2018年苏教版生物必修2 第4章 第4节 基因突变和基因重组_百度文库
两大类热门资源免费畅读
续费一年阅读会员，立省24元！
2018年苏教版生物必修2 第4章 第4节 基因突变和基因重组
总评分4.1|
浏览量1051122
用知识赚钱
试读已结束，如果需要继续阅读或下载，敬请购买
定制HR最喜欢的简历
你可能喜欢
您可以上传图片描述问题
联系电话：
请填写真实有效的信息，以便工作人员联系您，我们为您严格保密。您所在位置： &
&nbsp&&nbsp&nbsp&&nbsp
中国药科大学《微生物学与免疫学》第十二章 微生物的遗传和变异1.ppt 185页
本文档一共被下载：
次 ,您可全文免费在线阅读后下载本文档。
下载提示
1.本站不保证该用户上传的文档完整性，不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。
2.该文档所得收入(下载+内容+预览三)归上传者、原创者。
3.登录后可充值，立即自动返金币，充值渠道很便利
你可能关注的文档：
··········
··········
自然选育 不经过人工诱变处理，利用菌种的自发突变而选育出的正向突变的个体；
常用的选育方法是单菌落分离法；
自然选育也可采用定向选择的办法。用某一特定的理化因子长期处理某一微生物群落，同时不断传种接代，已达到累积并选择相应突变株的目的。巴斯德，42度培养炭疽杆菌，20天丧失产芽孢能力，2-3月后失去致病力，作为活菌疫苗。 一、菌种选育
（一）自然选育
（二）诱变育种
1. 出发菌株的准备；
2. 诱变处理；
3. 突变株的筛选；
（三）杂交育种
（四）基因工程 诱变育种 人为的利用理化因素等诱变剂处理提高微生物的突变率，扩大变异幅度，再经筛选，获得具有优良特性的变异菌株。 诱变速度快、收效大、方法简便。但诱变缺乏方向性，需经大规模筛选。
3个阶段：出发菌株的准备，诱变处理，突变株的筛选。 一、菌种选育
（一）自然选育
（二）诱变育种
1. 出发菌株的准备；
2. 诱变处理；
3. 突变株的筛选；
（三）杂交育种
（四）基因工程 出发菌株是成败的关键；
合适的出发菌株：1.纯种；2.遗传特性好，如产量较高且特性稳定，产孢子丰富、生长快、色素少；3.对诱变剂敏感。 一、菌种选育
（一）自然选育
（二）诱变育种
1. 出发菌株的准备；
2. 诱变处理；
3. 突变株的筛选；
（三）杂交育种
（四）基因工程 诱变剂包括物理诱变剂和化学诱变剂。
物理诱变剂包括紫外线、X射线、快中子及激光；
化学诱变剂种类较多，按对DNA作用机制可分为：1.直接作用于核苷酸碱基引起结构变化而导致变异的；2.碱基类似物；3.移码突变诱变剂。 一、菌种选育
（一）自然选育
（二）诱变育种
1. 出发菌株的准备；
2. 诱变处理；
3. 突变株的筛选；
（三）杂交育种
（四）基因工程 1. 随机筛选
2. 理性化筛选：运用遗传学、生物化学原理，运用产物已知的或可能的生物合成途径、代谢调控机制和产物分子结构来进行设计和采用的筛选方法改变微生物原有的代谢途径，已获得目的产物的大量积累。 一、菌种选育
（一）自然选育
（二）诱变育种
1. 出发菌株的准备；
2. 诱变处理；
3. 突变株的筛选；
（三）杂交育种
（四）基因工程 杂交育种 指两个不同基因型的菌株结合或原生质体融合是遗传物质重新组合，再从中分离和筛选出具有新基因型的个体的育种方法。
理论基础是基因重组。
原核生物中的转化、转导和接合，真菌中的有性生殖以及原生质体融合都是杂交育种的手段。
集中双亲或多亲的优点。真菌、放线菌和细菌均可进行杂交育种。 杂交育种 主要有常规的杂交育种和原生质体融合。
常规的杂交育种不需要脱壁酶的处理，就能使细菌接合而发生遗传物质的重新组合。
通过人为方法，使遗传性状不同的两细胞原生质体发生融合，并产生重组子的过程成为原生质体融合或细胞融合。 杂交育种 细胞融合基本过程： 1.亲本细胞的选择,两株细胞遗传稳定并带有不同的标记，如不同的营养缺陷型或抗药性； 2.原生质体制备，在高渗溶液中，细菌和放线菌用溶菌酶，酵母菌和霉菌用蜗牛酶或纤维素酶； 3.原生质体融合，聚乙二醇； 4.原生质体再生，离心收集用高渗溶液悬浮，适当稀释后涂布平板； 5. 融合子的选择，检测各再生菌落的遗传形状，依据两个亲本的遗传标记互补而挑出融合子。 一、菌种选育
（一）自然选育
（二）诱变育种
1. 出发菌株的准备；
2. 诱变处理；
3. 突变株的筛选；
（三）杂交育种
（四）基因工程 基因重组 基因工程是一种体外DNA重组技术，是人们根据需要在分子水平上进行的育种技术，用人工方法取得供体DNA上的目的基因，在体外将供体DNA与载体DNA分子进行重组，再把带有目的基因的重组载体转移入受体细胞使其复制和表达，从而获得新物种。
