基因符号PPT课件.ppt

1,二、基因符号,1966年由Demerec提出大肠杆菌命名规则，在此基础上发展成为公认的基因命名规则 ）每个基因座位用斜体小写的三个英文字母表示 trp（tryptophan）--色氨酸基因, str（streptomycin）--链霉素抗药性基因 2)产生同一表型的不同基因，在三个字母后用大写英文字母表示 trpA和trpB,2,3）同一基因不同突变位点，在基因符号后加阿拉伯数字trpA23， trpA46 ---基因的表型和产物用三个正体英文字母表示Ara+, Ara-. 4）某些基因特征不能用一个字表示，需要几个字则采用几个字的首字母 例如：与核糖体大蛋白亚基相关基因：rpL,rpS. ---str(链霉素抗药性基因)可以写成rpsL,3,5）his+---组氨酸野生型； his----组氨酸缺陷型； strs--- 链霉素敏感野生型 strr ---链霉素抗药性突变型 strd ---链霉素依赖型 6）当染色体上存在缺失时，缺失部分放在后括号内 （lac, pro）表示从乳糖发酵基因到脯氨酸基因的染色体缺失.rfauvrB(深度粗糙突变性基因，缺失了自外损伤修复基因)； 7）易位：T(；)， T()。

4,1、固体培养基中培养突变率计算方法,5,大肠杆菌抗性突变,6,一个菌落代表一次抗性突变，无论该菌分裂多少次，仍然为一个抗性菌落， 突变型菌落数=突变发生次数 在这种情况下，突变率计算按公式计算: 突变率=M2-M1N2-N1 M2、M1前后两个时间出现抗性菌落数 N2、N1前后两个时间的细菌总数,7,8,,考虑到细菌分裂不是同步进行的 细菌世代总数=N2-N10.69 突变率=(M2-M1)0.69N2-N1,9,1、碱基类似物引起的诱变,碱基类似物：指分子结构上与DNA中碱基非常相似的一类化合物 在DNA复制中可替代正常碱基参入到DNA链中，引起配对错误发生诱变一 碱基置换,（一）化学诱变,10,1)碱基类似物------5-溴尿嘧啶 （5-BU） 与胸腺嘧啶（T)结构相似 5-溴尿嘧啶（5-BU）有酮式和稀醇式（为主） 两种形式 5-BU可引起 ATGC GCAT（为主） 5-BU使细菌突变率提高万倍11,5,5,T:酮式为主 5-BU:稀醇式为主,12,,13,,5-,酮式,稀醇式,,,,,,,正确配对 复制错误 两代以后还会出现,错误配对 参入错误 两代以后不会出现,GC-AT主要,14,2)碱基类似物---2-氨基嘌呤(2-AP) 与腺嘌呤A相似 2-AP可与T（为主）和C配对 2-AP可引起ATGC （为主） GCAT,15,图,与A结构相似,为主,16,,,,,17,AT-GC: met 回复突变 正确配对 复制错误 两代以后还会出现,GC-AT: arg 回复突变 错误配对 参入错误 两代以后不会出现,18,3）烷化剂类,种类多：甲基磺酸乙酯（EMS）、乙基磺酸乙酯（EES）和亚硝基胍（NTG） 作用：使DNA中碱基发生烷基化 例如EMS使鸟嘌呤带有乙基，该鸟嘌呤不与C配对，而与T配对。

