化学生物学_第八章节化学物质与核酸的相互作用

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1、第八章化学物质与核酸的相互作用核酸重要的生命物质基础，对生物的生长发育和繁殖等有重要作用。化学物质与核酸相互作用破坏其模板作用使核酸链断裂，影响基因调控。影响表达功能。研究核酸的结构和功能抗肿瘤、病毒药物机制癌变机理和预警标示物作用的效果生物探针相互作用的亲和力及键合选择性作用模式及其生物活性之间的关系研究内容化学物质的类型各类核酸探针药物诱变剂和致癌物荧光探针、电化学探针等，如：吖啶、吩噻嗪、喹啉类分子、金属卟啉类分子等。抗肿瘤、抗病毒的药物，如:顺铂、阿霉素等。多环芳烃类分子，如:苯并芘等。第一节化合物致突变作用基因一般认为是稳定的，但其稳定性也不是绝

2、对的，DNA结构的改变将导致相应蛋白质一级结构（氨基酸顺序）的变化，从而引起生物特征或性状发生变异。所以，一切生物的变异和进化都可以认为是由于DNA结构的改变而引起蛋白质组成和性质变化的结果。生物体内的基因（DNA）在许多物理、化学、生物等因素的影响下也会发生变化。DNA核苷酸顺序或数目发生改变常常是DNA在复制过程中出现错误产生的。由于DNA是具有复制功能的分子，一旦DNA碱基顺序出错，它就会通过复制机制遗传下去。由于DNA碱基顺序的改变引起生物遗传性状显著变化的现象，称为基因“突变”。一、基因突变的类型单碱基改变大段损伤插入重复缺失化学本质移码碱基置换

3、移位突变的结果1，碱基置换碱基置换是某一碱基配对性能改变或脱落而引起的突变。此时首先在DNA复制时会使互补链的相应位点配上一个错误的碱基，即发生错误配对。这一错误配上的碱基在下一次DNA复制时却能按正常规律配对，于是一对错误的碱基置换了原来的碱基对，最终产生碱基对置换或简称碱基置换。原来的嘌呤被另一种嘌呤置换，或原来的嘧啶被另一种嘧啶置换，都称为转换；原来的的嘌呤被任一种嘧啶置换，或与此相反，原来的嘧啶被任一种嘌呤置换，都称为颠换。无论是转换还是颠换都只涉及一对碱基，是名符其实的点突变，其结果可造成一个三联体密码子的改变；此时可能出现同义密码、错义密码或终

4、止密码。由于错义密码所编码的氨基酸不同，于是基因表达产物的蛋白质有可能受到某种影响，终止密码可使所编码的蛋白质肽链缩短。2，移码移码是DNA中增加或减少了一对或几对不等于3的倍数的碱基对所造成的突变。由于碱基序列所形成的一系列三联体密码子相互间并无标点符号，于是从受损位点开始密码子的阅读框架完全改变，故称移码。其结果是从原始损伤的密码子开始一直到信息末端的氨基酸序列完全改变；也可能使读码框架改变其中某一点形成无义密码，于是产生一个无功能的肽链片段，移码较易成为致死性突变。如：少了或多了一对或几对碱基.3,大段损伤大段损伤是DNA链大段缺失或插入。这种损伤有

5、时可跨越两个或数个基因，涉及数以千计的核苷酸。缺失的片段远远小于光学显微镜可观察到的染色体缺失，故称小缺失。它往往是DNA断裂的结果，有时在减数分裂过程中发生错误联合和不等交换也可造成小缺失。小缺失通常可引起突变。小缺失游离出来的DNA片段可整合到另一染色体某一位置而形成插入。每次整合都可发生突变。小缺失的片段也可倒转后仍插入原来位置而造成基因重排。二、化学诱变剂及其作用原理能够提高生物体突变频率的物质即为诱变剂。大多数诱变剂在诱发生物体发生突变的同时造成生物体的大量死亡。诱变剂的作用原理很多，目前使用的诱变剂基本上可分为物理诱变因子、化学诱变剂和生物诱变

6、因子三大类。下表列出了一些常用的化学诱变剂类型、性质、作用机制和主要生物学效应。部分常用化学诱变剂的类型及作用名称性质作用机制主要生物学效应亚硝酸（HNO2）脱氨基诱变剂碱基脱氨基作用DNA交联；碱基缺失；碱基对的转换5-氟尿嘧啶（5-FU）5-溴尿嘧啶（5-BU）碱基类似物代替正常碱基掺入到DNA分子中碱基对转换吖啶黄、吖啶橙移码诱变剂插入碱基对之间碱基排列产生码组移动氮介(NM)、乙烯亚胺(EI)、硫酸二乙酯(DES)、甲基磺酸乙酯(EMS)、亚硝基胍(NTG)、亚硝基甲基脲(NMU)烷化剂（双功能）烷化剂（单功能）碱基烷基化作用DNA交联；碱基缺失；

7、引起染色体畸变碱基对的转换或颠换1，烷化剂类烷化剂类化合物是能与一个或几个核酸碱基起化学反应，从而引起DNA复制时碱基配对的转换而发生遗传变异的化学物质。这是一类在微生物诱变育种中普通使用的化学诱变剂。烷化剂类诱变剂诱发突变的原理是由于这些诱变剂分子中有一个或多个活性烷基，它们能够转移到DNA分子中电子云密度极高的化点上去置换氢原子进行烷化反应。如在DNA分子中最可能的烷化位点似乎是鸟嘌呤的N-7、N-3位、腺嘌呤的N-3位、胞嘧啶的N-3位等。胸腺嘧啶不能发生烷化作用。碱基环氮原子的烷基化反应在一定条件下，碱基环上的氮原子可以发生烷基化反应。在同样条件下

8、，U和T基本上不起反应。应用CH2N2作为烷基化剂，则所有碱基都能