第十章突变和重组机理 §10.1突变的分子基础 碱基替换( base substitution):一个碱基对被另一碱基对 替换。包括转换( transtion)和颠换( transversion) 移码突变( frameshift mutation):增加或减少一个或几 个碱基对。 §10.1.1碱基类似物的诱发突变 Base analogues可以在DNA复制中代替某种碱基,引 起配对错误,从而由一种碱基对代替另一种碱基对
第十章 突变和重组机理 §10.1 突变的分子基础 §10.1.1 碱基类似物的诱发突变 碱基替换(base substitution)：一个碱基对被另一碱基对 替换。包括转换(transtion)和颠换(transversion)。 移码突变(frameshift mutation)：增加或减少一个或几 个碱基对。 Base analogues 可以在DNA复制中代替某种碱基，引 起配对错误，从而由一种碱基对代替另一种碱基对
5-溴尿嘧啶(5- bromouracil,BU)是胸腺嘧啶的结构类似物。 A G A T A.TA G A BU BU BU G G·CA A·TA BU BU BU
5-溴尿嘧啶(5-bromouracil,BU)是胸腺嘧啶的结构类似物。 A · T A · T A BU · G BU · A · T A BU · G · C G · C G BU · A BU · A BU · G · C G · C A · T
2-氨基嘌呤(2- am I nour Ine)可取代腺嘌呤与T配对 AP T A.T AP A AP T T T
2-氨基嘌呤(2-aminopurine)可取代腺嘌呤与T配对 A · T AP · T A · T A · T AP · C G C · AP · T
叠氮胸苷(AZT, azi thymidine):T的类似物 是用于治疗爱滋病( acquired immunodeficiency syndrome) 的一种药物。 rNa CDNA HIV-1 反转录 整合入宿主DNA新病毒 人的细胞 AZT在病毒RNA→DNA的阶段是反转录酶的底物,但 在细胞中却不是DNA聚合酶的合适底物。这样AZT的 作用是一种选择性的毒物,可以抑制病毒cDNA的产物 ,阻断新的病毒的合成
叠氮胸苷(AZT, azidothymidine)：T的类似物 是用于治疗爱滋病(acquired immunodeficiency syndrome) 的一种药物。 HIV-1 人的细胞 反转录 RNA cDNA 整合入宿主DNA 新病毒 AZT在病毒RNA→DNA的阶段是反转录酶的底物，但 在细胞中却不是DNA聚合酶的合适底物。这样AZT的 作用是一种选择性的毒物，可以抑制病毒cDNA的产物 ，阻断新的病毒的合成
§10.1.2改变DNA化学结构的诱变剂 亚硝酸( nitrous acid,HNO2):具有氧化脱氨作用。 NA A HNO2 U T H A HNO U HNO A NA→H G G T 发生碱基转换
§10.1.2 改变DNA化学结构的诱变剂 • 亚硝酸(nitrous acid,HNO2 )：具有氧化脱氨作用。 A H HNO2 C U HNO2 G HNO2 X C · G NA U · A A · T A · T NA H · C C · G 发生碱基转换
烷化剂 烷化剂是目前应用最广泛而有效的诱变剂。最常用的有 甲基磺酸乙酯(EMS)、甲基磺酸甲酯wMS)、亚硝酸胍等。 它们都带有一个或多个活泼的烷基,这些烷基能够移到 其他电子密度较高的分子中去,是碱基许多位置上增加 了烷基,从而多方面改变氢键的结合能力。 烷化作用主要发生在碱基的N1、N3、N位置上。最容易发生 在G的N位置上,形成7-烷基鸟嘌呤。7-烷基鸟嘌呤可与胸 腺嘧啶配对,从而产生GC→AT的转换 烷化作用可使DNA的碱基容易受到水解而从DNA上裂解下来, 造成碱基的缺失。从而引起碱基的转换与颠换及移码突变
