基因突变和基因组.ppt

• 基因突变种类 • 癌的遗传学基础 • 人类基因组计划 • DNA操作技术10 基因突变和基因组基因突变• 指一个基因中的DNA改变，最终造成遗传多样性10.1 基因突变种类.碱基对改变(点突变) .转座因子10.1.1 碱基对改变T 如果一个基因上原来的一个碱基对被另一个碱基对取代， 称为点突变• 置换（同义突变、错义突变、无义突变）• 插入或缺失（移码突变）1、置换• 同义突变 • 错义突变 • 无义突变• 同义突变（same sense mutation）碱基被替换之后，产生了新的密码子，但新旧密码子同义 ，所编码的氨基酸种类保持不变，因此同义突变并不产生 突变效应 • 错义突变（missense mutation）碱基替换使编码某种氨基酸的密码子变成编码另一种 氨基酸的密码子，从而使多肽链的氨基酸种类和序列 发生改变• 无义突变（non-sense mutation）碱基替换使编码氨基酸的密码变成终止密码UAA、UAG或 UGAT代替G2、插入或缺失移码突变• 根据基因突变发生的原因，可将突变分为： • 自发突变和诱发突变• 在自然条件下，未经人工处理而发生的突变为自发突变• 经人工处理而发生的突变是诱发突变3、突变的诱发诱变剂4能诱发基因突变的各种内外环境因素统称为 诱变剂（mutagen）q物理诱变剂：各种射线等q化学诱变剂紫外线诱发的胸腺嘧啶二聚体T-A T-TT-A T-T常见的化学诱变剂有：]碱基类似物：以假乱真]如：5-Bu(酮式与T结构相似，烯醇式与G结构相似)，可以 置换T或G]丫啶类染料、氮芥类衍生物：造成DNA增加一、二个碱基， 引起移码突变]亚硝酸或烷化剂:可以改变核酸中核苷酸化学组成HNO210.1.2 转座因子• 30岁那年，麦克林托克在某些玉米籽粒中发现了玉米色素 显现着一些稀奇古怪的模式。

• 她观察到玉米籽粒颜色的遗传很不稳定，有时籽粒上还出 现一些斑斑点点• 她通过耐心的记录和仔细的分析，发现使籽粒着色的色素 基因是在某一特定代上“接上”或“拉断”的• 1951年，在冷泉港生物学专题讨论会上，麦克林托克递交 了自己的学术论文，向科学界同行报告了她的新理论• 她提出遗传基因可以转移，能从染色体的一个位置跳到另 一个位置，甚至从一条染色体跳到另一条染色体上• 她把这种能自发转移的遗传基因称为“转座因子” • • “转座因子”除了具有跳动的特性之外，还具有控制其他其 因开闭的作用，因此“转座因子”又可叫做“控制因子”T 巴巴拉·麦克林托克的发现，当时几乎不被科学界所接受T 直到20世纪60年代末，美国细菌学家J.Shapiro在研究大肠 杆菌乳糖操纵子时发现，有一类可以移动的因子，会导致 基因的插入失活和自主恢复活性，从而确认了转座因子的 存在T 1983年，巴巴拉·麦克林托克荣获诺贝尔生理学或医学奖 T 真核细胞转座因子分为转座子和逆转座子T 转座子是基因中一段DNA序列，它通过自主复制后成为可移动的、新的 转座子拷贝，再插入基因组DNA中T 逆转座子也是基因中一段DNA序列，它转录出RNA后，再由反转录酶最终 形成DNA双链，成为新的可移动的逆转座子拷贝，再插入基因组DNA中4转座插入可引起插入突变、新基因产生及染色体 畸变等遗传学效应4基因组中DNA转座不仅可用于解释染色体缺失、 倒位等遗传现象，而且还可用于构建新的突变株°在几乎所有物种中都发现了与转座子相关的序列°如人类中的Alu（阿奴）因子° 