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1、Chapter12MolecularMechanismofMutationandRecombination12-1MolecularBasisofMutationGenemutation:一个基因内一个基因内DNA序列结构的改变。序列结构的改变。突变的类型突变的类型:1.Spontaneous(自发的自发的)mutation2.Induced(Induced(诱发的诱发的诱发的诱发的)mutation突变发生的部位突变发生的部位突变发生的部位突变发生的部位:1.Gametic(配子的配子的)mutation2.Somatic(体细胞的体细胞的)mutation一、突变一、突变DNA改变的类型改
2、变的类型1.碱基替换（碱基替换（basesubstitution）2.移码突变（移码突变（frameshiftmutation）：增加）：增加或减少一个或几个碱基对所造成的突变。或减少一个或几个碱基对所造成的突变。3.大片段大片段DNA的缺失和重复的缺失和重复4.动态突变动态突变-转换（转换（转换（转换（transitiontransition）：）：）：）：Purine(Purine(嘌呤嘌呤嘌呤嘌呤)replacesanotherpurineORapyrimidinereplacesanotherpurineORapyrimidine(嘧啶嘧啶嘧啶嘧啶)replacesapyrimidin
3、e.)replacesapyrimidine.-颠换（颠换（颠换（颠换（transversiontransversion）：）：）：）：ApurineApurinesubstitutesapyrimidineandviceversa.substitutesapyrimidineandviceversa.1.碱基替换（碱基替换（B Basesubstitution）碱基替换对遗传信息的影响碱基替换对遗传信息的影响同义突变（同义突变（Samesensemutation）错义突变（错义突变（Missensemutation）无义突变（无义突变（Nonsensemutation）中性突变（中性突变（N
4、eutralmutation）某某基基因因一一个个碱碱基基对对的的变变化化改改变变了了mRNA中中的的一一个个密密码码子子(如如改改变变密密码码子子的的第第三三个个核核苷苷酸酸)，由由于于密密码码子子的的简简并并性性，该该密密码码子子与与原原密密码码子子编编码码同同一种的氨基酸一种的氨基酸，产生的蛋白质仍为野生型功能。，产生的蛋白质仍为野生型功能。沉默突变（沉默突变（Silentmutation)同义突变（同义突变（Samesensemutation）错义突变（错义突变（Missensemutation）由于单个碱基替换导致肽链中的氨基酸发生改变。由于单个碱基替换导致肽链中的氨基酸发生改变。又
5、又例例如如：人人的的-hemoglobin基基因因的的第第六六个个密密码码子子GAAGUA，导导致致-hemoglobin链链的的一一个个氨氨基基酸酸替替换换（GluVal），若若该该个个体体是是突突变变的的纯纯合合子子，他将是镰刀形贫血病患者，他将是镰刀形贫血病患者，HbAHbs。镰刀形贫血病的氨基酸变化镰刀形贫血病的氨基酸变化无义突变（无义突变（Nonsensemutation）由于某一碱基被替换后，原来编码某一氨基酸的密由于某一碱基被替换后，原来编码某一氨基酸的密码子突变成为码子突变成为终止密码子终止密码子（UAG、UAA或或UGA），），从而造成蛋白质尚未全部合成就从而造成蛋白质尚未全
6、部合成就终止了翻译终止了翻译，形成无，形成无功能的多肽链。功能的多肽链。Bothlysineandargininearebasicinnatureandfunctioninasimilarmanner.基基因因中中一一个个碱碱基基对对的的变变化化改改变变mRNA的的一一个个密密码子，产生码子，产生氨基酸的替换氨基酸的替换，但，但不影响蛋白质的功能不影响蛋白质的功能。中性突变（中性突变（neutralmutation）ATG CCC GAA GTG TAC GGG CTT CAC Met Pro Glu Val ATG CTC CGA AGT G TAC GAG GCT TCA C Met Va
7、l Arg Ser frameshift mutation(阅读框架框架发生改生改变)2.移码突变（移码突变（frameshiftmutation）Resultsfrominsertionordeletionofoneortwonucleotide(s)inthegenesevereeffects.InsertionofGCbasepaircauseschangeineverycodonafterthisone.Frameshiftmutationsusuallycauseashiftinthereadingframeandusuallycausemuchchangeintheprotein.
