定义 基因突变是指DNA分子中碱基对的替换、增添和缺失,从而引起基因结构的改变。
从哪来 本知识点建立在 6.2 DNA复制、转录、翻译的比较 之上。理解基因突变必须基于对DNA双螺旋结构及复制机制(半保留复制、碱基互补配对)的掌握,因为突变发生在复制过程中的碱基配对错误,且突变后的基因需通过转录和翻译才能影响性状。
为什么 基因突变之所以分为“替换、增添、缺失”三种类型,根本原因在于DNA复制时碱基互补配对原则的暂时性失效或DNA聚合酶的校对功能出错。
1. 替换:若一个碱基被另一个不同碱基替代,通常只改变一个密码子。若突变位点在密码子第三位(简并性),可能不改变氨基酸(同义突变);若改变氨基酸,则属于错义突变;若变成终止密码子,则导致蛋白质提前截短。
2. 增添/缺失:由于遗传密码是三联体密码(三个碱基编码一个氨基酸),非3整数倍的碱基增添或缺失会导致该位点之后的所有密码子阅读框发生移位(移码突变)。这通常会导致后续氨基酸序列完全改变,且极易提前出现终止密码子,产生无功能的短肽。
因此,分类的依据是对遗传密码阅读框的影响程度不同。
类比“句子删改”法**
**适合:形象思维强、对抽象分子机制理解困难的学生**
把基因序列比作一句英文长句:"THE CAT ATE THE RAT"(猫吃了老鼠)。
1. **替换
把 "CAT" 改成 "BAT",变成 "THE BAT ATE THE RAT"(蝙蝠吃了老鼠)。意思变了,但句子结构完整,还能读通。对应生物上的“错义突变”,蛋白质结构改变但可能仍有部分功能。
2.
增添/缺失:删掉第一个 "T",变成 "HE CAT ATE THE RAT"。从第二个词开始,所有单词都错位了,句子变得毫无意义。对应生物上的“移码突变”,蛋白质从突变点后完全乱码,通常致死或功能丧失。
*注意:若删掉 "CAT" 三个字母,变成 "THE ATE THE RAT",虽然少了个词,但后面还能读,对应生物上“3的整数倍缺失”,影响相对较小。*
“密码子阅读框”推演法**
**适合:逻辑推理能力强、擅长微观机制分析的学生**
直接利用遗传密码表进行推演。
假设原序列:`... AUG GAA UUU ...` (Met-Glu-Phe)
1. **替换
`GAA` -> `GAG` (Glu->Glu,同义) 或 `GAA` -> `GUA` (Glu->Val,错义)。强调:只影响一个氨基酸,后续序列不变。
2.
缺失:删去 `GAA` 中的第一个 `G`。序列变为 `... AUG AAU UUU ...`。
- 原密码子:`GAA` (Glu), `UUU` (Phe)
- 新密码子:`AAU` (Asn), `UUU` (Phe)
- 再往后推演,所有后续密码子均重组。
-
核心逻辑:密码子是
不重叠的三联体。非3倍数变动 = 阅读框移位 = 后续全乱。
讲法
“后果严重性”分级法
适合:应试导向、需要快速判断突变影响的学生
按对生物体性状影响的大小排序记忆:
1.
最严重:移码突变(增添/缺失非3倍数)。后果:蛋白质结构彻底崩溃,通常导致胚胎致死或严重遗传病(如囊性纤维化)。
2.
中等:错义突变。后果:蛋白质功能改变。可能是有害的(如镰刀型细胞贫血症),也可能是中性的,甚至是有利的(如抗疟疾)。
3.
最轻微:同义突变(替换)。后果:氨基酸不变,蛋白质结构功能基本不变,通常无表型效应。
*口诀:移码毁结构,错义改功能,同义无动静。*