这种使重组DNA分子在受体细胞内无性繁殖的技术成为分子克隆；
通过基因工程技术改造了遗传结构的微生物细胞又称为工程菌。 基因工程的基本操作 1.目的基因：从供体细胞DNA中分离，逆转录，化学方法合成； 2.载体：
正在加载中，请稍后...当前位置： >>
第8章 基因突变与人工创造突变体-发学生
太空辐射育种太空佛手茄子航茄118F1不同皮色的老鼠各种白化动物畸形儿，谁之过？受橙剂后遗症危害的越南民众 图片来自sohu.com第336飞行连一架UH-1D直升机向湄公河三角洲茂密的丛 林地区喷洒落叶剂。(美国防部/Brian K. Grigsby, SPC5)图片来自：http://www.techcn.com.cn/index.php?edition-view-第八章 基因突变与人工创造突变体8.1 基因突变的一般特征 8.2 基因突变与性状表现8.3 基因突变的鉴定8.4 基因突变的分子基础8.5 人工创造突变体孟德尔遗传以及连锁遗传中论述的可遗传变异均是由于 基因重组的结果，不是基因本身发生了质的变化。 如：黄子叶、园粒 × 绿子叶、皱粒黄、园；黄、皱；绿、园；绿、皱本章讨论染色体上基因发生改变。8.1 基因突变的一般特征基因突变的概念 自发突变的随机性和不定向性基因突变的可逆性和重演性基因突变的多方向性和复等位基因基因突变的有害性和有利性基因突变的平行性●基因突变的概念基因突变：（gene mutation）是指基因的核苷酸序列 （包括编码序列及其调控序列）发生了改变。也称点突变 （point mutation）广义的突变包括基因突变和染色体畸变，狭义的突变仅指基因突变。 De Vries首先提出“突变” 一词 1910年Morgan TH 首先在果蝇中发现基因突变 1927年Muller HJ首次用X射线诱发了基因突变几个专业术语（自学弄清其定义，见注释）点突变（point mutation） 同义突变（synonymous mutation） 错义突变（missense mutation） 无义突变（nonsense mutation）移码突变（frameshift mutation）无效突变（null mutation） 碱基转换（transition）碱基颠换（transversion）碱基插入/缺失（insertion and deletion, 合称indel）突变体（mutant）或称突变型: 指带有突变（或改变的） 基因的细胞或个体。 其对应基因未改变的细胞或个体则称为野生型（wildtype）●突变率和突变频率突变率（mutation rate）：单位时间内（如一个生物世代 或细胞世代内）某一基因突变发生的概率。突变频率（mutation frequency）：指突变体在一个世代 群体中所占的比例。突变率难以准确测定，一般用突变频率估算突变率。 ●突变频率的估算因生物的生殖方式而不同有性生殖生物：用配子发生突变的概率，即用 一定数目配子中的突变配子数表示。细菌和单细胞生物：用细胞发生突变的概率， 即用一定数目细胞中突变细胞数表示。基因自发突变的稀有性高等生物中的自发突变率一般为10-10-10-5，即在10万到1亿 个配子中可能有一个突变发生。玉米、果蝇、人：自发突变率为10-6-10-5，即在10万至100万个配子中只有一个发生突变，可见自然突变的频率很低。 老鼠：自发突变率10-5-10-4 大肠杆菌基因自发突变率：链霉素抗性基因strR 为4×10-10乳糖发酵基因lac - 为2×10-7 病毒与细菌基因平均自发突变率为10-8基因突变的时期●时期在任何时期都可发生，即体细胞和性细胞都能 发生突变。基因突变通常是独立发生的。●体细胞和性细胞突变频率 性细胞的突变频率比体细胞高，这是因为性细 胞在减数分裂末期对外界环境条件具有较大的 敏感性。●性细胞和体细胞突变的传递与表现 ○性细胞 如果是显性突变aa→Aa，可通过受精过程传递 给后代，并立即表现出来。 如果是隐性突变AA→Aa，当代不表现，只有等到第二代突变基因处于纯合状态才能表现出来。○体细胞显性突变，当代表现，同原来性状并存，形成镶合体。突变越早，范围越大，反之越小。果树上许多“芽变”就是体细胞突变引起的， 一旦发现要及时扦插、嫁接或组培加以繁殖保 留。“芽变”在育种上很重要，有不少新品种 是通过芽变选育出来的，如温州早桔就是源于 温州密桔的芽变。一、基因突变具有随机性和不定向性自发突变自发突变（spontaneous mutation）是在无人工干预条件下，自然发生的基因突变。 