基因突變及其效應(yīng) 教育學(xué)習(xí)

基因突變及其效應(yīng),1,一類參考,第一節(jié)基因突變,2,一類參考,1、突變(mutution),（1）染色體畸變(chromosomeaberration)，即染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目的改變；（2）基因突變(genemutation)。,3,一類參考,狹義的突變，僅指一般的基因突變?；蛲蛔兪侵富虻暮塑账犴樞?、種類和數(shù)目發(fā)生改變，僅僅涉及DNA分子中的單個(gè)堿基改變者稱為點(diǎn)突變(pointmutation);涉及多個(gè)堿基的還有缺失，重復(fù)和插入。,4,一類參考,生殖細(xì)胞突變體細(xì)胞突變,2.突變的時(shí)期,5,一類參考,生殖細(xì)胞突變(germlinemutation)：突變發(fā)生在生殖細(xì)胞的DNA中。當(dāng)突變的細(xì)胞形成合子的時(shí)候，這種突變就可以來(lái)傳遞給下一代。,新生突變（denovomutation）：減數(shù)分裂時(shí)發(fā)生生殖腺嵌合（gonadalmosaicism）：有絲分裂時(shí)發(fā)生,6,一類參考,體細(xì)胞突變(somaticmutation)：突變發(fā)生在體細(xì)胞中。突變的細(xì)胞只能在體細(xì)胞中傳遞，不能傳給下一代，如癌癥。,7,一類參考,突變發(fā)生在減數(shù)分裂的不同時(shí)期，例如精原（卵原）母細(xì)胞、初級(jí)性母細(xì)胞、或者次級(jí)性母細(xì)胞，其產(chǎn)生突變的生殖細(xì)胞的數(shù)目是不同的。生殖細(xì)胞突變的頻率比體細(xì)胞突變的頻率高，主要是因?yàn)樯臣?xì)胞在減數(shù)分裂時(shí)對(duì)外界具有較高的敏感性。,8,一類參考,（1）自發(fā)突變:由于自然界中誘變劑的作用，或者由于偶然的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、修復(fù)時(shí)的堿基錯(cuò)配所產(chǎn)生的突變,3、基因突變的誘因,物理因素化學(xué)因素生物因素,（2）誘發(fā)突變,9,一類參考,突變熱點(diǎn)(hotspotsofmutation)是指DNA分子的某些部位的突變頻率大大高于平均數(shù)，這些部位稱為突變熱點(diǎn)。雖然理論上來(lái)說(shuō)，DNA分子的每一個(gè)堿基都可以發(fā)生突變，但是實(shí)際上并非如此，因?yàn)橛型蛔儫狳c(diǎn)的存在，說(shuō)明突變的部位并不是完全隨機(jī)分布的。,突變熱點(diǎn),10,一類參考,第二節(jié)、基因突變的類型和遺傳效應(yīng),11,一類參考,生物各世代以相對(duì)穩(wěn)定的頻率發(fā)生的基因突變稱為靜態(tài)突變（staticmutation）。突變頻率一般在10-6左右。根據(jù)突變涉及DNA序列中核苷酸的多少，可分為點(diǎn)突變（pointmutation）和片段突變（fragmentmutation）,一靜態(tài)突變,12,一類參考,13,一類參考,轉(zhuǎn)換(transition)：同類堿基之間的替換，即嘌呤取代嘌呤、嘧啶取代嘧啶。,顛換(tranversion)：不同類堿基之間的替換，即嘌呤取代嘧啶、嘧啶取代嘌呤。,（一）堿基替換,14,一類參考,15,一類參考,由此可以產(chǎn)生4種不同的轉(zhuǎn)換和8種不同的顛換。但是自然界中的突變，轉(zhuǎn)換多于顛換。