基因突變的.5

1、Genetics,第10章 遺傳物質(zhì)的改變 （二）基因突變,,Ch10.2,第一節(jié) 基因突變概說,基因突變（gene mutation）：是指一個(gè)基因內(nèi)部可以遺傳的結(jié)構(gòu)改變，是基因分子內(nèi)部在某種條件作用下所發(fā)生的一個(gè)或幾個(gè)核苷酸的改變，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)蛋白或酶的改變，從而影響有機(jī)體的大小、品質(zhì)、顏色、結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)率等性狀的改變。 基因突變一般在染色體結(jié)構(gòu)上是看不到的，所以又稱點(diǎn)突變（point mutation）。實(shí)際上點(diǎn)突變與

2、染色體畸變的界限并不明確，特別是微細(xì)的畸變更是如此。,Ch10.3,一、基因突變的類型,根據(jù)誘發(fā)的原因，基因突變可分為以下兩個(gè)類型： 1.自發(fā)突變（spontaneous mutation），所謂自發(fā)突變，是指在沒有人工特設(shè)的誘發(fā)條件下，由于外界環(huán)境的自然作用或生物體內(nèi)生理或生化變化而誘發(fā)的突變。根據(jù)這個(gè)定義，我們知道所謂的自發(fā)突變并不是沒原因的突變，而是指人工特設(shè)誘變因素以外的其它因素引起的突變。 2.誘發(fā)誘變：這是指由人工特設(shè)誘

3、發(fā)因素而引起的突變。,Ch10.4,一、基因突變的類型,根據(jù)突變引起的表型特征，可將突變分為：１．形態(tài)突變（morphological mutation），是泛指能造成外形改變的突變。例：普通綿羊的四肢有一定的長(zhǎng)度，但安康羊（Ancon sheep）的四肢很短，這類突變可在外觀上看到，稱為可見突變（visible mutations）,Ch10.5,一、基因突變的類型,根據(jù)突變引起的表型特征，可將突變分為：２．致死突變（letha

4、l mutation）：是指能造成個(gè)體死亡的突變，致死突變型又可分為全致死突變型(90%以上死亡)，亞致死突變(50%~90%死亡)；半致死突變(10%~50%死亡)和弱致死突變(10%以下死亡)。 顯性致死：雜合態(tài)即有致死。 隱性致死：純合態(tài)才有致死(鐮刀形貧血癥、植物白化基因等),Ch10.6,一、基因突變的類型,根據(jù)突變引起的表型特征，可將突變分為：3．條件致死突變(conditional lethal mutatio

5、n)：指在一定條件下表現(xiàn)致死效應(yīng)，而在其它條件下可以存活的突變。例如：噬菌體T4的溫度敏感突變型在25℃時(shí)能在E.coli宿主中正常生長(zhǎng)，形成噬菌斑，但在42℃時(shí)就不能這樣。,Ch10.7,一、基因突變的類型,根據(jù)突變引起的表型特征，可將突變分為：4．生化突變(biochemical mutation)：指沒有形態(tài)效應(yīng)，但導(dǎo)致某種特定生化功能改變的突變。 例：鏈孢霉的氨基酸突變型； 加某種氨基酸才能生長(zhǎng)。,放大20

6、0倍的鏈孢霉,Ch10.8,二、基因突變的一般特征,基因突變表現(xiàn)出以下幾個(gè)方面的普遍特征：(一)、突變的重演性和可逆性(二)、突變的多方向性與復(fù)等位基因(三)、突變的有害性和有利性(四)、突變的平行性,Ch10.9,突變頻率,突變頻率是指生物體在每一世代中（單細(xì)胞生物以每一細(xì)胞）發(fā)生突變的頻率，也就是一定時(shí)間內(nèi)突變可能發(fā)生的次數(shù)。突變頻率一般是很低的，不同的生物，不同的基因其突變率相差較大。如果在人工誘變條件下，突變頻率可以大大