引起GCAT的转换 亚硝基胍（NTG）：超诱变剂，使基因突变率高达1%引起并发突变19,图,20,（二）物理诱变剂的种类及作用机制,1、辐射的种类:电离辐射和非电离辐射 1)电离辐射:是一切能引起物质电离的辐射总称，包括高速带电粒子有粒子、粒子、质子，不带电粒子有中子以及X射线、射线 射线是一种带电粒子流，很容易引起电离,穿透能力差 . 射线也是一种高速带电粒子，其电离能力比射线小，但穿透本领比射线大 X射线和射线的穿透力极强，波长短，能量大，仅一部分被物质所吸收，大部分经由原子间隙而透过，这正是X射线透视和摄影的物理基础21,2)非电离辐射：,是指波长大于100 纳米的电磁波，由于其能量低，不能引起水和组织电离，故称为非电离辐射 非电离辐射包括光和电磁辐射 光包括可见光、红外线、紫外线 电磁辐射包括超声波：频率比人的听频范围高的声波就叫做超声波（高于20000Hz ）超声波的频率高，相对较少出现绕射现象，所以回声十分清晰超声波扫描不涉及有害的辐射，远比 X-射线等检验工具安全22,2、辐射的生物学效应,DNA经过辐射处理通常发生以下变化: 碱基受损，发生开环、脱氨和过氧化 脱氧核糖分子C-C断裂或-OH氧化 单核苷酸分解，释放出磷酸酯和碱基 DNA 分子断裂,形成胸腺嘧啶二聚体 DNA 分子交联,胸腺嘧啶二聚体,,,23,1) 电离辐射作用,直接作用 指射线直接作用于DNA分子，通过电离和激发使DNA受到损伤。

间接作用 指射线与DNA周围其它原子或分子特别是水分子作用，产生具有很高活性的自由基（如OH，H和eaq-）进而损伤DNA24,碱基变化 脱氧核糖变化 DNA链断裂 单链断裂（SSB） 双链断裂（DSB） 交联 DNA链交联 DNA-蛋白质交联 其中DSB是辐射所致生物学效应中最重要的原初损伤.,电离辐射致DNA分子的变化,25,二、嵌合剂和移码突变,移码突变：DNA分子中一对或少数几对核苷酸的增加或缺失，造成该位置后面的密码意义全部发生错误（三对除外）26,ATGAAAGAG....,ATGGAG....,,Deletions,One or more base pairs are lost,Possible results a. amino acids or polypeptides can be lost b. frameshifts can occur (see below),TB,27,二 DNA损伤、修复,1 DNA损伤：DNA双螺旋结构发生的任何改变可以分为两类：单个碱基改变和结构扭曲 2 自发性损伤、化学因素、物理因素 3 DNA修复：为了保证遗传信息的高度稳定性，生物细胞在进化过程中形成了一系列多步骤的修复机制。

28,（一）光修复,这是最早发现的DNA修复方式修复是由细菌中的DNA光解酶（photolyase）完成，此酶能特异性识别紫外线造成的核酸链上相邻嘧啶共价结合的二聚体，并与其结合，这步反应不需要光； 结合后如受300-600nm波长的光照射，则此酶就被激活，将二聚体分解为两个正常的嘧啶单体，然后酶从DNA链上释放，DNA恢复正常结构 此酶广泛存在，但人体只存在于淋巴细胞和皮肤成纤维细胞，且是次要修复方式29,,,30,1）细胞内有多种特异的核酸内切酶，可识别DNA的损伤部位，在其附近将DNA单链切开，再由外切酶将损伤链切除，由聚合酶以完整链为模板进行修复合成，最后有连接酶封口uvrA,uvrB,uvrC:编码内切核酸酶 2）碱基脱氨形成的尿嘧啶、黄嘌呤和次黄嘌呤可被专一的N-糖苷酶切除，然后用AP核酸内切酶打开磷酸二酯键，进行切除修复二）切除修复,31,,,32,-----“复制后修复”（post-replication repair）因为它们在复制后起作用，也称为“重组修复”（recombination-repair）此系统在处理复制含有损伤碱基模板后产生的子代二倍体的缺陷中起作用 重组酶：recA, recB, recC(染色体交换) ----- 重组修复中原损伤没有除去，但若干代后可逐渐稀释，消除其影响。

