第五节、突变 DNA 分子结构的改变

1. 第五节、突变DNA分子结构的改变 基因突变（Gene mutation）: 是指基因组DNA分子某些碱基或序列发生改变。 生物进化的基础 Gene突变 产生新的基因 遗传病产生的原因

2. DNA分子中的一个或一对碱基的改变，称为点突变（point mutant）。 • 涉及多个碱基突变——缺失、重复、插入。 • 携带突变Gene的细胞或个体，称为突变体（mutant）。 • 未突变Gene的细胞或个体，称为野生型（Wild type）。 • 突变热点(Hot spots of mutation)：DNA分子中某些部位的突变频率大大高于平均数，这些部位称为突变热点。

3. 编码序列 • 突变发生于 启动子区 遗传病的发生 剪接区 内含子区 • 突变类型 1. 碱基替换（点突变，Point mutation） 2. 插入和缺失（ insertion and deletion ） 3. 动态突变（ Dynamic mutation ）

4. 1、碱基替换 • 碱基替换:指DNA分子中一个碱基被另一个不同的碱基所替换。 转换：嘌呤 嘌呤，嘧啶 嘧啶 颠换：嘌呤 嘧啶 • 碱基替换导致mRNA中密码子的改变，多肽链中氨基酸发生影响，可能出现几种不同的效应：

5. 1) 同义突变 同义突变（ Synonymous mutation ）：由于密码子具有兼并性，单个碱基置换后密码子所编码的是同一种氨基酸 ，表型不改变。 • 正常 AGTCAGCAGCAGTTTTTACGTAACCCG … DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro • 同义突变 AGTCAGCAGCAGTTTTTGCGTAACCCG … DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro

6. 2 ) 错义突变 错义突变（ Missense mutation ）：DNA分子中的碱基置换后，形成新的密码子，从而导致所编码的氨基酸发生改变，产生活性降低、无活性或无功能的蛋白质。 • 正常 AGTCAGCAGCAGTTTTTACGTAACCCG … DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro • 错义突变 AGTCAGCAGCAGTTTTCACGTAACCCG … DNA Met Gln Gln Gln Phe Ser Arg Asn Pro

7. 3 ) 无义突变 无义突变（nonsense mutation）：是指DNA中碱 基被置换后，使编码一个氨基酸的密码子变为不编码任何氨基 酸的终止密码（UAA、UAG、UGA），肽链合成提前终止， 产生短的、没有活性的多肽片段。 • 正常 AGTCAGCAGCAGTTTTTACGTAACCCG … DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro 无义突变 AGTCAGCAGCAGTTTTGACGTAACCCG … DNA Met Gln Gln Gln Phe 终止Arg Asn Pro

8. 4)终止密码突变termination codon mutation • 当DNA分子中的一个终止密码发生突变———编码Aa的密码子，使多肽链的合成继续进行下去，一直延长至下一个终止密码子时停止，产生 延长的异常多肽链，称延长突变（elongation M）。

9. 5)抑制基因突变 suppressor gene mutation • Gene内部不同位置上的不同碱基发生了两次突变，其中一次抑制了另一次突变的遗传效应， • 如：血红蛋白病 • 单纯ß6谷氨酸→缬氨酸 产生Hbs病，致死。 • 同时ß6谷氨酸→缬氨酸+ß73天冬氨酸→天冬酰胺，产生Hb Harlem，临床症状轻，原因是ß73突变抑制了ß6的突变效应。

10. 2. 插入和缺失 1)移码突变 DNA编码序列中插入（增加）或缺失一个或几个碱基，其下游阅读框发生改变，导致氨基酸顺序及蛋白质异常或无活性，称为移码突变。 • 正常 AGTCAGCAGCAGTTTTTACGTAACCCG … DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro 移码突变（一个碱基缺失) AGTCAGCAGCAGTTTTACGTAACCCGT …DNA Met Gln Gln Gln Phe Tyr Val Thr Arg loss

11. 2)整码突变(codon mutation) • 是指DNA链的密码之间插入或缺失一个或几个密码子，导致肽链增加了或减少一个或几个氨基酸，但插入或缺失点以后的氨基酸序列不变，称整码突变或称密码子插入或缺失。 • 如：AAG GAC CCG GCG ------- 正常密码 子顺序 • AAG GAC AAA CCG GCG------插入 • AAG GAC GCG----- 缺失

12. 3)染色体错配对或不等交换导致基因的缺失合重复3)染色体错配对或不等交换导致基因的缺失合重复

13. 3. 动态突变 • 动态突变:邻近基因或位于基因序列中的三核苷酸重复拷贝数,在一代代传递过程中会发生明显的增加，如(CGG)n、(CAG)n等，从而使（导致）某些遗传病的发病。 • 该突变可遗传并产生表型效应——引起疾病,多为神经系统疾病。 • 代表疾病：Hutington舞蹈病(CAG)n、强直性肌营养不良,脆性X综合征(CCG)n。

14. 动态突变 • 正常 AGTCAGCAGCAGTTTTTACGTAACCCG … DNA Met Gln Gln Gln Phe Leu Arg Asn Pro AAs • 动态突变 （CAG三核苷酸重复） AGTCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAG … DNA Met Gln Gln Gln Gln Gln Gln Gln Gln AAs 正常人:n=6~50 多态 受累个体:n.>50 copies 多者几百~1000copies 随着世代传递长度增加,发病年龄提前,病情加重.

15. 4 突变的后果 • 根据基因突变对机体的影响，有以下几种情况： • 1/中性突变：变异后果轻微，对机体效应不明 显，从进化观点看—中性突变； • 2/造成个体间的生物化学组成的遗传学差异，一 般对机体无影响； 如：ABO血型，HLA，同工酶等 • 3/有利于个体生存生育。如：Hbs突变基因杂合 子比正常纯合子对抗疟疾； • 4/产生遗传易感性。如：肿瘤易感性； • 5/引起遗传病。每个健康人均有5—6个有害突 变； • 6/致死突变：造成死胎、自然流产、生后夭折。

16. 本章提示 • 染色质（常染色质，异染色质，兼性异染色质，结构异染色质） • 减数分裂，过程，意义，细胞学基础，同源染色体 • DNA结构的特征及生物学意义 • Gene，基因组，单一顺序，重复顺序，基因家族，基因簇，假基因，断列基因，真核生物基因结构，线立体基因组。 • 基因突变，突变热点，突变类型，动态突变。