8、在人类基因组中有大量的重复序列，其中不少是在人类基因组中有大量的重复序列，其中不少是在人类基因组中有大量的重复序列，其中不少是在人类基因组中有大量的重复序列，其中不少是微卫星微卫星微卫星微卫星DNADNA（microsatelliteDNAmicrosatelliteDNA）或称简单串联）或称简单串联）或称简单串联）或称简单串联重复序列，重复序列，重复序列，重复序列，如如如如(TA)(TA)n n,(CGG),(CGG)n n当这些重复序列靠近基因或位于基因中时，其拷当这些重复序列靠近基因或位于基因中时，其拷当这些重复序列靠近基因或位于基因中时，其拷当这些重复序列靠近基因或位于基因中时，其拷贝
9、数的变异可引起人类遗传病。贝数的变异可引起人类遗传病。贝数的变异可引起人类遗传病。贝数的变异可引起人类遗传病。由于这类变异只是重复单位的拷贝数发生变化，由于这类变异只是重复单位的拷贝数发生变化，由于这类变异只是重复单位的拷贝数发生变化，由于这类变异只是重复单位的拷贝数发生变化，与前面介绍的突变方式不同，故称为动态突变。与前面介绍的突变方式不同，故称为动态突变。与前面介绍的突变方式不同，故称为动态突变。与前面介绍的突变方式不同，故称为动态突变。这些重复序列在每次减数分裂过程中均发生变化，这些重复序列在每次减数分裂过程中均发生变化，这些重复序列在每次减数分裂过程中均发生变化，这些重复序列在每次减数
10、分裂过程中均发生变化，是一种遗传不稳定单位是一种遗传不稳定单位是一种遗传不稳定单位是一种遗传不稳定单位(geneticinstability)(geneticinstability)。关于导致三核苷酸拷贝数扩增的原因，目前有一关于导致三核苷酸拷贝数扩增的原因，目前有一关于导致三核苷酸拷贝数扩增的原因，目前有一关于导致三核苷酸拷贝数扩增的原因，目前有一些假说，如复制滑动说等，但都有待研究证实。些假说，如复制滑动说等，但都有待研究证实。些假说，如复制滑动说等，但都有待研究证实。些假说，如复制滑动说等，但都有待研究证实。4.动态突变（动态突变（dynamicmutation）动态突变与人类遗传病动态
11、突变与人类遗传病疾病名称疾病名称疾病名称疾病名称重复核苷酸重复核苷酸重复核苷酸重复核苷酸组成及影响组成及影响组成及影响组成及影响的核苷酸的核苷酸的核苷酸的核苷酸重复位置重复位置重复位置重复位置正常重复次正常重复次正常重复次正常重复次数（数（数（数（n n）致病重复次致病重复次致病重复次致病重复次数（数（数（数（n n）亨廷顿舞蹈亨廷顿舞蹈亨廷顿舞蹈亨廷顿舞蹈症症症症(HD)(HD)(CAG)(CAG)n n(谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺)第一外显子第一外显子第一外显子第一外显子6-356-3536-12136-121脊髓及肌球脊髓及肌球脊髓及肌球脊髓及肌球萎缩萎缩萎缩萎缩(SMA)(SMA
12、)(CAG)(CAG)n n(谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺)第一外显子第一外显子第一外显子第一外显子11-3311-3340-6240-62脆性脆性脆性脆性X X综合综合综合综合征征征征(FRAXA)(FRAXA)(CGG)(CGG)n n(精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸)5-UTR5-UTR6-596-5960-23060-230以上以上以上以上肌强直性营肌强直性营肌强直性营肌强直性营养不良症养不良症养不良症养不良症(DM1)(DM1)(CTG)(CTG)n n(亮亮亮亮氨酸氨酸氨酸氨酸)3-UTR3-UTR5-375-3750-300050-3000二、诱变二、诱变(InducedMutat
