遺傳物質(zhì)的改變基因突變課件

第十章基因突變(genemutation)(p49)染色體上某一基因位點(diǎn)內(nèi)部發(fā)生了化學(xué)性質(zhì)(結(jié)構(gòu))的變化。又稱點(diǎn)突變pointmutation是新基因的唯一來(lái)源，是生物進(jìn)化的原始材料。

1第十章基因突變(genemutation)(p49)染第一節(jié)基因突變概說(shuō)一、顯性突變與隱性突變二、突變體的表型特性三、突變發(fā)生的時(shí)期四、突變率五、基因突變的一般特征六、大突變與微突變的表現(xiàn)2第一節(jié)基因突變概說(shuō)一、顯性突變與隱性突變2突變體

由于基因突變而表現(xiàn)突變性狀的細(xì)胞或個(gè)體，稱為突變體（mutant）或突變型。與突變型相對(duì)的概念是野生型（wildtype）3突變體由于基因突變而表現(xiàn)突變性狀的細(xì)胞或個(gè)體，稱為突變體（一、顯性突變與隱性突變基因突變表現(xiàn)世代的早晚和選出純合株速度的快慢，因顯隱性而有所不同。在自交的情況下：白化變異dD突變性狀表現(xiàn)早(M1)、純合遲(M3才能決定)；∵顯性有雜合。D

d突變性狀表現(xiàn)遲(M2)、純合早(M2)。4一、顯性突變與隱性突變基因突變表現(xiàn)世代的早晚和選出純合株速度人類的白化癥5人類的白化癥5二、突變體的表型特征（P48）1形態(tài)突變（morphologicalmutations）

:主要影響生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)的改變。不同翅形的果蠅不同膚色的蛇6二、突變體的表型特征（P48）1形態(tài)突變（morpholog不同皮色的老鼠不同眼色的果蠅孔雀翅膀羽色的變化7不同皮色的老鼠不同眼色的果蠅孔雀翅膀羽色的變化72、生化突變（biochemicalmutations）

：

影響生物的代謝過(guò)程，導(dǎo)致一個(gè)特定的生化功能的改變或喪失。如細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)缺陷型82、生化突變（biochemicalmutations）3、致死突變（lethalmutation）

：突變后會(huì)導(dǎo)致特定基因型個(gè)體死亡的基因突變。

人神經(jīng)膠癥突變基因----皮膚畸形生長(zhǎng)、嚴(yán)重智力缺陷、多發(fā)性腫瘤，具有這個(gè)雜合基因的人在年輕時(shí)死亡---顯性致死突變?nèi)说摹爱惾景装V腦病”由aa基因控制（隱性純合致死）。病癥：發(fā)病初期可以活動(dòng)，后期成為植物人，直至死亡。何時(shí)發(fā)病不知，可以一直到成年結(jié)婚后發(fā)病。至1999年全世界僅發(fā)現(xiàn)200例，我國(guó)有18例。93、致死突變（lethalmutation）：人神經(jīng)膠癥4、條件致死突變：在某些條件下是能成活的，而在另一些條件下是致死的。如噬菌體的溫度敏感性突變。104、條件致死突變：在某些條件下是能成活的，而在另一些條件下是5、中性突變（neutralmutation）

：控制一些次要性狀基因即使發(fā)生突變

，不會(huì)影響生物的正常生理活動(dòng)，仍能保持其正常的生活力和繁殖力被自然選擇保留下來(lái)的突變。例如：水稻有芒無(wú)芒水稻希望無(wú)芒。小麥紅皮白皮南方希望紅粒。115、中性突變（neutralmutation）：例如：三、突變發(fā)生的時(shí)期生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期中均可發(fā)生突變。突變后的體細(xì)胞常競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)正常細(xì)胞，會(huì)受到抑制或最終消失。性細(xì)胞的突變率高于體細(xì)胞：12三、突變發(fā)生的時(shí)期生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期中均可發(fā)生突變。12花色體細(xì)胞突變不同顏色的牽?；?3花色體細(xì)胞突變不同顏色的牽牛花13柑桔體細(xì)胞突變蘋果體細(xì)胞突變馬鈴薯薯塊顏色變異14柑桔體細(xì)胞突變蘋果體細(xì)胞突變馬鈴薯薯塊顏色變異14四、突變率1、突變頻率：突變個(gè)體數(shù)占總個(gè)體數(shù)的比數(shù)。自然條件下，基因的突變是稀有事件，突變率很低。2、突變率的估算和表示方式：因生物生殖方式而不同。3、不同生物和不同基因突變率有很大差別。15四、突變率1、突變頻率：突變個(gè)體數(shù)占總個(gè)體數(shù)的比數(shù)。15用一定數(shù)目配子的突變型配子比例來(lái)表示，由于高等生物在進(jìn)化過(guò)程中能保持相對(duì)穩(wěn)定性，故突變率較低、突變范圍也較小。1×10-6~1×10-8，即100萬(wàn)至1億個(gè)配子中有一個(gè)發(fā)生突變，①．高等生物：16用一定數(shù)目配子的突變型配子比例來(lái)表示，由于高等生物在進(jìn)化

胚乳(花粉)直感：估算配子的突變率

例：玉米非甜Su甜粒suPsusu×SuSu

↓對(duì)父本進(jìn)行射線處理F1大部分為Susu，極少數(shù)為susu

如果10萬(wàn)粒種子中有5粒為甜粒，則

突變率=5/100000=1/20000

17

胚乳(花粉)直感：估算配子的突變率17用一定數(shù)目的細(xì)菌在分裂一次過(guò)程中發(fā)生突變的次數(shù)來(lái)表示。如細(xì)菌突變率為1×10-4~1×10-10，即1/1萬(wàn)至1/1億。②．低等生物：③人類：突變率的估計(jì)方法之一是：根據(jù)家系中顯性性狀的患兒的出現(xiàn)。在這些家系中，祖先各代是沒(méi)有這些性狀的；如雙親一方也有同一遺傳病，則這名患兒應(yīng)除去不計(jì)。軟骨發(fā)育不全（achondroplasia）：由常染色體顯性基因引起，患者四肢粗短?；虻耐蛔兟适牵海?0-2）／2（94075-2）=4.2×10-518用一定數(shù)目的細(xì)菌在分裂一次過(guò)程中發(fā)生突變的次數(shù)來(lái)表示。②．低五、基因突變的一般特征1、突變的重演性和可逆性突變的重演性：同一突變?cè)谏锊煌瑐€(gè)體上多次發(fā)生。

同一基因突變?cè)诓煌膫€(gè)體上均可能發(fā)生，不同群體中發(fā)生同一基因突變的頻率相近。突變是可逆的:基因內(nèi)突變結(jié)構(gòu)的恢復(fù)。正突變（forwardmutation）與反突變（backmutation）：正突變與反突變發(fā)生的頻率一般都不相同。多數(shù)情況下：正突變率總是高于反突變率。自然突變多為隱性突變，而隱性突變多為有害突變。19五、基因突變的一般特征1、突變的重演性和可逆性19真正的恢復(fù)突變是指基因內(nèi)突變結(jié)構(gòu)的恢復(fù)。但有時(shí)，由于抑制因子突變也會(huì)導(dǎo)致恢復(fù)性表型：20真正的恢復(fù)突變是指基因內(nèi)突變結(jié)構(gòu)的恢復(fù)。但有時(shí)，由于抑制因子2、基因突變的多方向性與復(fù)等位基因突變的多方向性：指基因突變可以多方向發(fā)生，即基因內(nèi)部多個(gè)突變部位分別改變后會(huì)產(chǎn)生多種等位基因形式。212、基因突變的多方向性與復(fù)等位基因突變的多方向性：指基因突變煙草：自花授粉不能結(jié)實(shí)由一組15個(gè)復(fù)等位基因控制（S1、S2、、、S15）

