內容突變的概念突變的類型和分離方法*自發突變的分子機制*＃誘發突變的分子機制*＃DNA損傷的修復#7/26/20231微生物的基因突變第一節突變的概念7/26/20232微生物的基因突變一.突變和變異突變（mutation）：可以通過復制而遺傳的DNA結構的任何改變。

變異（variation）：由基因控制的、對環境具有適應性的表型差異。突變體（mutant）：攜帶某一突變基因，并表現出相應表型的細胞或個體及其后代。7/26/20233微生物的基因突變二.基因突變的特點1.隨機性2.稀有性3.可逆性4.可誘發性5.有突變熱點7/26/20234微生物的基因突變三.研究基因突變的意義認識基因的存在和功能研究復制、表達、基因表達調控生物育種7/26/20235微生物的基因突變第二節突變體的類型和分離方法7/26/20236微生物的基因突變一.突變體的類型1.形態結構突變體2.生理生化突變體3.抗性突變體4.其他突變體7/26/20237微生物的基因突變二.突變體的分離和檢測方法1.篩選（screen）2.選擇（selection）3.富集（enrichment）（反選擇）7/26/20238微生物的基因突變影印平板篩選技術滅菌絲絨覆蓋的圓盤主平板使用某種誘變劑處理的細胞影印平板（完全培養基）影印平板（無賴氨酸培養基）有菌落無菌落Lys-7/26/20239微生物的基因突變抗性選擇技術含藥物的培養基7/26/202310微生物的基因突變第三節自發突變的分子機制7/26/202311微生物的基因突變DNA復制錯誤堿基的脫嘌呤或脫氨基作用轉座因子重組錯誤

堿基置換（轉換顛換）點突變移碼突變（缺失插入）

染色體畸變：缺失、重復、倒位、易位突變7/26/202312微生物的基因突變一.DNA復制錯誤一）堿基互變異構體導致堿基置換酮式→烯醇式，氨基式→亞氨基式

7/26/202313微生物的基因突變堿基置換產生的效應：沉默突變UAC→UAU（Try）無義突變UAC→UAG

錯義突變UAC→AAC（Try→Asn）7/26/202314微生物的基因突變二）DNA環出或跳格導致移碼突變插入堿基缺失堿基新合成鏈環出親本鏈環出增加堿基減少堿基7/26/202315微生物的基因突變移碼突變產生的效應：編碼區改變蛋白的閱讀框非編碼區改變蛋白的數量7/26/202316微生物的基因突變二.堿基的脫嘌呤或脫氨基作用脫嘌呤：空位隨機插入堿基，引起突變。脫氨基：如5mC→T5mC:GT:A7/26/202317微生物的基因突變突變熱點與某一基因的核苷酸序列有關如5mC含量較多5mC:GT:A基因上的距離突變數1020304050100150200250300bp脫氨基7/26/202318微生物的基因突變三.轉座因子轉座導致基因改變Tn插入gene基因序列被破壞mRNA活性肽無活性的肽7/26/202319微生物的基因突變四.RNA基因組的突變許多病毒：RNA基因組突變速率是DNA基因組的1000倍以上除RNA復制酶的校正外，無過多修復機制7/26/202320微生物的基因突變五.突變的回復和抑制

同位回復突變回復突變基因內抑制異位回復突變（抑制突變）基因間抑制置換抑制移碼抑制信息抑制互作抑制7/26/202321微生物的基因突變一）基因內抑制1.置換抑制第一位置突變導致一氨基酸替換第二位置突變改變另一氨基酸，回復了蛋白質的構像、穩定性和活性如色氨酸合成酶TyrA蛋白7/26/202322微生物的基因突變210位突變174位突變7/26/202323微生物的基因突變2.移碼抑制在移碼突變的附近增加（刪除）堿基，恢復蛋白質閱讀框7/26/202324微生物的基因突變二）基因間抑制1.信息抑制由于翻譯信息的改變，而將正常氨基酸插入到突變位置，恢復蛋白功能如tRNA基因突變3’-GAU-5’GUAtRNATry3’-CAU-5’mRNA7/26/202325微生物的基因突變2.互作抑制多亞基蛋白質的活性取決于：各亞基的一級結構；各亞基之間相互作用形成的高級結構蛋白質相互作用表型基因型野生型突變型互作抑制突變A+B+A-B+A-B-7/26/202326微生物的基因突變第四節誘發突變的分子機制7/26/202327微生物的基因突變誘變劑（mutagen）化學～物理～生物～7/26/202328微生物的基因突變一.化學誘變劑一）堿基類似物如5-BrU，類似T5-BrU:A

