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第十章  基因突变遗传学第一节  从SARS说起•Severe Acute Respiratory Syndrome (SARS)•Severe: 严厉的，剧烈的•Acute: 急性的，•Respiratory: 呼吸系统的•Syndrome: 综合症遗传学Sars 病毒颗粒（电镜片）遗传学分离的sars 病毒颗粒遗传学SARS的结构遗传学SARS的结构（模式图）遗传学介绍•杨焕明：北京基因组学研究所的科学家•在SARS病毒全基因组的测序中发现，SARS病毒由一种相对稳定的RNA病毒特有蛋白质（RNA­dependent RNA polymerase）和另外五种蛋白质组成中国科学家在同其他四株已测定病毒的比较中发现，SARS病毒的S蛋白质（Spike protein）和M蛋白质（membrane protein）具有极强的变异性而这两个蛋白质是帮助病毒进入人体细胞，使病毒与人体反应导致病变的第一关 遗传学病毒的变异病毒的变异•　　杨焕明说，在5株病毒中，S蛋白质和M蛋白质的变异点位达到31个，这说明SARS病毒具有极强的变异能力，这意味着研究SARS疫苗可能会同研究流感疫苗一样困难重重.•他指出，5株病毒的种类学比较表明，来自北京的这株病毒和已测定的香港的2株病毒之一非常相近，而另外一株香港病毒与加拿大的病毒相似，来自美国的SARS病毒则和其他4株都非常不同。

 遗传学　与动物的病毒不同•他们还将SARS病毒和已知的17种人类和动物冠状病毒进行了比较，这17中冠状病毒包括来自人类的4种、鸟类4种、啮齿动物2种和来自家养牲畜和宠物的7种但目前还没有迹象表明SARS病毒同这些冠状病毒有关联 遗传学•　目前，北京基因组学研究所正在同时进行10株SARS病毒的全基因组测序这株全基因组测序的病毒是军事医学科学院的科学家们从北京一位死亡的SARS病毒患者肺部组织解剖切片中获得并分离出来的另外，这个研究所还完成了军事医学科学院提供的另外3株北京病毒和1株广州病毒的基因组序列草图遗传学•冠状病毒过去是有的，但仅是一般的流感•新的冠状病毒则要危险的多•SARS从何而来？•1. 两种病毒合并（相当于多倍体）•2.基因突变遗传学甲型H1N1流感病毒 •在流感病毒的表面存在两种蛋白质一种能让血液中的红细胞凝聚在一起，所以叫做血凝素（Human hemagglutinin简称HA或H）另一种蛋白质能把神经氨酸（一种糖类分子）分解掉，所以叫神经氨酸酶（Human neuraminidase简称NA或N）这两种蛋白质因为处在流感病毒的外面，流感病毒进入人体后，它们就成了人体免疫系统的靶子。

如果这两种蛋白质出现了变异，免疫系统识别不了它们，流感病毒就能躲过去因此病毒学家就根据这两种蛋白质的变异情况来给流感病毒做进一步的分类，编上不同的号码这次的流感是甲型H1N1亚型，那两个数字就分别表示其血凝素和神经氨酸酶的类型这个亚型的流感病毒并不是新发现的，导致1918～1919年流感大流行的病毒也是甲型H1N1亚型2006年季节性流感大约有一半是它引起的遗传学•许多人第一次听说猪还会有流感，因此对猪肉产生了恐惧，有的国家还以防止猪流感为由开始大规模杀猪或禁止进口猪肉目前并没有在猪当中发现有这种病毒，有人——特别是养猪业的人士——为猪鸣不平，认为猪被冤枉了为了不让猪担当恶名，世界卫生组织在叫了一阵猪流感之后，正名为A型H1N1流感，国内把它汉化为甲型H1N1流感，流感病毒分为甲、乙、丙（或A、B、C）三型，其中最常见的就是甲型，每年流行的季节性流感大多是甲型流感遗传学第二节 基因突变的概念•什么是突变？•1901年，de.vris首先在月见草中发现，一些性状变异频率较高，但用孟德尔规律不能解释；•他把“性状变异呈间断的飞跃式的改变呈突变•1910年摩尔根的果蝇眼睛白色出现也是突变。

