基因突變

(GeneMutation)第一節基因的概念及其發展經典遺傳學孟德爾“遺傳因子”

——生物性狀遺傳的符號基因——位于染色體上的遺傳功能單位基因是功能、突變和交換與重組“三位一體”的、最小的、不可分割的基本遺傳單位.分子遺傳學認為基因是可分的最小功能單位是“順反子”(sistron)最小突變單位是“突變子”(muton)最小交換重組單位是“重組子”

(recon)操縱子（operon)

由操縱基因以及緊接著的若干結構基因所組成的功能單位。其中的結構基因的轉錄受操縱基因控制。I+P+O+z+

I+P+Ocz+I-P+O+z+

I-P+O+z+/F’I+IsP+O+z+IsP+O+z+/F’I+基因型有乳糖無乳糖突變型轉錄不轉錄轉錄轉錄轉錄轉錄轉錄不轉錄不轉錄不轉錄不轉錄不轉錄誘導型組成型超阻遏型誘導型操縱子（operon)

由操縱基因以及緊接著的若干結構基因所組成的功能單位。其中的結構基因的轉錄受操縱基因控制。隔裂基因（interruptedgene，split-gene)外顯子（exon)：編碼序列內含子（intron)：非編碼序列Spiltgene的意義:有利于儲存較多的信息有利于變異與進化增加重組機會可能與基因調控有關重疊基因（overlappinggene)

ФХ174單鏈環狀基因組B在A中，讀碼不同E在D中，讀碼不同J和D重疊，共用一個堿基C、D重疊一個堿基K與ABC重疊，讀碼不同K3%漏讀與感染有關蛋白AUG……………UGA……………UAAUGA外殼蛋白1973WeinerE.ColiRNA病毒

由于閱讀框架或終止早晚的不同，同一條DNA編碼多個不同基因。可移動基因（moveablegene)(transposableelement,轉座元件)基因的現代概念編碼蛋白質的DNA片段非編碼基因基因都是可以表達的非表達基因染色體上一段連續DNA隔裂基因染色體上一段固定DNA可移動基因染色體上一段獨立DNA重疊基因信息從DNA→RNA逆轉錄酶過去現在基因的現代概念一個基因相當于DNA分子上的特定區段，含有特定的遺傳信息。這類信息或者被轉錄為RNA或者被翻譯成多肽鏈或者對其他基因的活動起調控作用。超基因(supergene)

作用于一種性狀或作用于一系列相關性狀的幾個緊密連鎖的基因。例如人的血紅蛋白基因簇

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簇

GyAy

簇1020304050kb假基因(pseudogeng)

具有與功能基因相似的序列，但由于許多突變以致失去了原有功能，是沒有功能的基因。用表示。

21

簇

一般認為是由mRNA反轉錄成cDNA，然后整合在基因組中無內含子序列無啟動子序列5′端都有poly(A)序列據執行功能和性質可分為rRNA基因（ribosomalRNAgene)tRNA基因（transferRNAgene)

結構基因（structuralgene)

調節基因（regulatorygene)

操縱基因（operatorgene)

啟動基因（promotergene)第二節基因突變的一般特征一.基本概念

基因突變：基因內部結構發生改變導致一種等位狀態變為另一種狀態，也稱點突變(pointmutation)。正向突變：背離野生型的突變。a+→a

反向突變：轉向野生型的突變。a→a+

突變體：由于基因突變而表現突變性狀的個體或細胞。基因突變率：生物體在每一世代中發生突變的機率。顯性突變：突變后的基因對原等位基因顯性。隱性突變：突變后的基因對原等位基因隱性。二.一般特征自發突變率低可逆性：正突變u

基因A基因a通常u>v

反突變v2.可逆性和重演性重演性：同一突變可以在同種生物的不同個體間多次發生。3.多方向性

——產生復等位基因a1a2a3···A果蠅的眼色植物自交不親和性人的ABO血型

血型基因型OiiAIAIA,IAiBIBIB,

IBiABIAIB4.有害性和有利性（程度不同）

親緣關系相近的物種因其遺傳基礎相近，會發生相似的基因突變的現象。5.平行性三.體細胞與生殖細胞突變體細胞突變早期突變在生長群體中所產生的突變細胞比例大于晚期突變。2.生殖細胞突變