13、ions)的机制的机制Mutagens(诱变剂诱变剂)Physicalmutagens（物理诱变剂（物理诱变剂)Chemicalmutagens（化学诱变剂（化学诱变剂)PhysicalmutagensPhysicalmutagens（物理诱变剂（物理诱变剂（物理诱变剂（物理诱变剂)1.High-energyionizingradiation1.High-energyionizingradiation（电离辐射）（电离辐射）（电离辐射）（电离辐射）:-粒子辐射粒子辐射粒子辐射粒子辐射:,:,射线、质子、中子射线、质子、中子射线、质子、中子射线、质子、中子-电磁辐射：电磁辐射：电磁辐射：电磁辐射
14、：x x、射线射线射线射线 2.Nonionizingradiation2.Nonionizingradiation（非电离辐射）（非电离辐射）（非电离辐射）（非电离辐射）:UVlightUVlight紫外线紫外线紫外线紫外线 Mutagens(诱变剂诱变剂)物理诱变剂的特点：作用是随机的，无特异性。物理诱变剂的特点：作用是随机的，无特异性。1.电离辐射（电离辐射（ionizingradiation）辐射辐射辐射辐射穿透细胞穿透细胞穿透细胞穿透细胞使细胞里原子中的电子从它使细胞里原子中的电子从它使细胞里原子中的电子从它使细胞里原子中的电子从它们的轨道中撞击出来们的轨道中撞击出来们的轨道中撞击出
15、来们的轨道中撞击出来形成离子形成离子形成离子形成离子电离辐射（电离辐射（电离辐射（电离辐射（ionizingradiationionizingradiation）对细胞的）对细胞的）对细胞的）对细胞的物理学效物理学效物理学效物理学效应应应应：(电离辐射的电离辐射的电离辐射的电离辐射的直接作用直接作用直接作用直接作用)X-ray,X-ray,-ray-ray或或或或带带电电粒粒粒粒子子子子 生生生生物物物物体体体体 从从从从细细胞胞胞胞中中中中各各各各种种种种原原原原子子子子成成成成分分分分的的的的外外外外层层击击出出出出电电子子子子 产产生生生生很很很很多多多多离离离离子子子子对对 引起引起引
16、起引起细细胞内胞内胞内胞内(或或或或DNA)DNA)原子或分子的原子或分子的原子或分子的原子或分子的电电离和激离和激离和激离和激发发。同时产生对细胞的辐射化学效应：同时产生对细胞的辐射化学效应：同时产生对细胞的辐射化学效应：同时产生对细胞的辐射化学效应：细胞内物质（主要是水分）吸收辐射的能量：细胞内物质（主要是水分）吸收辐射的能量：细胞内物质（主要是水分）吸收辐射的能量：细胞内物质（主要是水分）吸收辐射的能量：H H H H2 2 2 2O HO HO HO H2 2 2 2O O O O e-e-e-e-(正离子正离子正离子正离子)（自由（自由（自由（自由电电电电子）子）子）子）e-+H e
17、-+H e-+H e-+H2 2 2 2O HO HO HO H2 2 2 2O-(O-(O-(O-(负负离子离子离子离子)进一步反应：进一步反应：进一步反应：进一步反应：H H H H2 2 2 2O O O O+H H H H+OH +OH +OH +OHO O O O H H H H2 2 2 2O O O O-OH OH OH OH-+H +H +H +Ho o o o自由基能互相反自由基能互相反自由基能互相反自由基能互相反应应，并能和其他分子，并能和其他分子，并能和其他分子，并能和其他分子发发生反生反生反生反应应，总总起来称起来称起来称起来称为为辐辐射的射的射的射的间接作用间接作用间
