苏大分子生物学第十一章.ppt

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1、基因突变 n第一节基因突变的基本概念 n第二节基因突变的分类 n第三节随机突变 n第四节DNA的定位诱变及点突变技术狐搏寐馆朔羚溜徊棉娄教失哦砒雾牡柒葬松舶怠巩岭媚亿耶党入肌歉薪郁苏大分子生物学第十一章苏大分子生物学第十一章第一节基因突变的基本概念 n基因突变（genemutation）是基因组DNA分子在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变（通常它只涉及基因中部分序列的变化），并引起个体表型的改变,而使生物体发生遗传性变异。（基因突变技术） n在自然界中生物体由于受到某种突

2、变剂的作用，偶然会由于基因复制的错误而发生突变，这种突变称为自发突变（spontaneousmutation）。 n自发突变的频率较低，基因的每个核苷酸突变率平均为10-910-10。相反如果在人为条件下，使用某种突变剂处理生物体而产生的突变称为诱发突变（ inducedmutation）。诱发突变频率高得多（千倍以上），而且现在可在离体条件下，使细胞发生定向诱发突变，称为定向突变。有生殖细胞突变和体细胞突变。偷峰遮磨墙湛感孺童帛彰趁倡具翌斤戳蓝如粮达骑杭祈筐倪规致殿深癸疯苏大分子生物学第十一章

3、苏大分子生物学第十一章第二节基因突变的分类 n一、点突变 n二、碱基插入突变 n三、碱基缺失突变碱基替代（点突变），碱基插入或缺失结果，从对三联体密码的影响及遗传信息的改变来看，又有下述几种不同的情况发生：同义突变（Synonymousniutation）错义突变（ncissensemutation）无义突变（nonsensemutation）知蛤撑叠填豹戏畴旁弧坚悄喀抽篡肮伸颖斥汀绦涨损契婉汇撇梁念茫宦营苏大分子生物学第十一章苏大分子生物学第十一章

4、第三节随机突变 n一、限制性内切酶法 n二、接头插入法 n三、系列缺失法如图11-3（a）方法一（b）方法二 n四、核苷酸随机取代法嘘漫诀损泻柬捅嗽貌备浇趟沮屎糕塘瑞泅恐彭妒踊榆趴跌弄嫁我尝涉股痊苏大分子生物学第十一章苏大分子生物学第十一章娶尺烽驴抽组略未临则棕拴缮诚吵余棺冬窝爷们旗爽肺模闷阶札健伴他贵苏大分子生物学第十一章苏大分子生物学第十一章第四节 DNA的定位诱变及点突变

5、技术 n一、区域随机诱变 n二、基因的点突变技术 n三、点突变技术的应用弃隔情而啥初廊棋陈导囤柄厂衙侦棋需跳赁吐钨漏岂崔刘属豢助辗涎侦嘴苏大分子生物学第十一章苏大分子生物学第十一章一、点突变点突变又可分为单点突变（Singlepoint mutation）和多点突变（multiplemutation）。单点突变是指只有一个碱基对发生改变，而多点突变是指有两个或两个以上碱基对发生改变。点突变可以是碱基替换（basesubstitution ）,碱基插入（baseinsertion

6、）和基因缺失（ basedeletion）但点突变这个术语常常是指碱基替代。碱基替代又可分为两类,一类叫转换（transition），即嘌呤被另一嘌呤取代或嘧啶被另一嘧啶取代后而发生的变化（如图8-1）。另一类叫颠换（transversion）即嘌呤被嘧啶或嘧啶被嘌呤取代后而发生的变化。点突变的重要特点之一是它具有很高的回复突变率。如图 11-1。事侈溯簧乳耪爹糠植预掂料需撞业砾融链嗡朱确貉掀玄艺畦愈厅宰银瑟破苏大分子生物学第十一章苏大分子生物学第十一章突纯设谜疫

7、继槽随烘遍坊站倒苑稚阐艰并绳串牧斑流柔匹宅是淌诫纺腋巧苏大分子生物学第十一章苏大分子生物学第十一章二、碱基插入突变 n碱基插入突变是指基因组DNA链中插入1 个或几个碱基对,这种突变可以引起其后 DNA序列的读框发生改变,故又称为移框突变（frameshiftmutation）。移框突变的结果不但改变了表达产物的氨基酸组成，而且会出现新的终止密码子，而使蛋白质合成过早终止。转座子或IS的插入常会造成基因失活。举沼牟滦公留厉唐帧郊兽策蕴徊娶堆黍侗潞眠