自发突变具有不定向而且是随机发生的特征。突变是 不定向的，随机的，只有选择才是定向的，群体中某基因 的定向改变是由特定的选择因素的作用造成的，并非生物 体的定向变异的结果。例如，细菌的抗性突变与所接触的 抗生素药物或噬菌体无关，药物或噬菌体只是以一种自发突变体的选择因子在起作用。二、突变的重演性和可逆性 ●重演性 同一突变可以在同种生物的不同个体间多次 发生，称突变的重演性。下表列举玉米子粒的7个 基因的前6个在多次试验中都出现过类似的突变。●重演性玉米籽粒7个基因的自然突变频率（Stadler，1942） 基因 R I 性状表型 籽粒色 抑制色素形成 测定的配子数 391 突变数 273 28 突变频率 (×10-6) 492.0 106.0PrSu Y Sh Wx紫色非甜粒 黄胚乳 籽粒饱满 非糯性647102 150374474 4 3 011.02.4 2.2 1.2 0.0●可逆性正向突变 突变率 u Forword mutation野生型wild type突变型mutant回复突变 突变率 v Back mutation课本p107的提法：正突变率总是高于反突变率，即 u & v。对吗？正向突变：野生型→突变型，概率= u 回复突变：野生型→突变型→野生型，概率= u v 正确说法：野生型自发突变为某个突变型的概率 &该种突变型 回复为野生型的概率。实际上 u 和 v 之间应该差别不大。三、突变的多方向性和复等位基因●多方向性A→a， A→a1， A→a2，……●复等位基因multiple alleles ○定义：位于同一基因座位上的3个或3个以上的 基因称为复等位基因。 如上，A、a1、a2、……an 彼此组成一对等位基因， 它们全体组成复等位基因。○复等位基因存在于同一类型的不同个体里如AA，Aa1，a2 a3， aman …… 举例：烟草自交不亲和性有15个复等位基因： S1 , S2 , ……, S15复等位基因例子――人类的ABO血型遗传 三个等位基因IA、IB、i IA、IB 对 i 为显性， IA和IB为共显性关系，可 各自发生作用，组成6种基因型和4种表现型 表现型（血型） 基因型 A B IAIA ，IAi IB IB ，IBiABOIA IBii四、突变的有害性和有利性 ●有害性 ○大多数是有害的○致死突变 lethal mutation例： 植物的白化突变绿株WW↓ 绿株Ww ↓ 1WW:2Ww:1ww 3绿苗:1白苗(死亡)多数为隐性致死（recessive lethal） 少数为显性致死（dominant lethal） ○伴性致死（sex-linked lethal） 即致死突变发生在性染色体上。●中性突变 neutral mutation 控制一些次要性状基因，即使发生突变，也不会 影响生物的正常生理活动，因而仍能保持其正常的 生活力和繁殖力，为自然选择保留下来。称为中性 突变，如水稻芒的有无、籽粒颜色等。●突变的有害有利性的相对性 突变的有害性是相对的，在一定条件下可以转化， 如矮杆突变体：刚开始出现时在群体中呈劣势；但 育成品种后在高肥、多风条件下种植则具有竞争优势 昆虫残翅突变体：一般条件下有害突变；在多风海岛却可避免被飓风刮走而利于生存五、突变的平行性●定义亲缘关系相近的物种因遗传基础比较近似，往往发生相似的基因突变，称突变的平行性。 ●意义 当了解到一个物种或属内具有那些变异类型，就能预 见近缘的其他物种或属也同样存在相似的变异类型。8.2 基因突变与性状表现一、显性突变和隐性突变的表现●显性突变表现早纯合慢，当代（第一代）就能表现，第二代 能纯合，而检出纯合突变体则需到第三代。体细胞显性突变，当代为嵌合体，要选出纯合体， 须通过有性繁殖自交两代。显性突变的表现dd显性突变发生 第1代（M1）Dd自交第2代（M2）1DD：2Dd: 1dd自 交第3代（M3）DD1DD:2Dd:1dddd●隐性突变 表现晚纯合快，第二代表现，第二代纯合并可检出 隐性突变的表现 DD隐性突变发生第1代（M1）Dd自交第2代（M2）1DD：2Dd: 1dd体细胞隐性突变，当代不表现，要使其表 现只需有性繁殖自交一代。●突变的表现与植物繁殖方式自花授粉作物，只要自交即可分离出来。异花授粉作物，要进行人工自交或互交，否则长期保持异质。二、大突变和微突变的表现● 大突变 macromutation突变效应表现明显，容易识别。质量性状突变大都属此● 微突变 micromutation 效应表现微小，较难察觉。数量性状的突变属之。微突变可以积累→大的变化微突变中出现的有利突变&大突变。所以在育种工作中要 特别注意微突变的分析和选择，在注意大突变的同时， 也应重视微突变。