7、提高，有時(shí)可達(dá)幾千倍。,,Ch10.10,,,Ch10.11,,,Ch10.12,,,Ch10.13,突變發(fā)生的時(shí)期和部位,從理論上講，突變可以發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期，在體細(xì)胞或性細(xì)胞中都可發(fā)生，但性細(xì)胞發(fā)生的頻率要比體細(xì)胞高些。,,雙歧類芽孢桿菌的表面發(fā)生突變的部分,Ch10.14,突變的多方向性,基因的突變可以向多個(gè)方向進(jìn)行，一個(gè)基因Ａ可以突變?yōu)閍1、a2、a3……an等而構(gòu)成所謂的復(fù)等位基因（multiple alleles

8、）。這些復(fù)等位基因可以從野生型基因突變產(chǎn)生，也可以從其它任何一個(gè)突變基因突變產(chǎn)生。,Ch10.15,突變的重演性,指同種生物的同一基因突變?yōu)橄嗤谋硇停梢栽诓煌瑐€(gè)體間重復(fù)出現(xiàn)。例如果蠅的白眼突變就曾發(fā)生過幾次。,Ch10.16,突變的可逆性,即可發(fā)生回復(fù)突變，顯性基因Ａ可以突變?yōu)殡[性基因ａ，而隱性基因ａ也可以突變?yōu)轱@性基因Ａ，前者稱為正向突變（forward mutation）。后者稱為反問突變或回復(fù)突變（back mutation）

9、。正向突變和反向突變的發(fā)生頻率是不一樣的。在多數(shù)情況下，正向突變率總是高于反向突變率。這是因?yàn)橐粋€(gè)野生型基因內(nèi)部的許多位點(diǎn)都可能發(fā)生改變而導(dǎo)致基因突變。但是一個(gè)基因內(nèi)部卻只有那個(gè)被改變了的結(jié)構(gòu)恢復(fù)原狀，才可發(fā)生回復(fù)突變。 需要指出的是，由于缺失而引起的突變不能發(fā)生回復(fù)突變。,Ch10.17,突變的有害性與有利性,多數(shù)事例表明，突變大多數(shù)是有害的。這是因?yàn)樯锝?jīng)長(zhǎng)期的自然選擇，產(chǎn)生了與外界環(huán)境相同協(xié)調(diào)的關(guān)系，這種關(guān)系一旦因突變而改變便可

10、能干擾內(nèi)部的生理生化過程，所以大部分突變對(duì)生物體是不利的。 少數(shù)的突變能促進(jìn)和加強(qiáng)某些生命活力，所以是有利的突變。例如作物抗病性，微生物的抗藥性等，這些突變?yōu)樯镞M(jìn)化提供了最有利的條件。,Ch10.18,第二節(jié) 突變的檢出和應(yīng)用,一、果蠅性連鎖突變的檢出二、鏈孢霉?fàn)I養(yǎng)缺陷型突變的檢出三、大腸桿菌營(yíng)養(yǎng)缺陷型的檢出四、人的突變的檢出,Ch10.19,一、果蠅性連鎖突變的檢出,（1）鑒別果蠅X染色體上基因的隱性突變 ① ClB方

11、法 ClB品系(一條X染色體上為ClB，另一條正常) C：在X染色體上有一個(gè)大的倒位(inversion)，代表Crossover suppressor,使它不能和另一同源染色體之間發(fā)生交換。 L：是一個(gè)lethal recessive X-Linked gene B：Bar eye 顯性棒眼基因,Ch10.20,一、果蠅突變的檢出,（1）鑒別果蠅X染色體上基因的隱性突變 Muller-5技術(shù)：檢出果蠅X染色體上的隱

12、性突變特別是致死突變。 Muller-5品系的X染色體上： B（Bar 棒眼） Wa（apricot 杏色眼） Sc(Scute,小盾片少剛毛） 倒位：可抑制Muller-5的X染色體,Ch10.21,一、果蠅突變的檢出,實(shí)驗(yàn)時(shí)，把野外采集的，或經(jīng)誘變處理的雄蠅，與Muller-5雌蠅交配，得到子一代后，做單對(duì)交配，看子二代的分離情況。如有致死突變，F(xiàn)2中沒有野生型雄蠅，如有隱性的可見突變，則除Mull

