微生物的基因突变.ppt

第十章 微生物的基因突变 （Microbial Mutation）1内 容•突变的概念•突变的类型和分离方法*•自发突变的分子机制*＃•诱发突变的分子机制*＃•DNA损伤的修复#2第一节 突变的概念3一. 突变和变异突变（mutation）：可以通过复制而遗传的DNA结构的任何改变 变异（variation）：由基因控制的、对环境具有适应性的表型差异突变体（mutant）：携带某一突变基因，并表现出相应表型的细胞或个体及其后代4二. 基因突变的特点1. 随机性2. 稀有性3. 可逆性4. 可诱发性5. 有突变热点5三. 研究基因突变的意义认识基因的存在和功能研究复制、表达、基因表达调控生物育种6第二节 突变体的类型和分离方法7一. 突变体的类型1. 形态结构突变体2. 生理生化突变体3. 抗性突变体4. 其他突变体8二. 突变体的分离和检测方法1. 筛选（screen）2. 选择（selection）3. 富集（enrichment） （反选择）9影印平板筛选技术影印平板筛选技术灭菌丝绒覆盖的圆盘主平板使用某种诱变剂处理的细胞影印平板（完全培养基）影印平板（无赖氨酸培养基）有菌落无菌落Lys-10抗性选择技术抗性选择技术含药物的培养基11第三节 自发突变的分子机制12•DNA复制错误•碱基的脱嘌呤或脱氨基作用•转座因子•重组错误 碱基置换（转换 颠换） 点突变 移码突变（缺失 插入） 染色体畸变：缺失、重复、倒位、易位突变13一. DNA复制错误一）碱基互变异构体导致碱基置换 酮式→烯醇式，氨基式→亚氨基式 14碱基置换产生的效应： 沉默突变 UAC→ UAU （Try ） 无义突变 UAC→ UAG 错义突变 UAC→ AAC （Try → Asn）15二） DNA环出或跳格导致移码突变 插入碱基 缺失碱基新合成链环出亲本链环出增加碱基减少碱基16移码突变产生的效应： 编码区 改变蛋白的阅读框 非编码区 改变蛋白的数量17二. 碱基的脱嘌呤或脱氨基作用脱嘌呤：空位随机插入碱基，引起突变。

脱氨基：如5mC → T 5mC : G T : A 18突变热点与某一基因的核苷酸序列有关如5mC含量较多 5mC : G T : A基因上的距离突变数10 20 30 4050 100 150 200 250 300 bp脱氨基19三. 转座因子转座导致基因改变Tn插入插入gene基因序列被破坏基因序列被破坏mRNA活性肽活性肽无活性的肽无活性的肽20四. RNA基因组的突变许多病毒：RNA基因组突变速率是DNA基因组的1000倍以上除RNA复制酶的校正外，无过多修复机制21五. 突变的回复和抑制 同位回复突变回复突变 基因内抑制 异位回复突变 （抑制突变） 基因间抑制置换抑制移码抑制信息抑制互作抑制22一）基因内抑制1. 置换抑制第一位置突变导致一氨基酸替换第二位置突变改变另一氨基酸，回复了蛋白质的构像、稳定性和活性如 色氨酸合成酶TyrA蛋白23210位突变174位突变242. 移码抑制在移码突变的附近增加（删除）碱基，恢复蛋白质阅读框25二）基因间抑制1. 信息抑制由于翻译信息的改变，而将正常氨基酸插入到突变位置，恢复蛋白功能如 tRNA基因突变3’-GAU-5’GUAtRNATry3’-CAU-5’mRNA262. 互作抑制多亚基蛋白质的活性取决于：各亚基的一级结构；各亚基之间相互作用形成的高级结构蛋白质相互作用表型基因型野生型突变型互作抑制突变A+B+A-B+A- B-27第四节 诱发突变的分子机制28诱变剂（mutagen）化学～物理～生物～29一. 化学诱变剂一）碱基类似物如5-BrU，类似T 5-BrU : A 5-BrU : G结果：在复制中引入突变，AT→ GC原因：通过酮式和烯纯式转变而诱发突变3031二）碱基修饰剂 烷化剂：如甲基磺酸乙酯 脱氨基诱变剂：如亚硝酸 其他：如羟胺 修饰碱基，强力诱变剂 在复制中和静止中都可引入突变32三）插入诱变剂 吖啶橙类： 溴化乙锭： 片状分子，插入到两碱基对之间，引起移码突变33四）体外定点诱变（in vitro site-specific mutagenesis ）Oligonucleotide mismatch mutagenesis 3435五）诱变和致癌作用1. 诱变剂的作用：Mutagenesis and carcinogenesis2. 诱变剂的检测：Ames test通过鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella typhimurium）组氨酸缺陷型（his -）的回复突变来确定36Ames test37二. 物理诱变剂 非离子辐射：如紫外线辐射 离子辐射：如X-射线， -射线38紫外线诱变：碱基吸收峰 260nm1. 相邻的T交联，形成T=T2. DNA聚合酶不能识别T=T，将导致错误碱基的插入而引起突变39三. 生物诱变剂参与诱变的生物大分子 DNA分子：转座因子、病毒DNA等 DNA重组酶 修饰酶40转座因子诱变：如转座子 Tn5和Tn10转座子标签技术（transposon tagging）1）诱变，初筛突变体2）分离不同表型的突变体3）分离插入突变的基因41第五节 DNA损伤的修复42 光复活修复 错配修复 无碱基修复 核苷酸和碱基切除修复 复制后修复43一. 光复活修复（photoreactivation）经紫外线照射后的微生物若立即暴露于可见光下时，可明显降低其死亡率。

光复活修复： 光解酶 可见光打开T=T，恢复单体44二. 错配修复（ mismatch repair ）在DNA复制后清除错配碱基，受甲基化调控1. 甲基化酶（亲代链GATC甲基化）2. mutH、mutL、mutS （未甲基化链上的错配碱基，切开一缺口）3. 外切核酸酶（切除）4. DNA聚合酶5. 连接酶45错配修复46三. 无碱基修复（ AP repair ）作用于DNA链上失去碱基的位置AP内切核酸酶（切除糖基）其他酶47四. 切除修复（ excision repair ）可修复各种理、化DNA损伤（核苷酸切除、碱基切除）UvrABC酶类（切除T=T，核苷酸片段等）其他酶48切除修复49五. 重组修复（ recombination repair ）即复制后修复将另一母链上的正确序列转移到子代链的空缺处，另一母链的空缺再合成重组酶系其他酶结果：虽并不消除原来的错误和损伤，但避免了新合成链出现损伤，使损伤稀释50重组修复51小 结•突变的概念•突变的类型和分离方法*•自发突变的分子机制*＃•诱发突变的分子机制*＃•DNA损伤的修复＃52思考题1. 设计一个实验，获得大肠杆菌赖氨酸营养缺陷型菌株。

2. 诱发突变的分子机制有哪些？53。