22煙草：自花授粉不能結(jié)實(shí)由一組15個(gè)復(fù)等位基因控制（S1、S23、突變的有害性和有利性突變的有害性：大多數(shù)基因的突變，對(duì)生物的生長(zhǎng)與發(fā)育往往是有害的。突變的有利性:不但無(wú)害，而且有利。突變有害性的相對(duì)性：人類需要和生物本身突變利弊的不一致性：233、突變的有害性和有利性突變的有害性：大多數(shù)基因的突變，對(duì)生4、突變的平行性親緣關(guān)系相近的物種因?yàn)檫z傳基礎(chǔ)比較接近，往往會(huì)發(fā)生相似的基因突變。244、突變的平行性親緣關(guān)系相近的物種因?yàn)檫z傳基礎(chǔ)比較接近，往往六、大突變與微突變的表現(xiàn)大突變：突變基因的效應(yīng)表現(xiàn)明顯，容易識(shí)別。

例：豌豆籽粒園皺、玉米籽粒非糯糯

微突變：突變基因的表型變異微小，較難識(shí)別。

多為控制數(shù)量性狀基因的突變。

例：玉米果穗的長(zhǎng)短、小麥籽粒的大小。

試驗(yàn)表明，在微突變中出現(xiàn)的有利突變率

>大突變。∴育種工作中要特別注意微突變的分析和選擇，在注意大突變時(shí)，也應(yīng)注意微突變。25六、大突變與微突變的表現(xiàn)大突變：突變基因的效應(yīng)表現(xiàn)明第二節(jié)基因突變的鑒定突變的檢測(cè)系統(tǒng)的基本條件是：一個(gè)突變基因可以在表型水平上表現(xiàn)出來(lái),保證稀有的突變事件不會(huì)被遺漏；一個(gè)新的隱性突變基因不被顯性的野生型基因所掩蓋。26第二節(jié)基因突變的鑒定26一、果蠅突變的檢出1、Muller－5技術(shù)對(duì)果蠅X染色體上隱性突變的檢出：27一、果蠅突變的檢出1、Muller－5技術(shù)對(duì)果蠅X染色體上隱2、利用平衡致死系檢出常染色體上的突變基因282、利用平衡致死系檢出常染色體上的突變基因28二、鏈孢霉突變的檢出(紅色面包霉的生化突變型)1、突變的誘發(fā)：2、突變的鑒定：（1）.突變的真實(shí)性：基本培養(yǎng)基上培養(yǎng)。（2).突變的類型：氨基酸？維生素？（3).進(jìn)一步鑒定具體類型：硫胺素(VB1)、吡醇素(VB6)、泛酸、肌醇。29二、鏈孢霉突變的檢出(紅色面包霉的生化突變型)1、突變的誘發(fā)紅色面包霉生長(zhǎng)突變的誘發(fā)和鑒定基本培養(yǎng)基完全培養(yǎng)基加維生素加氨基酸基本培養(yǎng)基完全培養(yǎng)基硫胺素吡醇素泛酸肌醇30紅色面包霉生長(zhǎng)突變的誘發(fā)和鑒定基本培養(yǎng)基完全培養(yǎng)基加維生素加可以推論精氨酸合成步驟為：

o

c

a前驅(qū)物è鳥氨酸è瓜氨酸è精氨酸è蛋白質(zhì)

∴從鳥氨酸è精氨酸的合成至少需要A、C、O三個(gè)基因31可以推論精氨酸合成步驟為：31三、人的突變的檢出32三、人的突變的檢出32第三節(jié)基因突變的誘發(fā)一、物理因素誘變1、電離輻射誘變種類：粒子輻射：α射線、β射線(32P、35S)、中子(60鈷、137銫)；電磁波輻射：X射線、γ射線。方法：外照射：中子、X射線、γ射線；內(nèi)照射：α射線、β射線。原理：基因的化學(xué)物質(zhì)(DNA)發(fā)生電離作用。原發(fā)電離與次級(jí)電離--堿基對(duì)、堿基結(jié)構(gòu)破壞、重接--染色體結(jié)構(gòu)變異。改變--基因突變；磷酸二酯鍵斷裂、染色體斷裂33第三節(jié)基因突變的誘發(fā)一、物理因素誘變33誘發(fā)育種中常用射線

中子誘變效果好，但經(jīng)中子照射后的物體帶有放射性，人體不能直接接觸。其它還有激光、電子和微波等。

射線穿透力輻射源應(yīng)用時(shí)間照射方法Xγβ中子較強(qiáng)強(qiáng)弱弱X光機(jī)60Co、137Cs32P、35S、14C、65Zn核反應(yīng)堆或加速器如釙－鈹路子源早1927較早較遲最近外照射外照射內(nèi)照射（浸泡或注射）外照射34誘發(fā)育種中常用射線中子誘變效果好，但經(jīng)中子照射后的物體帶4、電離輻射誘變的作用規(guī)律突變率與輻射劑量：突變率與輻射總劑量成正比；輻射效應(yīng)是累積的。輻射劑量的表示方法：X射線、γ射線：倫琴(R)。354、電離輻射誘變的作用規(guī)律352、非電離輻射誘變主要是紫外線：穿透能力與處理方法

紫外線的作用機(jī)制：激發(fā)作用間接誘變作用物理誘變的非專性：對(duì)DNA分子及其核苷酸殘基無(wú)選擇性，所以沒(méi)有?；院吞禺愋钥裳?。362、非電離輻射誘變主要是紫外線：36二、化學(xué)因素誘變1、誘變劑及其種類與作用機(jī)制：烷化劑：使堿基烷基化、改變堿基形成氫鍵的能力，從而改變堿基配對(duì)關(guān)系；堿基類似物：在復(fù)制過(guò)程中取代堿基滲入DNA分子，但形成氫鍵的類型不同，改變堿基配對(duì)關(guān)系；抗生素：阻礙堿基合成或破壞DNA分子結(jié)構(gòu)。2、作用特點(diǎn)：具有一定的堿基特異性。37二、化學(xué)因素誘變1、誘變劑及其種類與作用機(jī)制：37三、綜合效應(yīng)誘變：在太空中進(jìn)行的空間誘變是一項(xiàng)有效的人工誘變技術(shù)。

