第1节基因突变

1、,基因突变,北师大燕化附中 高彬,第四章 生物的变异,变 异,生物的亲子代之间以及子代个体之间存在或多或少的差异。,表现型,变异怎么产生？,表现型 = 基因型 + 环境,变异怎么产生？,可遗传变异,基因突变,染色体变异,基因重组,可遗传变异有哪些？,案例1 1910年,一个黑人青年发烧和肌肉疼痛,到医院看病, 经过检查发现,他患的是当时人们尚未认识的一种特殊的贫血症,镰刀型贫血症。,正常圆饼状红细胞,弯曲的镰刀状红细胞,1928年，进一步确定是单基因遗传病。 回忆：遗传病是由于什么造成的呢？ 遗传分析，是什么遗传病？,显性、隐性基因分别用A、a表示,正常人-A正常基因 患者-a患病基因,194

2、9年，美国化学家鲍琳通过电泳技术发现此病原因是患者红细胞中的血红蛋白结构改变。,正常人-正常血红蛋白 患者-异常血红蛋白,假说： 正常人（AA）含有正常血红蛋白，患者（aa）含有异常血红蛋白 。,演绎： 杂合子（Aa）含有哪种血红蛋白？,注：3号家族无患病史。,继续推理：基因与蛋白质之间存在某种关系。,1949年，鲍林发现杂合子的检测结果与另外两种人的血红蛋白以1：1的比例配成的混合物的检测结果非常相似。,？,正常人：AA-正常蛋白 杂合子：Aa-正常+异常蛋白 患者：aa异常蛋白,1950年，扎梅奇尼克首创了大鼠肝脏无细胞体系，并使用该体系解开了蛋白质生物合成中的一个个谜团，提供了蛋白质生物

3、合成的全新画面：氨基酸首先与ATP反应而活化，随后与tRNA（携带反密码）结合被运输到核糖体，通过与mRNA的密码子碱基配对而将氨基酸精确整合到蛋白质。 1958年，Weiss在原核生物中发现依赖于DNA的RNA聚合酶，60年代初，Jacob提出转录调节的操纵子学说，对原核生物的转录过程有全面了解。真核生物的转录过程相继被报道。,回忆：基因如何控制蛋白质表达？,mRNA,基因,根本原因,转录,翻译,CCT CTT CAG GGA GAA CTC,CCT CAT CAT GGA GTA CTC,为什么一个碱基对的改变就导致了氨基酸改变？,直接原因,1956年，科学家发现镰刀型贫血症的血红蛋白链上

4、第6个氨基酸谷氨酸被缬氨酸取代。,正常人 TTG-TAA-TAG-AAG-CCT-CAT AAC-ATT-ATC-TTC-GGA-GTA,患者 TTG-TAA-AAG-CCT-CAT AAC-ATT-TTC-GGA-GTA,案例2：囊性纤维病是北美白种人常见的一种遗传病，患者支气管内黏液增多，清除困难，细菌在肺部大量生长，最终使肺功能严重受损。此病的发生是转运氯离子的跨膜蛋白（CFTR蛋白）的基因结构改变导致。请根据材料，探究基因突变中碱基对发生了什么改变？解释此病发病的原因。,基因缺失3个碱基 CFTR蛋白结构异常，导致功能异常 患者支气管内黏液增多，导致感染,结构改变前的淀粉分支酶基因,结

5、构改变后的淀粉分支酶基因,案例3：豌豆中的蔗糖可被淀粉分支酶催化形成淀粉，淀粉能吸水膨胀，蔗糖却不能。淀粉含量高的豌豆能有效地保留水分，显得圆圆胖胖，而淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩。请解释淀粉支酶基因结构改变后豌豆由圆粒变为皱粒的原因。,插入800个碱基,表达淀粉分支酶,催化形成淀粉，保水,无淀粉分支酶,无淀粉，不保水,基因突变,基因的碱基对的缺失、增加、替换，使DNA分子中的核苷酸序列发生改变，因而引起基因结构的改变。,替换,增加,缺失,CCG ,正常DNA模板链 异常DNA模板链 异常mRNA 异常氨基酸,CCT,以下4个基因模板链中的某一位点的碱基分别被替换，多肽链会发生什么改变？

6、 基因1：第n个位点上的碱基G被T所替代 基因2：第n个位点上的碱基C被T所替代 基因3：第n个位点上的碱基A被T所替代 基因4：第n个位点上的碱基T被A所替代,正常氨基酸,GCA ,ATT ,ATA ,基因1,基因2,基因3,基因4,ATT,AAT,GTA,(1)第5个位点上的G 发生了缺失 (2)第9/10个位点上的GT发生了缺失 (3)第7/8/9位点上的ATG 发生了缺失,(4)第4和第5个位点之间插入1个碱基T (5)第8和第9个位点之间插入2个碱基TT,图中已经给出正常的DNA 分子的模板链碱基序列，当碱基按以下方式改变时，翻译成的多肽链会将如何变化? 写出变化后的DNA、RNA及

7、氨基酸。,酪氨酸,精氨酸,赖氨酸,正常氨基酸,基因突变一定会造成性状的改变吗？ 如果只涉及一个碱基对的替换、增加、缺失，对蛋白质的影响是否相同？ 增加或缺失几个碱基对，对蛋白质的结构影响较小，为什么？ 基因突变对蛋白质结构影响有几种情况？,基因突变可能导致蛋白质,小结：基因突变的影响有哪些？,结构不变 氨基酸序列变化 长度延长 提前终止,Thank you,基因突变 纤毛运动蛋白异常 呼吸道疾病 不孕,基因测序仪,CRISPR/ Cas9,2018年11月26日，深圳科学家贺建奎宣布全球首例免疫艾滋病的基因编辑婴儿在中国诞生，这次基因手术修改的是CCR5基因HIV病毒入侵机体细胞的主要受体。,2019年3月16日，日本理化研究组，报道首次将基因编辑