突变和重组机理

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,遗传学,作者：帕尔哈哈提,第十二章 突变和重组机理,第一节 突变的分子基础,1,第二节 重组的分子基础,2,第三节 转座遗传因子,3,第四节,DNA,损伤的修复,4,第一节 突变的分子基础,Watson,和,Crick,关于,DNA,的结构和复制的模型牢固地确立后，很清楚，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。我们现在认识到，至少有两种突变方式可以改变基因的信息内容。,碱基替换：一个碱基对被另一碱基对代替。,移码突变：增加或减少一个或几个碱基对。,可以引起基因突变的理化因素很多。不过在诱变机理方面了解比较清楚的，还是化学诱变剂。已知有诱变作用的化学品的种类很多，而且这张单子还不断延长。我们现在就以几类不同的化学物质为例，分别说明碱基替换和移码突变的两种基因突变方式。,碱基类似物的诱发突变,一种化合物的分子结构很像天然化合物，所以在某个化学反应中取代了天然化合物。碱基类似物（,base analogues,）在这类化合物中是最早受到注意的，因为其中少数可以在,DNA,复制中代替这种或那种天然碱基，引起配对错误，从而由一碱基对代替另一不同碱基对。,碱基替换时，嘌呤由嘌呤代替，嘧啶由嘧啶代替，,叫做转换。,嘌呤为嘧啶代替，嘧啶为嘌呤代替，,叫做颠换。,5-,溴尿嘧啶引起的碱基替换是转换。,改变,DNA,化学结构的诱变剂,碱基类似物是诱变剂，因为它们取代复制中,DNA,的一个正常碱基；其它诱变剂，如亚硝酸，烷化剂，它们的作用是改变核酸中的核苷酸化学组成，所以它们的作用跟,DNA,的复制无关。,（,1,）亚硝酸（,HNO2,）这是一种很有效的诱变剂，已知可以引起很多生物的突变，如烟草花叶病病毒，,T2,，,T4,，,E,coli,等。,已知亚硝酸有氧化脱氨作用，它使腺嘌呤（,A,）脱去氨基，成为次黄嘌呤（,H,），使胞嘧啶（,C,）脱去氨基，成为尿嘧啶（,U,）（图,12-4,），使鸟嘌呤脱去氨基，成为黄嘌呤。脱氨后生成的次黄嘌呤跟胞嘧啶配对，脱氨后生成的尿嘧啶跟腺嘌呤配对。在下一次,DNA,复制时，胞嘧啶（,C,）又按一般情况跟鸟嘌呤（,G,）配对，腺嘌呤（,A,）也按通常情况跟胸腺嘧啶（,T,）配对，这样就由原来的,A,T,转换为,GC,，由原来的,GC,转换为,AT,，使,DNA,分子中核苷酸排列次序发生变化。但脱氨后生成的黄嘌呤不能跟其它任何碱基配对，所以这种改变可能对细胞是致死的。,用亚硝酸处理大肠杆菌的碱性磷酸酶缺陷株，得到能够产生这种酶的回复株。分析回复株所产生的碱性磷酸酶的氨基酸顺序，并参照遗传密码，知道亚硝酸使这个缺陷型回复为原养型的作用主要是由于,A,T,转换为,G,C,。,（,2,）烷化剂 烷化剂对很多生物有诱变作用，这些生物包括噬菌体，细菌，链孢霉，蚕豆和果蝇等。烷化剂包括的种类很多，其中有最早发现的化学诱变剂,芥子气，还有在工业上广泛应用的硫酸二乙酯，亚硝基胍等。烷化剂诱发突变的机理目前还不十分清楚，它可能通过几种不同途径，引起突变：给鸟嘌呤添加甲基或乙基，使它的作用象腺嘌呤，所以可跟胸腺嘧啶配对，产生配对误差（图,12-5,），使鸟嘌呤烷化，烷化的鸟嘌呤脱掉，造成脱嘌呤作用，在,DNA,链上留下一个缺口，影响,DNA,的复制，或使核苷酸顺序缩短，引起移码突变。同一,DNA,分子或不同,DNA,分子间的两链间形成交键，使一个或几个核苷酸丢失或切除。,注意！,烷化剂是重要的，因为它们在工业上广泛地应用，可造成环境污染。很多烷化剂不仅是有毒的，而且可以诱变和致癌，所以不小心散逸出去，会对使用者和附近群众造成危害，这是应该多多注意的。,结合到,DNA,分子上的化合物,吖啶类是很重要的一类诱变剂，因为这类药物能使在细胞内生长中的病毒出现移码突变。所谓移码突变就是由于,DNA,分子的某一位置上一对或二对核苷酸的缺失或插入而造成的遗传密码的移位。由于遗传密码以,3,个核苷酸为一组而且是连续的，所以在缺失或插入核苷酸以后的密码都成为错误密码，都将转译为不正常的氨基酸，甚而提早终止。这种突变型称为移码突变型。例如一个正常基因的密码编组是,UUU,，,AAA,，,UUU,，,，当增加一个,A,时，就使编码顺序改变，成为,AUU,，,UAA,，,AUU,，,U,，这样就要引起基因突变。