•后来研究这种性状的改变是由染色体上的基因发生了化学性质的改变，形成一个新的基因，叫基因突变（gene mutation).遗传学月见草遗传学玫瑰1遗传学玫瑰2遗传学2004年7月报道，日本用14年育出的蓝玫瑰遗传学遗传学•英一家族，24名成员，半数不能行走乌纳塔恩综合症：善爬行、只能站一小会，智力水平低，不能从1数到10,没有时空观念FOXP2基因突变，在17号染色体上遗传学不同皮色的老鼠遗传学不同肤色的蛇遗传学不同眼色的果蝇不同眼色的果蝇遗传学遗传学遗传学果蝇的眼色果蝇的眼色遗传学翅膀羽毛的变化翅膀羽毛的变化遗传学孔雀翅膀羽色的变化孔雀翅膀羽色的变化遗传学猫耳朵的变异猫耳朵的变异蜜蜂绿眼突变蜜蜂绿眼突变遗传学白化变异白化变异遗传学娃娃鱼体色突变遗传学不同颜色的金鱼草花朵不同颜色的金鱼草花朵月季的红花和白花月季的红花和白花遗传学遗传学水稻叶耳变异水稻叶耳变异水稻叶形变异水稻叶形变异遗传学水稻粒色变异水稻粒色变异遗传学水稻穗部变异水稻穗部变异遗传学水稻颖壳变异水稻颖壳变异遗传学株高突变株高突变遗传学株高突变株高突变遗传学小麦耐盐突变小麦耐盐突变大麦抗性突变大麦抗性突变遗传学彩色棉彩色棉遗传学玉米叶色变异玉米叶色变异遗传学玉玉米米雄雄穗穗颜颜色色变变异异遗传学熟期变异熟期变异遗传学玉米分支玉米分支多多穗穗玉玉米米遗传学苹果熟色变异苹果熟色变异柑橘无籽变异柑橘无籽变异遗传学玉米不同类型（亚种）玉米不同类型（亚种）遗传学玉米马齿种玉米马齿种玉米硬粒种玉米硬粒种玉米甜质种玉米甜质种遗传学玉米糯质种玉米糯质种米粉质种米粉质种玉米爆裂种玉米爆裂种遗传学玉米有稃种玉米有稃种遗传学玉米籽粒颜色突变玉米籽粒颜色突变玉米甜与非甜分离玉米甜与非甜分离遗传学果穗中下部带有苞叶果穗中下部带有苞叶玉米短花须突变玉米短花须突变遗传学大豆皮色变异大豆皮色变异遗传学苹果熟期变异苹果熟期变异牛舌草白色突变牛舌草白色突变遗传学花色体细胞突变花色体细胞突变遗传学不同颜色的牵牛花不同颜色的牵牛花遗传学柑桔体细胞突变柑桔体细胞突变遗传学马铃薯薯块颜色变异马铃薯薯块颜色变异苹果体细胞突变苹果体细胞突变遗传学第三节  突变的特征特性•1．产生新基因源泉之一•        突变•D//D → D//d → D//D    D//d    d//d       • 高秆                                         矮秆•                         S、M蛋白基因突变•普通冠状病毒 ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­SARS 病毒       H、N蛋白基因突变•普通流感病毒 ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­甲H1N1 病毒遗传学染色体—示基因位点遗传学突变产生了新的基因•讨论：•1.有了突变，才找到它在染色体上的位置。

不发生突变的位点，是一个未从查知的位点•2.生物进化的基础之一；•3.创造了千姿百态的自然界•4.没有突变，就没有进化，就没有遗传学遗传学突变是进化之源（图）遗传学2．频率很低•突变频率：突变个体数占群体总数的比率•高等生物：10­5 ­­­­­­­10­8•低等生物： 10­4­­­­­­­10­10•原发性“非典”，是突变频率作用的结果遗传学3．可以发生在任何时期•体细胞突变•芽变（bud sport): 植物的腋芽发生突变，使产生的枝条与原枝条性状不同，称之•性细胞突变：生殖细胞发生的突变遗传学4.具可逆性•指突变了的性状可以回复到原来的性状•           A                    a遗传学返祖遗传问题•香豌豆花色：CCPP—紫色•   前驱物—→基本色素—→紫色（祖先型）•                C基因                           P基因•C →c     ccPP    白花•P →p    CCpp   白花•C­P­                  紫花（称返祖）遗传学5. 多方向性•指一个基因可以向它的类似性状突变•                          a1•      A                 a2 •                         …•                         an•Aa1 , Aa2,, Aan,,  a1a2 , a1an, a2an互为等位基因•A，a1,   a2      an   称复等位基因（multiple alleles)遗传学人的血型基因遗传学案例•上海舟山：父：O型       母AB型•                   2个女儿    A型•                          儿子   AB 型•           父  ii     ×母•                                    IAIB  IA 遗传学自交不亲和•植物中，自花授粉不能结实的现象。

