第二章基因突变及其机制微生物遗传育种PPT讲稿.ppt

《第二章基因突变及其机制微生物遗传育种PPT讲稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二章基因突变及其机制微生物遗传育种PPT讲稿.ppt（130页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第二章基因突变及其机制微生物遗传育种第1页，共130页，编辑于2022年，星期三2第一节突变类型第2页，共130页，编辑于2022年，星期三3一、突变类型（一）按突变发生原因分类（一）按突变发生原因分类自发突变自发突变(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诱发突变的频率要远远高于自发突变频率 第3页，共130页，编辑于2022年，星期三4（二）、按变化范围分突变类型（二）、按变化

2、范围分突变类型 突变可以发生在染色体水平或基因水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体畸变，发生在基因水平的突变称为基因突变。因突变。第4页，共130页，编辑于2022年，星期三5染色体畸变（染色体畸变（chromosome aberration)染色体数目的变化或染色体结构发生较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大片段的异常改变。染色体数目的变化染色体数目的变化整倍体整倍体(euploidy)：含有完整的染色体组含有完整的染色体组 单倍体（n）：haploid 二倍体（2n）：d

3、iploid 三倍体（3n）：triploid 四倍体（4n）：tetraploid第5页，共130页，编辑于2022年，星期三6非整倍体非整倍体 aneuploidy：含有不完整状态的染色体组，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。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 tri

4、somic）:2n+1+1 部分二倍体部分二倍体（merodiploid）：细菌等原核生物中由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不完整二倍第6页，共130页，编辑于2022年，星期三7染色体结构的变化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。第7页，共130页，编辑于2022年，星期三8b fa-缺失 b-重复 c-倒位 d-相互易位 第8页，

5、共130页，编辑于2022年，星期三9染色体结构的变化染色体结构的变化缺失缺失 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。第9页，共130页，编辑于2022年，星期三10倒位倒位 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。易位易位 translocation：是指一个染色体的一个片段连接到另

6、一个非同源染色体上。相互易位相互易位 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第10页，共130页，编辑于2022年，星期三11基因突变（基因突变（gene mutationgene mutation）基因突变是指一个基因内部遗传结构或基因突变是指一个基因内部遗传结构或DNADNA序列的任何改变，包括一对或少数几序列的任何改变，包括一对或少数几对核苷酸的缺失、插入或置换，分为碱对核苷酸的缺失、插入或置换，分为碱基置换和移码突变。基置换和移码突变。染色体局部座位内的变化染色体局部

7、座位内的变化点突变点突变point mutation：单碱基对的置换突变发生在一个基因范围内。多位点突变多位点突变：突变超出一个基因范围。第11页，共130页，编辑于2022年，星期三12 碱基置换碱基置换 base pair substitution DNA链上一个碱基对为另一碱基对所取链上一个碱基对为另一碱基对所取代叫碱基置换代叫碱基置换 转换转换 transition：DNA链中一个嘌呤（嘧啶）被另一个嘌呤（嘧啶）所置换。颠换颠换 transversion：DNA链中一个嘌呤（嘧啶）被一个嘧啶（嘌呤）所置换。第12页，共130页，编辑于2022年，星期三13第13页，共130页，编辑于2

8、022年，星期三14第14页，共130页，编辑于2022年，星期三15第15页，共130页，编辑于2022年，星期三16第16页，共130页，编辑于2022年，星期三17第17页，共130页，编辑于2022年，星期三18第18页，共130页，编辑于2022年，星期三19第19页，共130页，编辑于2022年，星期三20第20页，共130页，编辑于2022年，星期三21第21页，共130页，编辑于2022年，星期三22第22页，共130页，编辑于2022年，星期三23第23页，共130页，编辑于2022年，星期三24第24页，共130页，编辑于2022年，星期三25第25页，共130页，编辑于2

