03 基因突变及其机制

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液体培养法测突变率： 液体培养时突变株有2个可能来源：一次新的
g N N
1 2N
2 4N m
3 8N
4 16N 24mN+8mN 2m
M mN 2mN+2mN M/N--g 做图，斜率则为 m/28mN+4mN M/N m/2 3m/2
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液体稀释法测突变率 P0=e-mN 细胞分裂非同步性校正： 突变率=ln2m=0.69m
例：TGC（亮氨酸）突变为TGA（终止密码子）
18
19
同义/沉默突变 silent mutation：突变后的密
例：ATT突变为ATC，两者都编码异亮氨酸。

沉默突变的发生是由于遗传密码的简并性。 同义突变和沉默突变不会导致编码特性的改变
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点突变的类型(以 Tyr 的密码子为例) 无义突变 DNA TAC→TAA,TAG ↓ ↓ ↓ ↓ RNA UAC UAA UAG ↓ ↓ ↓ ↓ aa Tyr Och Amb 同义突变 TAC → TAT ↓ ↓ UAC UAU ↓ ↓ Tyr Tyr 错义突变 TAC→ TCC ↓ ↓ UAC UCC ↓ ↓ Tyr Ser
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第二节
基因突变的规律
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一、基因突变的自发性
突变可自发产生，突变的微生物与所处的环境 1）波动实验 2）涂布实验 3）影印培养实验
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波动实验fluctuation test
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抗噬菌体a的波动测验结果
培养皿编号
1 14
培养皿上菌落数 样品来自同一培养物
46 4 1
样品来自不同培养物
1 0
28
表现型或基因型
表示符号
表现型 具有合成或利用某种物质的能力 缺乏合成或利用某种物质的能力 具有对某种抗生素的抗性 具有对某种抗生素的敏感性 基因型 能够合成或利用某种物质的野生型基因 影响合成或利用某种物质的突变基因 突变的subA基因 subA基因的63号突变 具有温度敏感表型的subA基因突变
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•
产生同一突变型表型的不同基因，在三个小写字母后用 例如：hisA、hisB：不同的组氨酸基因
•
同一基因的不同突变位点（mutation site）在基因符号 例如：trpA46, trpA23：trpA的不同位点的突变
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•
•
突变型的基因符号用基因座符号加“+”或“-”或其它 基因表型或其表达产物用相应基因符号的正写字母，
0
0 7 0 303 0 0 3 48 1 4
0
0 0 8 1 0 1 0 15 0 0 19 0 0 17 11 0 0
16.7 15
51.4 27
3.3 3.8
11.35 694
30 6620
3.8 40.8
34
涂布实验
35
影印培养replica plating实验
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二、基因突变的随机性
• 缺失 deficiency ：是染色体片段的丢失。 细胞学效应：缺失环 遗传学效应：这种突变往往是不可逆的损伤，其 结果会造成遗传平衡的失衡。 • 重复 repetition ：是染色体片段的二次出现 。 细胞学效应：重复环 遗传学效应：这种突变有可能获得具有优良遗传 性状的突变体。
9
•
倒位 inversion：是指染色体的片段发生
Thr ACG-3’ His CAC G-3’
16
（三）按突变是否引起遗传编码特性的
一类是引起遗传性状改变 ： ——错义突变（missense mutation），无义突变（ 一类是不改变遗传性状的突变 ——同义突变（synonymy mutation）和沉默突变
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遗传学效应
错义突变 missense mutation：突变后的密码 例：AAG突变为GAG，编码的氨基酸由亮氨酸变成 无义突变 nonsense mutation：突变后的密码
24
如何来表示野生型和突变型的表现型
25
二. 基因符号

•
基因命名原则 1966年 M. Demerec 每一基因座位（locus）用三个小写英文字母表示， 例如：his：组氨酸基因 histidine rim：核糖体的装配、成熟有关基因 ribosomal modification rps ：核糖体蛋白小亚基基因 ribosomal protein small
6
染色体结构的变化


染色体结构的改变，多数是染色体或染色 单体遭到巨大损伤产生断裂，而断裂的数 目、位置、断裂端连接方式等造成不同的 突变 包括染色体缺失、重复、倒位和易位等 涉及到DNA分子上较大范围的变化，往往 会涉及到多个基因。
7
a-缺失
b-重复
c-倒位
b f
d-相互 易位
8
染色体结构的变化