18、接作用间接作用：HHOO OHOHOOHH2 2OHOHOO HHOOHH2 2OHOHOO OHOHOOHH2 2OO2 2HHOO2 2HOHO2 2当过氧化氢，其它有机过氧化物和这些自由基（当过氧化氢，其它有机过氧化物和这些自由基（当过氧化氢，其它有机过氧化物和这些自由基（当过氧化氢，其它有机过氧化物和这些自由基（H H H HO O O O和和和和OHOHOHOHO O O O）与）与）与）与细胞中的核酸、蛋白质、酶等大分子物质发生化学变化时，细胞中的核酸、蛋白质、酶等大分子物质发生化学变化时，细胞中的核酸、蛋白质、酶等大分子物质发生化学变化时，细胞中的核酸、蛋白质、酶等大分子物质发生
19、化学变化时，水的射解就具有生物效应了。水的射解就具有生物效应了。水的射解就具有生物效应了。水的射解就具有生物效应了。水的射解作用水的射解作用H H2 2O O形成离子和自由基形成离子和自由基电离辐射电离辐射辐射的物理效应化学效应辐射的物理效应化学效应辐射的物理效应化学效应辐射的物理效应化学效应对细胞的遗传学效应是：对细胞的遗传学效应是：对细胞的遗传学效应是：对细胞的遗传学效应是：诱诱导导染色体断裂、染色体重排以及造成点突染色体断裂、染色体重排以及造成点突染色体断裂、染色体重排以及造成点突染色体断裂、染色体重排以及造成点突变变。可将辐射对遗传物质的诱变作用机理概括如下：可将辐射对遗传物质的诱变作
20、用机理概括如下：可将辐射对遗传物质的诱变作用机理概括如下：可将辐射对遗传物质的诱变作用机理概括如下：直接作用直接作用直接作用直接作用间接作用间接作用间接作用间接作用直接或间接作用直接或间接作用直接或间接作用直接或间接作用物理学效应物理学效应物理学效应物理学效应 电离或激发电离或激发电离或激发电离或激发水的射解，形成水的射解，形成水的射解，形成水的射解，形成化学效应化学效应化学效应化学效应HHOO、OHOHo o、HH2 2OO2 2、HOHO2 2及其它氧化物及其它氧化物及其它氧化物及其它氧化物生物化学效应生物化学效应生物化学效应生物化学效应（遗传学效应）（遗传学效应）（遗传学效应）（遗传学效
21、应）点突变、染色体畸变点突变、染色体畸变点突变、染色体畸变点突变、染色体畸变酶的变化酶的变化酶的变化酶的变化 生物效应生物效应生物效应生物效应体细胞或体细胞或体细胞或体细胞或不育不育不育不育死亡死亡死亡死亡性性性性细细胞突胞突胞突胞突变变电离辐射遗传学效应的两个重要结论电离辐射遗传学效应的两个重要结论电离离辐射可射可诱发基因突基因突变和染色体断裂，和染色体断裂，它它们的的频率跟辐射剂量成正比频率跟辐射剂量成正比。辐射效应有累加作用辐射效应有累加作用。低强度长期照射。低强度长期照射（慢照射）与高强度短期照射（急性照射）（慢照射）与高强度短期照射（急性照射），诱发的突变数一样。，诱发的突变数一样。
22、连续照射与间歇数连续照射与间歇数小时的分次照射小时的分次照射，产生的突变数也一样，产生的突变数也一样。2.紫外线紫外线(ultravioletlight)和诱变和诱变紫外紫外紫外紫外线线属非电离辐射属非电离辐射属非电离辐射属非电离辐射(nonionizing)(nonionizing)，即它没有足，即它没有足，即它没有足，即它没有足够的能量来诱导离子化。但紫外线够的能量来诱导离子化。但紫外线够的能量来诱导离子化。但紫外线够的能量来诱导离子化。但紫外线也也也也是一种诱变剂，是一种诱变剂，是一种诱变剂，是一种诱变剂，在足够高的剂量时，它仍能杀死细胞。在足够高的剂量时，它仍能杀死细胞。在足够高的剂量
