第04章基因和染色体PPT课件.ppt

第四章 基因和染色体;第一节 基因突变和表观遗传变异 一、基因突变概说 突变：遗传物质的改变。 畸变：染色体数目和结构（大范围）的改变。可在显微镜下看见。 基因突变或点突变：基因的一种等位形式变成另一种等位形（DNA小范围的改变）。 一般在显微镜下看不到，但通常在表型上有所表现。 传统上，突变一般指基因突变（范围小）。;自发突变：在自然情况下产生的突变。 自发突变的原因： ①自然射线如宇宙射线、生物体的放射性元素如放射性碳、钾等。 ②温度的极端变化。 ③环境化学物质。 ④细胞代谢物：因种子贮存久了常增加突变率，陈旧种子提取物可致突变。;诱发突变：人为地通过物理的或化学的方法诱发产生的突变。 诱变剂(mutagen)：所有能诱发基因突变的因子。 由于癌的发生也同基因突变密切相关，因此，诱变剂往往同???也具有致癌作用，是一种致癌物(carcinogen)。;突变率(mutation rate)：在一个世代中或其他规定的单位时间内，一个细胞发生某一突变事件的概率。 有性生殖的生物中突变率：通常用一定数目配子中的突变型配子数来表示。 无性生殖的细菌中突变率：用一定数目的细菌在一次分裂过程中发生突变的次数来表示。 特定基因的自发突变率： 高等生物：1×10－10～1×10－5 细菌：1×10－10～4×10－4;1. 稀有性： 1×10－10～4×10－4 2. 随机性：基因的突变是不定向的，也就是说，突变发生在什么基因、什么位置并不对应于诱变因子。比如，低温并不引起耐寒的突变，使用青霉素并不引起抗青霉素的突变。可是，在低温条件下，的确可以找到抗寒的作物；用了青霉素后，有些细菌确是出现了抗药性。这是为什么呢? 其实，低温和青霉素在这里只是一种选择因子。;二、点突变和移码突变; 根据基因转录和翻译产生的蛋白质可以把点突变分为;2. 移码突变(frameshift mutation):基因的编码序列中增加或缺失几个核苷酸，使下游阅读框发生改变。 整码突变(inframe mutation)：当插入或缺失的核苷酸数目是3的整倍数时，其结果是密码子的插入或缺失，不引起下游阅读框的改变。 突变热点(hotspot)：容易发生突变的位点。;三、自发突变的分子基础;1）互变异构机制 a. 四种碱基都以互变异物形式存在（以左边占绝对优势）： b. 当DNA复制到某碱基进行配对的瞬间，碱基以稀有的形式出现时，就引起置换。 ;G（酮式） G（烯醇式）;A（氨基式） A（亚氨基式）;C （氨基式） C （亚氨基式）;2）环出效应（滑移错配）;四、诱发突变的分子基础 1. 辐射 辐射的诱变作用始见三十年代X射线对微生物的诱变作用。;非电离辐射——紫外线（UV） 紫外线是一种使用最早、应用广泛、效果明显的物理诱变剂。它的诱变率高，且不易回复突变。在工业微生物育种史上曾经发挥过及其重要的作用，迄今仍然是微生物育种中最常用和有效的诱变剂之一。 紫外线的诱变机制: DNA吸收紫外线后，可引起： ① DNA与蛋白质的交联 ② 胞嘧啶与尿嘧啶之间的水合作用 ③ DNA链的断裂 ④ 链内和链间的嘧啶二聚体：这是最主要的引起突变的原因。;1 N H;T T A A;2.化学诱变的机制 基因突变是DNA分子结构改变的结果，故能和DNA分子发生化学反应的物质均是诱变剂。 1）碱基结构类似物 ：5－溴尿嘧啶（BU） 5－溴尿嘧啶（BU）是胸腺嘧啶的结构类似物，在DNA合成过程中可取代胸腺嘧啶而渗入DNA分子中，并进而引起突变。;诱变机理 ① T和BU是以酮式和烯醇式这两种互变异构体形式存在的。 不过在正常生理条件下，T的酮式（与A配对）占绝对优势，极少可能出现烯醇式（同G配对），故其同A配对而非同G配对，相当稳定。 BU的酮式也占绝对优势，不过由于Br原子的强正电性，使BU比T较多地出现烯醇式。因此，BU同G 配对的概率比 T 同 G 配对的概率大。 ;1 N H;;② 由于BU较多地出现烯醇式同G配对，故其渗入DNA后经过二次复制，使 AT 对变为GC对 。;G C;2）亚硝酸 对DNA起氧化脱氨作用，使C→U，而引起GC→AT转换。;四、诱发突变的分子基础;O ;2）羟胺（HA） 专一性同C发生反应，同其他碱基不发生反应。;4）烷化剂 是一类相当有效的主要的诱变剂。 1. 功能：烷化剂具有一到多个活性基团，这些基