当前课程知识点：分子生物学 > 第九章 突变及修复 > 9.1 突变概述 > 9.1 突变概述
同学们好 又见面了
这章节的内容由我来带领大家一起学习
突变与修复
本章内容分为以下三个部分
我们先来看一下突变概述
突变广义上包括基因突变和染色畸变
狭义上仅指基因突变
是指细胞内遗传物质的分子结构或数量
发生可遗传的变化
突变的类型可以分为
点突变和插入或缺失突变
点突变是单个碱基的置换
可以分为转换和颠换两种
转换是嘌呤变嘌呤 或嘧啶变嘧啶
颠换则是嘌呤变嘧啶 或嘧啶变嘌呤
插入或缺失突变则是指
插入或缺失1个或多个核苷酸所引起的突变
如果突变发生在基因的编码区
我们根据突变的后果
可以把突变分为以下几种
同义突变是指核苷酸发生突变
但所编码的密码子没有发生改变
错义突变则是核苷酸发生突变
所编码的密码子突变为另一种密码子
无义突变则是核苷酸发生突变后
所编码的密码子突变为终止密码子
使翻译提前终止 产生无功能的小肽
还有一个是移码突变
这个是指插入或缺失了非3倍数的核苷酸
使得该位点后的所有密码子都发生改变
突变的原因
一方面可能是由DNA复制过程引起的错误
另一方面也可能由化学 物理或生物
对DNA造成的损伤
还有可能是转座子插入所造成的破坏
突变的后果
通常突变后会导致突变细胞运作不正常
甚至死亡
对于高等生物而言
突变累积到一定程度将导致疾病发生
甚至引发癌症 这是不利的方面
但另一方面
突变被认为是物种进化的“推动力”
不理想的突变经天择过程会被淘汰
而对物种有利的突变则会被逐渐累积
突变有以下7个特点
除了第二个非对应性
其他特点都很好理解
在这里我们重点分析一下第二个特点非对应性
非对应性 是指突变的性状与引起突的原因之间
无直接的对应关系
关于突变 最初有两种观点
一种观点认为
突变是通过适应而发生的
即各种抗性是由其环境诱发出来的
突变的原因和突变的性状之间是一一相对应的
另一种观点则认为
基因突变是自发产生的
与环境是不相对应的
到底哪种观点正确呢？
目前我们知道第二种观点是正确的
那科学家们是如何用实验证明基因突变的非对应性呢？
上世纪中期
科学家们通过三个经典的实验
变量实验 涂布实验 影印实验
证明了突变的性状与引起突变的原因之间
并没有直接的对应关系
接下来我们仔细分析一下这三个经典的实验
首先看一下第一个实验
变量实验 又称波动实验或彷徨实验
根据统计学原理设计而成
先取对T1噬菌体敏感的大肠杆菌稀释培养物
放在两个试管当中
把甲管中的菌液先平均分装在50支小试管中
培养24～36h
再把各小管的菌液分别倒在
50个预先涂满T1噬菌体的平板上
乙管先不分装
整管培养24～36h
然后再分成50份
分别倒在同样涂满T1噬菌体的平板上
培养后分别计算各个培养皿上
所产生的抗T1噬菌体的菌落数
结果发现 来自甲管的50个培养皿中
各个培养皿出现的抗性菌落数相差极大
而来自乙管的各个培养皿上的
抗性菌落数基本相同
这就说明 大肠杆菌抗噬菌体性状的产生
不是由所处的环境因素
也就是 不是由加了噬菌体T1诱导出来的
而是在它接触T1之前
在某次细胞分裂过程中自发产生的
噬菌体T1在这里仅起着筛选的作用
而决非“诱导者”的作用
接下来 我们再看第二个实验
涂布实验
涂布实验方法更为简单
选用简便的固体平板涂布法
先在12个固体培养基平板上涂以数目相同
对T1噬菌体敏感的大肠杆菌细胞
培养5h后 平板上长出了大量的微小菌落
取其中6个培养平板直接喷T1噬菌体
另6个培养平板则先用灭菌后的玻棒
把平板上的微菌落重新均匀涂布一遍