人的Alu因子约占人基因组10%，由300bp构成基本单位 ，在每个细胞中约有数十万拷贝° Alu因子比绝大多数功能性转座因子短得多，不编码任 何蛋白质° 人的DNA中，由于Alu因子转座插入，可导致血友病和 家族性高胆固醇血症等发生° 一种罕见的人类神经紊乱疾病—腿和脚的肌肉以及神 经逐渐退化疾病，是由类似果蝇的转座因子Mariner插 入17号染色体所致10.2 脱离正常轨道的细胞—癌细胞• 在动物和人体中，由于细胞分裂调节失控而无限增殖的细 胞称为肿瘤细胞• 恶性肿瘤是指具有转移能力的肿瘤细胞离开原来的部位， 扩散到新的组织、器官形成的新的肿瘤癌细胞的主要特征T 能自身提供充足的生长信号 T 对抑制/抗生长信号不敏感 T 能逃避细胞凋亡 T 有无限复制的潜能 T 能支持癌中新血管生长 T 发生组织侵染和转移致癌因子T物理 T化学 T生物致癌基因• 在1911年Rous发现能使鸟类结缔组织长出肿瘤的病毒 ，按发现者的名字命名，为劳氏肉瘤病毒（RSV，发现 者，1879—1970，1966年获诺贝尔奖）• 在致癌病毒中找到与致癌直接相关的基因，称癌基因 ，RSV中的癌基因定名为src基因。

• src表达产物是酪氨酸激酶，可使细胞中蛋白质的酪氨 酸磷酸化，使蛋白质构型和功能改变，从而造成正常 细胞癌变• 进一步研究发现，未感染的寄主细胞中，用分子杂交 技术也能找到与病毒癌基因相近的核苷酸序列，称为 细胞癌基因（c-src），或原癌基因• 来自病毒的称病毒癌基因(v-src)原癌基因如何变成癌基因• 转座或易位 • 基因扩增 • 点突变造成过度表达，或表达产物蛋白质 活性失控，导致细胞发生转化，向 癌变方向发展肿瘤抑制基因Y P53—抑癌基因Y P53表达产物是与专一性DNA结合的核蛋白P53 Y 是一种转录调节物 Y 可通过将细胞阻断于G1期而抑制细胞生长 Y 在某些细胞类型中诱发细胞凋亡Y P53基因是人类肿瘤相关基因中突变频率最高的基因10.3 人类基因组计划（HGP）] 1986年，美国Dulbecco在《Science》上发表的一篇题为“ 癌症研究的转折点：人类基因组测序”的短文] 认为：要弄清癌症的发生、演进、侵袭和转移的机制，必 须对人的基因组进行全序列测定；并认为这样大的项目必 须通过国际协作共同完成] 他的建议很快得到科学界的赞同和美国有关部门支持] 1990年正式启动，预计15年时间，投资30亿美元。

] 美、英、法、德、日、中六国，我国是唯一的发展中 国家，完成1%的测序工作（3号染色体3千万个碱基对 ）] 2000年6月公布草图，2003年完成q两三个抗药性基因：terr，ampr作为 筛选标志 q合适的限制性内切酶酶切位点pBR322Eco RⅠHind ⅢBam HⅠAva ⅠPvu ⅡSal ⅠPst Ⅰ O r i EcoR I是从大肠杆菌菌株Eco R RY13中取得的第一种限制酶Hind Ш是从流感嗜血杆菌中取得的第三种限制酶氨苄青霉素 抗性基因四环素 抗性基因复制起点10.4.3 DNA体外重组] 外源基因与载体的连接（DNA连接酶）] 连接方式：ù粘性末端连接 连接效率高ù平端连接 连接效率低²重组之后的外源DNA还必须回到细胞内才能复制和表达 ，显示出生物学活性²基因工程常用大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌为受体菌 （宿主）10.4.4 重组DNA导入受体菌T 细菌质粒常用的受体细胞是大肠杆菌T 将外源DNA导入细菌的过程称为转化T 细菌只有在一定状态下，才可接受外源DNA进入细胞 ，这种状态称为感受态T 受体细胞，如用氯化钙或用蒸馏水处理后，再加电击 ，细菌细胞膜会出现暂时性孔洞，成为能允许带有外 源DNA的载体进入的感受态细胞T 重组质粒进入受体细胞的概率仅为1‰• 重组质粒转化进入受体细胞后，还需要进行筛选 鉴定，以挑出含有正确插入外源基因的重组体克 隆，摒弃空的载体克隆10.4.5 重组体的筛选培养基中加抗生素培养抗药性标志选择T 由于许多载体的基因组中含有β-半乳糖苷酶基因lacZ，这 种载体感染大肠杆菌后，会在大肠杆菌内合成β-半乳糖苷 酶°IPTG（诱导物） （异丙基硫代- -D-半乳糖苷）°X-gal（显色剂） （5-溴-4氯-3-吲哚- -D -半乳 糖苷）形成蓝色菌落如果外源基因插入载体的位 置阻断了β-半乳糖苷酶基 因lacZ的编码序列，则见到 无色菌落10.4.6 克隆基因的表达T表达载体有转录、翻译的元件T密码子通用大肠杆菌表达体系的不足1. 缺乏转录后加工机制 2. 缺乏翻译后加工机制，不能折叠和糖基化 3. 融合蛋白形成包涵体，复性后才有活性 4. 很难表达大量的可溶性蛋白10.4.7 转基因动物&将外源基因导入到动物体内&当这种外源基因与动物本身的基因整合后，外源基因 就能随细胞的分裂而增殖&在动物体内表达出动物原来没有的性状&并能传给后代&这种动物称为转基因动物转基因动物实验研究方向] 1、培育抗逆、优质的动物新品种] 如：超级小鼠、抗冻鱼、高瘦肉率猪、高产奶牛等+1981年，美国的Brinster和Palmiter用小鼠进行了转基因 实验 +特大鼠生长激素基因与小鼠的金属硫蛋白的基因(MT)连在 一起，构成MTrGH基因 +然后用显微注射法注射到小鼠受精卵中 +再移植入假孕鼠的子宫中，发育生长 +共产出21只小鼠 +其中7只带外源基因，而6只体型较原小鼠大一倍左右 +即著名的转基因超级小鼠] 2、培育生产药用蛋白或医学研究模型的转基因动物] 就基因药物而言，最理想的的基因表达场所是乳腺， 从乳汁中提取的目的基因产物不但产量高且生物活性 稳定携带人血清白蛋白基因的转基因试管牛“滔滔”转基因的安全性° 如果把一些害虫赶尽杀绝，田里都是“刀枪不入”的“铁 杆庄稼”是否一定就是好事？° 人类成千上万年已吃惯了原有配比的食物，现在为了 抗虫或抗病的目的，把某种细菌的一种对人类十分陌 生的蛋白质放到作物中去，人类吃后，固然无明显毒 性，长远来讲是否会对人类有伤害？° 知情权1、通常PCR反应需要（ ）个引物 A、1 B、2 C、3 D、42、PCR反应（ ） A、由变性、退火、延伸三步循环 B、发明人是Mullis C、所用DNA聚合酶具有很好的耐热性 D、上述各项3、能够自我复制的小型环状DNA是（ ） A、转座子 B、移码子 C、顺反子 D、质粒4、和cDNA相比，DNA序列中多出的基因间序列被称为（）A、操纵子DNA B、调控子DNAC、外显子DNA D、内含子DNA5、下列哪个过程不可以将原癌基因转变为癌基因（ ） A染色体易位 B基因转座 C基因扩增 D甲基化修饰6、下列（ ）可以用于制备重组DNA A质粒 B两个不同来源的DNA C限制性核酸内切酶 D上述都是。