23、时，它仍能杀死细胞。在足够高的剂量时，它仍能杀死细胞。紫外照射的能量紫外照射的能量紫外照射的能量紫外照射的能量XX射线的能量，因此紫外线的穿射线的能量，因此紫外线的穿射线的能量，因此紫外线的穿射线的能量，因此紫外线的穿透能力有限。透能力有限。透能力有限。透能力有限。3030可穿透玉米花粉壁，可穿透玉米花粉壁，可穿透玉米花粉壁，可穿透玉米花粉壁，8 8可穿过可穿过可穿过可穿过鸡蛋的卵黄膜，这很难保证实验群体中每一细胞都鸡蛋的卵黄膜，这很难保证实验群体中每一细胞都鸡蛋的卵黄膜，这很难保证实验群体中每一细胞都鸡蛋的卵黄膜，这很难保证实验群体中每一细胞都接受同样的辐射能量，紫外线很少用作高等生物的接受
24、同样的辐射能量，紫外线很少用作高等生物的接受同样的辐射能量，紫外线很少用作高等生物的接受同样的辐射能量，紫外线很少用作高等生物的诱变剂，而多用在微生物、生殖细胞、花粉粒以及诱变剂，而多用在微生物、生殖细胞、花粉粒以及诱变剂，而多用在微生物、生殖细胞、花粉粒以及诱变剂，而多用在微生物、生殖细胞、花粉粒以及培养中的细胞等。培养中的细胞等。培养中的细胞等。培养中的细胞等。2.紫外线紫外线(ultravioletlight)和诱变和诱变医院医院医院医院常常常常用紫外线作灭菌剂（用紫外线作灭菌剂（用紫外线作灭菌剂（用紫外线作灭菌剂（sterilizingagentsterilizingagent）。紫）
25、。紫）。紫）。紫外线引起突变，因为外线引起突变，因为外线引起突变，因为外线引起突变，因为DNADNA中嘌呤和嘧啶碱基在紫中嘌呤和嘧啶碱基在紫中嘌呤和嘧啶碱基在紫中嘌呤和嘧啶碱基在紫外分布区（外分布区（外分布区（外分布区（254254260nm260nm）有一个非常强的紫外光）有一个非常强的紫外光）有一个非常强的紫外光）有一个非常强的紫外光吸收，在该波长吸收，在该波长吸收，在该波长吸收，在该波长UVUV光诱发基因突变主要是通过引光诱发基因突变主要是通过引光诱发基因突变主要是通过引光诱发基因突变主要是通过引起起起起DNADNA中中中中发生发生发生发生光化学变化。光化学变化。光化学变化。光化学变化。
26、紫外线照紫外线照紫外线照紫外线照射射射射对对对对DNADNA的的的的效应之一是在效应之一是在效应之一是在效应之一是在DNADNA双螺旋相双螺旋相双螺旋相双螺旋相同链的相邻嘧啶分子间或在相反链上的嘧啶分子间同链的相邻嘧啶分子间或在相反链上的嘧啶分子间同链的相邻嘧啶分子间或在相反链上的嘧啶分子间同链的相邻嘧啶分子间或在相反链上的嘧啶分子间形成异常的化学键，多数诱导的是邻近的胸腺嘧啶形成异常的化学键，多数诱导的是邻近的胸腺嘧啶形成异常的化学键，多数诱导的是邻近的胸腺嘧啶形成异常的化学键，多数诱导的是邻近的胸腺嘧啶形成形成形成形成胸腺嘧啶二聚体胸腺嘧啶二聚体胸腺嘧啶二聚体胸腺嘧啶二聚体（thymine
27、dimersthyminedimers）TTTT、少少少少数数数数CCCC、CTCT和和和和TCTC二聚体。二聚体。二聚体。二聚体。异异常常配配对对在在DNADNA链链中中产产生生膨膨胀胀（凸凸出出部部分分），引引起起双螺旋构型的局部变化。双螺旋构型的局部变化。TTTT阻碍阻碍阻碍阻碍DNADNA双链的分开和下一步的复制双链的分开和下一步的复制双链的分开和下一步的复制双链的分开和下一步的复制有有有有TTTT的的的的DNADNA模板模板模板模板DNADNA复制，复制，复制，复制，polpol将两个腺嘌呤将两个腺嘌呤将两个腺嘌呤将两个腺嘌呤核苷酸加进去核苷酸加进去核苷酸加进去核苷酸加进去不能形成正
