2、基因突变 基因突变:一个基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变 DNA损伤修复机制 基因突变 前突可以通过DNA复制而成为真正的突变,也可以重新变为 原来的结构,这取决于修复作用和其它多种因素。 基因突变是重要的生物学现象,它是一切生物变化的根源,连同 基因转移、重组起提供了推动生物进化的遗传多变性。 自发突变环境因素的影响,DNA复制过程的偶然错误氢 而导致,一般频率较低,通常为10-6-109 突变 诱变某些物理、化学因素对生物体的DNA进行直 作用,突变以较高的频率产生
基因突变： 一个基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变 基因突变是重要的生物学现象，它是一切生物变化的根源，连同 基因转移、重组一起提供了推动生物进化的遗传多变性。 DNA损伤修复机制 基因突变 突变 自发突变 诱变 环境因素的影响，DNA复制过程的偶然错误等 而导致，一般频率较低，通常为10-6-10-9 。 某些物理、化学因素对生物体的DNA进行直接 作用，突变以较高的频率产生。 前突可以通过DNA复制而成为真正的突变，也可以重新变为 原来的结构，这取决于修复作用和其它多种因素。 2、基因突变
个基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变方式 转换:A←→+G,T←C 碱基置换 颠换 A←→T,A←→→C G←→C,G←→T 点突变 缺失: ABC ABA BCA… 移码突变 添加:ABCA↓BCAB…… 添加 a bc de f g 缺失: abc el「 畸变(染色体大损伤)重复: abc abc de 移位: a bc pqr de 倒位: abc fed g…
一个基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变方式
2.1基因突变的特点 适用于整个生物界,以细菌的抗药性为例。 >不对应性:突变的性状与突变原因之间无直接的对应关系。 >自发性:突变可以在没有人为诱变因素处理下自发地产生 >稀有性:突变率低且稳定。 独立性:各种突变独立发生,不会互相影响。 可诱发性:诱变剂可提高突变率,一般可以将突变率提高10~105 倍。 >稳定性:变异性状稳定可遗传。 可逆性:从原始的野生型基因到变异株的突变称为正向突变 ( forward mutation),从突变株回到野生型的过程则称为回复 突变或回变( back mutation或 reverse mutation)
适用于整个生物界，以细菌的抗药性为例。 ➢不对应性：突变的性状与突变原因之间无直接的对应关系。 ➢自发性：突变可以在没有人为诱变因素处理下自发地产生。 ➢稀有性：突变率低且稳定。 ➢独立性：各种突变独立发生，不会互相影响。 ➢可诱发性：诱变剂可提高突变率,一般可以将突变率提高10105 倍。 ➢稳定性：变异性状稳定可遗传。 ➢可逆性：从原始的野生型基因到变异株的突变称为正向突 变 （forward mutation），从突变株回到野生型的 过程则称为回复 突变或回变（back mutation或 reverse mutation）。 2.1基因突变的特点
基因突变的自发性和不对应性的证明 在各种基因突变中,抗性突变最为常见。但在过去相当长 时间内对这种抗性产生的原因争论十分激烈 一种观点认为,突变是通过适应而发生的,即各种抗性是由其环境 (指其中所含的抵抗对象)诱发出来的,突变的原因和突变的性状 间是相对应的,并认为这就是“定向变异”,也有人称它为“驯化 或“驯养” 另一种看法则认为,基因突变是自发的,且与环境是不相对的。由 于其中有自发突变、诱发突变、诱变剂与选择条件等多种因素错综 在一起,所以难以探究问题的实质。 从1943年起,经过几个严密而巧妙的实验设计,主要攻克了检出 在接触抗性因子前已产生的自发突变株的难题,终于解决了这场纷 争
基因突变的自发性和不对应性的证明 • 在各种基因突变中，抗性突变最为常见。但在过去相当长 时间内对这种抗性产生的原因争论十分激烈。 – 一种观点认为，突变是通过适应而发生的，即各种抗性是由其环境 （指其中所含的抵抗对象）诱发出来的，突变的原因和突变的性状 间是相对应的，并认为这就是“定向变异”，也有人称它为“驯化” 或“驯养” 。 – 另一种看法则认为，基因突变是自发的，且与环境是不相对的。由 于其中有自发突变、诱发突变、诱变剂与选择条件等多种因素错综 在一起，所以难以探究问题的实质。 – 从1943年起，经过几个严密而巧妙的实验设计，主要攻克了检出 在接触抗性因子前已产生的自发突变株的难题，终于解决了这场纷 争
