【文章內容簡介】 (The Instilute Cancer Research)”類化合物。 吖啶類化合物是一種平面型三環(huán)分子，結 構與一個嘌呤 嘧啶對十分相似，能嵌入兩個相 鄰 DNA堿基對之間，造成雙螺旋的部分解開 (兩 個堿基對原來相距 nm，當嵌入一個吖啶分 子后，即變成 nm)，從而在 DNA復制過程 中，使鏈上增添或缺失一個堿基，引起移碼突 變。 可能機制： DNA 插入劑 (a ) 增加堿基 插入劑分子 模板鏈 5 ’ A T C A G T T A C T 3 ’ 新合成鏈 3 ’ T A G T C G A A T G A 5 ’ 0 ． 6 8 n m 隨機選擇堿基 嵌入插入劑處 下一輪復制 5 ’ A T C A G C T T A C T 3 ’ 3 ’ T A G T C G A A T G A 5 ’(b) 缺失堿基 模板鏈 5 ’ A T C A G T T A C T 3 ’ 新合成鏈 3 ’ T A G T C A T G A 5 ’ 插入劑失去 后 復制 插入劑 5 ’ A T C A G T A C T 3 ’ 3 ’ T A G T C A T G A 5 ’ 圖 2 1 1 5 插入突變導制堿基的增加 ( a ) 和減少 ( b ) (3)染色體畸變 （ chromosomal aberration） ? 某些理化因子，如 X射線等的輻射及烷化劑、亞硝酸等，除了能引起點突變外，還會引起 DNA的大損傷（ macrolesion） —— 染色體畸變，它包括： – 染色體結構上的變化： – 缺失（ deletion） – 重復（ duplication） – 易位（ translocation） – 倒位（ inversion） – 染色體數(shù)目的變化 ★ 染色體結構上的變化 ? 分為染色體內畸變和染色體間畸變兩類。 ? 染色體內畸變 ：只涉及一條染色體上的變化， – 如發(fā)生染色體的部分 缺失 或 重復 時，其結果可造成基因的減少或增加； – 如發(fā)生 倒位 或 易位 時，則可造成基因排列順序的改變，但數(shù)目卻不改變。 – 倒位 是指斷裂下來的一段染色體旋轉 180?后，重新插入到原來染色體的原位置上，從而使其基因順序與其它的基因順序相反； – 易位 是指斷裂下來的一小段染色體再順向或逆向地插入到同一條染色體的其它部位上。 ? 染色體間畸變 ：指非同源染色體間的 易位 。 染色體畸變 （ 4）轉座因子 （ transposible element） ? 由 40年代 B. McClintock對的遺傳研究而發(fā)現(xiàn)染色體易位，自1967年以來，已在微生物和其它生物中得到普遍證實，并已成為分子遺傳學研究中的一個熱點。 ? 舊概念 ： 基因是固定在染色體 DNA上的一些不可移動的核苷酸片段。 ? 新發(fā)現(xiàn) ： 有些 DNA片段不但可在染色體上移動，還可從一個染色體跳到另一個染色體，從一個質粒跳到另一個質粒或染色體，甚至還從一個細胞轉移到另一個細胞。在這些 DNA順序的跳躍過程中，往往導致 DNA鏈的斷裂或重接，從而產(chǎn)生重組交換或使某些基因啟動或關閉，結果導致突變的發(fā)生。 ? 轉座因子（ transposible element） ： 在染色體組中或染色體組間能改變自身位置的一段 DNA順序。也稱作 跳躍基因（ jumping gene） 或 可移動基因（ movable gene）。 轉座因子的種類 （ 1） ? 插入序列 （ IS， insertion sequence） ：特點是分子量最小 （ 僅 ） ， 只能引起轉座 （ transposition）效應而不含其它基因 。 ? 可以在染色體 、 F因子等質粒上發(fā)現(xiàn)它們 。 