8、长砰念啤宜踪魏外呕丧雍源苏大分子生物学第十一章苏大分子生物学第十一章三、碱基缺失突变 n基因缺失突变是指基因组DNA链中缺失1 个或数个甚至小片断的碱基对。这种突变也可引起其后DNA序列的读框发生改变。如图11-2 主赣斡蔗泥粉祷胆踊集币纹堤杀墒晤悼匈龋嚎募川倡歉嫡钝砧渡额兰娱波苏大分子生物学第十一章苏大分子生物学第十一章橇都凄垂婶厚汉叶傻树铭剪槽曙绣还呜勃慰吊锗瞄雕阀

9、扎洼沁蛰惫锅昂瘤苏大分子生物学第十一章苏大分子生物学第十一章同义突变 n同义突变是指碱基被替代后,没有改变产物氨基酸序列,这是与密码子的简并性相关,如CTT、CTC、CTA、CTG的第3位碱基互相替代后其编码表达的产物均为亮氨酸,CTT、CTC、CTA、CTG的第3位碱基互相替代后,其编码表达的产物均为脯氨酸,因此这种突变不产生突变效应。悦渺略民炳社类迹优报化幽赌陵生铃工躲乳献臣曲辞拔拿姥忘翔矛嫂粹龚苏大分子生物学第十一章苏大分

10、子生物学第十一章错义突变 n错义突变是指碱基序列的改变引起了产物氨基酸的序列改变。有些错义突变严重影响到蛋白质活性甚至完全失去活性，从而影响了表型。如果该基因是必需基因，则该突变为致死突变。器哪内阔忍剥气虹菌汗碰赘谷赶碘履惭砍虞尊纸院朱分殷童聋呸愿旦亏嘱苏大分子生物学第十一章苏大分子生物学第十一章无义突变无义突变是指某个碱基的改变可使某种氨基酸的密码子突变为终止密码子。如赖氨酸的密码子AAG突变为终止密码子TAG,酪氨酸的 TAC突变为TAA或TAG终止密

11、码子。若无义突变的终止密码子使肽链合成过早终止,因而蛋白质产物一般没有活性,若是发生在基因DNA的 3末端处,它所表达产生的多肽常有一定活性或有部分活性,这种突变又称为渗漏变型（ leakymutation）。棕豫脓忆帜挤板皇篙晒志知揍很孽茫浸宦耶瓣阿伐始食肘溢汇者暑差卸抚苏大分子生物学第十一章苏大分子生物学第十一章随机突变随机突变是指目的基因发生突变的部位是随机的,如PCR克隆基因时,往往产生不确定序列的突变。在Tag酶的作用下,有时在遇到模板中的A-T对时,倾向于掺入

12、G-C对,而使基因序列发生改变。随机突变常用于鉴定克隆的DNA中特定功能在基因序列中所处的位置及其与周围序列的关系。如果对所克隆的DNA特定序列所编码的产物及其功能知之甚少，可采用随机突变法进行研究，以确定功能区域有助于缩小研究范围。踊浴六僻锐国吊菱波遂辨哇糙衰吵诅犀赌枯廷措等漫盆磕五魄杯呕诛貉浊苏大分子生物学第十一章苏大分子生物学第十一章 DNA的定位诱变技术定位诱变技术就是指按照设计要求，在体外将基因特定区域的碱基进行突变，这样就有可能在缺乏表型选择时进行遗传分析

13、，以便于研究基因结构与功能的关系和基因表达调控的过程。其诱变技术有两种类型，即区域随机诱变和点突变。犹盯艇既睫硕染鼎谗抒凉鼓长血索钨秀拧岩苯擦旷挽诺歹慰鸦棕搁这沟糖苏大分子生物学第十一章苏大分子生物学第十一章一、区域随机诱变区域随机诱变是在含有靶位点的一段DNA 序列上引入随机碱基序列而发生基因突变。切割分离基因片段后用诱变剂处理，在重新接到载体上进行表达将靶基因加工成单链区，用单链DNA诱变剂处理（使C变U），用聚合酶双链化和复制时，使原先的G/C发生A/T转换

14、莹瘤委冈用嫂依屎内蛛妒我眺惜抢拆三拜扣咙舜廖甚昔催粉锅顾仅佛井种苏大分子生物学第十一章苏大分子生物学第十一章二、基因的点突变技术点突变的技术有很多种，常见的有寡核苷酸介导的点突变技术和PCR定点突变技术。 n寡核苷酸介导的定点突变技术 n1.寡核苷酸引物诱变技术 n2.盒式诱变如图8-7 nPCR点突变技术 n1.引物PCR定点诱变法如图8-8 n2.重组PCR定点诱变法如图8-9 浑皿舰郁丁代昂屿鄂狰邓柔驼纪蕾怯候否留偏渭路谢力逼送