太空中存在著各種物理射線可誘發(fā)突變，其它諸如失重真空、超凈、無(wú)地球磁場(chǎng)影響以及衛(wèi)星發(fā)射和返回時(shí)的劇烈震動(dòng)等因素也是產(chǎn)生誘變的重要原因。上述誘變因素的共同作用也會(huì)影響誘變效果。38三、綜合效應(yīng)誘變：38太空生物學(xué)研究不斷深入。目前國(guó)外主要側(cè)重研究突變體的生理生化和誘變機(jī)理，國(guó)內(nèi)主要研究形態(tài)學(xué)和新品種的選育。我國(guó)從80年代后期開(kāi)始進(jìn)行空間生物學(xué)和生物誘變效應(yīng)研究，已在水稻、青椒等作物中選育出新品種，同時(shí)獲得了不少優(yōu)良突變體。39太空生物學(xué)研究不斷深入。目前國(guó)外主要側(cè)重研究突變體的生四、誘發(fā)突變的應(yīng)用1、提高基因突變率；2、獲得更豐富的突變類型；3、改良生物的個(gè)別性狀。40四、誘發(fā)突變的應(yīng)用1、提高基因突變率；40五.誘發(fā)突變與人類的癌癥黃曲霉素（AFB）引起肝癌，紫外線（UV）照射會(huì)導(dǎo)致皮膚癌。腫瘤抑制基因是一種編碼抑制腫瘤形成的蛋白質(zhì)基因。如果發(fā)生突變則會(huì)致癌。對(duì)南非和東亞肝癌病人的P53基因的分析發(fā)現(xiàn)，AFB特異性誘導(dǎo)G－T顛換，引起P53發(fā)生突變，而在同一地區(qū)的肺癌、腸癌和乳腺癌的病人中未發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象。41五.誘發(fā)突變與人類的癌癥黃曲霉素（AFB）引起肝癌，紫外現(xiàn)代生活環(huán)境使人可能接觸各種各樣藥品、化妝品、食物防腐劑、殺蟲劑、工業(yè)用試劑、污染物等，其中很多化合物已被證明具有致癌性質(zhì)。研究表明在175種已知的致癌劑中，有157種是誘變劑。這些物質(zhì)是通過(guò)誘導(dǎo)體細(xì)胞突變而致癌的。例如食物防腐劑AF-2。食物熏蒸劑二溴乙烯、抗血吸蟲藥物、多種染發(fā)添加劑以及工業(yè)化合物氯乙烯等都具致癌性。因而要靠科學(xué)治理環(huán)境，保護(hù)環(huán)境就是保護(hù)人類自身。42現(xiàn)代生活環(huán)境使人可能接觸各種各樣藥品、化妝品、食物防腐劑第四節(jié)突變的分子基礎(chǔ)基因突變是由于DNA分子中核苷酸順序的改變,隨而基因作用改變,最后導(dǎo)致個(gè)體表型的改變。一、突變的兩種方式

1．堿基替代：某一位點(diǎn)的一個(gè)堿基對(duì)被其他堿基對(duì)取代（basesubstitution）。堿基替換包括兩種類型。(1)轉(zhuǎn)換（transition）：是同型堿基之間的替換,即一種嘌呤被另一種嘌呤替換?；蛞环N嘧啶被另一種嘧啶替換。(2)顛換（transversion）：嘌呤和嘧啶之間的替換。即嘌呤為嘧啶代替,嘧啶為嘌呤代替。2．移碼突變：DNA分子中增加或減少一個(gè)或幾個(gè)堿基對(duì),引起密碼編組的移動(dòng)（frameshiftmutation）。43第四節(jié)突變的分子基礎(chǔ)基因突變是由于DNA分子中核苷酸順1．堿基類似物：是在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與DNA的堿基很相似的物質(zhì)（baseanalogues）,在DNA復(fù)制時(shí),“冒充”堿基摻入到DNA鏈中去而引起誤配。圖示：5-溴尿嘧啶（BU）是胸腺嘧啶（T）的結(jié)構(gòu)類似物。1.ppt當(dāng)細(xì)菌在BU中培養(yǎng)時(shí),T被BU取代,與A配對(duì)。（與A配對(duì)）多（與G配對(duì)）少造成AT→GC（多）GC→AT（少）（轉(zhuǎn)換）其他化合物5-氯（氟）尿嘧啶2-氨基嘌呤二、突變產(chǎn)生的機(jī)理

441．堿基類似物：是在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與DNA的堿基很相似的物質(zhì)（b在細(xì)胞中，以酮式、烯醇式存在45在細(xì)胞中，以酮式、烯醇式存在45HNO2主要作用是氧化脫氨，Ｃ經(jīng)氧化脫氨后變?yōu)閁；Ａ變?yōu)榇吸S嘌呤（Ｈ）；Ｇ變?yōu)辄S嘌呤（Ｘ）。圖示圖:脫氨基造成的堿基轉(zhuǎn)換2．亞硝酸（HNO2）的氧化脫氨作用。46HNO2主要作用是氧化脫氨，Ｃ經(jīng)氧化脫氨后變?yōu)閁；Ａ變?yōu)榫哂幸粋€(gè)或多個(gè)活性烷基的化合物（alkylatingagents）作用：(1)使DNA中的堿基發(fā)生烷化作用。如添加甲基或乙基,產(chǎn)生配對(duì)誤差。如甲基磺酸乙酯（EMS）圖示3．烷化劑的作用47具有一個(gè)或多個(gè)活性烷基的化合物（alkylatingag(2)使嘌呤烷化，烷化嘌呤脫掉，造成脫嘌呤作用（depurination）DNA鏈的缺口,影響DNA復(fù)制或造成缺失,引起移碼突變。如烷基在鳥嘌呤N位上活化β糖苷鍵而引起斷裂,使鳥嘌呤脫掉,可發(fā)生DNA斷裂、缺失、轉(zhuǎn)換或顛換。(3)同一DNA分子或不同DNA分子間形成交鍵（cross-linkage）,使一個(gè)或多個(gè)核苷酸丟失或切除。48(2)使嘌呤烷化，烷化嘌呤脫掉，造成脫嘌呤作用（depuri麻黃素,吖啶橙等為三環(huán)扁平的分子,大小與堿基對(duì)的大小差不多,能與DNA結(jié)合,嵌入DNA的堿基對(duì)之間,使相鄰的兩個(gè)堿基對(duì)的距離拉長(zhǎng),使DNA雙鏈歪斜,導(dǎo)致DNA交換時(shí)出現(xiàn)參差,結(jié)果導(dǎo)致不等交換,產(chǎn)生移碼突變。吖啶類誘發(fā)的突變的一個(gè)重要特征是：吖啶類化合物所誘發(fā)的突變能用吖啶類來(lái)回復(fù),但不能用堿基替換來(lái)回復(fù)。假使在一個(gè)堿基插入點(diǎn)的附近以后又丟失了同樣數(shù)目的堿基,突變效應(yīng)往往可以被抑制。但這不是真正的回復(fù)突變,而是抑制突變。如果兩個(gè)位點(diǎn)中還包括終止密碼,就不能回復(fù)。4．吖啶類化合物49麻黃素,吖啶橙等為三環(huán)扁平的分子,大小與堿基對(duì)的大小差不50505151三、基因突變的遺傳學(xué)效應(yīng)不論是堿基替換,還是移碼突變,都有可能使由那個(gè)基因決定的多肽的氨基酸順序發(fā)生改變,或造成多肽合成終止而不產(chǎn)生完整的肽鏈。但由于遺傳密碼具有簡(jiǎn)并性,所以有些堿基因替換也不一定會(huì)造成氨基酸順序的改變。1．同義突變（samesensemutation）：堿基替代的結(jié)果為同義密碼子,堿基順序改變而氨基酸順序未變。沒(méi)有突變效應(yīng)產(chǎn)生,這顯然與密碼的簡(jiǎn)并性有關(guān)。

