微生物的基因突变

1内 容突变的概念突变的类型和分离方法*自发突变的分子机制*诱发突变的分子机制*DNA损伤的修复#第1页/共53页2第一节 突变的概念第2页/共53页3一.突变和变异突变（mutation）：可以通过复制而遗传的DNA结构的任何改变。变异（variation）：由基因控制的、对环境具有适应性的表型差异。突变体（mutant）：携带某一突变基因，并表现出相应表型的细胞或个体及其后代。第3页/共53页4二.基因突变的特点1.随机性2.稀有性3.可逆性4.可诱发性5.有突变热点第4页/共53页5三.研究基因突变的意义认识基因的存在和功能研究复制、表达、基因表达调控生物育种第5页/共53页6第二节 突变体的类型和分离方法第6页/共53页7一.突变体的类型1.形态结构突变体2.生理生化突变体3.抗性突变体4.其他突变体第7页/共53页8二.突变体的分离和检测方法1.筛选（screen）2.选择（selection）3.富集（enrichment）（反选择）第8页/共53页9影印平板筛选技术灭菌丝绒覆盖的圆盘主平板使用某种诱变剂处理的细胞影印平板（完全培养基）影印平板（无赖氨酸培养基）有菌落无菌落Lys-第9页/共53页10抗性选择技术含药物的培养基第10页/共53页11第三节 自发突变的分子机制第11页/共53页12DNA复制错误碱基的脱嘌呤或脱氨基作用转座因子重组错误 碱基置换（转换 颠换）点突变 移码突变（缺失 插入）染色体畸变：缺失、重复、倒位、易位突变第12页/共53页13一.DNA复制错误一）碱基互变异构体导致碱基置换 酮式烯醇式，氨基式亚氨基式 第13页/共53页14碱基置换产生的效应：沉默突变 UAC UAU（Try）无义突变 UAC UAG 错义突变 UAC AAC（Try Asn）第14页/共53页15二）DNA环出或跳格导致移码突变 插入碱基 缺失碱基新合成链环出亲本链环出增加碱基减少碱基第15页/共53页16移码突变产生的效应：编码区 改变蛋白的阅读框 非编码区 改变蛋白的数量第16页/共53页17二.碱基的脱嘌呤或脱氨基作用脱嘌呤：空位随机插入碱基，引起突变。脱氨基：如5mC T 5mC:G T:A 第17页/共53页18突变热点与某一基因的核苷酸序列有关如5mC含量较多 5mC:G T:A基因上的距离突变数10 20 30 4050 100 150 200 250 300 bp脱氨基第18页/共53页19三.转座因子转座导致基因改变Tn插入gene基因序列被破坏mRNA活性肽无活性的肽第19页/共53页20四.RNA基因组的突变许多病毒：RNA基因组突变速率是DNA基因组的1000倍以上除RNA复制酶的校正外，无过多修复机制第20页/共53页21五.突变的回复和抑制 同位回复突变回复突变 基因内抑制 异位回复突变 （抑制突变）基因间抑制置换抑制移码抑制信息抑制互作抑制第21页/共53页22一）基因内抑制1.置换抑制第一位置突变导致一氨基酸替换第二位置突变改变另一氨基酸，回复了蛋白质的构像、稳定性和活性如 色氨酸合成酶TyrA蛋白第22页/共53页23210位突变174位突变第23页/共53页242.移码抑制在移码突变的附近增加（删除）碱基，恢复蛋白质阅读框第24页/共53页25二）基因间抑制1.信息抑制由于翻译信息的改变，而将正常氨基酸插入到突变位置，恢复蛋白功能如 tRNA基因突变3-GAU-5GUAtRNATry3-CAU-5mRNA第25页/共53页262.互作抑制多亚基蛋白质的活性取决于：各亚基的一级结构；各亚基之间相互作用形成的高级结构蛋白质相互作用表型基因型野生型突变型互作抑制突变A+B+A-B+A-B-第26页/共53页27第四节 诱发突变的分子机制第27页/共53页28诱变剂（mutagen）化学物理生物第28页/共53页29一.化学诱变剂一）碱基类似物如5-BrU，类似T 5-BrU:A 5-BrU:G结果：在复制中引入突变，AT GC原因：通过酮式和烯纯式转变而诱发突变第29页/共53页30第30页/共53页31二）碱基修饰剂 烷化剂：如甲基磺酸乙酯 脱氨基诱变剂：如亚硝酸 其他：如羟胺 修饰碱基，强力诱变剂 在复制中和静止中都可引入突变第31页/共53页32三）插入诱变剂 吖啶橙类：溴化乙锭：片状分子，插入到两碱基对之间，引起移码突变第32页/共53页33四）体外定点诱变（in vitro site-specific mutagenesis）Oligonucleotide mismatch mutagenesis 第33页/共53页34第34页/共53页35五）诱变和致癌作用1.诱变剂的作用：Mutagenesis and carcinogenesis2.诱变剂的检测：Ames test通过鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella typhimurium）组氨酸缺陷型（his-）的回复突变来确定第35页/共53页36Ames test第36页/共53页37二.物理诱变剂 非离子辐射：如紫外线辐射 离子辐射：如X-射线，-射线第37页/共53页38紫外线诱变：碱基吸收峰 260nm1.相邻的T交联，形成T=T2.DNA聚合酶不能识别T=T，将导致错误碱基的插入而引起突变第38页/共53页39三.生物诱变剂参与诱变的生物大分子 DNA分子：转座因子、病毒DNA等 DNA重组酶 修饰酶第39页/共53页40转座因子诱变：如转座子 Tn5和Tn10转座子标签技术（transposon tagging）1）诱变，初筛突变体2）分离不同表型的突变体3）分离插入突变的基因第40页/共53页41第五节 DNA损伤的修复第41页/共53页42 光复活修复 错配修复 无碱基修复 核苷酸和碱基切除修复 复制后修复第42页/共53页43一.光复活修复（photoreactivation）经紫外线照射后的微生物若立即暴露于可见光下时，可明显降低其死亡率。光复活修复：光解酶 可见光打开T=T，恢复单体第43页/共53页44二.错配修复（mismatch repair）在DNA复制后清除错配碱基，受甲基化调控1.甲基化酶（亲代链GATC甲基化）2.mutH、mutL、mutS（未甲基化链上的错配碱基，切开一缺口）3.外切核酸酶（切除）4.DNA聚合酶5.连接酶第44页/共53页45错配修复第45页/共53页46三.无碱基修复（AP repair）作用于DNA链上失去碱基的位置AP内切核酸酶（切除糖基）其他酶第46页/共53页47四.切除修复（excision repair）可修复各种理、化DNA损伤（核苷酸切除、碱基切除）UvrABC酶类（切除T=T，核苷酸片段等）其他酶第47页/共53页48切除修复第48页/共53页49五.重组修复（recombination repair）即复制后修复将另一母链上的正确序列转移到子代链的空缺处，另一母链的空缺再合成重组酶系其他酶结果：虽并不消除原来的错误和损伤，但避免了新合成链出现损伤，使损伤稀释第49页/共53页50重组修复第50页/共53页51小 结突变的概念突变的类型和分离方法*自发突变的分子机制*诱发突变的分子机制*DNA损伤的修复第51页/共53页52思考题1.设计一个实验，获得大肠杆菌赖氨酸营养缺陷型菌株。2.诱发突变的分子机制有哪些？第52页/共53页53感谢您的观看！第53页/共53页