28、确的氢键不能形成正确的氢键不能形成正确的氢键不能形成正确的氢键被被被被polpol 3535校对而切除校对而切除校对而切除校对而切除反反复复发生，产生空耗过反反复复发生，产生空耗过反反复复发生，产生空耗过反反复复发生，产生空耗过程。程。程。程。即：大量的即：大量的即：大量的即：大量的dATPdATP被分解，而被分解，而被分解，而被分解，而DNADNA复制毫无进展，复制毫无进展，复制毫无进展，复制毫无进展，但蛋白质仍在不断合成，而但蛋白质仍在不断合成，而但蛋白质仍在不断合成，而但蛋白质仍在不断合成，而DNADNA不能复制，细胞不能复制，细胞不能复制，细胞不能复制，细胞也不能分裂，最后导致细胞死亡
29、。也不能分裂，最后导致细胞死亡。也不能分裂，最后导致细胞死亡。也不能分裂，最后导致细胞死亡。对于胸腺嘧啶二聚体，主要有五种修复途径：光对于胸腺嘧啶二聚体，主要有五种修复途径：光对于胸腺嘧啶二聚体，主要有五种修复途径：光对于胸腺嘧啶二聚体，主要有五种修复途径：光复复复复活、暗修复活、暗修复活、暗修复活、暗修复(或切除修复或切除修复或切除修复或切除修复)、重组修复、重组修复、重组修复、重组修复、SOSSOS修修修修复、二聚体糖基酶修复。复、二聚体糖基酶修复。复、二聚体糖基酶修复。复、二聚体糖基酶修复。(p219-225)(p219-225)紫外辐射引起的皮肤损害紫外辐射引起的皮肤损害日晒伤日晒伤
30、慢性日光性皮肤损伤慢性日光性皮肤损伤 多形性日光疹多形性日光疹 外源性光感性皮炎外源性光感性皮炎 BloomBloom综合症合症 CockayneCockayne综合症合症 着色性干皮症着色性干皮症Mutagens(诱变剂诱变剂)Chemicalmutagens（化学诱变剂（化学诱变剂)1.碱基类似物（碱基类似物（Baseanalogs）2.碱基修饰剂（碱基修饰剂（Basemodifyingagents）3.嵌入剂嵌入剂（Intercalatingagents）1.碱基类似物碱基类似物（Baseanalogs）分子结构分子结构分子结构分子结构与与与与DNADNA分子中的正常碱基极其分子中的正常
31、碱基极其分子中的正常碱基极其分子中的正常碱基极其相似相似相似相似，可，可，可，可以在以在以在以在DNADNA复制中代替天然碱基，引起配对错误。复制中代替天然碱基，引起配对错误。复制中代替天然碱基，引起配对错误。复制中代替天然碱基，引起配对错误。引起突变的原因是：引起突变的原因是：引起突变的原因是：引起突变的原因是：互变异构体互变异构体互变异构体互变异构体的存在的存在的存在的存在-酮式酮式酮式酮式（普通状态）（普通状态）（普通状态）（普通状态）-烯醇式烯醇式烯醇式烯醇式（稀有状态）（稀有状态）（稀有状态）（稀有状态）两两两两种种种种状状状状态态态态中中中中的的的的每每每每一一一一种种种种状状状状
32、态态态态与与与与DNADNA的的的的不不不不同同同同碱碱碱碱基基基基配配配配对对对对，结结结结 果果果果 产产产产 生生生生 碱碱碱碱 基基基基 对对对对 的的的的 替替替替 换换换换 突突突突 变变变变（substitutionsubstitutionmutationmutation）。）。）。）。5 5溴尿溴尿嘧啶正常状态：正常状态：酮式酮式酮式酮式5-BU类似于类似于T，将只与，将只与A配对配对(5-BU=A).稀有状态：稀有状态：烯醇式烯醇式烯醇式烯醇式5-BU类似于类似于C，它只与，它只与G配对配对(5-BUG).5 5溴尿溴尿嘧啶的的诱变机制机制烯醇式烯醇式烯醇式烯醇式酮式酮式酮式
33、酮式酮式酮式酮式酮式烯醇式烯醇式烯醇式烯醇式一旦一旦5-BU被插入被插入DNA中，它就通过在二种形式（酮中，它就通过在二种形式（酮式和稀有的烯醇式）之间的转变来引起突变。式和稀有的烯醇式）之间的转变来引起突变。2氨基嘌呤氨基嘌呤2-aminopurine(2-AP):稀有状态稀有状态:亚氨基亚氨基状态状态2-AP类似于类似于G，与，与C配对。配对。正常状态正常状态:氨基氨基状态状态2-AP类似于类似于A，与与T配对配对。2-AP也是诱导碱基也是诱导碱基转换突变转换突变，可以从，可以从ATGC或或GCAT，取决于它最初整合进入取决于它最初整合进入DNA时的状态。时的状态。用于用于AIDS（acq