13、er-5雄蠅外，出現(xiàn)具有可見突變的雄蠅。,Ch10.22,,,Ch10.23,（2）果蠅常染色體上突變的檢出,果蠅常染色體上的致死突變也可以被檢出，但要經(jīng)過三代。例如：要檢出果蠅第二染色體上的突變基因可利用平衡致死系統(tǒng)：一條第二染色體上：顯性基因Cy(curly ,翻翅)，純合致死，還有一個(gè)大倒位；另一條第二染色體上：顯性基因S(star,星狀眼)，純合致死。,Ch10.24,（2）果蠅常染色體上突變的檢出,該平衡致死系統(tǒng)，同時(shí)又

14、是倒位雜合體。檢出過程如下：,Ch10.25,（2）果蠅常染色體上突變的檢出,在子三代時(shí)：（1）如最初第2染色體上不帶致死基因，則有1/3左右的野生型（2）如最初第2染色體含有致死基因，則只有翻翅果蠅（3）如最初第2染色體上會(huì)有隱性可見突變，則除翻翅果蠅外，還有1/3左右的突變型。（4）如最初第2染色體上含有半致死突變，則野生型很少。,Ch10.26,二、鏈孢霉?fàn)I養(yǎng)缺陷型突變的檢出,1、菌絲過濾法（可將野生型與突變型分離）：

15、 鏈孢霉不受青霉素的影響，但是可以用菌絲過濾法把野生型和突變型分離。野生型的孢子能在基本培養(yǎng)基中萌發(fā)并長(zhǎng)成菌絲，而缺陷型則一般不萌發(fā)或不能長(zhǎng)成菌絲。這些萌發(fā)的分生孢子就可以用棉花過濾去掉，未萌發(fā)的分生孢子繼續(xù)留在液體培養(yǎng)基中。,Ch10.27,二、鏈孢霉?fàn)I養(yǎng)缺陷型突變的檢出,2、營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變的檢出與鑒定1945年，美國(guó)遺傳學(xué)家Beadle和生物化學(xué)家Tatium研究出檢測(cè)鏈孢霉?fàn)I養(yǎng)缺陷型突變的方法?；靖鶕?jù)：野生型菌株：能合成一

16、系列化合物——基本培養(yǎng)基上生長(zhǎng)；缺陷型菌株：不能在基本培養(yǎng)基上生長(zhǎng)；能在完全培養(yǎng)基上生長(zhǎng)；能在基本培養(yǎng)基＋它所不能合成的物質(zhì)上生長(zhǎng)。,Ch10.28,二、鏈孢霉?fàn)I養(yǎng)缺陷型突變的檢出,2、營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變的檢出與鑒定1945年，美國(guó)遺傳學(xué)家Beadle和生物化學(xué)家Tatium研究出檢測(cè)鏈孢霉?fàn)I養(yǎng)缺陷型突變的方法。基本根據(jù)：野生型菌株：能合成一系列化合物——基本培養(yǎng)基上生長(zhǎng)；缺陷型菌株：不能在基本培養(yǎng)基上生長(zhǎng)；能在完全培養(yǎng)基上生長(zhǎng)；

17、能在基本培養(yǎng)基＋它所不能合成的物質(zhì)上生長(zhǎng)。具體做法如下：,Ch10.29,,培養(yǎng)野生型鏈孢霉，用X線或紫外線等照射分生孢子，或用化學(xué)藥劑處理，希望能引起突變。,Ch10.30,,把這些處理過的分生孢子，與相對(duì)交配型的野生型鏈孢霉交配，由此長(zhǎng)出子囊孢子。,Ch10.31,,從子囊中取出子囊孢子，分別培養(yǎng)在完全培養(yǎng)基上。鏈孢霉的突變型一般能在這里生長(zhǎng)和發(fā)育。,Ch10.32,,從完全培養(yǎng)基生長(zhǎng)起來的鏈孢霉又形成分生孢子。取出一部分分生孢子