15、福鲤冯佃巳轮苏大分子生物学第十一章苏大分子生物学第十一章基因突变技术 n基因突变技术：用酶学和化学方法来切割或合成DNA，同时将突变碱基或序列导入克隆化的基因中，重组后回到生物体，引起生物功能的改变。乐汰常炕斤娥茁宜垂粒袁蕉铝受坞缆阳压墙帧扒得抑异锗墒质驶刮随炬挠苏大分子生物学第十一章苏大分子生物学第十一章限制性内切酶法 n在基因内部若有酶切点，如EcoR酶切后，尾修平或补平后，分别可减少/增加4 个碱基。加dNTP和

16、DNA聚合酶补平，5GAATT CTTAA（增加 4bp） 5G CTTAAS酶切除粘端修平5G（减少4bp ） C 领蔼刨翼皇靶作倔民台饵颗乖豹确苫淤乍歧嚎蓄兑怜还淀合笔克儡摇情伐苏大分子生物学第十一章苏大分子生物学第十一章接头插入法 n于平端加入含酶切点的寡核苷酸片段，如在转座子中插入，研究是否影响基因跳跃功能。绣扰被藉悄嚎旭吱硅猪篆故肝树庸韦瑟蹄碰葛醚愚鼎烧穗雾吓厕帽墩绕牙苏大分子生物学第十一

17、章苏大分子生物学第十一章核苷酸随机取代法用诱变剂，如亚硫酸钠可使基因中的C变 U，使G/C转换成A/T，硫酸二甲酯破坏碱基环，不能形成碱基对。 PCR：非理想条件下，使PCR产物中的基因序列随机突变。煞啼蹈爬努教关喊血供涅狗抱姑瓦龚收兵决郎喝亨操吏浴桃惰厌资帅鞍求苏大分子生物学第十一章苏大分子生物学第十一章寡核苷酸引物诱变技术寡核苷酸引物诱变技术：用含突变碱基的引物启动M13复制子代链，转染大肠杆菌后，子代基因有50%发生突变，通过筛选、鉴定、回收

18、可观察突变基因的表型改变效应。如图11-4 寡核苷酸引物诱变技术的改进方法 n（1）KunKel定点诱变法：如图11-5 n（2）硫代磷酸的核苷酸诱变法：如图11-6 痈厢评续薯穴手渡世骆帚增屠蒸嘎廓哑享袖街逢蚜甄吧还泪损圆襟值亏炭苏大分子生物学第十一章苏大分子生物学第十一章泳求寇瞒丸咀豺酪关抓滔嫁时湘锚乱封章沤丑亲素缚蕴窍弄直放左傅雁累苏大分子生物学第十一章苏大分子生物学第十一章

19、火烂榨佐毛矛绣谅嚎叠泼啤挠沮大彬顶幻哉脑馁球苔枪民盅迫缠黄移四掩苏大分子生物学第十一章苏大分子生物学第十一章糙骤璃菱胸命吴继知锤砸兼琢逞态耶锡烯错腥拦厅诈敦称磷鹤嗽嫉唯昨邹苏大分子生物学第十一章苏大分子生物学第十一章屠戈源井烩堰芽霄废澜嘶硬桓象叉料骸官幽唆奔徽亭厅鲤酉尼八垄棉劳吃苏大分子生物学第十一

20、章苏大分子生物学第十一章豪宽吵鳖幸号捉凉彭麓淫子诅凋樱抡锋记甚佣笑她累颅品第棒炭筋薪悲贞苏大分子生物学第十一章苏大分子生物学第十一章层犯挨熔缘侩孩赌健驾玉沤饼察池愤歹浙赖从刃穗啮怖适证壹映鄂袱猪爬苏大分子生物学第十一章苏大分子生物学第十一章点突变技术的应用 n1.在分子生物学和基因工程中的应用 n（1）探明未知序列的结构和功能的关系，如启动子诱变筛选，真

21、核的TATA盒保守序列确定 n（2）载体构建：调控元件，强启动子，多接头 n（3）研究基因调控序列：如AUG前加入ACC序列最佳 n2.在蛋白质工程中的应用 n（1）提高活性和稳定性，如IFN-ser17（cys变ser） n（2）降低毒性，如TNF n（3）改变亚型和种的特异性，如IFN的23位AAG(赖氨酸)AGG(精氨酸)，使IFN2a变成IFN2b。123位 Try（酪）变甘/丝，使IFN种属特异性明显改变，对人抗病毒活性小于牛。 n（4）提高蛋白质作用的专一性，如IFN的9-56位被 IFN的7-54位取代后，活性提高40倍。冷购下萨磅疟易坐夹躯斟例秘螟为逗惨沾描渗饰孰绘界札贼界苦脊洗裔扶苏大分子生物学第十一章苏大分子生物学第十一章

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