第十二章 突变和重组的机理

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1、第十二章　突变和重组的机理从分子水平上探讨突变和重组的机理第一节突变的分子基础基因突变是由于DNA分子中核苷酸顺序的改变，随而基因作用改变，最后导致个体表型的改变。一、突变的两种方式1．碱基替代：某一位点的一个碱基对被其他碱基对取代。（basesubstitution）。碱基替换包括两种类型。(1)转换（transition）：是同型碱基之间的替换，即一种嘌呤被另一种嘌呤替换。或一种嘧啶被另一种嘧啶替换。(2)颠换（transversion）：嘌呤和嘧啶之间的替换。即嘌呤为嘧啶代替，嘧啶为嘌呤代替。2．移码突变：DNA分子中增加或减少一个或几个碱基对，引起密码编组的移动（fr

2、ameshiftmutation）。二、突变产生的机理1．互变异构化：一个质子的位置变化而改变了碱基氢键的特性。造成：A=T→G=C（转换）互变异构化在DNA复制中自发产生。2．碱基类似物：是在化学结构上与DNA的碱基很相似的物质（baseanalogues），在DNA复制时，“冒充”碱基掺入到DNA链中去。5-溴尿嘧啶（5-BU）是胸腺嘧啶（T）的结构类似物。当细菌在5-BU中培养时，T被5-BU取代，与A配对。（与A配对）多（与G配对）少造成AT→GC（多）GC→AT（少）（转换）其他化合物5-氯（氟）尿嘧啶2-氨基嘌呤3.改变DNA结构的物质（1）亚硝酸（HNO2）的作

3、用。具有氧化脱氨的作用。11HNO2HNO2用HNO2处理：A→→→H-CC→→→U-A—U—G—H—T——A—C—C—A——U—G—H—T—↗—A—C—C—A—↘—T—G—G—T—HNO2↗—A—C—C—A——C—G—A—T—→—U—G—H—T——G—C—T—A——G—U—T—H—↘—C—A—A—C——C—A—A—C—↗—G—U—T—H——G—U—T—H—↘—C—A—A—C——G—U—T—H—（2）烷化剂的作用。具有一个或多个活性烷基的化合物（alkylatingagents）。如芥子气、硫酸二乙酯、亚硝基胍等。作用：(1)使DNA中的碱基发生烷化作用。如添加甲基或乙基，产

4、生配对误差。如甲基磺酸乙酯（EMS）图示—C—mG—A—T——G—T—T—A——C—mG—A—T—↗—G—T—T—A—↘—C—A—A—T—硫酸二乙酯↗—G—T—T—A——C—G—A—T—→→→—C—mG—A—T——G—C—T—A——mG—C—T—A—↘—T—G—A—T——C—mG—A—T—↗—A—C—T—A——mG—C—T—A—↘—T—G—A—T——mG—C—T—A—(2)脱嘌呤（depurination）造成DNA链的缺口，影响DNA复制或造成缺失，引起移码突变。如烷基在鸟嘌呤N位上活化β糖苷键而引起断裂，使鸟嘌呤脱掉，可发生DNA断裂、缺失、转换或颠换。(3)同一DNA分

5、子或不同DNA分子间形成交键（cross-linkage），使一个或多个核苷酸丢失或切除。4．吖啶类化合物原黄素，吖11啶橙等。为三环扁平的分子，大小与碱基对的大小差不多，能与DNA结合，嵌入DNA的碱基对之间，使相邻的两个碱基对的距离拉长，使DNA双链歪斜，导致DNA交换时出现参差，结果导致不等交换，产生移码突变。吖啶类诱发的突变的一个重要特征是：吖啶类化合物所诱发的突变能用吖啶类来回复，但不能用碱基替换来回复。假使在一个碱基插入点的附近，以后又丢失了同样数目的碱基或者相反，突变效应往往可以被抑制。但这不是真正的回复突变，而是抑制突变。如果两个位点中还包括终止密码，就不能回

6、复。三、基因突变的遗传学效应不论是碱基替换，还是移码突变，都有可能使由那个基因决定的多肽的氨基酸顺序发生改变，或造成多肽合成终止而不产生完整的肽链。但由于遗传密码具有简并性，所以有些碱基因替换也不一定会造成氨基酸顺序的改变。1．同义突变（samesensemutation）：碱基替代的结果为同义密码子，碱基顺序改变而氨基酸顺序未变。没有突变效应产生，这显然与密码的简并性有关。2．无义突变（nonsensemutation）。是指某一碱基的改变使mRNA的密码子变成终止密码，使多肽合成中断，形成不完全的肽链，丧失生物活性。如DNAATG→ATTmRNAUACUAA酪氨酸终止如人

7、类β珠蛋白有146氨基酸，HbMcKess-Rock只有144个。原因：145位UAU变为UAA。终止密码突变：终止密码的一个碱基被取代，突变后的密码子能编码某一氨基酸。如Hbα链有141个氨基酸。HbConstantSpring的α链142位的UAA变为CAA，终止密码变为氨酰胺，肽链一直延长到173位另一终止密码子。3．错义突变（missensemutation）。指碱基替换的结果引起氨基酸序列的改变。有的影响到蛋白质的活性和功能。甚至丧失全部活性。从而影响表型。也有引起蛋白质活性和功能不同程度的丧