第3讲基因突变与dna损伤修复2.ppt

第三讲 基因突变与DNA损伤修复 南昌大学生命科学学院 彭晓珏 3.1.2.1电离辐射和损伤 生物体接触的辐射线：ｘ射线、α射线、β射 线， γ射线以及中子和质子等 3.1.2.2紫外线引起的DNA损伤 紫外线属非电离辐射，即它没有足够的能量来诱导离子化。但紫外线是一种诱变剂，在足够高的剂量的时候，它仍能杀死细胞。 紫外线的穿透能力有限：30%可穿透玉米的花粉壁，8%可穿透鸡蛋的卵黄膜。 紫外线很少用作高等生物的诱变剂，而多用在微生物，生殖细胞，花粉粒以及培养中的细胞等等。 注意： 熏肉，咸鱼，反复烧开的水中含有较多的亚硝酸盐，应少吃。 3.3 基因突变及分子效应 突变： DNA序列的改变。 基因突变：生物体在基因水平上发生的DNA序列改变，它涉及到基因的一个或多个碱基序列的改变，包括一对或多对碱基的替换，增加或缺失。 3.3.1 基因突变的类型 1. 根据突变的来源分为： Spontaneous mutation: 在自然界中发生的，不管是由于自然界中突变剂作用的结果还是由于偶然的DNA复制错误被保留下来的突变，都叫自发性突变。 Induced mutation：由于人们使用突变剂处理而产生的突变叫诱发性突变。 2. 根据DNA碱基序列改变的多少可分为： 单点突变： 多点突变： 点突变 碱基插入 碱基缺失 脱氨基作用 碱基转换 3.4 基因突变的创新与应用 EMS突变体 快中子突变体 T-DNA标签突变体 3.4.1 EMS 突变体 EMS处理生物材料可以使DNA的鸟嘌呤第6位酮基烷化，从而使得鸟嘌呤不能与胞嘧啶配对而与腺嘌呤配对。因此，原来DNA中的G-C通过随后的修复变成AT. EMS诱变的特点是突变均匀分布于整个基因组中而不呈现明显的“热点”，根据模式生物拟南芥的基因组的碱基的组成情况，EMS引起转录提前终止突变约为5%, 而错义突变约为65%. 因此，通过EMS造成转录提前终止的功能缺失突变体来研究基因的功能，也可以通过错义突变引起的一些表型较弱，中间类型的突变体来研究功能能蛋白中某个特定氨基酸残基的功能。 3.4.2 快中子突变体 广泛的应用于植物，动物和微生物的诱变育种。 基因组的缺失是电离辐射造成的生物诱变最常见的结果。 到2000年为止，利用电离辐射创造了2200个作物的新品种，其中水稻新品种有400多个。 3.4.3 T-DNA标签突变体 T-DNA标签技术是以农杆菌介导的遗传转化为基础的一种插入突变的研究方法。 3.4.3.1转基因的常用手段 1. 显微注射 2.基因枪轰击 3. 农杆菌介导的方法 Bt rice: environmental release in 2002 “Golden” Rice 3.5 表观遗传变异 1. 表观遗传学(Epigenetics)与表观遗传变异 表观遗传学是研究表观遗传变异的一门遗传学分支学科。 表观遗传变异是指基因的DNA序列不发生改变的情况下，基因的功能发生了可遗传的变化，进而导致了生物体性状表型的改变。它是不符合孟德尔遗传规律的核内遗传。 DNA序列所提供的遗传信息 表观遗传学提供的遗传信息 什么是RNAi? RNAi: RNA干涉, 一种在转录后水平影响 基因表达的机制, 通过反义RNA与mRNA 之间形成双链RNA从而导致mRNA的降解 ,干扰基因的表达. RNAi是如何发现的 RNA干扰现象最初发现于1995年，Cornell大学的研究人员Guo和Kemphues研究阻断秀丽新小杆线虫中的par-1基因时，利用反义RNA(antisense RNA)技术特异性地阻断par-1基因的表达，同时在对照实验注射正义RNA（sense RNA）以期观察到基因表达的增强。但结果是二者都同样地切断了par-1 基因的表达途径，这与传统上对反义RNA技术的解释相矛盾，但他们没能给出合理解释。直到1998年2月，Andrew Fire和Craig Mello首次揭开谜底，并把这种现象首次命名。他们证实，Guo和Kemphues遇到的正义RNA抑制基因表达的现象，以及过去有关反义RNA对基因表达的阻断，都是由于体外转录所得RNA中污染了微量双链RNA