合症综合症: 47 xx/xy +13 18-三体：三体：edwards综合症综合症: 47 xx/xy +18 表 22-2 母亲年龄和 21-三体发生率的关系母亲的年龄21-三体发生率291/300030-341/60035-391/28040-441/7045-491/40incidence

8、of down syndrome births contrasted with maternal age. 第二节第二节 基因突变基因突变 基因突变基因突变(genic mutation)或点突变或点突变(point mutation)i. 基因突变的概说基因突变的概说ii.基因突变的性质基因突变的性质iii.基因突变的检出基因突变的检出iv.基因突变的分子基础基因突变的分子基础v.生物体的修复机制生物体的修复机制按发生突变的时间和细胞分类按发生突变的时间和细胞分类可发生在体细胞或生殖细胞中，两种突变有完全不同的后果。可发生在体细胞或生殖细胞中，两种突变有完全不同的后果。 （1）体细胞突变）体

9、细胞突变(somatic mutations): “突变体区突变体区”(somatic mutant) :在发育过程中，体细胞突变在发育过程中，体细胞突变事件发生的愈早，突变体区就会愈大，对表型的影响就愈大。事件发生的愈早，突变体区就会愈大，对表型的影响就愈大。 突变发生在一个不再分裂的细胞中，它对表型的影响可能突变发生在一个不再分裂的细胞中，它对表型的影响可能被忽略。引起癌症的突变被忽略。引起癌症的突变:如发生在原癌基因则引细胞发生不如发生在原癌基因则引细胞发生不可控制的分裂从而导致肿瘤的发生。可控制的分裂从而导致肿瘤的发生。体细胞突变一般不能遗传给后代。体细胞突变一般不能遗传给后代。 （2

10、）生殖细胞突变）生殖细胞突变(germinal mutation) ：如果突变的性细：如果突变的性细胞参与受精过程，那么突变基因就会传给下一代。如性连锁遗传胞参与受精过程，那么突变基因就会传给下一代。如性连锁遗传的血友病突变在欧洲王室通过维多利亚女皇在其整个家系中的遗的血友病突变在欧洲王室通过维多利亚女皇在其整个家系中的遗传。传。二二.基因突变的性质基因突变的性质(1).稀有性稀有性: 突变率突变率(mutation rate)很低，很低，高等生物：高等生物：10-510-10，细菌：，细菌：10-410-10(2).随机性：随机性：(3)可逆性可逆性： 正向突变正向突变(forward mu

11、tations) 反向突变或回复突变反向突变或回复突变(reverse or back mutations) 例如：大肠杆菌例如：大肠杆菌 his+ 410-8 his- 210-6 (4).多方向性：多方向性：复等位基因（复等位基因（multiple allele)aa1,a2,a3,an 例：例：abo血型遗传血型遗传:ia、ib i3个复等位基因个复等位基因 三、基因突变的分子基础三、基因突变的分子基础 按突变发生的原因分类：按突变发生的原因分类：自发突变自发突变(spontaneous mutation):在自然状况下发在自然状况下发 生的突变。生的突变。诱发突变诱发突变(induce

12、d mutation):有机体暴露在诱变剂中引起的突有机体暴露在诱变剂中引起的突变。变。 1.自发突变的分子机理自发突变的分子机理: 自发突变可能由自发突变可能由dna复制错误复制错误,自发损伤等多种原因引起自发损伤等多种原因引起. 1)dna复制中的错误复制中的错误: 碱基替换碱基替换(base substitution)dna复制过程中复制过程中,如果一对碱基被另一对碱基替换，如果一对碱基被另一对碱基替换， 造成造成dna遗传信息的改变。遗传信息的改变。碱基替换可以分为转换和颠换碱基替换可以分为转换和颠换:a. 转换转换(transitions):嘌呤替代嘌呤嘌呤替代嘌呤,或嘧啶替代嘧啶或

13、嘧啶替代嘧啶 ag 或或 ga tc 或或 ctb. 颠换颠换(tran versions):嘌呤替代嘧啶嘌呤替代嘧啶,或嘧啶替或嘧啶替代嘌呤代嘌呤 ac at ca , tac. 移码突变移码突变（frame-shift mutation）:在在dna复制复制中发生增加或减少一个或几个碱基对所造成的突变。中发生增加或减少一个或几个碱基对所造成的突变。移码突变可造成蛋白质分子发生较大的结构改变。移码突变可造成蛋白质分子发生较大的结构改变。 acg gct tca aag aac agg ctt caa aga acc a g t c 转换 颠换 图 21-1 转换与颠换 2.诱发突变诱发突变：

