中山大学遗传学课件 第9章 基因突变和表观遗传变异.ppt

基因突变的修复 除了防护机制，生物体还有一套修复机制来减少突变对机体的损伤。 常见的修复机制分为三大类： （1）直接修复； （2）切除修复； （3）重组修复。 直接修复 利用修复酶直接修复突变的碱基。 如光解酶(photolyase)利用可见光提供的能量将突变的嘧啶二聚体切开成单体，使DNA回复正常。这个过程叫做光修复（light repair）或光复活作用（photoreactivation）。光修复主要是低等生物的一种修复形式。 烷基转移酶、甲基转移酶和DNA聚体酶的3’-5’外切酶活性都属于直接修复。 切除修复 利用DNA双链中的互补链信息进行DNA修复的系统叫切除修复。切除修复过程中不需要光的存在，因此这个系统也称为暗修复。（暗修复是在黑暗中进行的DNA的修复机制？） 切除修复的四个步骤： （1）切开，即由一种修复内切酶识别DNA的损伤部位，并在损伤碱基两侧位点切割。 （2）由外切酶切去错误的DNA序列。 （3）由DNA聚合酶以互补链为模板合成一条新的DNA链，此新链将取代原来含有损伤的DNA片段。 （4）在连接酶的作用下，将新合成的DNA片段和原来的链之间的缺口连接起来，从而完成修复过程，‘ 切除修复中的三个关键酶 UvrA、UvrB、UvrC。 切除修复酶的缺陷-着色性干皮病 患者体内缺乏修复机制，患者暴露部分易发生色素沉着，皮肤萎缩，患皮肤癌的概率约高出正常人的1000倍。大部分患者在30岁前死于皮肤癌。 特异切除修复途径 AP核酸内切酶修复途径：当单个嘌呤或嘧啶自发脱落后，这个无嘌呤或无嘧啶的位点就叫做AP位点。所有细胞都具有一种核酸内切酶能对AP位点进行修复。这种酶通过剪切AP位点上的磷酸二酯键，从而打断DNA链，启动了由外切酶、DNA聚合酶I和DNA连接酶作用的切除修复过程。 DNA糖基化酶（DNA glycosylase）修复途径：DNA糖基化酶切开N-糖苷键，受损伤的碱基经DNA糖基化酶作用释放出被饰变了的碱基，产生一个无嘌呤或无嘧啶的AP位点，然后该位点再由AP内切酶切割磷酸二酯键，及由DNA聚合酶和连接酶等作用系统修复。 重组修复 有些DNA损伤需要完全新的DNA来修复遗传信息，对它们的修复可以通过修复后由分离DNA分子上的同源片段的连接来完成，这种修复机制叫重组修复（recombinational repair）。 重组修复的主要步骤 （1）含嘧啶二聚体结构的DNA复制，越过嘧啶二聚体，子DNA链在损伤部位出现裂隙。 （2）复制后的DNA链重组。 （3）重组产生一没有损伤的野生型DNA分子和一带有两个损伤区域的分子。 突变修复的特点 修复过程在生物体内是普遍存在的，是一种正常的生理过程。 不是任何损伤都能修复，否则生物就不会发生突变了。 基因突变的检出 分为传统检出方法和分子遗传学检出方法。 传统检出方法：利用抗生素抗性和营养缺陷型筛选。 青霉素富集法（penicillin enrichment）：把含有突变型和野生型的细胞接种到含有青霉素的液体基本培养基中，青霉素能阻止细胞壁成分的合成，因而对扩增的细胞（野生型）是致死的。突变型由于代谢缺陷不能在基本培养基上扩增，因而对青霉素具有抗性。这样绝大多数野生型细胞因生长而死亡，而突变型细胞因为在基本培养基上不能生长而存活下来。把这一细胞群体稀释后涂布到丰富培养基上，一部分存活下来的野生型细胞和突变型（营养缺陷型）细胞都会长成菌落。把这些菌落影印铺板接种到基本培养基上时，不能生长的菌落就是营养缺陷突变体。把突变体分别接种到补加某一营养物质（氨基酸）的基本培养基上，如果这时某个营养缺陷型可以生长，它就属于相应的营养缺陷型。 果蝇突变的检测 果蝇的Muller-5品系（用于性染色体突变的检测）； 平衡致死系统（用于常染色体突变的检测）； 为什么使用这两个品系： 检测过程中的交配不能产生重组，否则就无法断定突变的来源。 Muller-5品系的X染色体存在一些倒位，使得Muller-5品系的X染色体与其它X染色体的交换受到抑制，从而不会发生重组。 平衡致使系统中的Cy基因位于倒位段内，使重组受到抑制。 平衡致死系统检测常染色体突变 平衡致死系统表型为星状眼和翻翅。利用这一系统我们可以检出果蝇第二染色体上的突变基因（见书上360页的图9-29）。将待检的雄蝇与平衡致死系的雌蝇交配，在F1中选取翻翅雄蝇，再与平衡致死系统配对交配，分别饲养，这样在F2中所带有的来自待检雄蝇的染色体，都是同一条第二号染色体，在F2中选取翻翅个体相互交配（目的是为了产生纯合的突变染色体），得到F3，在F3中，如待检第二染色体上不带有致死基因和突变，则有33%的野生型，如带有隐性可见突变，则有33%表现为突变型，如果带有隐性致死基因，则只有翻翅果蝇。 基因突变的分子