•意义：防止基因纯合使自身衰退•机制：复等位基因作用，只有不同的复等位基因可以结合•例烟草：S1、S2、S3、S4…S15•自然群体中只有 S1S2、S3S4 、S1S3 、S1S4  S2S3  没有 S1S1  S2S2   S3S3 遗传学自交不亲和（图）遗传学7．有显、有性与中性•显性突变•隐性突变•有害突变•有利突变•中性突变（neutral mutation)：突变的性状对个体生长和生存没有影响遗传学第四节 突变鉴定•植物上，突变处理的后代用M来表示如：•M1、  M2、 M3显性突变，M1表现，M3才能得到纯合突变体.隐性突变  AA→Aa→AA Aa aaM1看不出突变性状，M2—出现，即纯合遗传学一、自然突变的鉴定1.鉴定是否真实突变：看突变频率  <1%，>1%则可能是重组2.是否第一次突变    查基因资源资料3. 作物突变材料的处理：单株、单穗收获→种植株行→杂交试验（显隐性确定）→遗传研究遗传学二、生化突变鉴定遗传学红色面包霉生活史遗传学红色面包酶的生化鉴定原理     正常型→在基本培养基上可生长；     有o、c、a突变，使正常型→突变型（在完全培养基上可生长，在基本培养基上不生长）• A型 （精氨酸突变型）：  在培养基中加精氨    酸，才能生长，又叫精氨酸依赖型；•C型 （ 瓜氨酸突变型）：  在培养基中加瓜氨酸，才能生长，又叫瓜氨酸依赖型；•O型 （鸟氨酸突变型 ）： 在培养基中加鸟氨酸，才能生长，又叫鸟氨酸依赖型。

遗传学突变系生长情况基本培养基加鸟氨酸加瓜氨酸加精氨酸O突变—√ √ √ C突变—— √ √ A突变———√ 遗传学鉴定•确定代谢顺序：单一添加物能生长的在代谢链后端，余类推遗传学即精氨酸代谢途径为•        O             C              A•        ↓            ↓            ↓                                                     •前体→鸟氨酸→瓜氨酸→精氨酸• 遗传学第五节  突变的机制与诱发•1.突变的分子机制：•基因链上DNA核苷酸序列发生变化•1）替换（substitution)•2)转换AT→GC   嘌呤­嘧啶→→嘌呤­嘧啶•  颠换AT→TA、  CG  嘌呤→嘧啶    •3）缺失(deletion) ：    •4）插入(insertion) : 改变密码子，从而使氨基酸改变，使移码（frame  shift）•5）倒位(inversion)遗传学例：人的血红胞细蛋白基因•人血红蛋白：2条α链 ， 141氨基酸•2条β链 ， 146氨基酸正常人/贫血患者→血球碟形/镰刀形     HbA/ HbS        HbA/ HbC 遗传学HbA/ HbS   HbA/ HbC遗传学遗传学•Ingram  说：在将近300个氨基酸中只改变了一个氨基酸，这个改变当然是极小的，但这一小小的变异，对于携带有这种误差的血红蛋白的人来说，却可能是致命的。

遗传学㈡、㈡、DNA的修复：的修复：例如紫外线例如紫外线(UV)照射细菌产生切割照射细菌产生切割─修复功能修复功能主要有三种形式：主要有三种形式：⑴⑴.光修复：光修复： 经过解聚作用使突变回复正常的过程经过解聚作用使突变回复正常的过程 ⑵⑵.暗修复暗修复：切除修复切除修复 遗传学⑶.⑶.重组修复重组修复( (复制后修复复制后修复) )：：①①. .复制时在损伤处出现缺口；复制时在损伤处出现缺口； ②②. .有缺口的子链与母链进行重组有缺口的子链与母链进行重组 交交叉端化时能将母链中的正常部分交换进叉端化时能将母链中的正常部分交换进来来  母链中新形成的缺口可通过母链中新形成的缺口可通过DNADNA聚合酶作用以子链为模板合成缺口聚合酶作用以子链为模板合成缺口DNADNA片段③③. .由连接酶连接而完成重组修复工作由连接酶连接而完成重组修复工作 以后的复制仍需按上述方法进行，经若干以后的复制仍需按上述方法进行，经若干次以后，受损伤次以后，受损伤DNADNA所占越来越少所占越来越少 在在DNADNA复制后进行复制后进行, ,并不切除胸并不切除胸腺二聚体腺二聚体 遗传学第六节  突变的诱发•（一）自然突变•    大量的突变是自然发生的。