發生在最終形成性細胞的組織中突變可通過受精作用傳至下一代四.突變與性狀表現1.形態突變2.致死突變3.生化突變第三節.基因突變的分子基礎一.自發突變1.堿基錯配2.自發損傷

轉換（transition)（同型堿基替代）eg.AT→GC

顛換（transversion)（異型堿基替代）eg.AT→CG

堿基的缺失和重復

——移碼突變（frameshiftmutation)正常配對A＝TC≡G錯誤配對

A＝CT≡GC＝

AT≡G自發損傷（spontaneouslesions)脫嘌呤脫氨基氧化性損傷GTCACGTCTAGTGCAGCAGTG復制CAGTCACGTCTGTAGACGTCTGCAG復制ACGTCTGCAGACGTCTGCAGACGTCTGCAGACATCTGTAG突變DNA復制錯誤二.誘發突變1.物理誘變電離非電離誘變因素電離輻射離子輻射紫外線

x射線

射線a

射線b

射線質子中子有效波長260nm產生嘧啶二聚體

紫外線

輻射劑量與基因突變率成正比

輻射強度與基因突變率無關

堿基類似物作為DNA成分摻入，引起堿基對的替換。

烷化劑活潑烷基轉移到堿基的電子密度較高的位置上，并置換其中的氫原子，使其成為高度不穩定的物質DNA修飾劑

通過與堿基作用，使其分子結構改變，導致堿基替代。

結合到DNA分子中的化合物引起密碼的閱讀順序發生改變。2.化學誘變堿基類似物5溴尿嘧啶（5BU)5BU＝A5BU＝GHN2氮芥EMS甲基磺酸乙酯HNCH2CH2ClCH2CH2ClC2H6—O—S—CH3O＝O＝DNA修飾劑烷化劑羥氨（hydroxylamine,HA)N—OHHH——亞硝酸（NA）AH脫氨CG→TAAT→GCCU脫氨嵌入劑原黃素丫啶橙堿基插入或缺失核苷酸與遺傳信息堿基替換導致

a.中性突變eg.AGG→CGG(都編碼精氨酸）

CAC→CGC（組氨酸、精氨酸）

b.錯義突變（功能改變）

堿基缺失或重復導致移碼突變移碼突變錯義突變蛋白質的功能影響

AGUA纈CAU組CUU亮ACU蘇CCU脯GAA谷GAA谷AAA賴

BGUA纈

CAAA賴人血紅蛋白鏈c.無義突變（突變成終止密碼）第四節突變體的檢出一.細菌營養缺陷型的檢出

——影印培養法MM-原養型MM+lys賴氨酸缺陷型MM+leu亮氨酸缺陷型MM+arg精氨酸缺陷型——青霉素法青霉素阻礙細胞壁合成原養型可生長死亡營養缺陷型不生長存活利用補充培養基鑒定MM培養基二.真菌營養缺陷型的檢出

分生孢子過濾子囊孢子分離一個基因一個酶學說G.W.Beadle和E.L.Tatum對紅色面包霉進行生化突變的研究，于1941年提出了“一個基因一個酶”假說，從而把基因與性狀聯系了起來。突變型a：必須提供精氨酸才能正常生長。突變型c：提供精氨酸可以生長，但不給精氨酸而只提供瓜氨酸也能生長。突變型o：在有精氨酸或瓜氨酸的條件下能生長，但只提供鳥氨酸也能正常生長。

基因O基因C基因A↓↓↓

酶Ⅰ酶Ⅱ酶Ⅲ↓↓↓前體→鳥氨酸→瓜氨酸→精氨酸→蛋白質

精氨酸瓜氨酸鳥氨酸a+--c++-o+++假設粗糙鏈孢霉的代謝過程中各個步驟是由一定的基因所控制。現有1、2、3、4四種生化突變型，它們都是不能在基本培養基上生長。如果將這四種突變型分別培養于加有A、B、C、D和E的五種基本培養基上，結果如下：突變型ABCDE1＋－＋－－

2＋＋＋＋－

3＋－＋＋－