9、022年，星期三26第26页，共130页，编辑于2022年，星期三27第27页，共130页，编辑于2022年，星期三28第28页，共130页，编辑于2022年，星期三29表现型或基因型表现型或基因型表示符号表示符号表现型表现型具有合成或利用某种物质的能力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抗性具有对某种抗生素的敏感性具有对某种抗生素的敏感性SubSubSubSubAntAntr rAntAnts s基因型基因型能够合成或利用某种物质的野生型基因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

10、因影响合成或利用某种物质的突变基因突变的突变的subAsubA基因基因subAsubA基因的基因的6363号突变号突变具有温度敏感表型的具有温度敏感表型的subAsubA基因突变基因突变SubSubSubSubsubAsubAsubAsubA6363subAsubA（TsTs）第29页，共130页，编辑于2022年，星期三30第30页，共130页，编辑于2022年，星期三31第31页，共130页，编辑于2022年，星期三32第32页，共130页，编辑于2022年，星期三33波动实验波动实验fluctuation test 第33页，共130页，编辑于2022年，星期三34培养皿编号培养皿上菌落

11、数样品来自同一培养物样品来自不同培养物11446411021556200031352230042148107051565500861444253031726494000816512501920564030101347764815111071012040130191400151016017170111864019002035平均值平均值16.751.43.311.35303.8方方 差差15273.8694662040.8第34页，共130页，编辑于2022年，星期三35涂布实验涂布实验第35页，共130页，编辑于2022年，星期三36影印培养影印培养replica plating实验实验第36

12、页，共130页，编辑于2022年，星期三37第37页，共130页，编辑于2022年，星期三38一些细菌的抗药性基因的突变率一些细菌的抗药性基因的突变率 第38页，共130页，编辑于2022年，星期三39第39页，共130页，编辑于2022年，星期三40第40页，共130页，编辑于2022年，星期三41第41页，共130页，编辑于2022年，星期三42g1234NN2N4N8N16NMmN2mN+2mN8mN+4mN24mN+8mNM/Nm/2m3m/22m第42页，共130页，编辑于2022年，星期三43第43页，共130页，编辑于2022年，星期三第44页，共130页，编辑于2022年，星期

13、三45第45页，共130页，编辑于2022年，星期三46第46页，共130页，编辑于2022年，星期三47第47页，共130页，编辑于2022年，星期三48第48页，共130页，编辑于2022年，星期三49第49页，共130页，编辑于2022年，星期三50正向突变正向突变回复突变回复突变 第50页，共130页，编辑于2022年，星期三51第51页，共130页，编辑于2022年，星期三52不对应性、自发性、稀有性、独立性、不对应性、自发性、稀有性、独立性、稳定性、可逆性、诱变性稳定性、可逆性、诱变性第52页，共130页，编辑于2022年，星期三53第53页，共130页，编辑于2022年，星期三5

14、4第54页，共130页，编辑于2022年，星期三55第55页，共130页，编辑于2022年，星期三56第56页，共130页，编辑于2022年，星期三57 DNA分子所携带的转座因子可以造成插入突变分子所携带的转座因子可以造成插入突变 转座（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（转座因子（transposable element，TE）转座因子转座因子包括原核生物中的插入序列插入序列、转座子转座子以及转座噬菌体转座噬菌体（如E.coli的Mu噬菌体）等 第57页，共130页，编辑于2

15、022年，星期三58第58页，共130页，编辑于2022年，星期三59滑移错配（滑移错配（slipped mismatching）（1）缺失 第59页，共130页，编辑于2022年，星期三60DNA中正常的碱基配对中正常的碱基配对第60页，共130页，编辑于2022年，星期三61第61页，共130页，编辑于2022年，星期三62第62页，共130页，编辑于2022年，星期三63第63页，共130页，编辑于2022年，星期三64第64页，共130页，编辑于2022年，星期三65第65页，共130页，编辑于2022年，星期三66第66页，共130页，编辑于2022年，星期三67第67页，共130页

