第二章基因突变及其机制微生物遗传育种课件.ppt

2第一节突变类型3一、突变类型（一）按突变发生原因分类 自发突变(spontaneous mutagenesis)：未经任何人为的处理而自然地发生的突变，称为自发突变。诱发突变(induced mutagenesis)：由人们有意识地利用物理或化学手段引起的突变称为诱发突变。诱发突变的频率要远远高于自发突变频率 4（二）、按变化范围分突变类型 突变可以发生在染色体水平或基因水平，发生在染色体水平的突变称为染色体畸变，发生在基因水平的突变称为基因突变。5 染色体畸变（chromosome aberration)染色体数目的变化或染色体结构发生较大片段的异常改变。染色体数目的变化 整倍体(euploidy)：含有完整的染色体组 单倍体（n）：haploid 二倍体（2n）：diploid 三倍体（3n）：triploid 四倍体（4n）：tetraploid6 非整倍体 aneuploidy：含有不完整状态的染色体组，一般是指二倍体中成对染色体成员的增加或减少。单体（二倍减一，monosomic diploid):2n-1 缺体（二倍减二，nullisomic dilpoid):2n-2 三体（二倍加一，trisomic diploid):2n+1 四体（二倍加二，tetrasomic diploid):2n+2 双二倍加一（double trisomic）:2n+1+1 部分二倍体（merodiploid）：细菌等原核生物中由一整条染色体和外来的一个染色体片段所构成的不完整二倍7染色体结构的变化 染色体结构的改变，多数是染色体或染色单体遭到巨大损伤产生断裂，而断裂的数目、位置、断裂端连接方式等造成不同的突变 包括染色体缺失、重复、倒位和易位等 涉及到DNA 分子上较大范围的变化，往往会涉及到多个基因。8b fa-缺失 b-重复 c-倒位 d-相互易位 9染色体结构的变化 缺失 deficiency：是染色体片段的丢失。细胞学效应：缺失环遗传学效应：这种突变往往是不可逆的损伤，其结果会造成遗传平衡的失衡。重复 repetition：是染色体片段的二次出现。细胞学效应：重复环遗传学效应：这种突变有可能获得具有优良遗传性状的突变体。10 倒位 inversion：是指染色体的片段发生了180 的位置颠倒 细胞学效应：倒位环遗传学效应：造成染色体部分节段的位置顺序颠倒，极性相反。易位 translocation：是指一个染色体的一个片段连接到另一个非同源染色体上。相互易位 reciprocal translocation：两个非同源染色体间相互交换一部分。相互易位的细胞学效应：十字型图象相互易位的遗传学效应：相应基因表达出现异常11 基因突变（gene mutation）基因突变是指一个基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变，包括一对或少数几对核苷酸的缺失、插入或置换，分为碱基置换和移码突变。染色体局部座位内的变化点突变point mutation：单碱基对的置换突变发生在一个基因范围内。多位点突变：突变超出一个基因范围。12 碱基置换 base pair substitution DNA 链上一个碱基对为另一碱基对所取代叫碱基置换 转换 transition：DNA 链中一个嘌呤（嘧啶）被另一个嘌呤（嘧啶）所置换。颠换 transversion：DNA 链中一个嘌呤（嘧啶）被一个嘧啶（嘌呤）所置换。1313141516171819202122232425262728表现型或基因型 表示符号表现型具有合成或利用某种物质的能力缺乏合成或利用某种物质的能力具有对某种抗生素的抗性具有对某种抗生素的敏感性SubSubAntrAnts基因型能够合成或利用某种物质的野生型基因影响合成或利用某种物质的突变基因突变的subA基因subA基因的63号突变具有温度敏感表型的subA基因突变SubSubsubAsubA63subA（Ts）29303132波动实验fluctuation test 33培养皿编号培养皿上菌落数样品来自同一培养物 样品来自不同培养物1 14 46 4 1 1 02 15 56 2 0 0 03 13 52 2 3 0 04 21 48 1 0 7 05 15 65 5 0 0 86 14 44 2 5 303 