然后再喷T1噬菌体
过夜培养后
比较这两组平板上形成的抗T1噬菌体的菌落数
如果这种抗性不是自发突变而来
而是由免疫性获得
也就是说由外界诱导获得的话
则两组平板所产生的抗T1噬菌体的菌落数
应该是相等的 或者是相近的
而结果发现
在重新涂布的那一组中长出的抗T1噬菌体的菌落数
远远多于未经涂布的那一组
说明这一抗性突变
应该是在与T1噬菌体接触之前
同样的 T1噬菌体的加入只起到
判断这类突变是否发生的作用
而决不是诱发相应突变的原因
最后 我们来看一下第三个实验
影印实验
Lederberg夫妇的这篇论文更好地证明了
微生物的抗药性是在未接触药物前自发地产生的
这一突变与相应药物环境毫不相干
影印培养法是一种通过盖印章的方式
使一系列培养平板的相同位置上
出现相同遗传型菌落的接种和培养方法
影印实验的大致设计如下
先把对链霉素敏感的大肠杆菌细胞
涂布在不含链霉素的平板1上
待其长出密集的小菌落后
用影印法接种到不含链霉素的平板2上
随即再影印到含链霉素的选择性平板3上
经培养后 在平板3上出现了个别抗链霉素菌落
对照平板2和3
就可以在平板2的相应位置上
找到平板3上那几个抗性菌落的“孪生兄弟”
把它们挑到不含链霉素的培养液4中
经培养后 再涂布在平板5上
如此重复
经多次移种后 可以得到较纯的抗性菌株
也就是说原始的链霉素敏感株
只要通过
1→2→4→5→6→8→9→10→12…的移种和选择
在不接触任何一点链霉素的条件下
就可以筛选到大量的抗链霉素突变菌株
这一严格而科学的实验
更有力 更直接的说明了
突变是自发的
与引起突变的原因之间
没有直接的对应关系
好 那我们这节课就讲到这里
请同学们课后有空
再自己认真分析一下以上三个经典的实验
弄清楚其巧妙的实验设计
我们下节课再见！
-1.1 a brief history of molecular biology
--分子生物学的历史
-2.1 生物大分子
-2.2 生物大分子复合物
-第二章单元测试
-3.1 核酸的结构
-3.2 核酸的理化性质
-3.3 染色体的结构
-3.4 基因，基因组及人类基因组的特点
-第三单元测试
-4.1 the discovery of genetic material
--4.1 遗传物质的发现the discovery of genetic material
-4.2 半保留复制的过程和特点
-4.3 几种特殊的复制形式
-4.4 随机复制对半保留复制的补充
-第四章单元测试
-5.1 转录的起始及RNA聚合酶
-5.2 启动子的特点及转录因子
-5.3 转录的延伸和终止
-5.4 转录后的加工
-第五章单元测试
-6.1 遗传密码子的破解和密码子的“简并性”
-6.2 tRNA的结构特点
-6.3 核糖体的结构特点
-6.4 蛋白质的翻译过程
-6.5 蛋白质的翻译后修饰
-6.6 mRNA在细胞内的非随机分布与翻译
-第六章单元测试
-7.1 氨基酸与蛋白质
-7.2 蛋白质的四级结构
--蛋白质的四级结构
-7.3 蛋白质的理化性质
--蛋白质的理化性质
-7.4 蛋白质的结构域，蛋白质家族及种系进化分析
-第七章单元测试
-8.1 操纵子模式及原核基因表达的调控
-8.2 真核基因表达转录和转录后水平的调控
-第八章单元测试
-9.1 突变概述
--9.1 突变概述
-9.2 突变的后果及修复
-9.3 人工突变，表型筛选及育种
--9.3 诱突育种
-第九章单元测试
-10.1 DNA指纹与个体识别
-10.2 基因编辑与伦理
-第十章单元测试