相反的，失去一个核苷酸对，将引起同样的遗传后果（图,12-6,）。,双链,DNA,上的遗传信息（核苷酸顺序，有时单称碱基顺序）先传递给单链,mRNA,，然后以,mRNA,为模板，合成多肽。,mRNA,上的核苷酸以,3,个为一组，作为一个密码子，被一个特定的,tRNA,分子所认出，并由它把正确的氨基酸接到延伸中的多肽链上。所以,DNA,分子的核苷酸顺序的改变，不论是起因于碱基替换，还是起因于移码突变，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。,核苷酸顺序的改变起因于碱基替换时，由于改变后对多肽中氨基酸顺序的影响的不同，可以是,同义的,，可以是,错义的,，也可以是,无义的,。,同义突变：,一般不易认出，虽然,DNA,组成变了，某一,密码子不同,了，但在,多肽链中仍插入同一氨基酸,。,例如天冬氨酸由三联体,GAU,或,GAC,编码，,DNA,中一个碱基对的替换，使,mRNA,密码子由,GAU,变为,GAC,，仍不能认出，因为密码子,GAU,和,GAC,都为携带天冬氨酸的,tRNA,分子所认出，这种氨基酸将按没有发生过碱基替换时一样，插入到野生型和同义突变型的多肽链中的相应位置上。,错义突变,DNA,中碱基对替换，使,mRNA,的某一密码子改变,，由它所编码的,氨基酸不同,。那就是说，改变了的密码子为,完全不同的另一,tRNA,所认出,。,例如,DNA,中碱基对,TA,被,GC,代替，使,mRNA,中编码色氨酸的三联体,UGG,改变为,GGG,，而,GGG,是甘氨酸的密码子，因而被带有甘氨酸的,tRNA,所认出，这样就出现错义突变。因为多肽链中氨基酸顺序决定它的二级，三级和四级结构，很多错义突变（不过决不是全部）造成蛋白质的部分或完全失活，从而表现出突变性状来,碱基替换改变了,mRNA,上的一个密码子，成为,3,个密码子,UAG,，,UAA,和,UGA,的一个时，这样就出现无义突变。,如无义突变出现在基因中间，转译进行到无义密码子，肽链的延长停止，只能产生没有活性的多肽片段,第二节 重组的分子基础,图表,2006,2007,2008,2009,项目名称,添加本本,添加本本,添加本本,添加本本,图表,添加标题,添加标题,添加文本,添加文本,图表,添加文本,添加文本,添加文本,文本,文本,文本,Your text in here,Your text in here,Your text in here,Your text in here,Your,twenext,in here,文本,文本,文本,文本,文本,文本,文本,文本,文本,文本,添加文本,图表,图表,标题,文本,标题,文本,标题,文本,图表,你的文本,你的文本,你的文本,你的文本,你的文本,你的文本,你的文本,你的文本,2006,2007,2008,2009,程序图表,段落,1,段落,2,段落,3,添加你的文本,-,文本,-,文本,添加你的文本,-,文本,-,文本,添加你的文本,-,文本,-,文本,文本,图表,A,组,B,组,C,组,添加你的文本,-,你的文本,-,你的文本,-,你的文本,-,你的文本,文本,D,组,添加你的文本,-,你的文本,-,你的文本,-,你的文本,-,你的文本,添加你的文本,-,你的文本,-,你的文本,-,你的文本,-,你的文本,添加你的文本,-,你的文本,-,你的文本,-,你的文本,-,你的文本,图表,Click to add Text,Click to add Text,Click to add Text,Add Your,Text here,Click to add Text,添加你的文本,-,你的文本,-,你的文本,添加你的文本,-,你的文本,-,你的文本,添加你的文本,-,你的文本,-,你的文本,添加你的文本,-,你的文本,-,你的文本,图表,添加文本,添加文本,.,添加文本,添加文本,.,图表,添加文本,添加文本,文本,t,文本,文本,文本,文本,文本,文本,文本,添加文本,Text1,Text2,Text3,Text4,Text5,3D,图表,添加文本,添加文本,添加文本,添加文本,添加文本,图表,添加文本,添加文本,图表,添加文本,添加文本,文本,文本,添加文本,添加文本,添加文本,添加文本,文本,文本,添加文本,文本,文本,Thank You!,