遗传学第二章精选文档.ppt

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1、遗传学第二章本讲稿第一页，共十九页突变突变(mutation)(mutation)：包括基因突变和染色体畸变包括基因突变和染色体畸变基因突变基因突变(gene mutation)(gene mutation)：是指是指DNADNA分子中的核苷酸顺序发生改变，分子中的核苷酸顺序发生改变，使遗传密码编码产生相应的改变，导致组成蛋白质的氨基酸使遗传密码编码产生相应的改变，导致组成蛋白质的氨基酸发生变化，以致引起表型的改变。发生变化，以致引起表型的改变。自发突变或自然突变自发突变或自然突变(spontaneous mutation)(spontaneous mutation)：在没有人工特设的诱在没有

2、人工特设的诱变条件下，由外界环境的自然作用或生物体内的生理和生化变条件下，由外界环境的自然作用或生物体内的生理和生化变化而发生的突变。突变频率很低。变化而发生的突变。突变频率很低。诱发突变诱发突变(induced mutation)(induced mutation)：人工运用物理、化学或生物的方法所诱人工运用物理、化学或生物的方法所诱导的突变。突变频率大大提高。导的突变。突变频率大大提高。生殖细胞突变生殖细胞突变(germinal mutation)(germinal mutation)和和体细胞突变体细胞突变(somatic mutation)(somatic mutation)称为突变体

3、称为突变体（mutantmutant）：携带突变：携带突变GeneGene的细胞或个体的细胞或个体。称为野生型称为野生型（Wild typeWild type）：未突变未突变GeneGene的细胞或个体的细胞或个体。基本概念基本概念本讲稿第二页，共十九页辐射诱变辐射诱变 紫外线：引起紫外线：引起DNADNA同一条链上的相邻的两个嘧啶碱基共价结合，同一条链上的相邻的两个嘧啶碱基共价结合，形成嘧啶二聚体。形成嘧啶二聚体。T=TT=T 电离辐射：引起染色体断裂而产生缺失电离辐射：引起染色体断裂而产生缺失化学诱变化学诱变 碱基类似物碱基类似物:渗入到新合成的子链中，引起碱基的转换渗入到新合成的子链中，

4、引起碱基的转换 5-5-溴尿嘧啶溴尿嘧啶(5-BU(5-BU，与，与T T相似相似)，2-2-氨基嘌呤氨基嘌呤(2-AP(2-AP，与嘌呤碱基相似，与嘌呤碱基相似)碱基修饰剂碱基修饰剂：对碱基进行化学修饰，引起转换。：对碱基进行化学修饰，引起转换。亚硝酸等亚硝酸等 DNA DNA插入剂插入剂:诱发移码突变。诱发移码突变。吖啶类染料等吖啶类染料等诱发突变的分子机制诱发突变的分子机制本讲稿第三页，共十九页突变的分子基础突变的分子基础碱基替换碱基替换(base substitution)(base substitution)移码突变移码突变(frameshift mutation)(frameshi

5、ft mutation)动态突变动态突变(dynamic mutation)(dynamic mutation)本讲稿第四页，共十九页碱基替换碱基替换(base substitution)(base substitution)一种碱基被另一种碱基替换，又叫点突变一种碱基被另一种碱基替换，又叫点突变(point mutation)(point mutation)。有两。有两种形式：种形式：转换转换(transition)(transition)：DNADNA分子中一个嘌呤被另一个嘌呤替代或一分子中一个嘌呤被另一个嘌呤替代或一个嘧啶被另一个嘧啶所替代。个嘧啶被另一个嘧啶所替代。AGAG或或TCTC

6、颠换颠换(transversion)(transversion)：DNADNA分子中一个嘌呤被嘧啶替代或一个分子中一个嘌呤被嘧啶替代或一个嘧啶被嘌呤所替代。嘧啶被嘌呤所替代。ATAT，ACAC，GTGT，GCGC 转换转换：嘌呤：嘌呤 嘌呤，嘧啶嘌呤，嘧啶 嘧啶嘧啶 颠换颠换：嘌呤：嘌呤 嘧啶嘧啶 突变种类突变种类本讲稿第五页，共十九页碱基替换的三类遗传学效应碱基替换的三类遗传学效应同义突变同义突变(samesense mutation)(samesense mutation)：碱基替换后的密码子仍然编码同碱基替换后的密码子仍然编码同一氨基酸的突变，不影响蛋白质的正常功能。一氨基酸的突变，不影

7、响蛋白质的正常功能。错义突变错义突变(missense mutation)(missense mutation)：碱基替换使一种氨基酸的密码碱基替换使一种氨基酸的密码子改变为另外一种氨基酸的密码子的突变。氨基酸序列子改变为另外一种氨基酸的密码子的突变。氨基酸序列的改变可能使蛋白质失活、部分失活或不影响其正常功的改变可能使蛋白质失活、部分失活或不影响其正常功能。能。无义突变无义突变(nonsense mutation)(nonsense mutation)：编码氨基酸的密码子改变为终编码氨基酸的密码子改变为终止密码子的突变。使蛋白质合成提前终止，可能产生无止密码子的突变。使蛋白质合成提前终止，可