•    性状变异，BNS，矮秆，遗传学•（1）物理因素： 高能射线    •1945年，日本广岛爆发第一颗原子弹，美国就有人马上开始研究人的生殖细胞•X光   晒太阳•单一基因的突变是不足以引起癌变  日本广岛原子弹爆炸后，5年出现白血病，8年达高峰遗传学•（2）化学因素：一些化学物质极易引起碱基变化硫酸二乙酯：•介子气：塑料工业•亚硝胺：石油、火箭、食品添加剂•EDTA：保鲜•α—氨基酸嘌呤•5—溴尿嘧啶 HNO2、黄曲霉素、 致癌—诱原癌基因表达等•定向变异：（3）生物体内部原因（属化学物质）遗传学（二）人工诱变•基因突变是新基因的源泉之一，因此是优良基因产生的主要来源，是创造生物新性状的主要途径，但自然状态下，突变频率很低，因此，人们用一些物理、化学方法诱导生物体突变，增加突变频率，从而选择优良性状•基因怎样发生突变？→DNA上核苷酸发生了变化，•怎么让基因突变→能影响到DNA链变化的力的作用遗传学人工诱发，人工条件下诱导的•1901年 De virs  在月见草中发现突变•1910年 Morgan  发现白眼果蝇1927年 Muller  用x线诱导果蝇突变成功1935年 Nillson­Ehle  用x线照大小，获茎杆坚硬突变体，这是人工诱变植物上第一个成功例子，也为突变育种开创了一条崭新的道路。

遗传学植物的“诱变育种”•原子能研究所，核能和平利用  有大量变异产生在日常生活中，要远离诱发基因突变的因素•太空育种：实际上也是有效的突变•李、梨无红色；蔷薇无青色；山茶无黄色；大波斯菊无白色•玉米、水稻、小麦赖氨酸低，•害虫繁殖力太强； 遗传学室外活体辐照圃室外活体辐照圃遗传学室内辐照源室内辐照源遗传学　　　　内照射内照射：一般是用浸泡或注射法，使辐射源渗入生物体：一般是用浸泡或注射法，使辐射源渗入生物体内，在体内放出射线内，在体内放出射线(如如β)进行诱变进行诱变 　　　　外照射外照射：辐射源与接受照射的物体间保持一定距离，让：辐射源与接受照射的物体间保持一定距离，让射线从物体之外透入体内诱发基因突变射线从物体之外透入体内诱发基因突变 　　　　基因突变率与辐射剂量或正比基因突变率与辐射剂量或正比提高总剂量可以提高突提高总剂量可以提高突变率变率但过高剂量会引起不育、畸形、叶绿体突变率增加、但过高剂量会引起不育、畸形、叶绿体突变率增加、甚至植株死亡等问题甚至植株死亡等问题　　基因突变率　　基因突变率一般不受辐射强度的影响一般不受辐射强度的影响照射总剂量不变照射总剂量不变时，不管单位时间内所照射的剂量多少、其基因突变率保持时，不管单位时间内所照射的剂量多少、其基因突变率保持不变。

不变遗传学2．非电离辐射诱变：．非电离辐射诱变：　　主要是紫外线照射，其波长较长　　主要是紫外线照射，其波长较长(3800~150Å)、、穿透穿透能力弱，能力弱，一般应用于一般应用于微生物或高等生物配子诱变微生物或高等生物配子诱变 　　　　①① 紫外线诱变的紫外线诱变的最有效波长为最有效波长为2600Å（（正是正是DNA所吸收的所吸收的紫外线波长），紫外线波长），紫外线直接诱变作用紫外线直接诱变作用在于被在于被DNA吸收吸收è能促使能促使分子结发生离析、进而引起突变分子结发生离析、进而引起突变　　　　②② 紫外线还有紫外线还有间接诱变作用间接诱变作用：紫外线照射培养基：紫外线照射培养基è 培养培养微生物微生物提高微生物的突变率提高微生物的突变率原因原因是经紫外线照射培养基会是经紫外线照射培养基会产生过氧化氢产生过氧化氢(H2O2)  可作用于氨基酸而可作用于氨基酸而导致微生物突变导致微生物突变　　　　∴∴ 说明辐射诱变的作用并不是靠它去直接影响基因本说明辐射诱变的作用并不是靠它去直接影响基因本身，改变身，改变 基因环境也能间接地起诱变作用基因环境也能间接地起诱变作用遗传学原癌基因•原癌基因（proto  oncogene）　•细胞癌基因（cellulcw  oncogene）•致癌基因（cancer  causing  gene）=癌基因遗传学谢  谢  ！遗传学。