• 烷化剂 烷化剂是目前应用最广泛而有效的诱变剂。最常用的有 甲基磺酸乙酯(EMS)、甲基磺酸甲酯(MMS)、亚硝酸胍等。 它们都带有一个或多个活泼的烷基，这些烷基能够移到 其他电子密度较高的分子中去，是碱基许多位置上增加 了烷基，从而多方面改变氢键的结合能力。 烷化作用主要发生在碱基的N1、N3、N7位置上。最容易发生 在G的N7位置上，形成7-烷基鸟嘌呤。 7-烷基鸟嘌呤可与胸 腺嘧啶配对，从而产生GC→AT的转换。 烷化作用可使DNA的碱基容易受到水解而从DNA上裂解下来， 造成碱基的缺失。从而引起碱基的转换与颠换及移码突变
结合到DNA分子上的化合物(插入突变剂) (Interca l at ing mutagents 包括原黄素( orof lavin)、 acr idine orange等。 它们通过插入到DNA双螺旋双链或单链的两个相 邻的碱基之间,起到插入诱变的作用,这种突变 往往是移码突变。 Acr idine类诱发突变的一个重要特征是, acr idine 化合物所诱发的突变型能用 acr id ine来使之回复, 但不能有碱基类似物使之回复
• 结合到DNA分子上的化合物（插入突变剂） (Intercalating mutagents) 包括原黄素(proflavin)、acridine orange等。 它们通过插入到DNA双螺旋双链或单链的两个相 邻的碱基之间，起到插入诱变的作用，这种突变 往往是移码突变。 Acridine类诱发突变的一个重要特征是，acridine 化合物所诱发的突变型能用acridine来使之回复， 但不能有碱基类似物使之回复
染料分 子嵌入 TACGAHATCGGGTATT ATGCT TAGCCCATAA 复制 TACGA CATCGGGTATT ATGCT GTAGCCCATAA 插入一个碱基对 移码突变
TACGA ATCGGGTATT ATGCT TAGCCCATAA TACGA ATCGGGTATT ATGCT TAGCCCATAA C G 染料分 子嵌入 复制 插入一个碱基对 移码突变
辐射的诱变作用 紫外线( ultraviolet light,UV):能使DNA产生两种 光生成物一一环丁烷嘧啶光二聚体和6-4光生成物 胸腺嘧啶二聚体通常发生在同一DNA链上两个相临 的胸腺嘧啶之间,也可发生在不同单链之间,这种 二聚体是很稳定的。 阻碍单链分开,影响复制 Y 复制在胸腺嘧啶对应处随意渗入碱基, 引起突变
• 辐射的诱变作用 紫外线（ultraviolet light，UV）：能使DNA产生两种 光生成物－－环丁烷嘧啶光二聚体和6-4光生成物。 胸腺嘧啶二聚体通常发生在同一DNA链上两个相临 的胸腺嘧啶之间，也可发生在不同单链之间，这种 二聚体是很稳定的。 阻碍单链分开，影响复制 复制 在胸腺嘧啶对应处随意渗入碱基， 引起突变
·黄曲霉素B1( aflatoxin b1,AFB1) 在鸟嘌呤N-7位置上形成一个加成复合物进而产生 无嘌呤位点。它要求S0S系统参与,S0S越过这 无嘌呤位点并在其对应处选择性插入腺嘌呤。 ACGTA AFB ACTA复制 TGCAT TGCAT ACTA ACTA复制 ACTA TGCAT t TGAAT TGAAT
• 黄曲霉素B1(aflatoxin B1,AFB1) 在鸟嘌呤N-7位置上形成一个加成复合物进而产生 无嘌呤位点。它要求SOS系统参与，SOS越过这些 无嘌呤位点并在其对应处选择性插入腺嘌呤。 A C G T A T G C A T AFB1 A C T A T G C A T 复制 A C G T A T G C A T ＋ A C T A T G A A T 复制 A C T T A T G A A T