分子生物学基因突变研究生课件.ppt

Chapter 11 Gene Mutation Section 1 Basic Concept of Gene Mutation 任何因素引起基因组DNA分子一级结构的异常改变，并导致生物个体表型的改变，称为基因突变（gene mutation）。 根据引起基因突变的原因，可将其分为自发突变（spontaneous mutation）和诱发突变（induced mutation）。 根据发生基因突变的细胞的不同，可将其分为生殖细胞突变（germ cell mutation）和体细胞突变（somatic mutation）。 Section 2 Classification and Characteristics of Gene Mutation 1. Type of Gene Mutation 主要根据DNA一级结构改变情况分类。 基因组DNA中插入了其他的DNA小片段，导致读码框改变或基因失活。 DNA碱基改变后，形成相应的简并密码，其编码的多肽链氨基酸序列不发生改变，称为同义突变。 DNA碱基序列改变导致其编码的多肽链氨基酸序列改变，称为错义突变。 错义突变后的编码产物仍然保留部分生物学活性，则称为渗漏突变（leaky mutation）。 错义突变后的编码产物如能全部保留原有生物学活性，则称为中性突变（neutral mutation）。 DNA碱基序列改变而产生终止密码，导致多肽链非正常终止称为无义突变。 基因突变后，再经二次突变，其生物学功能完全恢复，称为回复突变（reverse mutation）。 基因经第二次突变后，产生的突变效应只是对第一次突变的补偿，则称为校正抑制突变（suppression mutation）。 Suppression Mutation of arc Gene from Phage P22 基因组DNA分子中各部位发生的突变的机率不同，突变频率明显高于其他部位的突变区被称为突变热点。 许多突变热点源于甲基化修饰的碱基，特别是发生于CpG岛。 对于二倍体生物，决定其表型的某种生物活性物质的合成仅由一对等位基因控制。 在一个基因座位上存在两个及以上的等位基因，每一对等位基因均有一定程度的变异；但这种变异对其功能没有影响，只是产生不同的表型，如决定某种颜色的等位基因。 在某一种群基因组的座位上，存在多种不同的等位基因，从而决定不同的遗传表型，称为等位基因的遗传多态性，如决定ABO血型的等位基因。 6. Dynamic Mutation 串联的三核苷酸重复拷贝数可随世代递增而出现累加效应的突变，称为动态突变。 在多种神经变性疾病中都存在三核苷酸的不稳定扩展，其中以CAG重复扩展导致的疾病较多。 CAG重复扩展序列在各自的编码基因中产生一段多聚谷氨酰胺链。 Repeat Expansion Mutation Repeat Expansion Mutation of Dystrophia Myotonica Protein Kinase Gene Section 3 Results of Gene Mutation 1. Biological Evolution 基因突变是生物进化的源泉。 通过基因突变，可对现存基因进行改造，也可产生新的基因。 2. Genetic Diseases 对于高等生物来说，有利的基因突变是很少的。因此，基因突变的后果常常是引起人类的遗传性疾病。 目前已知人类有8000多种疾病与基因突变有关，包括镰刀状红细胞贫血、苯丙酮酸尿症等。 3. Cell Canceration 与癌症发生直接相关的基因包括癌基因和抑癌基因，各种物理的、化学的或生物的诱变剂可使这些基因发生突变，从而引起细胞癌变。 Section 4 Site-directed Mutagenesis 对已克隆基因或DNA片段中的任何一个特定碱基，在体外条件下人工诱发碱基的取代、插入或缺失变化的过程称为基因的定点诱变技术。 定点诱变技术是进行基因工程和蛋白质工程的重要手段。 1. Site-directed Mutagenesis Directed by Oligonucleotide 利用一段人工合成的含有突变序列的寡核苷酸片段，取代野生型基因中的相应序列，从而达到定点突变的目的，称为盒式诱变。 实施盒式诱变时，要求靶DNA插入点两侧有合适的限制酶单一切点。 Process of Cassette Mutagenesis An Example of Cassette Mutagenesis 1.2 Doped Cassette Mutagenesis 粘性盒式诱变通常同时设计并合成两套带突变碱基的寡核苷酸单链，然后在DNA聚合酶的催化下进行重叠延伸，用限制酶切断后，可获得