52三、基因突變的遺傳學(xué)效應(yīng)不論是堿基替換,還是移碼突變,2．無(wú)義突變（nonsensemutation）。是指某一堿基的改變使mRNA的密碼子變成終止密碼,使多肽合成中斷,形成不完全的肽鏈,喪失生物活性。如DNAATG→ATTmRNAUACUAA酪氨酸終止如人類β珠蛋白有146氨基酸,HbMcKess-Rock只有144個(gè)。原因：145位UAU變?yōu)閁AA。終止密碼突變：終止密碼的一個(gè)堿基被取代,突變后的密碼子能編碼某一氨基酸。如Hbα鏈有141個(gè)氨基酸。HbConstantSpring的α鏈142位的UAA變?yōu)镃AA,終止密碼變?yōu)榘滨０?肽鏈一直延長(zhǎng)到173位另一終止密碼子。532．無(wú)義突變（nonsensemutation）。是指某一3．錯(cuò)義突變（missensemutation）。堿基替換的結(jié)果引起氨基酸序列的改變。有的影響到蛋白質(zhì)的活性和功能。甚至喪失全部活性。從而影響表型。也有引起蛋白質(zhì)活性和功能不同程度的喪失。一般性質(zhì)相似的氨基酸對(duì)蛋白質(zhì)的功能影響較小,而不同性質(zhì)的氨基酸相互替換則可能強(qiáng)烈地影響蛋白質(zhì)的功能。第二要看替換的氨基酸在肽鏈中的位置,是否處于活性部位,是否影響立體構(gòu)形。

543．錯(cuò)義突變（missensemutation）。54據(jù)研究,人類血紅蛋白的突變多數(shù)是由于堿基替換引起的。a．HbA正常人血紅蛋白β鏈N端的第6位氨基酸是谷氨酸。HbS鐮型細(xì)胞貧血癥,第6位→纈氨酸。HbC,輕度貧血癥,第6位→賴氨酸。表12-1．血紅蛋白β鏈N端的8個(gè)氨基酸及其堿基替換。b．β鏈63位氨基酸正常是組氨酸,被酪氨酸取代→HbMS鐵血紅蛋白癥。被精氨酸取代→不穩(wěn)定的血紅蛋白癥（HbZ）。55據(jù)研究,人類血紅蛋白的突變多數(shù)是由于堿基替換引起的。554．移碼突變(shiftmutation)

例如HbWayne是138位UCC失去一個(gè)C,使α鏈的合成不在原來(lái)應(yīng)該終止的地方停止,一直到146位合成精氨酸后才終止,從而使α鏈延長(zhǎng)。564．移碼突變(shiftmutation)56

生物在長(zhǎng)期的進(jìn)化中,不僅演化出能糾正偶然的復(fù)制錯(cuò)誤的系統(tǒng),而且還存在著能修復(fù)由環(huán)境因素和體內(nèi)化學(xué)物質(zhì)造成的DNA分子損傷的系統(tǒng)。如果按原樣修復(fù),不會(huì)引起突變,偶然出現(xiàn)差錯(cuò),引起突變。因此,突變往往是DNA損傷與修復(fù)這兩個(gè)過(guò)程共同作用的結(jié)果。

第五節(jié)DNA損傷的修復(fù)57生物在長(zhǎng)期的進(jìn)化中,不僅演化出能糾正偶然的復(fù)制錯(cuò)誤的系1．紫外線主要作用在DNA上,因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)260nm的紫外線照射,殺菌率和誘變率最高,而這個(gè)波長(zhǎng)正是DNA的吸收峰。2．紫外線照射對(duì)DNA的一個(gè)損傷作用是形成嘧啶二聚體,即在相鄰的兩個(gè)嘧啶之間形成化學(xué)鍵,使兩個(gè)堿基平面扭轉(zhuǎn),引起雙螺旋構(gòu)型的局部變化,同時(shí)氫鍵盤結(jié)合力也顯著減弱。3．嘧啶二聚體中,最常見(jiàn)的是TT也有CC和CT4．含有二聚體的DNA單鏈,不能做為復(fù)制的模板,新合成鏈在二聚體的對(duì)面兩旁留下缺口。

一、紫外線照射對(duì)DNA的損傷

581．紫外線主要作用在DNA上,因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)260nm的紫外線照1．光復(fù)活（photoreaetivation）就地修復(fù)（1）用紫外線照射細(xì)菌,并在黑暗中培養(yǎng)。殺菌數(shù)與劑量成正比,如接觸可見(jiàn)光（310~440nm）,存活率大大提高。并能降低突變率,這是由于光復(fù)活酶（PR酶）催化嘧啶二聚體分解成為單體。(2)過(guò)程：a．光復(fù)活酶識(shí)別變型的地方,并和它結(jié)合,形成酶-DNA復(fù)合物。b．吸收可見(jiàn)光,獲得能量。c．切斷二聚體的兩個(gè)C-C鍵。d．DNA回復(fù)正常構(gòu)型，酶釋放。(3)光復(fù)活酶已在許多生物體中發(fā)現(xiàn)（細(xì)菌、真菌、馬類、人類、哺乳類）。但這主要是低等生物的一種修復(fù)方式。二、DNA損傷的修復(fù)

591．光復(fù)活（photoreaetivation）就地修復(fù)二60602、切除修復(fù)（excisionrepair）。暗修復(fù)（不需光而已）取代損傷部位(1)一種特定的核酸內(nèi)切酶識(shí)別胸腺嘧啶二聚體的位置在二聚體附近將一條鏈切斷,造成缺口。(2)DNA多聚酶以未受傷的互補(bǔ)DNA鏈為模板,合成新的DNA片段,彌補(bǔ)DNA的缺口。(3)專一的核酸外切酶切除含有二聚體的一段多核苷酸鏈。(4)連接酶把缺口封閉,DNA回復(fù)原狀。

612、切除修復(fù)（excisionrepair）。暗修復(fù)（不需人的色素性干皮癥是由常染色體隱性基因決定的?；颊邔?duì)陽(yáng)光中的紫外線極度敏感。皮膚癌的發(fā)病率大大增加。該病的病人是因?yàn)榕cDNA損傷修復(fù)相關(guān)的基因突變引起的，

90%的病人在20歲之前就已經(jīng)發(fā)生了皮膚癌。這是由于皮膚成纖維細(xì)胞在DNA損傷之后,缺乏修復(fù)能力所致。

62人的色素性干皮癥是由常染色體隱性基因決定的?；颊邔?duì)陽(yáng)光中的紫3．重組修復(fù)（recombinationrepair）重組修復(fù)必須在DNA復(fù)制的情況下進(jìn)行。因?yàn)镈NA的重組和修復(fù)關(guān)系密切,所以DNA分子的損傷很有可能通過(guò)DNA分子間的重組來(lái)修復(fù)。這就是所謂重組修復(fù)。(1)復(fù)制(2)重組(3)再合成：這種重組修復(fù)并沒(méi)有從親代ＤＮＡ中除去二聚體，在以后的復(fù)制中還必須經(jīng)過(guò)重組修復(fù)的過(guò)程。但是隨著復(fù)制的繼續(xù)，損傷的ＤＮＡ鏈將在群體中逐步“稀釋”。633．重組修復(fù)（recombinationrepair）64.ＳＯＳ修復(fù)系統(tǒng)（自學(xué)）這是一種傾向于基因突變的修復(fù)過(guò)程，如果將經(jīng)UV照射的λ噬菌體感染經(jīng)UV輕度照射的E.coli可以看到噬菌體的存活數(shù)和突變型都比感染不經(jīng)UV照射的E.coli為高。這一事實(shí)說(shuō)明經(jīng)UV輕度照射的E.coli細(xì)胞中出現(xiàn)一種對(duì)于噬菌體DNA損傷修復(fù)的功能，可是在修復(fù)的過(guò)程中卻帶來(lái)了基因突變。這是一種帶來(lái)差錯(cuò)的修復(fù)，認(rèn)為是細(xì)菌對(duì)外界環(huán)境的應(yīng)急反應(yīng)，故稱ＳＯＳ修復(fù)系統(tǒng)。SOS修復(fù)系統(tǒng)也作用于細(xì)菌本身的DNA。644.ＳＯＳ修復(fù)系統(tǒng)（自學(xué)）64三、電離輻射損傷的修復(fù)（自學(xué)）