已知的 IS有 5種 ， 即 IS IS IS IS4和 IS5。 ? E . coli的 F因子和核染色體組上有一些相同的 IS（ 如IS2， IS3等 ） ， 通過這些同源序列間的重組 ， 就可使 F因子插入到 E . coli的核染色體組上 ， 從而使后者成為Hfr菌株 。 ? 因 IS在染色體組上插入的位置和方向的不同 ， 其引起的突變效應也不同 。 ? IS引起的突變可以回復 ， 其原因可能是 IS被切離 ， 如果因切離部位有誤而帶走 IS以外的一部分 DNA序列 ， 就會在插入部位造成缺失 ， 從而發(fā)生新的突變 。 轉座因子的種類 （ 2） ? 轉座子（ Tn， transposon，又稱轉位子，易位子） ：一般為 2~25kb。它含有幾個至十幾個基因，其中除了與轉座作用有關的基因外，還含有抗藥基因或乳糖發(fā)酵基因等其它基因。Tn雖能插到受體 DNA分子的許多位點上，但這些位點似乎也不完全是隨機的，其中某些區(qū)域更易插入。 轉座因子的種類 （ 3） ? Mu噬菌體（即 mutator phage，誘變噬菌體） ：它是 E . coli的一種溫和噬菌體。與必須整合到宿主染色體特定位置上的一般溫和噬菌體不同， Mu噬菌體并沒有一定的整合位置。與以上的 IS和 Tn兩種轉座因子相比， Mu噬菌體的分子量最大（ 37kb），它含有 20多個基因。 Mu噬菌體引起的轉座可以引起插入突變，其中約有 2%是營養(yǎng)缺陷型突變。 一些誘變劑的作用機制及誘變功能 誘變因素 在 DNA上的初級效應 遺傳效應 堿基類似物 摻入作用 AT=GC雙向轉換 羥 胺 與胞嘧啶起反應 GC→AT 的轉換 亞硝酸 A、 G、 C的氧化脫氨作用 AT=GC雙向轉換 交 聯(lián) 缺失 烷化劑 烷化堿基（主要是 G） AT=GC雙向轉換 烷化磷酸基團 AT→TA 的顛換 喪失烷化的嘌呤 GC→CG 的顛換 糖 磷酸骨架的斷裂 巨大損傷（缺失、重復、倒位、易位） 丫啶類 堿基之間的相互作用（雙鏈變形） 碼組移動（＋或－） 紫外線 形成嘧啶的水合物 GC→AT 轉換 形成嘧啶的二聚體 碼組移動（＋或－） 交 聯(lián) 電離輻射 堿基的羥基化和降解 AT=GC雙向轉換 DNA降解 碼組移動（＋或－） 糖 磷酸骨架的斷裂 巨大損傷（缺失、重復、倒位、易位） 喪失嘌呤 加熱 C脫氨基 CG→TA 轉換 Mu噬菌體 結合到一個基因中間 碼組移動 小測驗（任選 3題） ? 翻譯 :Melting, hyperchromic effect, mutant, transition, transposible element (transposon) ? 影響 DNA雙鏈穩(wěn)定性的因素主要有哪些？ ? 什么是基因突變，它有哪些主要特點？ ? 自發(fā)突變的產(chǎn)生原因有哪些？ ? 為什么說 5mC是生物體內的突變熱點，而 C氧化脫氨后突變?yōu)?U卻不是？ ? 如何理解： 5BrU的摻入可引起 G?C和 A?T間轉換，即同一種誘變劑既可造成正向突變，又可使它產(chǎn)生回復突變？ ? 寫出 3種常見的誘變劑及其誘變機制 ? THE CAT SAW THE DOG AND RUN (END) ? THE CAT SAW THE DOG AND MUN (END) ? THE CAT SAW THE DOG (END) ? THE CAT SAW THE DOG AND RUN AND … ? THE CAT TSA WTH EDO GAN DRU NEN D.. ? THE CAT SAW THE BIG DOG AND RUN (END) ?野生型 (同義突變 ) ?錯義突變 ?無義 /整碼突變 ?通讀突變 ?移碼突變 ?整碼突變 ?核苷酸序列改變引起的氨基酸序列變化 突變類型 突變率 mutation rate ? 