14、 是由各种诱变剂（物理或化学的）诱发的突变。是由各种诱变剂（物理或化学的）诱发的突变。1） 碱基类似物碱基类似物：与碱基结构类似，可替代正常碱基掺入与碱基结构类似，可替代正常碱基掺入dna分子，引起碱基替换。如分子，引起碱基替换。如5-溴尿嘧啶（溴尿嘧啶（bu）是胸腺嘧啶是胸腺嘧啶t的类似物，可掺入的类似物，可掺入dna分子中。分子中。bu有两种互变异构体酮式和烯有两种互变异构体酮式和烯醇式。酮式与醇式。酮式与a配对，而烯醇式与配对，而烯醇式与g配对，这样很容易引起配对，这样很容易引起g-c对与对与a-t对的互相转换。除对的互相转换。除bu外，外，5-溴脱氧尿苷（溴脱氧尿苷（brdu），），5

15、-尿嘧啶，尿嘧啶，5-氯尿嘧啶及其脱氧核苷。氯尿嘧啶及其脱氧核苷。2-氨基嘌呤（氨基嘌呤（2-ap）等都是）等都是碱基类似物。碱基类似物。2） 烷化剂烷化剂：通过改变碱基结构使：通过改变碱基结构使dna中的碱基发生烷化作用，中的碱基发生烷化作用，引起特异性错配，或脱引起特异性错配，或脱嘌嘌呤。包括芥子气，甲磺酸已酯（呤。包括芥子气，甲磺酸已酯（ems），），亚硝基胍亚硝基胍(ng)等。如等。如ems,使使g的的n位置带有已基（已烷化），成位置带有已基（已烷化），成为为7-已基鸟嘌呤，不与已基鸟嘌呤，不与c配对而与配对而与t配对，使配对，使g-c转换成转换成a-t。 3） 嵌合剂嵌合剂：啶类染料

16、的分子为平面结构，大小与碱：啶类染料的分子为平面结构，大小与碱基对差不多，可插入基对差不多，可插入dna双链核心堆积的碱基对之间，在嵌双链核心堆积的碱基对之间，在嵌入的位置引起单个碱基对的入的位置引起单个碱基对的 加加入或缺失，造成移码突变。如入或缺失，造成移码突变。如 啶橙，溴化已啶（啶橙，溴化已啶（eb），原黄素和黄素等。），原黄素和黄素等。4）紫外线（紫外线（uv）:可使可使dna产生很多光生成物，如环丁产生很多光生成物，如环丁烷嘧啶二聚体。烷嘧啶二聚体。5）电离辐射：电离辐射：使使dna分子发生氢键断裂，分子发生氢键断裂，dna单链或单链或双链断裂，碱基或糖基损伤，双链断裂，碱基或糖基

17、损伤，dna，蛋白质相互交联等。，蛋白质相互交联等。x射线，射线，射线等，具有较高的能量可引起原子的电离，导致射线等，具有较高的能量可引起原子的电离，导致dna的损伤，基因突变和染色体结构变异。的损伤，基因突变和染色体结构变异。6）黄曲霉素）黄曲霉素b1(afb1)：霉变的花生等食物中含有大量霉变的花生等食物中含有大量的的afb1 ，afb1是一种强致癌剂。可在是一种强致癌剂。可在g的的n-7位形成一个位形成一个加成复合物即产生无嘌呤位点，使加成复合物即产生无嘌呤位点，使g-c颠换为颠换为t-a，引起基因，引起基因突变。可导致肝癌。突变。可导致肝癌。 基因突变对遗传信息的影响基因突变对遗传信息

18、的影响1）碱基替换的影响）碱基替换的影响：单个碱基替换如发生在基因编码区，则会单个碱基替换如发生在基因编码区，则会改变一个密码子，可以引起蛋白质一级结构中某个氨基酸的变化。改变一个密码子，可以引起蛋白质一级结构中某个氨基酸的变化。（1）同义突变）同义突变(samesense mutation) ：遗传密码具有简遗传密码具有简并性，有时碱基替换使密码子改变但并不改变氨基酸。如并性，有时碱基替换使密码子改变但并不改变氨基酸。如gaugac，但仍是天冬氨酸，无突变效应，密码子的简并，但仍是天冬氨酸，无突变效应，密码子的简并性大大削弱了突变的危害性，是性大大削弱了突变的危害性，是dna的容错机制。的容错机制。（2）错义突变）错义突变（missense mutation）：指碱基替换密码子：指碱基替换密码子改变引起氨基酸的改变。错义突变使蛋白质一级结构改变，导致改变引起氨基酸的改变。错义突变使蛋白质一级结构改变，导致