二、基因突变的类型
1.按突变体表型特征的不同，分为： 形态突变型；生化突变型；致死突变型；条件致死突变型
2.按遗传信息的改变，分为： 错义突变；同义突变；无义突变；
3.按遗传物质的结构改变，分为碱基置换、移码、DNA片段插入 和缺失等。
4.按突变发生的方式，可分为自发突变和诱发突变。
突变
染色体畸变
aa Tyr Och Amb Tyr Tyr Tyr Ser
二、移码突变及其产生
插入或缺失非3的倍数的核苷酸 三、缺失和重复
表 21-1 突变的各种类型
点突变，碱基替换
转换 Py 与 Py，Pu 与 Pu 之间变换，多见 颠换 Py 与 Pu 之间变换，少见
移码突变
插入 1-2 个碱基 丢失 1-2 个碱基
基因突变
自发突变
诱发突变
复制错误
碱基错配 DNA 复制跳格
脱嘌呤 化学错误 脱氨基
氧化损伤 放射线----产生嘌呤二聚体
碱基类似物:5BU,2AP 化学诱变剂 碱基修饰物:NA,HA,烷化剂
DNA 插入剂:吖啶类
• 染色体畸变(chromosome aberration)
指染色体的结构改变 –染色单体型畸变(chromatid-type aberration) –染色体型畸变(chromosome aberration)
光复活(photoreactivation) 1. 概念：在可见光存在的条件下，在光复活酶作用下将
UV引起嘧啶二聚体分解为单体的过程。 2. 条件：可见光(300~600nm)、PR酶、嘧啶二聚体 3. 作用过程： ①光复活酶与T=T结合形成复合物; ②复合物吸收可见光切断T=T之间的C-C共价键,使二聚
有正常状态和稀有状态两种异构体，可
分别与T和C配对结合。当2-AP掺入到
DNA复制中时，由于其异构体的变换而
导致A∶T
G ∶C
A 2AP
T
T
2AP* G
C
C
2. 碱基的修饰剂
• (1) 亚硝酸（introus acid, NA）有氧化脱氨作用，可 使G第2个碳原子上的氨脱去，产生黄嘌呤（X）， 黄嘌呤 仍和C配对，故不产生转换突变。但C和A脱 氨后分别产生U和次黄嘌呤(H) ，产生了转换，使 C∶G转换成A∶T，A∶T转换成G∶C。
HNO2
A
H
GG
A
A
T
C
CC
U
T
HNO2
• （2）羟胺只特异地和胞嘧啶起反应，在 第4个C原子上加-OH，产生4-OH-C，此 产物可以和A 配对，使C∶G转换成
G
A
A
• (3)烷化剂如甲基黄酸乙脂（EMS）,氮芥(NM), 甲基黄酸甲脂（MMS）,亚硝基胍（NG）等，
二、自发突变的机制
三、适应突变（adaptive mutation）：微生物细胞 群体在非致死的选择条件下，延长培养时间时处在 不分裂或缓慢分裂的状态下，细胞发生的一种自发 突变。
1943年，Luria和Delbrück根据统计学原理，设计了波动实验， 验证了基因的自发突变，而且证明了自发突变与环境条件是不相 对应的。
例如：着色性干皮病（Xeroderma pigmentosum）是一种切除修复酶的缺陷
切除修复（暗修复）
人类DNA损伤的主要 修复方式。
Damage Mutant base is mismatched and/or distorts stractur
Incision Endonuclease cleaves on both sides of damaged ba
它们的作用是使碱基烷基化，EMS使G的第6位
烷化，使T的第4位上烷化，结果产生的O-6-EG和 O-4-E-T分别和T、G配对，导致G∶C对转 换成A∶T对；T∶A对转换成C∶G
G O-6-E-G A T O-4-E-T C
C
TTA
G
G
3.嵌合剂 和移码
突变
(a) 增加碱基
插入剂分子
模板链 5’ ATCAG TTACT3’ 新合成链 3’TAGTC G AATGA5’
无义突变：突变导致终止子的形成，使mRNA的翻译提前终 止。
表 21-2 点突变的类型(以 Tyr 的密码子为例)
无义突变
同义突变 错义突变
DNA TAC→TAA , TAG TAC → TAT TAC→ TCC ↓↓↓↓ ↓ ↓ ↓ ↓
RNA UAC UAA UAG UAC UAU UAC UCC ↓↓↓↓ ↓ ↓ ↓ ↓
酸介导的体外定点突变。
A
A
T
G
G
A
图 21- DNA 的体外定点突变
用 Ames法检测诱变剂
Rat
Isolate and Grind liver
Centrifuge
Experiment 1