17 26 49 4 0 0 08 16 51 2 5 0 19 20 56 4 0 3 010 13 47 7 6 48 1511 107 1 012 0 4 013 0 1914 0 015 1 016 0 1717 0 1118 64 019 0 020 35平均值 16.7 51.4 3.3 11.35 30 3.8方 差 15 27 3.8 694 6620 40.834涂布实验35影印培养replica plating 实验3637一些细菌的抗药性基因的突变率 38394041g 1 2 3 4N N 2N 4N 8N 16NM mN 2mN+2mN 8mN+4mN 24mN+8mNM/N m/2 m 3m/2 2m42444546474849正向突变回复突变 5051不对应性、自发性、稀有性、独立性、稳定性、可逆性、诱变性5253545556 DNA 分子所携带的转座因子可以造成插入突变 转座（transposition）：DNA 序列通过非同源重组的方式，从染色体的某一部位转移到同一染色体上另一部位或其它染色体上某一部位的现象。转座因子（transposable element，TE）转座因子包括原核生物中的插入序列、转座子以及转座噬菌体（如E.coli 的Mu 噬菌体）等 5758滑移错配（slipped mismatching）（1）缺失 59DNA 中正常的碱基配对60616263646566676869 在DNA 复制过程中取代正常碱基，整合进DNA 分子 它们产生异构体的频率高，出现碱基错配的概率也高碱基类似物是如何提高突变频率的?70 5-溴尿嘧啶（5-BU）的结构71 5-溴尿嘧啶（5-BU）的碱基配对7273G CG BUeG CG BUeG CA=TA=BUkA:TA:BUkA:TG BUeA:TG CG BUe G CA=T5-BU 掺入错误A:T G C747576（a）亚硝酸（b）羟胺（c）甲基磺酸乙酯（d）N-甲基-N-硝基-N-亚硝基胍 7778 亚硝酸的脱氨基作用及其诱发的突变 79A:T G C80818283Alkylated basesalkylating agents部分烷化剂 和 烷化碱基84Chemical reactivity of bases is responsible for some DNA lesion 碱基中最容易发生烷化作用的是嘌呤类 鸟嘌呤N7是最易起反应的位点 8586 烷化鸟嘌呤的碱基配对 87GC就可能变为任何碱基对 888990烷化剂名称理化特性 pH7 水中半衰期/h分子量状态 水溶性 溶点或沸点 20 30 37甲基磺酸乙酯(EMS)无色液体 约8%沸点8586/10mmHg 93 26 10.4 124乙烯亚胺(EI)无色液体 易溶于水 沸点56/760mmHg 43亚硝基乙基脲(NEU)粉红色液 约5%沸点53/5mmHg 84 117亚硝基甲基脲(NMU)黄色固体 35 103硫酸二乙酯(DES)无色油状物 不易溶 3.34 1 0.5亚硝基胍(NTG)黄色固体 熔点118 烷化剂的某些性质91溴化乙锭（EtBr）9293949596979899100101102103104诱变剂 在DNA上的初级效应 遗传反应碱基类似物 掺入作用 AT GC转换羟胺 同胞嘧啶起羟化反应 GCAT转换亚硝酸A、C的脱氧基作用DNA交联ATGC转换缺失烷化剂烷化碱基（主要是G）而导致：脱嘌呤作用；烷化碱基的互变异构作用；DNA链的交联作用；糖-磷酸骨架的断裂碱基置换（AT GC转换、ATTA颠换、GCCG颠换）及染色体畸变吖啶类 个别碱基的插入或缺失 移码突变紫外线照射形成嘧啶二聚体；形成嘧啶的水合物；DNA交联；DNA断裂ATGC转换、ATGC颠换、及移码突变电离辐射脱氧核糖-碱基之间化学键及脱氧核糖-磷酸之间化学键的断裂；通过自由基对DNA的作用AT GC转换、移码突变及染色体畸变105106107突变生成过程108109110111112113 DNA 聚合酶的35 核酸外切酶活性 114115尿嘧啶-N-糖基酶系统的修复过程MutSMutLMutSMutH118119光复活作用120121 UvrABC 限制性内切酶切除修复系统 122Uvr系统负责切除大量的胸腺嘧啶二聚体 123124复制后重组修复机制 重组修复127128精品课件！精品课件！131