2023年高二生物竞赛：基因突变及修复课件

基因突变(gene mutation) 基因突变及修复 一个基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变，包括一对或少数几对碱基的缺失、插入或置换，而导致的遗传变化，发生变化的范围很小，又称点突变(point mutation) 狭义突变 广义的突变——染色体畸变(chromosomal aberration)，包括大段染色体的缺失、重复和倒位 DNA损伤修复 前突 ≠ 突变 细胞内存在一系列的修复系统→清除或纠正不正常的DNA分子结构和损伤→阻止突变的发生 前突 突变 恢复原结构 DNA复制 DNA修复 前突 DNA某一位置的结构发生改变 基因突变及修复 一、基因突变的类型及其分离 二、基因突变的分子基础 三、DNA损伤的修复 基因突变及修复 一、基因突变的类型及其分离 碱基变化 遗传信息的改变 同义突变 没有改变产物氨基酸序列 错义突变 引起产物氨基酸的变化 无义突变 密码子变为终止密码子 移码突变 使翻译的阅读框发生改变，从而使氨基酸序列完全变化 1、碱基变化与遗传信息的改变 基因突变及修复 一、基因突变的类型及其分离 2、表型变化 表型(phenotype): 可观察或可检测到的个体性状或特征，是特定的基因型在一定环境条件下的表现 基因型(genotype): 贮存在遗传物质中的信息，即DNA碱基顺序 可导致表型变化 营养缺陷型 抗药性突变型 条件致死突变型 形态突变型 基因突变及修复 一、基因突变的类型及其分离 2、表型变化 一种缺乏合成其生存所必须的营养物(包括氨基酸、维生素、碱基等)的突变型，只有从周围环境或培养基中获得这些营养或其前体物(precursor)才能生长 (1) 营养缺陷型(auxotroph) 营养缺陷型是微生物遗传学研究中重要的选择标记和 育种的重要手段 表型判断的标准：在基本培养基上能否生长 基因突变及修复 一、基因突变的类型及其分离 2、表型变化 (1) 营养缺陷型(auxotroph) 特 点 在选择培养基(一般为基本培养基)上不生长 负选择标记 (突变株不能通过选择平板直接获得) 影印平板(Replica plating)法 将待分离突变株的原始菌株以合适的稀释度涂布到野生型菌株和突变株均能生长的平板(含完全培养基)，培养形成单菌落 通过一消毒“印章”将平板菌落分别原位移位到含完全培养基的平板(c)和某一营养物质缺乏的平板(d) 培养后对照两个平板上形成的单菌落，在完全培养基的平板(c)上生长而营养物质缺乏的平板(d)上不生长的菌落即所需分离的突变型，挑选菌落在完全培养基上分离纯化 基因突变及修复 一、基因突变的类型及其分离 2、表型变化 (1) 营养缺陷型(auxotroph) 表示方法 基因型 所需营养物的前三个英文小写斜体字母表示：hisC (组氨酸缺陷型，大写字母C代表同一表型中不同基因的突变) 表型 同上，但第一个字母大写，且不用斜体：HisC 在具体使用时多用his C-和his C+，分别表示缺陷型和野生型 基因突变及修复 一、基因突变的类型及其分离 2、表型变化 (2) 抗药性突变型(resistant mutant) 特点 正选择标记，突变株可直接从抗性平板上获得，在加有相应抗生素的平板上，只有抗性突变能生长，所以很容易分离得到 基因突变使菌株对某种或某几种药物，特别是抗生素，产生抗性 表示方法 所抗药物的前三个小写斜体英文字母加上“r”表示，strr 和 strs 分别表示对链霉素的抗性和敏感性 基因突变及修复 一、基因突变的类型及其分离 2、表型变化 (3) 条件致死突变型(conditional lethal mutant) 某一条件下具有致死效应，另一条件下没有致死效应的突变型 温度敏感突变(temperature sensitive, t s) ：在高温下(如42℃)致死的；在低温下(如25-30℃)生活正常 负选择标记 这类突变型常被用来分离生长繁殖必需的突变基因 特点 影印平板(Replica plating)法 基因突变及修复 一、基因突变的类型及其分离 2、表型变化 (4) 形态突变型(morphological mutant) 造成形态改变的突变型，包括细胞和菌落形态、颜色以及影响噬菌体的噬菌斑形态改变 特点 非选择性(非致死性)突变，突变株和野生型菌株均可生长，但可从形态特征上进行区分 蓝白斑筛选：基因工程常用的细菌重组子的筛选方法 野生型埃希氏大肠菌(E.coli)产生的β-半乳糖苷酶可以将无色化合物X-gal切割成半乳糖和深蓝色的物质5-溴-4-靛蓝。5-溴-4-靛蓝可使整个菌落产生蓝色变化。在经人工插入外源基因后，突变型大肠杆菌的β半乳糖苷酶基因被插入的外源基因切断，无法形成完整的β半乳糖苷酶，故不能对无色化合物