16、，编辑于2022年，星期三68第68页，共130页，编辑于2022年，星期三69第69页，共130页，编辑于2022年，星期三70 在在DNA复制过程中取代正常碱基，整合进复制过程中取代正常碱基，整合进DNA分子分子 它们产生异构体的频率高，出现碱基错配的概率也它们产生异构体的频率高，出现碱基错配的概率也高高碱基类似物是如何提高突变频率的碱基类似物是如何提高突变频率的?第70页，共130页，编辑于2022年，星期三71 5-溴尿嘧啶（溴尿嘧啶（5-BU）的结构）的结构第71页，共130页，编辑于2022年，星期三72 5-溴溴尿尿嘧嘧啶啶（5-BU）的的碱碱基基配配对对第72页，共130页，编

17、辑于2022年，星期三73第73页，共130页，编辑于2022年，星期三74G CG BUeG CG BUeG CA=TA=BUkA:TA:BUkA:TG BUeA:TG CG BUe G CA=T5-BU掺入错误掺入错误A:T G C第74页，共130页，编辑于2022年，星期三75第75页，共130页，编辑于2022年，星期三76第76页，共130页，编辑于2022年，星期三77（a）亚硝酸亚硝酸（b）羟胺羟胺（c）甲基磺酸乙酯（甲基磺酸乙酯（d）N-甲基甲基-N-硝基硝基-N-亚硝基胍亚硝基胍 第77页，共130页，编辑于2022年，星期三78第78页，共130页，编辑于2022年，星期

18、三79 亚亚硝硝酸酸的的脱脱氨氨基基作作用用及及其其诱诱发发的的突突变变 第79页，共130页，编辑于2022年，星期三80A:T GC第80页，共130页，编辑于2022年，星期三81第81页，共130页，编辑于2022年，星期三82第82页，共130页，编辑于2022年，星期三83第83页，共130页，编辑于2022年，星期三84Alkylated basesalkylating agents部分烷化剂部分烷化剂 和和 烷化碱基烷化碱基第84页，共130页，编辑于2022年，星期三85Chemical reactivity of bases is responsible for some

19、DNA lesion 碱基中最容易发生烷化作用的是嘌呤类碱基中最容易发生烷化作用的是嘌呤类 鸟嘌呤鸟嘌呤N7是最易起反应的位点是最易起反应的位点 第85页，共130页，编辑于2022年，星期三86第86页，共130页，编辑于2022年，星期三87 烷烷化化鸟鸟嘌嘌呤呤的的碱碱基基配配对对 第87页，共130页，编辑于2022年，星期三88GC就可能变为任何碱基对就可能变为任何碱基对 第88页，共130页，编辑于2022年，星期三89第89页，共130页，编辑于2022年，星期三90第90页，共130页，编辑于2022年，星期三91烷化剂名称烷化剂名称理化特性理化特性pH7水中半衰期水中半衰期/

20、h分子量分子量状态状态水溶性水溶性溶点或沸点溶点或沸点203037甲基磺酸乙酯甲基磺酸乙酯(EMS)无色液体无色液体约约8%沸点沸点8586/10mmHg932610.4124乙烯亚胺乙烯亚胺(EI)无色液体无色液体易溶于水易溶于水沸点沸点56/760mmHg43亚硝基乙基脲亚硝基乙基脲(NEU)粉红色液粉红色液约约5%沸点沸点53/5mmHg84117亚硝基甲基脲亚硝基甲基脲(NMU)黄色固体黄色固体35103硫酸二乙酯硫酸二乙酯(DES)无色油状物无色油状物不易溶不易溶3.3410.5亚硝基胍亚硝基胍(NTG)黄色固体黄色固体熔点熔点118烷化剂的某些性质烷化剂的某些性质第91页，共130

21、页，编辑于2022年，星期三92溴化乙锭（EtBr）第92页，共130页，编辑于2022年，星期三93第93页，共130页，编辑于2022年，星期三94第94页，共130页，编辑于2022年，星期三95第95页，共130页，编辑于2022年，星期三96第96页，共130页，编辑于2022年，星期三97第97页，共130页，编辑于2022年，星期三98第98页，共130页，编辑于2022年，星期三99第99页，共130页，编辑于2022年，星期三100第100页，共130页，编辑于2022年，星期三101第101页，共130页，编辑于2022年，星期三102第102页，共130页，编辑于2022