8.3 基因突变的鉴定一、植物基因突变的鉴定① 突变发生的鉴定是否真实的基因突变？ 是显性还是隐性突变？ 突变频率？基因发生某种化学变化而引起的变异：可遗传环境条件导致的变异：不遗传例：高秆?矮秆，其原因：① 基因突变而引起； ② 因土壤瘠薄或遭受病虫为害而生长不良等。 鉴定方法：可将变异体与原始亲本在同一栽培条件下比较。高秆?矮秆?后代为高秆，则不是突变，由环境引起；自交 后代仍为矮秆，则是基因突变引起的。② 显隐性的鉴定显性突变和隐性突变的区分，可利用杂交试验鉴定如： 突变体矮秆株×原始品种(高)↓F1高秆↓自交F2 高秆、矮秆分离 说明该突变属于隐性突变③ 突变率的测定●花粉直感(胚乳直感）法估算配子的突变率举例：测定玉米籽粒由Su → su的突变率。 利用甜粒玉米susu为母本、诱变处理的非甜玉米SuSu为 父本进行杂交，理论上F1果穗上都应为非甜，但2万粒中却出 现个别甜粒（2粒），这说明父本的2万粒花粉中有2粒花粉的基因由Su → su，说明基因Su的突变率为万分之一。花粉直感：两个相异的植株杂交，当代所结籽粒即表现父本 性状的现象。其原因是参与受精的花粉中带有控制胚乳性状 的显性基因。●植株测定法 根据M2出现的突变体占观察总个体数的比 例来估算。如M2群体中10万个观察个体数中出 现5个突变体，突变率为 0.005%。二、 真菌生化突变的鉴定（一）红色面包霉的生化突变型●几个基本概念 ○生化突变：由于诱变因素的影响导致生物代谢 功能的变异。 ○营养缺陷型（auxotroph）: 诱变导致生物丧失 了合成某种生活物质的能力，需在特定的营养下 才能生长。 ○野生型或原养型（prototroph）基本培养基：野生型可在这种培养基因生长。 水+ 无机盐(硫酸盐、硝酸盐等) + 糖类(葡萄糖或蔗糖) + 微量生物素(VB的一种) 。完全培养基：各种突变型可以在这种培养基生长。 基本培养基+ 多种氨基酸+ 多种维生素 红色面包霉的突变型： 红色面包霉?合成其生活所需物质?一系列生化过程?每一 过程由一定的基因所控制。 只要综合分析大量的生化突变资料?可阐明有关基因的功能 及其作用的程序。Beadle红色面包霉的生化突变型 基本培养基 基本培养基 基本培养基 基本培养基 类型 基本培养基 +精氨酸 +瓜氨酸 +鸟氨酸 +前驱物 ●野生型：基本培养基上可生长 野生型 √ ●突变型(a)：基本培养基+精氨酸 可生长 突变体 a × √ ●突变型(c)：基本培养基+瓜氨酸(精氨酸)可生长 × √ ●突变型(o)：基本培养基+鸟氨酸(精或瓜)可生长 突变体 c × － √× 突变体 o × × ×√ － － － √ － － √ － ×图中－表示不添加某物质， ×表示不能生长，√表示在添加某物质的培养基上可生长●根据以上实验，可以推论精氨酸的合成步骤为： 前体→鸟氨酸→ 瓜氨酸 → 精氨酸 →蛋白质 由此可以看出，从鸟 → 精的合成至少需要A、C、O三个基 因，其中一个基因发生突变，精氨酸是不会合成的，这个实验 证明了基因与新陈代谢的关系。Beadle 1941年根据这个实验研究，阐明基因是通过酶的作用来控制性状的，于是提出“一个基因一个酶”的假说，把基因与性状两者联系起来。基因O酶I基因C酶II基因A酶III前体鸟氨酸瓜氨酸精氨酸 →蛋白质（二）红色面包霉生化突变的鉴定 方法图片引自Klug and Cummings，20028.4 基因突变的分子基础自发突变的原因： A. 复制错误 B. 碱基的异构体互变效应 C. 转座因子的插入 D.自发的化学变化：脱嘌呤、脱氨基、生物体内活性 氧化剂对DNA的氧化损伤 诱变因素： A. 化学诱变 B. 物理诱变 C. 生物学诱变一、突变的分子机制 （一）位点与基因座 位点（site）：指DNA（基因）上的一个核苷 酸对。一个基因内不同位点的改变可以形成许多等位基因（复等位基因）。基因座（locus）：指一个基因，包括数百个～数千个核苷酸对。一个基因座上的复等位基因是基因内部不同碱基改变的结果。（二）突变的方式（1）分子结构的改变碱基替换：如AAA（赖）→GAA（谷）。包括： 转换: transition, 嘌呤与嘌呤或嘧啶与嘧啶之间的转换 颠换: transversion ,嘌呤转换为嘧啶或嘧啶转换为嘌呤 （2）移码 frameshift 碱基缺失移码：如AAA（赖）CAC（组） →AAC（天）AC… 碱基插入移码：如AAA(赖) →AAC（天冬酰胺） A…镰刀型贫血症与点突变正常红细胞 基因型HbAHbA镰刀型红细胞 基因型HbSHbS人的血红蛋白由2条α链和2条β链组成。镰刀型贫血症患者的β链第6 位的Glutamic acid 变成了Valine。谷氨酸的密码子为GAA 或GAG， 而缬氨酸的密码子为GUU、GUC、GUA、GUG。中间1个碱基的替 换导致了1个氨基酸的改变，从而导致了镰刀型贫血症。