電離輻射所引起的DNA損傷更復(fù)雜，射線可通過(guò)直接或間接的作用，使DNA分子發(fā)生氫鍵斷裂，DNA單鏈斷裂、雙鏈斷裂、堿基和糖基損傷，DNA與DNA、DNA與蛋白質(zhì)之間發(fā)生交聯(lián)等，其中DNA鏈的斷裂最常見(jiàn)。關(guān)于電離輻射損傷的修復(fù)機(jī)制所知很少，Smith和Kaplan認(rèn)為大腸桿菌經(jīng)X射線照射后所引起的損傷，可能有3種修復(fù)方式：

65三、電離輻射損傷的修復(fù)（自學(xué)）65①超快修復(fù)。在無(wú)氧條件下進(jìn)行的單鏈修復(fù)，0℃時(shí)只需2min可完成，可能由DNA連接酶單獨(dú)完成。②快修復(fù)。細(xì)菌經(jīng)X射線照射后，室溫放置幾分鐘，把超快修復(fù)后剩下的斷裂單鏈的90％修復(fù)。這種修復(fù)作用需要DNA多聚酶I的參與，缺乏該酶的突變型受X射線照射后發(fā)現(xiàn)較多的斷裂單鏈。③慢修復(fù)。細(xì)菌經(jīng)照射后在37℃培養(yǎng)40～60min，能把快修復(fù)剩下的單鏈斷裂全部修復(fù)起來(lái)，這種修復(fù)需要重組修復(fù)酶系統(tǒng)參與，因?yàn)槿狈χ亟M能力的突變型對(duì)X射線的敏感性明顯增加。66①超快修復(fù)。在無(wú)氧條件下進(jìn)行的單鏈修復(fù)，0℃時(shí)只需2min可結(jié)語(yǔ)

突變是變異的源泉，為生物的進(jìn)化過(guò)程提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，地球上的生物就有了絢麗多彩的多樣化。突變本身對(duì)生物體的影響是多方面的。隨著分子生物學(xué)的迅猛發(fā)展，突變和重組的奧秘將在分子水平上得以不斷的揭示。67結(jié)語(yǔ)突變是變異的源泉，為生物的進(jìn)化過(guò)本章要點(diǎn)基因突變概說(shuō)基因突變的檢出基因突變的誘發(fā)突變的分子基礎(chǔ)DNA損傷的修復(fù)難點(diǎn)基因突變的檢出68本章要點(diǎn)基因突變概說(shuō)難點(diǎn)基因突變的檢出68第十章基因突變(genemutation)(p49)染色體上某一基因位點(diǎn)內(nèi)部發(fā)生了化學(xué)性質(zhì)(結(jié)構(gòu))的變化。又稱點(diǎn)突變pointmutation是新基因的唯一來(lái)源，是生物進(jìn)化的原始材料。

69第十章基因突變(genemutation)(p49)染第一節(jié)基因突變概說(shuō)一、顯性突變與隱性突變二、突變體的表型特性三、突變發(fā)生的時(shí)期四、突變率五、基因突變的一般特征六、大突變與微突變的表現(xiàn)70第一節(jié)基因突變概說(shuō)一、顯性突變與隱性突變2突變體

由于基因突變而表現(xiàn)突變性狀的細(xì)胞或個(gè)體，稱為突變體（mutant）或突變型。與突變型相對(duì)的概念是野生型（wildtype）71突變體由于基因突變而表現(xiàn)突變性狀的細(xì)胞或個(gè)體，稱為突變體（一、顯性突變與隱性突變基因突變表現(xiàn)世代的早晚和選出純合株速度的快慢，因顯隱性而有所不同。在自交的情況下：白化變異dD突變性狀表現(xiàn)早(M1)、純合遲(M3才能決定)；∵顯性有雜合。D

d突變性狀表現(xiàn)遲(M2)、純合早(M2)。72一、顯性突變與隱性突變基因突變表現(xiàn)世代的早晚和選出純合株速度人類的白化癥73人類的白化癥5二、突變體的表型特征（P48）1形態(tài)突變（morphologicalmutations）

:主要影響生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)的改變。不同翅形的果蠅不同膚色的蛇74二、突變體的表型特征（P48）1形態(tài)突變（morpholog不同皮色的老鼠不同眼色的果蠅孔雀翅膀羽色的變化75不同皮色的老鼠不同眼色的果蠅孔雀翅膀羽色的變化72、生化突變（biochemicalmutations）

：

影響生物的代謝過(guò)程，導(dǎo)致一個(gè)特定的生化功能的改變或喪失。如細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)缺陷型762、生化突變（biochemicalmutations）3、致死突變（lethalmutation）

：突變后會(huì)導(dǎo)致特定基因型個(gè)體死亡的基因突變。

人神經(jīng)膠癥突變基因----皮膚畸形生長(zhǎng)、嚴(yán)重智力缺陷、多發(fā)性腫瘤，具有這個(gè)雜合基因的人在年輕時(shí)死亡---顯性致死突變?nèi)说摹爱惾景装V腦病”由aa基因控制（隱性純合致死）。病癥：發(fā)病初期可以活動(dòng)，后期成為植物人，直至死亡。何時(shí)發(fā)病不知，可以一直到成年結(jié)婚后發(fā)病。至1999年全世界僅發(fā)現(xiàn)200例，我國(guó)有18例。773、致死突變（lethalmutation）：人神經(jīng)膠癥4、條件致死突變：在某些條件下是能成活的，而在另一些條件下是致死的。如噬菌體的溫度敏感性突變。784、條件致死突變：在某些條件下是能成活的，而在另一些條件下是5、中性突變（neutralmutation）