Experiment 2
his base-pair
substitution
mutant
Rat liver
Potential
发生移码
缺失突变
缺失大片段 DNA（十几到几千个碱基）
第三节 诱变剂和诱变机制
1.碱基类似物
• （1）5-溴尿嘧啶和T很相似，仅在第5个 碳元子上由Br取代了甲基 5-BU有酮式， 烯醇式两种异构体，可分别与A及G配对 结合
A
A
G
G
T
BUK
BUE
C
酮式
烯醇式
• (2) 2-氨基嘌呤(2-AP)也是碱基的类似物，
染色体畸变
(insertion) (duplication) (translocation) (inversion)
(minute body) (fragment) (deletion) (break) (gap)
裂 断 缺 断 微 无 环 双 倒 易 重插 辐
隙 裂 失 片 小 着 状 着 位 位 复入 射
颠换（transversion）:一个嘧啶（嘌呤）被另一个嘌呤 （嘧啶）所取代。
转换（transition）:一个嘧啶（嘌呤）被另一个嘧啶 （嘌呤）所取代。
A
G
T
C
转换 颠换
图 21-1 转换与颠换
同义突变：遗传密码在的简并性，不造成氨基酸的变化。
错义突变：引起氨基酸序列的改变，蛋白质改变、表型改变
Excision Exonuclease removes DNA Between nicks
Synthesis Polymerase synthesizes Replacement DNA
Ligase seals nick
• 艾姆氏实验是一种利用细菌营养缺陷型 的回复突变来检测环境或食品中是否存 在化学诱变剂的一种间便有效方法。是 1970年发现的。
• 采用鼠伤寒沙门氏菌的组氨酸营养缺陷 型进行，其在基本培养基上不能生长， 而发生回复突变后就可以生长。
• 结果
1）无菌落产生，说明无诱变剂
2）产生大量菌落，说明有诱变剂存在
Mix solutions and plate
his+ revertant colonies
his+ revertant colonies
Fig. 21- Ames test for potential mutagens.
Mix solutions and plate
Spontaneous revertant
基因突变和损伤DNA的修复
第一节 基因突变的符号、 类型及规律
突突变：变遗：传物质突然发生了稳定的可遗传的变化。
突变体：
基因符号及命名规则：
1.每个基因用斜体小写的三个字母来表示，这三个字母取自该基因特性的 一个或一组英文单词的前三个字母。
2.产生同一表型的不同基因，在三个字母后用不同的大写斜体英文字母表
Enzyme
mutagen
his frameshift mutant
Rat liver Enzyme
Potential mutagen
Rat liver enzymes Experiment 3
Rat liver Enzyme
his mutant strain
Mix solutions and plate
0．68nm
随机选择碱基 嵌入插入剂处
下一轮复制 5’ ATCAG C TTACT 3’ 3’TAGTC G AATGA 5’
(b)缺失碱基
模板链 5’ ATCAG T TACT3’
新合成链 3’TAGTC ATGA5’
插入剂失去
后复制
插入剂
5’ ATCAGTACT 3’ 3’TAGTCATGA 5’
体 丝染 丝 点色点
体
环体染
色
和
体
和
染色体缺失及环状染色体的形成图 染色体插入和重复示意图
染色体的臂间倒位 染色体相互易位示意图
三、遗传学上常用的几个突变株
1.营养缺陷型突变株（auxotrophic mutant） 由于代谢障碍而成为必须添加某种物质才能生长的突变 株。 2.温度敏感突变株（temperature sensitive mutant） 可在某一温度下生长而在另一温度下不生长的突变株。 3.抗性突变株（resistant mutant） 对某种药物具有一定抵抗能力的突变株
五、辐射诱变
1.紫外线（UV）的诱变机制 引起DNA断裂、DNA分子双链的交联、胞嘧啶和
尿嘧啶的水合作用以及嘧啶二聚体的形成等。主要效 应是形成胸腺嘧啶二聚体。 2.电离辐射的诱变作用 3.激光诱变 4.离子束诱变 P45
小结
第四节 自发突变和适应突变
一、突变的自发性的证实 （1）变量实验 （2）涂布实验 （3）影印培养实验