移码突变THE CAT SAW THE DOG ?图片引自Klug and Cummings，2002（三）自发突变的机制（1） 自发损伤 常见的有脱嘌呤和脱氨基作用。一个哺乳动物细胞在37 ℃ 培养20 h的细胞 复制周期中，DNA 自发地脱落大约10 000个嘌呤碱基。 （2） 碱基的氧化损伤 活性氧化物，如超氧自由基(O2－)、过氧化氢(H2O2) 和羟自由基(OH－)都被 认为是正常有氧代谢的副产物，这些副产物对DNA产生氧化损伤，不仅 能对DNA的前体造成氧化性损伤，从而引起突变，而且会引发多种人类 疾病。 （3） DNA复制错误 碱基异构体转换会导致DNA复制错误，造成碱基替换； 复制滑动可导致碱基插入、缺失，造成移码突变。 （4） 其他可能的机制 自然界存在的辐射；温度急剧变化导致DNA复制酶的保真性降低；重复序 列引起的复制滑动（replication slippage）碱 基嘧 啶 环嘌 呤 环碱基异构体互变（Tautomeric shifts）标准的碱基配对酮式氨基式 异常碱基配对烯醇式亚氨基式异构体互变会改变碱基配对性质并导致突变未雨绸缪 坏了就修！（自学）二、突变的修复(自学) 1、DNA防护机制 （1） 简并密码子 2、DNA的修复 （1） 光修复（2） 回复突变（3） 抑制（2） 暗修复（3） 重组修复 （4） SOS修复（4） 致死和选择（5） 多倍性8.5 人工创造突变体想变就变――理化诱变想变什么就变什么――生物学诱变想在哪变就在哪变――CRISPR-Cas9 定点编辑一、突变体的用途突变体的用途――育种http://www.baicle.com:8080太空辐射育种Co60 辐射育种突变体的用途――遗传与发育机理的揭示例如：TH Morgan 通过研究果蝇白眼突变体揭示了性连锁遗 传规律 C Nü sslein-Volhard，E Wieschaus, EB Lweis 等人通过 研究大量果蝇和斑马鱼胚胎突变体，提出了由间隙基 因、成对基因、节段极性基因、同形异位（同源异形） 基因控制发育的模式Oh! Tell me what is right !Wild type mutant HOXD13 mutationFour wings?!Legs on head?!a: 受精后约10h的果蝇胚果蝇体节分化控制果蝇身体结构建成的基因Maternal-effect genes (~40 genes)Segmentation genesgap genespair-rule genes segment polarity genes Selector genesZygotic genes (50~60 genes)
How to realize the body plan?a 母性效应基因控制胚沿着前－后轴向形成物质分布梯度 b 合子间隔基因将胚胎粗分为3个大的区域（大致对应于 头、胸、腹三部分）――打轮廓 c 合子对控基因进一步将胚胎划分为大约2节宽的条带； 所有成对基因的相互作用决定节段的边界――画草图 d 合子体节极性基因将每个节细分为前后两半――描细节 e 同源异型选择基因决定每个体节的特性或命运突变体的用途――生化途径的揭示例如：GW Beadle 和EL Tatum以红色面包酶为 材料，根据对生化突变体的研究提出“一个基 因一个酶”假说。认为生物体内发生的每一步 代谢反应，都是由一种特殊的酶负责控制的， 而这种酶又是某一特定基因的合成产物。突变体的用途――遗传疾病的研究沙皇尼古拉二世之子：血友病维多利亚女王：血友病突变基因携带者突变体的用途――基因功能分析与功能基因组学研究正向遗传学策略（forward genetics strategy）克隆已知突变表型或功能的基因，再分析其序列， 即由功能→序列。只能分析单个的或少数的基因， 所获得的信息是零散而片面的逆向遗传学策略（reverse genetics strategy） 从大规模的已知DNA序列出发，对基因组的基因 进行功能敲除（knock-out）或激活(knock-on), 获 得大量突变体，并系统地分析其功能。即由大规 模序列 → 功能。所获得的信息是系统的、完整的二、人工创造突变体的方法获得突变体的途径最终可归结为：破坏基因结构改变基因表达 诱变方法： 物理诱变 (physical mutagenesis) 化学诱变 (chemical mutagenesis) 生物学诱变 (biological mutagenesis)（一）物理诱变物理诱变因素电离诱变因素非电离诱变因素电磁辐射 γ射线粒子辐射 带电粒子 不带电粒子 中子紫外线X射线α射线 β射线 质子电磁波谱的组成及其波长能量高于可见光的射线对生物体有害(1) 电离辐射诱变● 包括?