22、年，星期三103第103页，共130页，编辑于2022年，星期三104第104页，共130页，编辑于2022年，星期三105诱变剂诱变剂在在DNADNA上的初级效应上的初级效应遗传反应遗传反应碱基类似物碱基类似物掺入作用掺入作用ATATGCGC转换转换羟胺羟胺同胞嘧啶起羟化反应同胞嘧啶起羟化反应GCATGCAT转换转换亚硝酸亚硝酸A A、C C的脱氧基作用的脱氧基作用DNADNA交联交联ATGCATGC转换转换缺失缺失烷化剂烷化剂烷化碱基（主要是烷化碱基（主要是G G）而导致：）而导致：脱嘌呤作用；烷化碱基的互变异构作用；脱嘌呤作用；烷化碱基的互变异构作用；DNADNA链的交联作用；糖链的交联

23、作用；糖-磷酸骨架的断裂磷酸骨架的断裂碱基置换（碱基置换（ATATGCGC转换、转换、ATTAATTA颠换、颠换、GCCGGCCG颠换）及颠换）及染色体畸变染色体畸变吖啶类吖啶类个别碱基的插入或缺失个别碱基的插入或缺失移码突变移码突变紫外线照射紫外线照射形成嘧啶二聚体；形成嘧啶的水合物；形成嘧啶二聚体；形成嘧啶的水合物；DNADNA交联；交联；DNADNA断裂断裂ATGCATGC转换、转换、ATGCATGC颠换、颠换、及移码突变及移码突变电离辐射电离辐射脱氧核糖脱氧核糖-碱基之间化学键及脱氧核糖碱基之间化学键及脱氧核糖-磷磷酸之间化学键的断裂；通过自由基对酸之间化学键的断裂；通过自由基对DNA

24、DNA的的作用作用ATATGCGC转换、移码突变及染色转换、移码突变及染色体畸变体畸变第105页，共130页，编辑于2022年，星期三106第106页，共130页，编辑于2022年，星期三107第107页，共130页，编辑于2022年，星期三108突突变变生生成成过过程程第108页，共130页，编辑于2022年，星期三109第109页，共130页，编辑于2022年，星期三110第110页，共130页，编辑于2022年，星期三111第111页，共130页，编辑于2022年，星期三112第112页，共130页，编辑于2022年，星期三113第113页，共130页，编辑于2022年，星期三114 D

25、NA聚合酶的聚合酶的35 核酸外切酶活性核酸外切酶活性 第114页，共130页，编辑于2022年，星期三115第115页，共130页，编辑于2022年，星期三116尿嘧啶尿嘧啶-N-糖基酶系统的修复过程糖基酶系统的修复过程第116页，共130页，编辑于2022年，星期三第117页，共130页，编辑于2022年，星期三MutSMutLMutSMutH第118页，共130页，编辑于2022年，星期三119第119页，共130页，编辑于2022年，星期三120光复活作用光复活作用第120页，共130页，编辑于2022年，星期三121第121页，共130页，编辑于2022年，星期三122 UvrABC

26、限制性内切酶切除修复系统限制性内切酶切除修复系统 第122页，共130页，编辑于2022年，星期三123Uvr系统负责切除大量的胸腺嘧啶二聚体 第123页，共130页，编辑于2022年，星期三124第124页，共130页，编辑于2022年，星期三125复复制制后后重重组组修修复复机机制制 重重组组修修复复第125页，共130页，编辑于2022年，星期三第126页，共130页，编辑于2022年，星期三第127页，共130页，编辑于2022年，星期三128第128页，共130页，编辑于2022年，星期三129第129页，共130页，编辑于2022年，星期三130第130页，共130页，编辑于2022年，星期三