：控制一些次要性狀基因即使發(fā)生突變

，不會(huì)影響生物的正常生理活動(dòng)，仍能保持其正常的生活力和繁殖力被自然選擇保留下來(lái)的突變。例如：水稻有芒無(wú)芒水稻希望無(wú)芒。小麥紅皮白皮南方希望紅粒。795、中性突變（neutralmutation）：例如：三、突變發(fā)生的時(shí)期生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期中均可發(fā)生突變。突變后的體細(xì)胞常競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)正常細(xì)胞，會(huì)受到抑制或最終消失。性細(xì)胞的突變率高于體細(xì)胞：80三、突變發(fā)生的時(shí)期生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期中均可發(fā)生突變。12花色體細(xì)胞突變不同顏色的牽?；?1花色體細(xì)胞突變不同顏色的牽?；?3柑桔體細(xì)胞突變蘋果體細(xì)胞突變馬鈴薯薯塊顏色變異82柑桔體細(xì)胞突變蘋果體細(xì)胞突變馬鈴薯薯塊顏色變異14四、突變率1、突變頻率：突變個(gè)體數(shù)占總個(gè)體數(shù)的比數(shù)。自然條件下，基因的突變是稀有事件，突變率很低。2、突變率的估算和表示方式：因生物生殖方式而不同。3、不同生物和不同基因突變率有很大差別。83四、突變率1、突變頻率：突變個(gè)體數(shù)占總個(gè)體數(shù)的比數(shù)。15用一定數(shù)目配子的突變型配子比例來(lái)表示，由于高等生物在進(jìn)化過(guò)程中能保持相對(duì)穩(wěn)定性，故突變率較低、突變范圍也較小。1×10-6~1×10-8，即100萬(wàn)至1億個(gè)配子中有一個(gè)發(fā)生突變，①．高等生物：84用一定數(shù)目配子的突變型配子比例來(lái)表示，由于高等生物在進(jìn)化

胚乳(花粉)直感：估算配子的突變率

例：玉米非甜Su甜粒suPsusu×SuSu

↓對(duì)父本進(jìn)行射線處理F1大部分為Susu，極少數(shù)為susu

如果10萬(wàn)粒種子中有5粒為甜粒，則

突變率=5/100000=1/20000

85

胚乳(花粉)直感：估算配子的突變率17用一定數(shù)目的細(xì)菌在分裂一次過(guò)程中發(fā)生突變的次數(shù)來(lái)表示。如細(xì)菌突變率為1×10-4~1×10-10，即1/1萬(wàn)至1/1億。②．低等生物：③人類：突變率的估計(jì)方法之一是：根據(jù)家系中顯性性狀的患兒的出現(xiàn)。在這些家系中，祖先各代是沒(méi)有這些性狀的；如雙親一方也有同一遺傳病，則這名患兒應(yīng)除去不計(jì)。軟骨發(fā)育不全（achondroplasia）：由常染色體顯性基因引起，患者四肢粗短?；虻耐蛔兟适牵海?0-2）／2（94075-2）=4.2×10-586用一定數(shù)目的細(xì)菌在分裂一次過(guò)程中發(fā)生突變的次數(shù)來(lái)表示。②．低五、基因突變的一般特征1、突變的重演性和可逆性突變的重演性：同一突變?cè)谏锊煌瑐€(gè)體上多次發(fā)生。

同一基因突變?cè)诓煌膫€(gè)體上均可能發(fā)生，不同群體中發(fā)生同一基因突變的頻率相近。突變是可逆的:基因內(nèi)突變結(jié)構(gòu)的恢復(fù)。正突變（forwardmutation）與反突變（backmutation）：正突變與反突變發(fā)生的頻率一般都不相同。多數(shù)情況下：正突變率總是高于反突變率。自然突變多為隱性突變，而隱性突變多為有害突變。87五、基因突變的一般特征1、突變的重演性和可逆性19真正的恢復(fù)突變是指基因內(nèi)突變結(jié)構(gòu)的恢復(fù)。但有時(shí)，由于抑制因子突變也會(huì)導(dǎo)致恢復(fù)性表型：88真正的恢復(fù)突變是指基因內(nèi)突變結(jié)構(gòu)的恢復(fù)。但有時(shí)，由于抑制因子2、基因突變的多方向性與復(fù)等位基因突變的多方向性：指基因突變可以多方向發(fā)生，即基因內(nèi)部多個(gè)突變部位分別改變后會(huì)產(chǎn)生多種等位基因形式。892、基因突變的多方向性與復(fù)等位基因突變的多方向性：指基因突變煙草：自花授粉不能結(jié)實(shí)由一組15個(gè)復(fù)等位基因控制（S1、S2、、、S15）

90煙草：自花授粉不能結(jié)實(shí)由一組15個(gè)復(fù)等位基因控制（S1、S23、突變的有害性和有利性突變的有害性：大多數(shù)基因的突變，對(duì)生物的生長(zhǎng)與發(fā)育往往是有害的。突變的有利性:不但無(wú)害，而且有利。突變有害性的相對(duì)性：人類需要和生物本身突變利弊的不一致性：913、突變的有害性和有利性突變的有害性：大多數(shù)基因的突變，對(duì)生4、突變的平行性親緣關(guān)系相近的物種因?yàn)檫z傳基礎(chǔ)比較接近，往往會(huì)發(fā)生相似的基因突變。924、突變的平行性親緣關(guān)系相近的物種因?yàn)檫z傳基礎(chǔ)比較接近，往往六、大突變與微突變的表現(xiàn)大突變：突變基因的效應(yīng)表現(xiàn)明顯，容易識(shí)別。

例：豌豆籽粒園皺、玉米籽粒非糯糯

微突變：突變基因的表型變異微小，較難識(shí)別。

多為控制數(shù)量性狀基因的突變。

例：玉米果穗的長(zhǎng)短、小麥籽粒的大小。

試驗(yàn)表明，在微突變中出現(xiàn)的有利突變率

>大突變?！嘤N工作中要特別注意微突變的分析和選擇，在注意大突變時(shí)，也應(yīng)注意微突變。93六、大突變與微突變的表現(xiàn)大突變：突變基因的效應(yīng)表現(xiàn)明第二節(jié)基因突變的鑒定突變的檢測(cè)系統(tǒng)的基本條件是：一個(gè)突變基因可以在表型水平上表現(xiàn)出來(lái),保證稀有的突變事件不會(huì)被遺漏；一個(gè)新的隱性突變基因不被顯性的野生型基因所掩蓋。94第二節(jié)基因突變的鑒定26一、果蠅突變的檢出1、Muller－5技術(shù)對(duì)果蠅X染色體上隱性突變的檢出：95一、果蠅突變的檢出1、Muller－5技術(shù)對(duì)果蠅X染色體上隱2、利用平衡致死系檢出常染色體上的突變基因962、利用平衡致死系檢出常染色體上的突變基因28二、鏈孢霉突變的檢出(紅色面包霉的生化突變型)1、突變的誘發(fā)：2、突變的鑒定：（1）.突變的真實(shí)性：基本培養(yǎng)基上培養(yǎng)。（2).突變的類型：氨基酸？維生素？（3).進(jìn)一步鑒定具體類型：硫胺素(VB1)、吡醇素(VB6)、泛酸、肌醇。97二、鏈孢霉突變的檢出(紅色面包霉的生化突變型)1、突變的誘發(fā)紅色面包霉生長(zhǎng)突變的誘發(fā)和鑒定基本培養(yǎng)基完全培養(yǎng)基加維生素加氨基酸基本培養(yǎng)基完全培養(yǎng)基硫胺素吡醇素泛酸肌醇98紅色面包霉生長(zhǎng)突變的誘發(fā)和鑒定基本培養(yǎng)基完全培養(yǎng)基加維生素加可以推論精氨酸合成步驟為：

o

c

a前驅(qū)物è鳥氨酸è瓜氨酸è精氨酸è蛋白質(zhì)