突 變率指在一個世代中或其他規(guī)定的單位時間內，一個細胞發(fā)生某一突變事件的概率。 ? 在有性生殖的生物中，突變率通常用一定數(shù)目配子中的突變型配子數(shù)來表示。如高等生物的自發(fā)突變率為 1 10— 10～1 10— 5，即在 10萬到 100億個配子中可能有一個突變發(fā)生； ? 在無性生殖的細菌中，則用一定數(shù)目的細菌在一次分裂過程中發(fā)生突變的次數(shù)來表示。如細菌的自發(fā)突變率為 1 10— 10～4 10— 4，即在 4萬到 100億個細胞的一次分裂中可能有一個突變發(fā)生。 ? 不同的生物，有不同的突變率；同一生物的不同基因也有不同的突變率。 四、突變效應 突變是不定向的，只有選擇是定向的 ? 基因的突變是不定向的，隨機的；突變的效應并不對應于誘變因子的性質。比如，低溫并不引起耐寒的突變，使用青霉素并不引起抗青霉素的突變。 ? 但選擇可以是定向的。如在低溫條件下，可以找到抗寒的作物；用了青霉素后，有些細菌確是出現(xiàn)了抗藥性。 ? 群體的基因型的定向變異，是由選擇的作用造成的，而不是個體的定向變異造成的。 ? 自然界的生物群體，在正常溫度或不接觸藥物的環(huán)境中，耐低溫或耐藥物的性狀無從表現(xiàn)出來，當溫度降低或使用藥物時，只有耐低溫和耐藥的個體被選擇出來，并逐漸成為群體中的主體，形成耐低溫和耐藥的生物群體。 突變效應 突變位于基因編碼區(qū) ? 沉默突變 (同義突變 )：一般為中性突變，但當突變位點破壞編碼區(qū)的調控元件或產(chǎn)生了一個新的剪切位點時可產(chǎn)生表型變化。 ? 錯義突變： 其效應決定于新氨基酸與原來氨基酸之間的化學性質是否相似，即保守性 ? 無義突變： 有時是致命的，但當突變產(chǎn)生于接近 3’端時，可能只影響 mRNA的穩(wěn)定性 ? 通讀突變： 影響多肽鏈的性質和 mRNA的穩(wěn)定性 ? 移碼突變： 其效應決定于插入的位置 ? 整碼突變： 3n個堿基的插入或缺失?？赡茉斐晒δ苋笔? ? 滲露突變： 由于突變后產(chǎn)生的蛋白保留了部分活性或產(chǎn)生了少量了野生型蛋白，使突變體殘存了部分野生型的功能 突變效應 位于基因非編碼區(qū)或基因外 ? 突變位于 內含子 ：一般為中性的，但當破壞隱含的增強子、破壞剪切位點或產(chǎn)生了一個新的剪切位點時，會影響表型 ? 位于非翻譯區(qū)：一般為中性突變，但可能影響轉錄后調控，如 RNA轉移、多聚尾的去除、蛋白質的合成等 ? 位于基因外：如果不是基因的調控元件一般不會引起表型變化 影響突變表型的其它因素 ? 顯性 ：野生型相對于突變型為顯性，因此在雜合子中，突變基因不表達 ? 遺傳背景 ：突變基因受到非等位基因的作用，如抑制基因，突變基因沒有引起表型變化 ? 劑量效應 dosage effect: 基因拷貝數(shù)改變引起的表型變化?；蛑貜突蛉笔б?。有些是有益的，有些是有害的。 ? 環(huán)境 ：環(huán)境因素的補償造成突變性狀不顯現(xiàn)，如營養(yǎng)成分的添加或補足 ? 突變細胞的數(shù)量和比例 ? 伴性遺傳 描述等位基因在群體中分布的術語 ? 突變速率 mutation velocity：在一段時間發(fā)生突變的數(shù)量 ? 突變頻率 (等位基因頻率 )mutation frequency：在特定群體中帶有特定突變等位基因個體的數(shù)量 ? 突變壓力 mutation pressure：引起突變頻率改變的作用力 ? 遷移 migration：通過向群體中輸入或從群體中輸出個體來改變選定等位基因頻率的作用力 ? 自然選擇 natural selection：通過消除適合度低的等位基因來