射线、?射线和中子等粒子辐射，还包括γ射线和X射线等电磁波辐射。中子的诱变效果最好。 根据辐射（照射）的方法，可分为“内”和“外” 照射。○外照射 即辐射源与接受照射的物体之间要保持一定的距 离，让射线从物体之外透入物体之内，在体内诱发基 因突变。X射线、γ射线和中子都适用于“外照射”。○内照射即用浸泡或注射的方法，使其渗入生物体内，在体内放出?射线进行诱变。?和?射线的穿透力很弱，故只能用“内照射”。实际 应用时，一般不用? 射线，只用?射线。?射线常用辐 射源是P32和S35，尤以P32使用较多 ● 电离辐射诱变的机理照射→初级电离→次级电离 →基因分子结构改组→基因突变或染色体结构变异● 辐射剂量及表示方法○定义：单位质量被照射的物质所吸收的能量数值， 称为辐射剂量。 ○ X射线和γ射线：用“伦琴”（r）表示，即在1克空气中 吸收83×10-7焦耳（J）辐射的能量。○ 中子：单位是“积分流量”。即每平方厘米的截面上通过的中子数（n/cm2）。○ ? 射线：用“微居里”表示。具体是每克物质吸收多少“微居里”（?cu）的放射性同位素。微居里是放射强度 单位，表示每秒钟有3.7×104个原子核发生蜕变。基因突变的频率与辐射剂量成正比，即剂量增加一倍， 突变频率增加一倍，但突变率不受辐射强度的影响。●辐射强度是指单位时间内照射的剂量数，即剂量率，倘若照射剂量不变，不管单位时间内所照射是多还是少， 基因突变率总是保持一致。(2) 非电离辐射诱变●种类：UV●作用机理 激发作用→DNA结构改变→配对差错→突变 最有效的诱变波长： 260nm ●适用UV能量较低、穿透力较弱，适于微生物、生殖细胞 的诱变UV照射→ DNA上的胸腺 嘧啶环共价交联→形成胸 腺嘧啶二聚体→DNA构像 改变，抑制复制→错配“Children of the night”阳光中的UV可导致DNA形成thymine dimer（胸腺嘧啶二聚体）， 正常人含有NER修复系统，可以切除修复受影响的DNA。但干 皮病患者丧失了NER功能，所以暴露于阳光中会导致皮肤受损、 甚至长肿瘤（如图中男孩的鼻子上就有2个）。如果这种孩子从 小就不暴露在阳光中，皮肤受损可以减轻（图中女孩）（二）化学诱变●简史1941年Auerbach和Robson第一次发现芥子气（mustard gas,一种烷化剂）可以诱发基因突变。1943年Oehlkers第一次发现氨基甲酸乙酯(NH2COO2H5）可以诱发染色体结构的变异。●化学诱变的特点某些化学药物的诱变作用是有特异性的，即一定性质的药物能够诱发一定类型的变异。化学诱变剂的种类碱基类似物具有配对两重性，DNA复制时如错误 掺入碱基类似物可造成碱基的转换（base transition）碱基修饰剂对碱基某些基团进行化学修饰从而改 变碱基的配对性质，造成碱基的转换或颠换 (transversion) DNA嵌入剂可嵌入DNA的碱基对之间，造成复 制错误，形成碱基插入/缺失, 导致移码突变碱基类似物：base analogsDNA复制时错误掺入到DNA分子中，引起碱基配对错误，造成碱基替换 5－溴尿嘧啶（ 5-BU, 5-bromouracil ）2－氨基嘌呤（2-AP, 2-amino purine）碱基修饰剂：对碱基进行修饰使其性质发生改变，引起特异性错配，造成碱基替换 亚硝酸（HNO2）：使碱基脱氨 羟胺（HA）：使碱基的氨基氮羟基化 甲基磺酸乙酯（EMS，烷化剂）：使碱基烷基化嵌合剂：吖啶类染料。含有吖啶环，是一种平面分子，分子大小与碱基对大小相似，可以插入到DNA双螺旋双链或单链的两个相邻碱基之间，造成碱基插入或 缺失，引起移码突变。某些抗菌素、叠氮化合物也有诱变效应碱基类似物具有配对两重性， 导致碱基转换突变T5-BU，5-溴尿嘧啶， 是T的类似物， 但可以和A或G配对 5-BU 酮式5-BU烯醇式T=A ↓ 5BU=A ↓ 5BU=G ↓ C=G酮式与A配对烯醇式与G配对DNA修饰烷化剂是极强的化学诱变剂。如乙基甲磺酸（EMS）和亚硝基胍 （NTG），可对碱基进行烷基化，改变其配对性质，造成碱基替换。 DNA嵌入剂，如原黄素素(proflavin), 吖啶橙(acridine) 等扁平分子可以嵌 入DNA的碱基对之间，导致单核苷酸对的插入/缺失，引起移码突变。