∴從鳥氨酸è精氨酸的合成至少需要A、C、O三個(gè)基因99可以推論精氨酸合成步驟為：31三、人的突變的檢出100三、人的突變的檢出32第三節(jié)基因突變的誘發(fā)一、物理因素誘變1、電離輻射誘變種類：粒子輻射：α射線、β射線(32P、35S)、中子(60鈷、137銫)；電磁波輻射：X射線、γ射線。方法：外照射：中子、X射線、γ射線；內(nèi)照射：α射線、β射線。原理：基因的化學(xué)物質(zhì)(DNA)發(fā)生電離作用。原發(fā)電離與次級(jí)電離--堿基對(duì)、堿基結(jié)構(gòu)破壞、重接--染色體結(jié)構(gòu)變異。改變--基因突變；磷酸二酯鍵斷裂、染色體斷裂101第三節(jié)基因突變的誘發(fā)一、物理因素誘變33誘發(fā)育種中常用射線

中子誘變效果好，但經(jīng)中子照射后的物體帶有放射性，人體不能直接接觸。其它還有激光、電子和微波等。

射線穿透力輻射源應(yīng)用時(shí)間照射方法Xγβ中子較強(qiáng)強(qiáng)弱弱X光機(jī)60Co、137Cs32P、35S、14C、65Zn核反應(yīng)堆或加速器如釙－鈹路子源早1927較早較遲最近外照射外照射內(nèi)照射（浸泡或注射）外照射102誘發(fā)育種中常用射線中子誘變效果好，但經(jīng)中子照射后的物體帶4、電離輻射誘變的作用規(guī)律突變率與輻射劑量：突變率與輻射總劑量成正比；輻射效應(yīng)是累積的。輻射劑量的表示方法：X射線、γ射線：倫琴(R)。1034、電離輻射誘變的作用規(guī)律352、非電離輻射誘變主要是紫外線：穿透能力與處理方法

紫外線的作用機(jī)制：激發(fā)作用間接誘變作用物理誘變的非專性：對(duì)DNA分子及其核苷酸殘基無(wú)選擇性，所以沒(méi)有?；院吞禺愋钥裳浴?042、非電離輻射誘變主要是紫外線：36二、化學(xué)因素誘變1、誘變劑及其種類與作用機(jī)制：烷化劑：使堿基烷基化、改變堿基形成氫鍵的能力，從而改變堿基配對(duì)關(guān)系；堿基類似物：在復(fù)制過(guò)程中取代堿基滲入DNA分子，但形成氫鍵的類型不同，改變堿基配對(duì)關(guān)系；抗生素：阻礙堿基合成或破壞DNA分子結(jié)構(gòu)。2、作用特點(diǎn)：具有一定的堿基特異性。105二、化學(xué)因素誘變1、誘變劑及其種類與作用機(jī)制：37三、綜合效應(yīng)誘變：在太空中進(jìn)行的空間誘變是一項(xiàng)有效的人工誘變技術(shù)。

太空中存在著各種物理射線可誘發(fā)突變，其它諸如失重真空、超凈、無(wú)地球磁場(chǎng)影響以及衛(wèi)星發(fā)射和返回時(shí)的劇烈震動(dòng)等因素也是產(chǎn)生誘變的重要原因。上述誘變因素的共同作用也會(huì)影響誘變效果。106三、綜合效應(yīng)誘變：38太空生物學(xué)研究不斷深入。目前國(guó)外主要側(cè)重研究突變體的生理生化和誘變機(jī)理，國(guó)內(nèi)主要研究形態(tài)學(xué)和新品種的選育。我國(guó)從80年代后期開(kāi)始進(jìn)行空間生物學(xué)和生物誘變效應(yīng)研究，已在水稻、青椒等作物中選育出新品種，同時(shí)獲得了不少優(yōu)良突變體。107太空生物學(xué)研究不斷深入。目前國(guó)外主要側(cè)重研究突變體的生四、誘發(fā)突變的應(yīng)用1、提高基因突變率；2、獲得更豐富的突變類型；3、改良生物的個(gè)別性狀。108四、誘發(fā)突變的應(yīng)用1、提高基因突變率；40五.誘發(fā)突變與人類的癌癥黃曲霉素（AFB）引起肝癌，紫外線（UV）照射會(huì)導(dǎo)致皮膚癌。腫瘤抑制基因是一種編碼抑制腫瘤形成的蛋白質(zhì)基因。如果發(fā)生突變則會(huì)致癌。對(duì)南非和東亞肝癌病人的P53基因的分析發(fā)現(xiàn)，AFB特異性誘導(dǎo)G－T顛換，引起P53發(fā)生突變，而在同一地區(qū)的肺癌、腸癌和乳腺癌的病人中未發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象。109五.誘發(fā)突變與人類的癌癥黃曲霉素（AFB）引起肝癌，紫外現(xiàn)代生活環(huán)境使人可能接觸各種各樣藥品、化妝品、食物防腐劑、殺蟲劑、工業(yè)用試劑、污染物等，其中很多化合物已被證明具有致癌性質(zhì)。研究表明在175種已知的致癌劑中，有157種是誘變劑。這些物質(zhì)是通過(guò)誘導(dǎo)體細(xì)胞突變而致癌的。例如食物防腐劑AF-2。食物熏蒸劑二溴乙烯、抗血吸蟲藥物、多種染發(fā)添加劑以及工業(yè)化合物氯乙烯等都具致癌性。因而要靠科學(xué)治理環(huán)境，保護(hù)環(huán)境就是保護(hù)人類自身。110現(xiàn)代生活環(huán)境使人可能接觸各種各樣藥品、化妝品、食物防腐劑第四節(jié)突變的分子基礎(chǔ)基因突變是由于DNA分子中核苷酸順序的改變,隨而基因作用改變,最后導(dǎo)致個(gè)體表型的改變。一、突變的兩種方式

1．堿基替代：某一位點(diǎn)的一個(gè)堿基對(duì)被其他堿基對(duì)取代（basesubstitution）。堿基替換包括兩種類型。(1)轉(zhuǎn)換（transition）：是同型堿基之間的替換,即一種嘌呤被另一種嘌呤替換。或一種嘧啶被另一種嘧啶替換。(2)顛換（transversion）：嘌呤和嘧啶之間的替換。即嘌呤為嘧啶代替,嘧啶為嘌呤代替。2．移碼突變：DNA分子中增加或減少一個(gè)或幾個(gè)堿基對(duì),引起密碼編組的移動(dòng)（frameshiftmutation）。111第四節(jié)突變的分子基礎(chǔ)基因突變是由于DNA分子中核苷酸順1．堿基類似物：是在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與DNA的堿基很相似的物質(zhì)（baseanalogues）,在DNA復(fù)制時(shí),“冒充”堿基摻入到DNA鏈中去而引起誤配。圖示：5-溴尿嘧啶（BU）是胸腺嘧啶（T）的結(jié)構(gòu)類似物。1.ppt當(dāng)細(xì)菌在BU中培養(yǎng)時(shí),T被BU取代,與A配對(duì)。（與A配對(duì)）多（與G配對(duì)）少造成AT→GC（多）GC→AT（少）（轉(zhuǎn)換）其他化合物5-氯（氟）尿嘧啶2-氨基嘌呤二、突變產(chǎn)生的機(jī)理