5-BrU:G結果：在復制中引入突變，AT→GC原因：通過酮式和烯純式轉變而誘發突變7/26/202329微生物的基因突變7/26/202330微生物的基因突變二）堿基修飾劑烷化劑：如甲基磺酸乙酯脫氨基誘變劑：如亞硝酸其他：如羥胺修飾堿基，強力誘變劑在復制中和靜止中都可引入突變7/26/202331微生物的基因突變三）插入誘變劑吖啶橙類：溴化乙錠：

片狀分子，插入到兩堿基對之間，引起移碼突變7/26/202332微生物的基因突變四）體外定點誘變（invitrosite-specificmutagenesis）Oligonucleotidemismatchmutagenesis

7/26/202333微生物的基因突變7/26/202334微生物的基因突變五）誘變和致癌作用1.誘變劑的作用：Mutagenesisandcarcinogenesis2.誘變劑的檢測：Amestest通過鼠傷寒沙門氏菌（Salmonellatyphimurium）組氨酸缺陷型（his-）的回復突變來確定7/26/202335微生物的基因突變Amestest7/26/202336微生物的基因突變二.物理誘變劑非離子輻射：如紫外線輻射離子輻射：如X-射線，-射線7/26/202337微生物的基因突變紫外線誘變：堿基吸收峰260nm1.相鄰的T交聯，形成T=T2.DNA聚合酶不能識別T=T，將導致錯誤堿基的插入而引起突變7/26/202338微生物的基因突變三.生物誘變劑參與誘變的生物大分子DNA分子：轉座因子、病毒DNA等DNA重組酶修飾酶7/26/202339微生物的基因突變轉座因子誘變：如轉座子Tn5和Tn10轉座子標簽技術（transposontagging）1）誘變，初篩突變體2）分離不同表型的突變體3）分離插入突變的基因7/26/202340微生物的基因突變第五節DNA損傷的修復7/26/202341微生物的基因突變光復活修復錯配修復無堿基修復核苷酸和堿基切除修復復制后修復7/26/202342微生物的基因突變一.光復活修復（photoreactivation）經紫外線照射后的微生物若立即暴露于可見光下時，可明顯降低其死亡率。光復活修復：光解酶可見光打開T=T，恢復單體7/26/202343微生物的基因突變二.錯配修復（mismatchrepair）在DNA復制后清除錯配堿基，受甲基化調控1.甲基化酶（親代鏈GATC甲基化）2.mutH、mutL、mutS（未甲基化鏈上的錯配堿基，切開一缺口）3.外切核酸酶（切除）4.DNA聚合酶5.連接酶7/26/202344微生物的基因突變錯配修復7/26/202345微生物的基因突變三.無堿基修復（APrepair）作用于DNA鏈上失去堿基的位置AP內切核酸酶（切除糖基）其他酶7/26/202346微生物的基因突變四.切除修復（excisionrepair）可修復各種理、化DNA損傷（核苷酸切除、堿基切除）UvrABC酶類（切除T=T，核苷酸片段等）其他酶7/26/202347微生物的基因突變切除修復7/26/202348微生物的基因突變五.重組修復（recombinationrepair）即復制后修復將另一母鏈上的正確序列轉移到子代鏈的空缺處，另一母鏈的空缺再合成重組酶系其他酶結果：雖并不消除原來的錯誤