堿基突變會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)中氨基酸組成的改變而影響蛋白質(zhì)和酶的生物活性及其功能。,16,一類參考,堿基替換發(fā)生在編碼區(qū)可出現(xiàn)的效應(yīng)：,由于密碼子具有兼并性，因此，單個(gè)堿基置換后，使mRNA上改變后的密碼子與改變前的密碼子所編碼的氨基酸保持不變，肽鏈中出現(xiàn)同一氨基酸。故同義突變并不產(chǎn)生突變效應(yīng)。,（1）同義突變（same-senseorsynonymousmutation）,17,一類參考,DNA中：GCGCCA,mRNA中：CGCCGU,轉(zhuǎn)錄,精氨酸,精氨酸,翻譯,18,一類參考,19,一類參考,堿基替換發(fā)生在編碼區(qū)可出現(xiàn)的效應(yīng)：,指DNA分子中核苷酸置換后改變了mRNA上的遺傳密碼，從而導(dǎo)致合成的多肽鏈中的一個(gè)氨基酸被另一個(gè)氨基酸所取代，這種突變稱為錯(cuò)義突變。此時(shí)在該氨基酸前后的氨基酸不改變，錯(cuò)義突變的結(jié)果可以使多肽鏈喪失原有功能。,（2）錯(cuò)義突變(missensemutation),20,一類參考,UAUGCCAAAUUGAAACCA酪丙賴亮賴脯UAUGCCACAUUGAAACCA酪丙蘇亮賴脯,正常順序,突變后的順序,21,一類參考,某些類型的人血紅蛋白分子異常都是由錯(cuò)義突變引起。例：正常血紅蛋白鏈的第6位氨基酸GAA或GAGGUA或GUG谷氨酸纈氨酸HbAHbS（導(dǎo)致鐮形細(xì)胞性貧血）,22,一類參考,單個(gè)堿基置換導(dǎo)致編碼正常氨基酸的密碼子被替換為終止密碼子（UAG、UAA、UGA），這種突變稱為無(wú)義突變。多肽鏈將提前終止合成，形成一條不完整的多肽鏈，所產(chǎn)生的蛋白質(zhì)（或者酶）大都失去活性，或者喪失正常功能。,（3）無(wú)義突變(non-sensemutation),堿基替換發(fā)生在編碼區(qū)可出現(xiàn)的效應(yīng)：,23,一類參考,DNA鏈：TTCATAGTGAUUmRNA鏈：AAGUAUCACUAA賴?yán)医M終止,DNA鏈：TTCATTGTGAUUmRNA鏈：AAGUAA賴終止,24,一類參考,當(dāng)DNA分子中的一個(gè)終止密碼發(fā)生突變，成為編碼氨基酸的密碼子的時(shí)候，多肽鏈的合成將繼續(xù)進(jìn)行下去，肽鏈的延長(zhǎng)直至遇到下一個(gè)終止密碼子方才停止，因而形成了延長(zhǎng)的異常肽鏈，這種突變稱為終止密碼突變。,（4）終止密碼突變(terminationcodonmutation),25,一類參考,剪切位點(diǎn)GT-AG中的任一堿基發(fā)生置換而導(dǎo)致剪輯和加工異常，不能形成正確的mRNA分子。,（5）剪切位點(diǎn)突變(Splice-sitemutation),26,一類參考,27,一類參考,（6）調(diào)控序列突變(RNAprocessingmutation),指影響轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合、轉(zhuǎn)錄調(diào)控和其他基因表達(dá)問(wèn)題的基因突變，主要發(fā)生于啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、沉默子內(nèi)等。珠蛋白基因5啟動(dòng)子或3非翻譯區(qū)的突變，會(huì)導(dǎo)致珠蛋白mRNA的成熟及加工后產(chǎn)物數(shù)量急劇下降。,28,一類參考,Crigler-NajjarSyndromeIII該疾病主要表現(xiàn)為先天性黃疸，原因是肝葡萄糖醛酰轉(zhuǎn)移酶缺乏，血中膽紅素增高。