8、能产生无功能的蛋白质。功能的蛋白质。本讲稿第六页，共十九页移码突变移码突变(frameshift mutation)(frameshift mutation)在阅读框内增加或减少一个或几个碱基（不是在阅读框内增加或减少一个或几个碱基（不是3 3或或3 3的倍数），使这一位点后的密码顺序发生改变，的倍数），使这一位点后的密码顺序发生改变，最后导致多肽链的氨基酸顺序发生改变。主要有以最后导致多肽链的氨基酸顺序发生改变。主要有以下两种情况：下两种情况：缺失突变缺失突变(deletion mutation)(deletion mutation)：缺失了一个大的缺失了一个大的DNADNA片段片段插入突变

9、插入突变(insertion mutation)(insertion mutation)：插入了一个大的插入了一个大的DNADNA片段片段突变种类突变种类本讲稿第七页，共十九页动态突变动态突变邻近基因或位于基因序列中的三核苷酸重复拷贝数邻近基因或位于基因序列中的三核苷酸重复拷贝数,在一在一代代传递过程中会发生明显的增加，如代代传递过程中会发生明显的增加，如(CGG)n(CGG)n、(CAG)n(CAG)n等，等，从而使（导致）某些遗传病的发病。从而使（导致）某些遗传病的发病。该突变可遗传并产生表型效应该突变可遗传并产生表型效应引起疾病引起疾病,多为神经系统多为神经系统疾病。疾病。代表疾病：代表

10、疾病：HutingtonHutington舞蹈病舞蹈病(CAG)n(CAG)n、强直性肌营养不良、强直性肌营养不良,脆脆性性X X综合征综合征(CCG)n(CCG)n。突变种类突变种类本讲稿第八页，共十九页同义突变同义突变 同义突变（同义突变（Synonymous mutationSynonymous mutation）：由于密码子具有兼并性，：由于密码子具有兼并性，单个碱基置换后密码子所编码的是同一种氨基酸单个碱基置换后密码子所编码的是同一种氨基酸 ，表型不改变。，表型不改变。v正常正常 AGTAGT CAGCAG CAGCAG CAGCAG TTTTTT TTATTA CGTCGT AAC

11、AAC CCGCCG DNA DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro v同义突变同义突变 AGTAGT CAGCAG CAGCAG CAGCAG TTTTTT TTTTG G CGTCGT AACAAC CCGCCG DNA DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro突变的分子生物学效应突变的分子生物学效应本讲稿第九页，共十九页错义突变错义突变 错义突变（错义突变（Missen

12、se mutation Missense mutation）：DNADNA分子中的碱基置换后，分子中的碱基置换后，形成新的密码子，从而导致所编码的氨基酸发生改变，产生活性降形成新的密码子，从而导致所编码的氨基酸发生改变，产生活性降低、无活性或无功能的蛋白质。低、无活性或无功能的蛋白质。v正常正常 AGTAGT CAGCAG CAGCAG CAGCAG TTTTTT TTATTA CGTCGT AACAAC CCGCCG DNA DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro v错义突变错义突

13、变 AGTAGT CAGCAG CAGCAG CAGCAG TTTTTT T TC CA A CGTCGT AACAAC CCGCCG DNA DNA Met Gln Gln Gln Phe Ser Arg Asn Pro Met Gln Gln Gln Phe Ser Arg Asn Pro突变的分子生物学效应突变的分子生物学效应本讲稿第十页，共十九页无义突变无义突变 无义突变无义突变（nonsense mutationnonsense mutation）：是指：是指DNADNA中碱基被置换后，使编码一个氨中碱基被置换后，使编码一个氨基酸的密码子变为不编码任何氨基酸的终止密码（基酸的密码子变

14、为不编码任何氨基酸的终止密码（UAAUAA、UAGUAG、UGAUGA），），肽链合成提前终止，产生短的、没有活性的多肽片段。肽链合成提前终止，产生短的、没有活性的多肽片段。v正常正常 AGTAGT CAGCAG CAGCAG CAGCAG TTTTTT TTATTA CGTCGT AACAAC CCGCCG DNA DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro v无义突变无义突变 AGTAGT CAGCAG CAGCAG CAGCAG TTTTTT T TG GA A CGTCGT AA

15、CAAC CCGCCG DNA DNA Met Gln Gln Gln Phe Met Gln Gln Gln Phe 终止终止Arg Asn ProArg Asn Pro突变的分子生物学效应突变的分子生物学效应本讲稿第十一页，共十九页终止密码突变终止密码突变 termination codon mutationtermination codon mutation 当当DNADNA分子中的一个终止密码发生突变分子中的一个终止密码发生突变编码氨编码氨基酸的密码子，使多肽链的合成继续进行下去，一直延基酸的密码子，使多肽链的合成继续进行下去，一直延长至下一个终止密码子时停止，产生延长的异常多肽链，长

