医学遗传学 第3章基因突变
亚硝酸引起DNA碱基对的改变
图中A被其脱去氨基后可变成次黄嘌呤(H),H不能再 与T配对,而变为与C配对,经DNA复制后,可形成 T-A→C-G的转换
化学因素
烷化剂 具有高度诱变活性的烷化剂,可将烷基
(CH3-、C2H5-等)引入多核苷酸链上的任
何位置,被其烷基化的核苷酸将产生错误配对 而引起突变。
片段突变
片段突变是DNA链中某些小片段的碱基 序列发生缺失、重复或重排。
动态突变(dynamic mutation)
串联重复的三核苷酸序列随着世代的传递而拷 贝数逐代累加的突变方式。
脆性X综合征 正常人:CGG 重复6-60 次 患 者:CGG 重复60-200次
如果影响的是非密码子区域,则产生几种不同 的遗传学效果:无明确的遗传学效应、改变调 控序列从而影响基因表达的调控、改变外显子 -内含子接头处的序列从而影响外显子的加工 拼接。
点突变(point mutation)
同义突变(same sense mutation) 碱基被替换之后,产生了新的密码子,但新旧 密码子同义,所编码的氨基酸种类保持不变, 因此同义突变并不产生突变效应 。
稀有性
在自然状态下发生突变的频率很低
随机性 可重复性
基因突变的分子机制
一般分为两大类--静态突变和动态突变。 静态突变(static mutation)是在一定条件下 生物各世代中以相对稳定的频率发生的基因突 变。可分为点突变和片段突变 。
点突变(point mutation)
点突变: DNA链中一个或一对碱基发生的改变。 它有两种形式:碱基替换和移码突变。 碱基替换(base substitution): DNA链中碱基之间互相替换,从而使被替换部 位的三联体密码意义发生改变。
点突变(point mutation)
转换(transition):一种嘌呤-嘧啶对被另一 种嘌呤-嘧啶对所替换 颠换(transvertion):一种嘌呤-嘧啶对被另 一种嘧啶-嘌呤对所替换
点突变(point mutation)
如果碱基替换影响的是密码子,则会产生同义 突变、无义突变、错义突变和终止密码突变等 遗传学效应;
烷化剂引起的DNA碱基对的改变
化学因素
碱基类似物 某些碱基类似物可以取代碱基而插入DNA分子 引起突变 。
5-BU引起的DNA碱基对的改变
5-BU与腺嘌呤(A)和鸟嘌呤(G)均可配对。如果5-BU取 代T以后一直保持与A配对,所产生的影响并不大;若与G配对, 经一次复制后,就可以使原来的A-T对变换成G-C对
物理因素
紫外线 紫外线的照射可使DNA顺序中相邻的嘧啶类碱基结合 成嘧啶二聚体,最常见的为胸腺嘧啶二聚体(TT)。 在复制或转录进行时,该处碱基配对发生错误,从而 引起新合成的DNA或RNA链的碱基改变。 电离辐射 射线直接击中DNA链,DNA分子吸收能量后引起DNA 链和染色体的断裂,片断发生重排,引起染色体结构 畸变 。
点突变(point mutation)
终止密码突变(terminator codon mutation) DNA分子中的某一个终止密码突变为编码氨基 酸的密码,从而使多肽链的合成至此仍继续下 去,直至下一个终止密码为止,形成超长的异 常多肽链。
点突变(point mutation)
影响非密码子区域的突变
化学因素
芳香族化合物 吖啶类和焦宁类等扁平分子构型的芳香族化合 物可以嵌入DNA的核苷酸序列中,导致碱基插 入或丢失的移码突变。
基因突变的一般特性
多向性
同一基因座上的基因可独立发生多次不同的突变而形 成复等位基因
可逆性
突变的方向可逆,可以是正突变,也可以是回复突变
有害性
突变会导致人类许多疾病的发生
点突变(point mutation)
无义突变(non-sense mutation)
碱基替换使编码氨基酸的密码变成终止密码 UAA、UAG或UGA。
点突变(point mutation)
错义突变(missense mutation) 碱基替换使编码某种氨基酸的密码子变成编码另一种 氨基酸的密码子,从而使多肽链的氨基酸种类和序列 发生改变。
第三章 基因突变
Gene Mutation
诱发基因突变的因素
根据基因突变发生的原因,可将突变分为自发 突变和诱发突变。 自发突变(spontaneous mutation):在自 然条件下,未经人工处理而发生的突变。 诱发突变(induced mutaion):经人工处理 而发生的突变。 诱变剂(mutagen):能诱发基因突变的各种 内外环境因素。
调控序列突变:使蛋白质合成的速度或效率发 生改变,进而影响着这些蛋白质的功能,并引 起疾病。 内含子与外显子剪辑位点突变:GT-AG中的任 一碱基发生置换而导致剪辑和加工异常,不能 形成正确的mRNA分子。
点突变(point mutation)
移码突变(frame-shift mutation)
除碱基替换外,点突变的另一种形式就是移码 突变。由于基因组DNA链中插入或缺失1个或 几个碱基对,从而使自插入或缺失的那一点以 下的三联体密码的组合发生改变,进而使其编 码的氨基酸种类和序列发生变化。
点突变(point mutation)
或)缺失的数目和方式不同, 对其后的密码组合的改变的影响程度不同。 移码突变引起的最小变化是在DNA链上增加或 减少一个遗传密码导致合成的多肽链多或少一 个氨基酸,若大范围改变密码组合则会引起整 条多肽链的氨基酸种类及序列的变化。因而移 码突变的后果往往是严重的,通常是导致一条 或几条多肽链丧失活性或根本不能合成,进而 严重影响细胞或机体的正常生命活动。
紫 外 线 诱 发 的 胸 腺 嘧 啶 二 聚 体
化学因素
羟胺(hydroxylamine,HA) 可使胞嘧啶(C)的化学成分发生改变,而不能 正常地与鸟嘌呤(G)配对,而改为与腺嘌呤 (A)互补。经两次复制后,C-G碱基对就变换 成T-A碱基对。
羟胺引起DNA碱基对的改变
化学因素
亚硝酸或含亚硝基化合物 可使碱基脱去氨基(-NH2)而产生结构改变, 从而引起碱基错误配对。