43

3
（二）、按变化范围分突变类型
突变可以发生在染Biblioteka 体水平或基因水 平，发生在染色体水平的突变称为染色 体畸变，发生在基因水平的突变称为基 因突变。
4
染色体畸变（chromosome aberration)
染色体数目的变化或染色体结构发生较 大片段的异常改变。
• 染色体数目的变化 整倍体(euploidy)：含有完整的染色体组 单倍体（ n ）：haploid 二倍体（2n）：diploid 三倍体（3n）：triploid 四倍体（4n）：tetraploid
A
G
T
C
转换 颠换
图 21-1 转换与颠换
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Phe 5’-TTC Phe 5’-TTC
Phe 5’-TTC Phe 5’-TTC
Asp GAT Asp GAT
Asp GAT Asp GAT
Glu Pro Leu Cys Thr GAG CCC TTG TGC ACG-3’ ↓G→A mutation Lys Pro Leu Cys Thr AAG CCC TTG TGC ACG-3’ ↓C→T mutation Lys Pro Leu Cys Thr AAG CCT TTG TGC ACG-3’ ↓C→A mutation Lys Pro Leu Stop Thr AAG CCC TTG TGA ACG-3’
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致死突变型 lethal mutant： 由于基因突变造成个体死亡的突变型。 杂合状态的显性致死和纯合状态的隐性致死都导致个 条件致死突变型 condition lethal mutant： 在某一条件下具有致死效应，而在另一条件下没有 调节突变型 regulatory mutant： 丧失对某一基因或操纵子表达能力调节的突变型。 产量突变型 metabolite quantitative mutant : 所产生的代谢产物的产量明显有别于原始菌株的突
Sub＋ Sub－ Antr Ants
Sub＋ Sub－ subA－ subA63 subA（Ts）
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带突变基因的菌株
Salmonella typhimurium 1535(hisG46, rfa,ΔuvrB)
Salmonella typhimurium 1537(hisC3076, rfa,ΔuvrB)
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（四）、按突变的表型变化效应分类
野生型 wild type：表现该物种正常表型的生物。 突变型 mutant：由于突变导致其正常的表型发生了 形态突变型morphological mutant ：引起细胞个

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生化突变型：引起特定生化功能的丧失而无形态学效应 • 营养缺陷型 auxotrophic mutant：由于代谢过程的缺陷 lack of a gene product involved in the synthesis of an ess • 抗性突变型 resistant mutant：由于基因突变而产生的 a) 抗药物突变型： 对原本 b) 抗噬菌体突变型： 对原本
5
•
非整倍体 aneuploidy：含有不完整状态的染 色体组，一般是指二倍体中成对染色体成员 的增加或减少。 单体（二倍减一，monosomic diploid): 2n-1 缺体（二倍减二，nullisomic dilpoid): 2n-2 三体（二倍加一，trisomic diploid): 2n+1 四体（二倍加二，tetrasomic diploid): 2n+2 双二倍加一（double trisomic）: 2n+1+ 1 部分二倍体（merodiploid）：细菌等原核生 物中由一整条染色体和外来的一个染色体片 段所构成的不完整二倍
2
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 平均值 方 差
15
13 21 15 14 26 16 20 13
56
52 48 65 44 49 51 56 47
2
2 1 5 2 4 2 4 7
0
3 0 0 5 0 5 0 6 107 0 0 0 1 0 0 64 0 35
1
第一节突变类型
2
一、突变类型
（一）按突变发生原因分类 自发突变(spontaneous mutagenesis) ：未 经任何人为的处理而自然地发生的突变， 称为自发突变。 诱发突变(induced mutagenesis) ：由人们 有意识地利用物理或化学手段引起的突变 称为诱发突变。 诱发突变的频率要远远高于自发突变频率
1、随机性 波动试验的结果还说明了突变具有随机性，突变 基因突变的发生从时间、个体、位点和所产生的 突变总是以一定的频率在群体中发生。
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一些细菌的抗药性基因的突变率
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