1121．堿基類似物：是在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與DNA的堿基很相似的物質(zhì)（b在細(xì)胞中，以酮式、烯醇式存在113在細(xì)胞中，以酮式、烯醇式存在45HNO2主要作用是氧化脫氨，Ｃ經(jīng)氧化脫氨后變?yōu)閁；Ａ變?yōu)榇吸S嘌呤（Ｈ）；Ｇ變?yōu)辄S嘌呤（Ｘ）。圖示圖:脫氨基造成的堿基轉(zhuǎn)換2．亞硝酸（HNO2）的氧化脫氨作用。114HNO2主要作用是氧化脫氨，Ｃ經(jīng)氧化脫氨后變?yōu)閁；Ａ變?yōu)榫哂幸粋€(gè)或多個(gè)活性烷基的化合物（alkylatingagents）作用：(1)使DNA中的堿基發(fā)生烷化作用。如添加甲基或乙基,產(chǎn)生配對(duì)誤差。如甲基磺酸乙酯（EMS）圖示3．烷化劑的作用115具有一個(gè)或多個(gè)活性烷基的化合物（alkylatingag(2)使嘌呤烷化，烷化嘌呤脫掉，造成脫嘌呤作用（depurination）DNA鏈的缺口,影響DNA復(fù)制或造成缺失,引起移碼突變。如烷基在鳥嘌呤N位上活化β糖苷鍵而引起斷裂,使鳥嘌呤脫掉,可發(fā)生DNA斷裂、缺失、轉(zhuǎn)換或顛換。(3)同一DNA分子或不同DNA分子間形成交鍵（cross-linkage）,使一個(gè)或多個(gè)核苷酸丟失或切除。116(2)使嘌呤烷化，烷化嘌呤脫掉，造成脫嘌呤作用（depuri麻黃素,吖啶橙等為三環(huán)扁平的分子,大小與堿基對(duì)的大小差不多,能與DNA結(jié)合,嵌入DNA的堿基對(duì)之間,使相鄰的兩個(gè)堿基對(duì)的距離拉長(zhǎng),使DNA雙鏈歪斜,導(dǎo)致DNA交換時(shí)出現(xiàn)參差,結(jié)果導(dǎo)致不等交換,產(chǎn)生移碼突變。吖啶類誘發(fā)的突變的一個(gè)重要特征是：吖啶類化合物所誘發(fā)的突變能用吖啶類來(lái)回復(fù),但不能用堿基替換來(lái)回復(fù)。假使在一個(gè)堿基插入點(diǎn)的附近以后又丟失了同樣數(shù)目的堿基,突變效應(yīng)往往可以被抑制。但這不是真正的回復(fù)突變,而是抑制突變。如果兩個(gè)位點(diǎn)中還包括終止密碼,就不能回復(fù)。4．吖啶類化合物117麻黃素,吖啶橙等為三環(huán)扁平的分子,大小與堿基對(duì)的大小差不1185011951三、基因突變的遺傳學(xué)效應(yīng)不論是堿基替換,還是移碼突變,都有可能使由那個(gè)基因決定的多肽的氨基酸順序發(fā)生改變,或造成多肽合成終止而不產(chǎn)生完整的肽鏈。但由于遺傳密碼具有簡(jiǎn)并性,所以有些堿基因替換也不一定會(huì)造成氨基酸順序的改變。1．同義突變（samesensemutation）：堿基替代的結(jié)果為同義密碼子,堿基順序改變而氨基酸順序未變。沒(méi)有突變效應(yīng)產(chǎn)生,這顯然與密碼的簡(jiǎn)并性有關(guān)。

120三、基因突變的遺傳學(xué)效應(yīng)不論是堿基替換,還是移碼突變,2．無(wú)義突變（nonsensemutation）。是指某一堿基的改變使mRNA的密碼子變成終止密碼,使多肽合成中斷,形成不完全的肽鏈,喪失生物活性。如DNAATG→ATTmRNAUACUAA酪氨酸終止如人類β珠蛋白有146氨基酸,HbMcKess-Rock只有144個(gè)。原因：145位UAU變?yōu)閁AA。終止密碼突變：終止密碼的一個(gè)堿基被取代,突變后的密碼子能編碼某一氨基酸。如Hbα鏈有141個(gè)氨基酸。HbConstantSpring的α鏈142位的UAA變?yōu)镃AA,終止密碼變?yōu)榘滨０?肽鏈一直延長(zhǎng)到173位另一終止密碼子。1212．無(wú)義突變（nonsensemutation）。是指某一3．錯(cuò)義突變（missensemutation）。堿基替換的結(jié)果引起氨基酸序列的改變。有的影響到蛋白質(zhì)的活性和功能。甚至喪失全部活性。從而影響表型。也有引起蛋白質(zhì)活性和功能不同程度的喪失。一般性質(zhì)相似的氨基酸對(duì)蛋白質(zhì)的功能影響較小,而不同性質(zhì)的氨基酸相互替換則可能強(qiáng)烈地影響蛋白質(zhì)的功能。第二要看替換的氨基酸在肽鏈中的位置,是否處于活性部位,是否影響立體構(gòu)形。

1223．錯(cuò)義突變（missensemutation）。54據(jù)研究,人類血紅蛋白的突變多數(shù)是由于堿基替換引起的。a．HbA正常人血紅蛋白β鏈N端的第6位氨基酸是谷氨酸。HbS鐮型細(xì)胞貧血癥,第6位→纈氨酸。HbC,輕度貧血癥,第6位→賴氨酸。表12-1．血紅蛋白β鏈N端的8個(gè)氨基酸及其堿基替換。b．β鏈63位氨基酸正常是組氨酸,被酪氨酸取代→HbMS鐵血紅蛋白癥。被精氨酸取代→不穩(wěn)定的血紅蛋白癥（HbZ）。123據(jù)研究,人類血紅蛋白的突變多數(shù)是由于堿基替換引起的。554．移碼突變(shiftmutation)

例如HbWayne是138位UCC失去一個(gè)C,使α鏈的合成不在原來(lái)應(yīng)該終止的地方停止,一直到146位合成精氨酸后才終止,從而使α鏈延長(zhǎng)。1244．移碼突變(shiftmutation)56

生物在長(zhǎng)期的進(jìn)化中,不僅演化出能糾正偶然的復(fù)制錯(cuò)誤的系統(tǒng),而且還存在著能修復(fù)由環(huán)境因素和體內(nèi)化學(xué)物質(zhì)造成的DNA分子損傷的系統(tǒng)。如果按原樣修復(fù),不會(huì)引起突變,偶然出現(xiàn)差錯(cuò),引起突變。因此,突變往往是DNA損傷與修復(fù)這兩個(gè)過(guò)程共同作用的結(jié)果。

第五節(jié)DNA損傷的修復(fù)125生物在長(zhǎng)期的進(jìn)化中,不僅演化出能糾正偶然的復(fù)制錯(cuò)誤的系1．紫外線主要作用在DNA上,因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)260nm的紫外線照射,殺菌率和誘變率最高,而這個(gè)波長(zhǎng)正是DNA的吸收峰。2．紫外線照射對(duì)DNA的一個(gè)損傷作用是形成嘧啶二聚體,即在相鄰的兩個(gè)嘧啶之間形成化學(xué)鍵,使兩個(gè)堿基平面扭轉(zhuǎn),引起雙螺旋構(gòu)型的