烷化剂EMS对碱基的修饰导致其配对性质改变（三）生物学诱变生物学诱变T-DNA tagging Transposon taggingRNA interference定点突变――CRISPR-Cas9系统T-DNA tagging T-DNA标签法利用农杆菌Ti质粒上的T-DNA作为诱变因子, 将其插 入植物基因组，造成基因的插入突变（insertional mutation） 突变性状与T-DNA的共分离关系的确定 插入点旁侧的基因组序列分析 以旁侧序列为探针筛选基因组文库，获取全长基因。 或直接将序列与网上公共数据库比对，获取相关信息。Gene AT-DNA插入突变GeT-DNAne A插入点旁侧序列扩增、测序 Ge ne A 筛选文库或与公共数 据库进行序列比对Ge基因组文库或数据库中含gene A 的克隆 ne A目标片段与NCBI公共数据库的序列比对结果同源程度指示待查目 标序列 数据库中 同源序列网址：http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi利用ricegaas数据库搜索水稻预测基因基因组序列预测基因网址：http://ricegaas.dna.affrc.go.jp/rgadb/此基因放大 见下图上图第17号预测基因内含子intron外显子exon预测基因氨基酸编 码产物的保守区段Transposon tagging转座因子――会跳舞的基因？ 转座因子定义：转座子标签法指可以在染色体组内移动的特定DNA片段。 发现： Emerson（1914） 花斑果皮 McClintock 转座因子的遗传基础巴巴拉? 麦克林托克Barbara McClintock（ ）是20世纪具有 传奇般经历的女科学家，她在玉米中发现了“会 跳舞”的基因。 面对荣获贝尔奖（1983年）这一崇高荣誉，麦克林 托克平静地说：“我觉得自己获得这种意外的奖 赏似乎有些过分。多少年来，我在对于玉米遗传 的研究中已获得很多的欢乐。我不过是请求玉米 帮助我解决一些特殊的问题，并倾听了她那奇妙 的回答。”Ac－Ds 转座系统造成玉米籽粒颜色的改变C为显性基因，使 玉米籽粒呈现颜色AcDsC当Ac存在时，Ds可发生转座 当Ds转座插入基 因C时，造成插入 失活，籽粒无色AcInsertional mutationAcCDs当Ds从基因C切离时，回复野生型， 表现有色。由于发生切离的时间不同、 发生切离的细胞有限，所以籽粒颜色 表现为少量色斑引自 Klug and Cummings，2002Ac因子：activator，是自主成分，具备自身切除 和转座的能力。带有2个与转座有关的基因 Ds因子：dissociation, 非自主成分，只有在同一 自主成分Ac存在时才能切除或转座。Transposon tagging 的步骤将转座成分（transposable element）导入植物。转座 成分的插入可造成基因失活诱导转座子在转化体内不断转座，以形成一个不断扩 大的插入突变群体 确定突变性状与转座子的共分离关系 插入点旁侧基因组序列的分析 以旁侧序列为探针筛选基因组文库，获取全长基因。 或直接将序列与网上公共数据库比对，获取相关信息。T-DNA tagging 与 transposon tagging 的区别T-DNA tagging：一旦整合在基因组的某个位置 后，T-DNA就不能再改变自身的位置，所以要 想获得更多的突变体就必须大量转化 transposon tagging：只要将转座子导入了基因组， 经诱导，转座子就可在转化体内不断发生转座， 突变群体会不断扩大，因而无需做大量的转化 工作RNA interference(RNAi)概念：RNA干扰生物体内导入双链RNA后，引起体内同 源基因特异性沉默的现象 用途：基因敲除（gene knock-out）RNAi 可能的机制intron自身启动子 特异序列spacer特异序列hpRNASi RNA（21－26nt）DNA甲基化mRNA特mRNA非异性降解特异降解本图参考Hannon, 2003, 仿绘hpRNAsiRNA（双链，21－26nt）mRNA不降解，翻 译抑制，基因沉默or miRNA（单链，20－24nt）5，5，mRNA降解， 基因沉默内源mRNA3，翻译抑制复合体RNAi沉默复合体 3，几个缩写词siRNA：small interfering RNA，小干涉RNAmiRNA: microRNA，微RNA hpRNA: hairpin RNA，发夹RNA ihpRNA: intron-containing hairpin RNA， 带内含子的发夹RNA定点突变基因的定点突变（ site specific mutagenesis of gene） 是指按照人们的意愿对基因的编码区和表达调控区 （包括启动子区）定向进行缺失、插入或碱基替换 等过程。 