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Chapter 7 基因突变与遗传重组的分子机制 有关突变的几个名词 突变体 (mutant)：指与野生型或正常型不同的基因或个体 突变(mutation)：指DNA分子上发生的可遗传的变化 突变剂(mutagen)：指能引起突变（或增加突变频率）的物理的或化学因素 诱变（ Mutagenesis） ：产生突变的过程（is the process of producing a mutation）. 突变时遗传变异和进化的动力主要动力。 一般情况下，突变时对生物体是有害的。少数可产生有利的突变。 突变的生物体是研究基因功能的重要手段。 7.1 基因突变 根据DNA发生的变化，可以将突变分为点突变，插入或缺失突变等 A、点突变分为转换和颠换两种类型： 转换（Tansitions ）指嘌呤与嘌呤之间，或嘧啶与嘧啶之间的变化。 颠换（ Transversion ）：嘌呤与嘧啶之间的变化 7.1 基因突变 点突变可引起mRNA上密码子的改变，根据密码子的突变类型将突变分为： Silent mutation(沉默突变)(p308) Misense mutation(错义突变) (p307) Nonsense mutation(无义突变) (p307) B、插入和缺失突变一般情况下可能引起移框突变 移框突变: 由于基因编码区的单个或两个碱基的缺失或插入，引起的mRNA 上读码框的改变。 三碱基的缺失，尽管不改变读码框，指引起个别氨基酸的缺失，但可能引起DNA复制的不稳定性。如cystic fibrosis (遗传性胰腺病) 7.1.2基因突变后的表达类型 突变后赋予生物体表现型，如形态特征、生理特征的变化。 条件型突变：在一定的环境条件或某种遗传背景下才能表现出来的突变性状。 7.1.3 基因的诱发突变 能够引起DNA变化有很多物理或化学物质，这些物质因使正常的DNA双螺旋发生了变化，导致在复制过程中，偏离正常的碱基配对方式，最终引起基因的突变。 7.1.3 有关DNA突变的类型 1、单碱基的变化 脱氨基作用 GC base pair to GU may lead to a mutant RNA or protein product 烷基化 GC base pair to AT pair 氧化 GC base pair to AT pair Hoogsteen basepair 2 结构的改变 UV 线引起 TT or CT 二聚体，形成的二聚体使得DNA双螺旋结构的改变，使DNA复制过程中，聚合酶的前进受阻。 嵌入试剂（for example: EB) 能引起DNA在复制过程中碱基的缺失或插入（p313） 碱基类似物（Base analogs)引起复制过程中碱基的错配。 7.1.3 有关DNA突变的类型 3 DNA 骨架链的断裂 无碱基位点: 由于核苷酸上，碱基和核糖间的糖苷键的断裂，导致了碱基的缺失。 双链的断裂(most severe DNA damage) 7.2 生物体保证稳定遗传的机制（DNA的修复） 7.2.1 DNA复制过程中的错配修复 在DNA复制过程中，尽管DNA聚合酶具有比较高的保真性，但掺入错误碱基的概率仍然在10-8，但自然突变的频率在10-11 7.2.2 尿嘧啶-N-糖苷系统（碱基切除修复，ung修复） 7.2.2.1 光修复 7.2.2.2切补修复（Nucleotide excision repair0 由蛋白复合体识别嘧啶二聚体 由解旋酶将嘧啶二聚体处的双螺旋解开 7.2.4 切补修复 特异的内切酶在损伤5‘端和3’端打开磷酸二酯键 释放损伤的单链 修复合成 链接 7.2.2 DNA 修复的倾向错误修复(补充) 倾向错误修复的结果 a)可能在损伤的部位插入一个不正确的碱基，造成代换突变 b)可能在损伤的下游插入一个碱基，形成移框突变。 倾向错误修复是的细胞得以存活，但存在高突变的频率 。 多个蛋白相互作用，彼此间按次序在DNA上进行装备完成各自的功能，最终完成DNA的修复。 修复的共同步骤: chromatin loosening, sensing DNA damage by repair machinery→ removal of damage by repair machinery →gap filled in by DNA polymerase →chromatin remodel 7.2.2.3 DNA 重组修复 通过大肠杆菌突变体的研究发现存在不依赖切补修复的系统 DNA 重组修复的作用机制 该方式的修复不够精确，是一种倾向错误的修复 嘧啶二聚体没有在该过程中被排除，只是随着DNA的复制，在群体中得到了稀释，从而降低