如果用苯巴比妥可以誘導(dǎo)此酶活性升高，黃疸消失。這說(shuō)明酶的結(jié)構(gòu)基因沒(méi)有發(fā)生改變。所以認(rèn)為是基因的調(diào)節(jié)失控所致。,29,一類參考,（二）小的插入/缺失（indels）,也稱移碼突變(frame-shiftmutation)是指DNA分子中插入或缺失一個(gè)或幾個(gè)堿基對(duì)，從而使該堿基下游的三聯(lián)體密碼的組合發(fā)生改變，進(jìn)而使其編碼的氨基酸種類和序列發(fā)生變化。移碼突變?cè)斐傻碾逆溠娱L(zhǎng)或者縮短，取決于移碼后終止密碼子推后或者提前出現(xiàn)。,30,一類參考,CATTGGGACACCTGTACCAGTAACCCTGTGGACATGGT,CATATTCACCTGTACCAGTATAAGTGGACATGGT,CATTCACCTGTACCAGTAAGTGGACATGGT,(1)(2),正常(1)插入2對(duì)(2)插入4對(duì),插入/缺失非3的倍數(shù)：后面整個(gè)密碼組合改變,31,一類參考,32,一類參考,插入/缺失3的倍數(shù)：多/少幾個(gè)密碼，后面不改變,33,一類參考,一類介于一個(gè)或幾個(gè)堿基變異與細(xì)胞遺傳學(xué)變異之間的一大類變異，又稱結(jié)構(gòu)變異，常以1Kb為界.可為缺失、重復(fù)或復(fù)雜性改變?？衫奂耙粋€(gè)，多個(gè)或部分基因，也可完全位于基因外的部位.,缺失重復(fù)重排,（二）、片段突變,34,一類參考,35,一類參考,動(dòng)態(tài)突變又稱為不穩(wěn)定三核苷酸重復(fù)序列突變，是基因組中串聯(lián)重復(fù)的三核苷酸序列隨著世代的傳遞而拷貝數(shù)逐代累加的突變方式。,二動(dòng)態(tài)突變,36,一類參考,脆性X綜合征（fragileXsyndrome）是一個(gè)發(fā)現(xiàn)由于動(dòng)態(tài)突變導(dǎo)致的遺傳病,FraX在5端非編碼區(qū)有一段不穩(wěn)定的DNA序列，由（CGG）n三核苷酸重復(fù)序列構(gòu)成。,正常人：n=6-60前突變：n=60-200無(wú)臨床表現(xiàn)，攜帶者全突變：n=230以上表現(xiàn)出癥狀，重復(fù)越長(zhǎng)癥狀越重。,37,一類參考,脆性x綜合征,中重度智力低下、頭大、方額、長(zhǎng)臉、大耳朵、大睪丸。,38,一類參考,此外還有：（CTG）n三核苷酸突變：強(qiáng)直性肌萎縮（CAG）n三核苷酸突變：Huntington舞蹈癥,39,一類參考,第三節(jié)、基因突變的后果,40,一類參考,1.變異后果輕微，對(duì)機(jī)體不產(chǎn)生可察覺(jué)的效應(yīng)。從進(jìn)化的角度來(lái)看，這種突變稱為中性突變。例如酶的各種的多態(tài)性。2.產(chǎn)生遺傳易感性(geneticsusceptibility)。,41,一類參考,3.造成正常人體生物化學(xué)組成的遺傳學(xué)差異。這種差異一般對(duì)人體沒(méi)有影響。例如血清蛋白的類型、ABO血型，HLA的不同類型和各種同工酶型。但是在某種情況下也會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的后果，例如不同血型間輸血、不同HLA型將的同種移植產(chǎn)生排斥反應(yīng)等等。,42,一類參考,4.可能給個(gè)體的生育能力和生存帶來(lái)一定的好處。例如，HbS這個(gè)突變基因就是如此。HbAHbA正常個(gè)體；HbSHbS致死；HbAHbS比正常個(gè)體更能抗瘧疾。