如何证明基因突变的非对应性? 三个经典实验 变量实验、涂布实验、影印实验 证明突变的性状与引起突变的原因间无直接对应关系 基因突变的性状与引起突变的因素之间无直接的对应关系。任 何诱变因素或通过自发突变过程都能获得任何性状的变异。 如:在紫外线诱变下可以出现抗紫外线菌株,通过自发或其 它诱发因素也可以获得同样的抗紫外线菌株,紫外线诱发的 突变菌株也有不抗紫外线的,也可以是抗青霉素的,或是出 现其它任何变异性状的突变
证明突变的性状与引起突变的原因间无直接对应关系！ 如何证明基因突变的非对应性？ 三个经典实验 变量实验、涂布实验、影印实验 基因突变的性状与引起突变的因素之间无直接的对应关系。任 何诱变因素或通过自发突变过程都能获得任何性状的变异。 如：在紫外线诱变下可以出现抗紫外线菌株，通过自发或其 它诱发因素也可以获得同样的抗紫外线菌株，紫外线诱发的 突变菌株也有不抗紫外线的，也可以是抗青霉素的，或是出 现其它任何变异性状的突变
变量实验( fluctuation analysis) Salvador Luria and Max Delbruck 大肠杆菌 ④释培养物 Salvador Luria (o)02 4)(7x5) Max Delbruck (抗噬菌体 噬菌体菌落数 来自分别的 大管的50个平板 的50个 The nobel Prize in Physiology or Medicine 196
变量实验（fluctuation analysis）Salvador Luria and Max Delbruck（1943 Salvador Luria Max Delbruck The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1969
结果 来自甲管的50皿中,各皿间抗性菌落数相差悬殊,而来 自乙管的则各皿数目基本相等。 解释: 这说明大肠杄菌抗噬菌体性状突变,不是由于环境因素 —噬菌体诱导岀来的,而是在它们接触噬菌体前,在某 次细胞分裂过程中随机地自发产生的 噬菌体在这里仅起到淘汰原始的未突变的敏感菌和甄别抗 噬菌体突变型的作用
结果 : 来自甲管的50皿中，各皿间抗性菌落数相差悬殊，而来 自乙管的则各皿数目基本相等。 这说明大肠杆菌抗噬菌体性状突变，不是由于环境因素— —噬菌体诱导出来的，而是在它们接触噬菌体前，在某一 次细胞分裂过程中随机地自发产生的。 解释: 噬菌体在这里仅起到淘汰原始的未突变的敏感菌和甄别抗 噬菌体突变型的作用
Newcombe的涂布实验(1949)固体平板培养法 自发突变 获得免疫性 在12个琼脂平面上每 ↑平面涂布5×10大 肠杆菌的噬菌体敏感性 细胞 保温5小时 保温5小时 小菌落生长时产 生抗嘲菌体突变7x 每个平面有5×10 小菌落,每个菌落约 在未喷噬菌体T 含5000个细菌 」前没有变细胞 六↑平面重新涂布 六个平面重新涂布 喷入T1 喷入T1 喷入T1 喷入T1 保温 保温 保温 保温 个抗嗟小菌落中每个抗盛两组平面有相同数目的细菌, 若体菡落菌体细胞产生一个所以将产生相同数目的抗噬菌 抗噬菌体菌落 体菌落 图8-6 Newcombe的涂布试验
Newcombe的涂布实验（1949）固体平板培养法
结果 在涂布过的一组中,共有抗性菌落353个,要比未经 涂布过的(仅28个菌落)高得多。 解释: 这也意味着该抗性突变株发生在未接触噬菌体前。噬菌 体的加入只起到甄别这类突变是否发生的作用,而不是 诱导突变的因素
结果: 在涂布过的一组中，共有抗性菌落353个，要比未经 涂布过的（仅28个菌落）高得多。 这也意味着该抗性突变株发生在未接触噬菌体前。噬菌 体的加入只起到甄别这类突变是否发生的作用，而不是 诱导突变的因素。 解释:
影印实验( replica plating) Joshua Lederberg and Esther Lederberg Joshua lederbe J Lederberg is awarded the Noble Prize in Medicine and Physiology in 1958
影印实验（replica plating ）Joshua Lederberg and Esther Lederberg（ Joshua Lederberg J. Lederberg is awarded the Noble Prize in Medicine and Physiology in 1958