所需要的酶包括与重组及修复合成有关的酶，如重组蛋白A、B、C及DNA聚合酶、连接酶等,（三）重组修复,33,,,34,（四）SOS系统 许多损伤DNA或抑制大肠杆菌复制的手段引起一系列综合的表现型改变，称为SOS反应这是由RecA蛋白和LexA抑制物相互作用而引起的 SOS反应表现为修复损伤DNA的能力增强, 这是通过诱导修复系统和RecA重组修复系统组分的合成来实现的35,36,Insertions,ATGAAAGAG....,ATGGAG....,,Possible results a. amino acids or polypeptides can be gained. b. frameshifts can occur (see below),One or more base pairs are gained,TB,37,嵌合剂引起移码突变：,ICR191,5-氨基吖啶，吖啶橙，原黄素. 为平面三环化合物，可插入二个碱基对中间，使得原来的相邻的碱基相互分离， 这种DNA分子在复制过程中很容易插入1-2 个碱基，从而引起移码突变38,吖啶橙插入到两对碱基之间,39,Frameshift mutations(移码突变),ATGCAAGTTG....,,,one base pair deletion,Insertions or deletions that change the translational frame,Two changes in polypeptides are possible: (1) every amino acid downstream of the mutation is changed, (2) a truncated (shortened) protein is produced.,,,TB,40,野生型DNA,部分单链消失,突环形成,修补合成,CA错配的产生,41,营养缺陷型诱变筛选步骤及方法,营养缺陷型浓缩 营养缺陷型检出 营养缺陷型鉴定,42,1营养缺陷型浓缩,1）抗生素法：野生型能在MM中生长，而缺陷型不能，于是将诱变处理液在MM中培养短时让野生型生长，处于活化阶段，而缺陷型无法生长，仍处于休眠状态。

-----由于野生细菌或酵母对一些抗生素敏感，于是就相应加入一定量的抗生素，结果活化状态的野生型就被杀死，保存了缺陷型一般细菌可以采用青霉素，酵母可采用制霉菌素43,抗生素法 原理： 青霉素、制霉菌素等抗生素作用于生长着的微生物细胞，对休止态细胞无作用 方法：将菌培养在含抗生素的MM基中,原养型,营养缺陷型,44,2）菌丝过滤法：,-----适用于进行丝状生长的真菌和放线菌 -----其原理是：在基本培养基中，野生型菌株的孢子能发芽成菌丝，而营养缺陷型的孢子则不能通过过滤就可除去大部分野生型，保留下营养缺陷型45,菌丝过滤法,适用于：丝状（放线菌、霉菌） 原理：基本培养基上只有发育成菌丝；auxo孢子可通过滤膜，野生型菌丝不能通过46,,3）差别杀菌：芽孢杆菌，80/15min ;酵母菌：58/4min 4）饥饿法 ：胸腺嘧啶缺陷-氨基酸缺陷,47,2 营养缺陷型检出,原理：在固体基本培养基和完全培养基上，生长情况完全不同，缺陷型在CM上生长良好，而在MM上则不生长，野生型都能生长 具体方法：影印法、点种法、夹层法,48,逐个检出法,把经诱变处理的细胞群涂布在完全培养基的琼脂平板上， 待长成单个菌落后，用接种针或灭过菌的牙签把这些单个菌落逐个整齐地分别接种到基本培养基平板和另一完全培养基平板上，使两个平板上的菌落位置严格对应。

经培养后，如果在完全培养基平板的某一部位上长出菌落，而在基本培养基的相应位置上却不长，说明此乃营养缺陷型49,逐个检出法：,完全培养基,50,影印平板培养法,将诱变剂处理后的细胞群涂布在一完全培养基平板上，经培养长出许多菌落 用特殊工具“印章”把此平板上的全部菌落转印到另一基本培养基平板上 经培养后，比较前后两个平板上长出的菌落如果发现在前一培养基平板上的某一部位长有菌落，而在后一平板上的相应部位却呈空白，说明这就是一个营养缺陷型突变株51,影印平板培养法,,52,夹层培养法,先在培养皿底部倒一薄层不含菌的基本培养基，待凝， 添加一层混有经诱变剂处理菌液的基本培养基， 其上再浇一薄层不含菌的基本培养基，经培养后，对首次出现的菌落用记号笔一一标在皿底 然后再加一层完全培养基，培养后新出现的小菌落多数都是营养缺陷型突变株,53,夹层培养法,54,3营养缺陷型鉴定,可借生长谱法进行 生长谱法是指在混有供试菌的平板表面。