18、培養(yǎng)在基本培養(yǎng)基里，觀察它們的生長(zhǎng)，如生長(zhǎng)正常，表示沒有發(fā)生突變；如果不能生長(zhǎng)，表示已發(fā)生了突變。,Ch10.33,,接著要分析，發(fā)生了什么突變，把這突變型的分生孢子從完全培養(yǎng)基里取出來，分別培養(yǎng)在不同的培養(yǎng)基上：,Ch10.34,,（1）完全培養(yǎng)基，突變型一般能在這里生長(zhǎng)；,Ch10.35,,（2）基本培養(yǎng)基。突變型不能在這里生長(zhǎng)；,Ch10.36,,（3）基本培養(yǎng)基，加上各種氨基酸，如突變型還是不能在這里生長(zhǎng)，表示加了氨基酸也沒有用

19、，不是控制氨基酸合成的基因發(fā)生突變，它是能合成各種氨基酸的。,Ch10.37,,（4）基本培養(yǎng)基，加上各種維生素，如突變型能在這里生長(zhǎng)，表明突變型是在控制某種維生素合成的基因發(fā)生了突變，使它不能合成某種維生素，所以在基本培養(yǎng)基中添加了這種維生素后就能生長(zhǎng)。,Ch10.38,,Ch10.39,二、鏈孢霉?fàn)I養(yǎng)缺陷型突變的檢出,為了進(jìn)一步確定發(fā)生的變異是由那一個(gè)基因控制的，還要將經(jīng)過上述方法檢出的突變型，跟不同交配型的野生型交配?？串a(chǎn)生的子囊

20、孢子的發(fā)育，表現(xiàn)出來什么樣的分離現(xiàn)象，如果表現(xiàn)為1：1的分離，即4個(gè)是野生型，4個(gè)是突變型，那就表明是一個(gè)基因突變。,Genetics,第三節(jié) 基因突變的誘發(fā),一、物理因素誘變 (一)電離輻射誘變 (二)非電離輻射誘變二、化學(xué)因素誘變?nèi)⒄T發(fā)突變的應(yīng)用,Ch10.41,(一)電離輻射誘變,1. 種類：粒子輻射：α射線、β射線(32P、35S)、中子(60鈷)；電磁波輻射：X射線、γ射線。2. 方法：外照射：中

21、子、X射線、γ射線；內(nèi)照射：α射線、β射線。3. 原理：基因的化學(xué)物質(zhì)(DNA)發(fā)生電離作用。原發(fā)電離與次級(jí)電離。堿基對(duì)、堿基結(jié)構(gòu)破壞、改變?基因突變；磷酸二酯鍵斷裂、染色體斷裂重接?染色體結(jié)構(gòu)變異。,Ch10.42,(一)電離輻射誘變,4. 電離輻射誘變的作用規(guī)律輻射劑量的表示方法：X射線、γ射線：倫琴(R)；中子：積分流量(n/cm2)；β射線：微居里(μcu/g)。突變率與輻射劑量：突變率與輻射總劑量成正比；

22、突變率與劑量率(輻射強(qiáng)度的影響)無關(guān)。,Ch10.43,(二)非電離輻射誘變,主要是紫外線(380-15nm)：紫外線的作用機(jī)制：激發(fā)作用穿透能力與處理方法最有效波長(zhǎng)260nm(嘌呤、嘧啶的共軛環(huán))間接誘變作用物理誘變的非專性：對(duì)DNA分子及其核苷酸殘基無選擇性，所以沒有?；院吞禺愋浴?Ch10.44,二、化學(xué)因素誘變,1. 誘變劑及其種類與作用機(jī)制：烷化劑：使堿基烷基化、改變堿基形成氫鍵的能力，從而改變堿基配對(duì)關(guān)系；