16、至下一个终止密码子时停止，产生延长的异常多肽链，称延长突变（称延长突变（elongation Melongation M）。）。突变的分子生物学效应突变的分子生物学效应本讲稿第十二页，共十九页移码突变移码突变 DNADNA编码序列中插入（增加）或缺失一个或几个碱基，其下编码序列中插入（增加）或缺失一个或几个碱基，其下游阅读框发生改变，导致氨基酸顺序及蛋白质异常或无活性，游阅读框发生改变，导致氨基酸顺序及蛋白质异常或无活性，称为称为移码突变移码突变。v正常正常 AGTAGT CAGCAG CAGCAG CAGCAG TTTTTT T TT TA A CGTCGT AACAAC CCGCCG DN

17、A DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro v移码突变（一个碱基缺失移码突变（一个碱基缺失)AGTAGT CAGCAG CAGCAG CAGCAG TTTTTT TACTAC GTAGTA ACCACC CGTCGT DNA DNA Met Gln Gln Gln Phe Met Gln Gln Gln Phe Tyr Val Thr ArgTyr Val Thr Argloss突变的分子生物学效应突变的分子生物学效应本讲稿第十三页，共十九页整码突变整码突变是指是指DNADNA链的密

18、码之间插入或缺失一个或几个密码子，导致肽链增加链的密码之间插入或缺失一个或几个密码子，导致肽链增加了或减少一个或几个氨基酸，但插入或缺失点以后的氨基酸序列不变，了或减少一个或几个氨基酸，但插入或缺失点以后的氨基酸序列不变，称整码突变称整码突变(codon mutation)(codon mutation)或称密码子插入或缺失。或称密码子插入或缺失。v正常正常 AGTAGT CAGCAG CAGCAG CAGCAG TTTTTT T TT TA A CGTCGT AACAAC CCGCCG DNA DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro Met Gln G

19、ln Gln Phe Leu Arg Asn Pro v插入一个密码子插入一个密码子 AGTAGT CAGCAG CAGCAG CAGCAG TTTTTT CAGCAG TTATTA CGTCGT AACAAC CCGCCG DNADNA Met Gln Gln Gln Phe Met Gln Gln Gln Phe GlnGln Leu Arg Asn ProLeu Arg Asn Pro v缺失缺失2 2个密码子个密码子 AGTAGT CAGCAG CAGCAG CAGCAG TTTTTT AACAAC CCGCCG DNADNA Met Gln Gln Gln Phe Met Gln G

20、ln Gln Phe Asn ProAsn Pro插入插入缺失缺失突变的分子生物学效应突变的分子生物学效应本讲稿第十四页，共十九页正常正常 AGTAGT CAGCAG CAGCAG CAGCAG TTTTTT TTATTA CGTCGT AACAAC CCGCCG DNA DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro AAs Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro AAs动态突变动态突变 （CAGCAG三核苷酸重复）三核苷酸重复）AGTAGT CAGCAG CAGCAG CAGCAG CAGCAG CAGCAG CAGCAG C

21、AGCAG CAGCAG DNA DNA Met Gln Gln GlnMet Gln Gln Gln Gln Gln Gln Gln Gln Gln Gln Gln Gln Gln AAs AAs 动态突变动态突变正常人正常人:n=6:n=650 50 多态多态受累个体受累个体:n.50 copies :n.50 copies 多者几百多者几百1000copies1000copies随着世代传递长度增加随着世代传递长度增加,发病年龄提前发病年龄提前,病情加重病情加重.突变的分子生物学效应突变的分子生物学效应本讲稿第十五页，共十九页第七节第七节 基因组印记基因组印记由表观遗传修饰决定的，来源于

22、双亲由表观遗传修饰决定的，来源于双亲 (Parent-of-origin)(Parent-of-origin)的特的特异性表达的基因。异性表达的基因。A.A.两个等位基因中只有一个印记基因表达两个等位基因中只有一个印记基因表达B.B.可遗传的修饰，并且不改变基因序列的组成可遗传的修饰，并且不改变基因序列的组成由双亲基因组功能的不对称性所决定由双亲基因组功能的不对称性所决定父系印记基因父系印记基因:来自父系的等位基因的表达被抑制来自父系的等位基因的表达被抑制来自母系的等位基因表达来自母系的等位基因表达母系印记基因母系印记基因:来自母系的等位基因的表达被抑制来自母系的等位基因的表达被抑制来自父系的等位基因表达来自父系的等位基因表达本讲稿第十六页，共十九页第八节第八节 DNADNA损伤的修复损伤的修复光复活光复活(photoreactivation)(photoreactivation)切除修复切除修复(excision repair)(excision repair)重组修复重组修复(recombination repair)(recombination repair)本讲稿第十七页，共十九页光复活酶光复活酶光修复光修复切除修复切除修复本讲稿第十八页，共十九页重组修复重组修复重组修复并没有清除DNA分子上的损伤本讲稿第十九页，共十九页