基因的定点突变改变了自然状态下诱发突变表现的 随机性，根据所要突变的已知基因序列，对其保守 的功能结构域，调控区进行定点突变，从而改变基 因的结构和表达状况。2013 最新研究进展介绍利用CRISPR-Cas9系统进行基因组定点突变CRISPR：clustered regulatory interspaced short palindromic repeats Cas9：CRISPR-associated proteins成功实现基因组靶向修饰案例：人、鼠、拟南芥、水稻等Functioning of the type II CRISPR system in bacteriaMali et al, 2013Functioning of the type II CRISPR system in becteriaMali et al, 2013Cas9 can be programmed by single chimeric RNA(gRNA)Jinek et al, 2012gRNA-Cas9 nuclease for specific gDNA cleavageCas9 nuclease RuvC-like domainHNH domain Target Site5’ NNNNNNNNNNNN 3’ NNNNNNNNNNNNGNNNNNNNNNNNNNNNN NNN Cleavage site NNNNNNNNNNNNNNNNN NNNPAM NGG NNNNNNNNNNNN-3’ genome NCC NNNNNNNNNNNN-5’ sequenceA gRNA A5’-G/ANNNNNNNNNNNNNNNNNNNN GUUUUAGAGCUAGAACUAUUGCCUGAUCGGAAUAAAAUU CGAUA GAACGUGGCU CUUGAAAAAGUGGCACCGAUUUUU-3’G本章要求掌握 1. 相关的中英文遗传学名词和术语 如：基因突变、突变体、错义突变、无义突变、沉默突变、 移码突变、转换、颠换、复等位基因等 2. 基因突变有哪些基本特征 3. 基因突变如何鉴定 4. 人工创造突变体有哪些方法了解 1. 基因突变的分子机制 2. 突变体有哪些用途 课外思考： 了解了哪些因素可导致生物遗传物质变异后，你认为应该 采取怎样的措施来保护生态环境？
赞助商链接
总起来看,基因突变的频率不 高,而且突变发生是随机...人工诱变可以大大地提高突变率,这为人工创造变异开辟...《遗传学》现代生物学精要速览中文版 指定学生 阅读...第六章 遗传和变异 第一节... 46页 免费 八年级...生物的变异和遗传病 基因突变 可遗传的变异 基因...)概念: (2)种类:自然突变与诱发突变(人工诱导) )...学生了解变异的类型和基因突变发生的时间、类型及人工...到基因的转录、翻译等知识,这部分知识是第六章第一...有突变,再出示同 一种突变(白化)在不同的生物体(...第8 章 微生物的遗传 1. 基本概念遗传: 亲代与...基因突变的类型及其分离 碱基变化 1.同义突变:这是...(质粒和染色体 DNA)被自然或人工感受态细胞摄 取,...8页 免费 第5章基因突变及其他变异练... 5页 免费...①体细胞的突变可在当代表现,生殖细胞的突变在当代不...广泛开展了 人工动植物育种的研究,通过人工创造变异...2第五章第一节《基因突变和基因 重组》的第一课时...创设情境,让学生 进行问题的探究、 创造讨论与交流...基 因突变的本质是什么? 教师进一步阐述: 1. 能...现在知道,基因突变既可自然 发生,也可在理论因素作用下人工诱变,而诱变突变出现的 频率较高,因此诱发突变已成 创造育种材料的一种重要手 段。 第一节 基因突变...版第四章第一节内容,前面已学习的遗传定律、遗传的物质基 础和细胞,学生已有...(五)基因突变的类型: 自发突变 人工诱变 (六)时间 1.任何时期 2.主要在间...根本原因在于基因突变,其突变的方式是基因内 A.碱基...人工诱变育种作用于 A 时期 D.秋水仙素诱导多倍体...某校学生在开展研究性学习时,进行了人类遗传病方面...第八章 遗传变异_医学_高等教育_教育专区。第八章...其实不然, 单个基因的突变率虽很低,但从物种这个...(induced mutation)指人工诱发 (经诱发剂处理)下的...
All rights reserved Powered by
www.tceic.com
copyright &copyright 。文档资料库内容来自网络，如有侵犯请联系客服。