34、uiredimmunodeficiencysyndrome）病治疗的）病治疗的AZT（azidothymidine，叠氮胸苷）就是叠氮胸苷）就是T的类似物，而且是反转录酶的类似物，而且是反转录酶的底物（但不是复制酶的合适底物）。的底物（但不是复制酶的合适底物）。许多化学物质作为诱变剂，通过许多化学物质作为诱变剂，通过直接修饰直接修饰碱基的化学结构碱基的化学结构。主要有三种类型：主要有三种类型：2.碱基修饰剂（碱基修饰剂（Base-ModifyingAgents）（或叫直接诱变剂）（或叫直接诱变剂）脱氨基剂脱氨基剂（Deaminatingagent）烷烷化化剂剂（Alkylatingagent）
35、羟羟化化剂剂（Hydroxylatingagent）脱氨基剂：能使碱基上的脱氨基剂：能使碱基上的脱氨基剂：能使碱基上的脱氨基剂：能使碱基上的氨基脱落氨基脱落氨基脱落氨基脱落，从而改变碱基的，从而改变碱基的，从而改变碱基的，从而改变碱基的结构和配对特性。结构和配对特性。结构和配对特性。结构和配对特性。亚硝酸（亚硝酸（亚硝酸（亚硝酸（Nitrousacid,HNO2Nitrousacid,HNO2）：应用广泛，）：应用广泛，）：应用广泛，）：应用广泛，使使使使 GG 脱氨基脱氨基脱氨基脱氨基变成黄嘌呤（变成黄嘌呤（变成黄嘌呤（变成黄嘌呤（X X）。CC脱氨基脱氨基脱氨基脱氨基变成变成变成变成UU，
36、A A 脱氨基脱氨基脱氨基脱氨基变成次黄嘌呤（变成次黄嘌呤（变成次黄嘌呤（变成次黄嘌呤（HH），不过不过不过不过GG脱氨基后变成黄嘌呤实际上并没有诱变效应，脱氨基后变成黄嘌呤实际上并没有诱变效应，脱氨基后变成黄嘌呤实际上并没有诱变效应，脱氨基后变成黄嘌呤实际上并没有诱变效应，因为黄嘌呤的配对特性同因为黄嘌呤的配对特性同因为黄嘌呤的配对特性同因为黄嘌呤的配对特性同GG一样，仍同一样，仍同一样，仍同一样，仍同C C配对。配对。配对。配对。DeaminatingagentNitrousacid(亚硝酸亚硝酸)AATTTHHHCCCG1 13 3黄嘌呤黄嘌呤1 13 3鸟嘌呤鸟嘌呤胞嘧啶胞嘧啶胞嘧啶胞
37、嘧啶次黄嘌呤次黄嘌呤腺嘌呤腺嘌呤腺嘌呤腺嘌呤尿嘧啶尿嘧啶图图12-4脱氨基作用造成的转换脱氨基作用造成的转换烷化剂（烷化剂（Alkylatingagent）烷化剂是带有一个或几个不稳定烷基的化合物，能烷化剂是带有一个或几个不稳定烷基的化合物，能烷化剂是带有一个或几个不稳定烷基的化合物，能烷化剂是带有一个或几个不稳定烷基的化合物，能同碱基起作用，使之带上烷基同碱基起作用，使之带上烷基同碱基起作用，使之带上烷基同碱基起作用，使之带上烷基(CHCH3 3，-CH-CH2 2CHCH3 3)，继而引起复制时，继而引起复制时，继而引起复制时，继而引起复制时碱基错配碱基错配碱基错配碱基错配。比较常见的有：
38、比较常见的有：比较常见的有：比较常见的有：甲基硫酸乙酯（甲基硫酸乙酯（甲基硫酸乙酯（甲基硫酸乙酯（MethylmethanesulfonateMethylmethanesulfonateMMSMMS）乙基硫酸乙酯（乙基硫酸乙酯（乙基硫酸乙酯（乙基硫酸乙酯（EthylmethanesulfonateEMSEthylmethanesulfonateEMS）亚硝基胍（亚硝基胍（亚硝基胍（亚硝基胍（Nitrosoguanidine,NGNitrosoguanidine,NG）芥子气（芥子气（芥子气（芥子气（Mustardgas)Mustardgas)等等等等Methylmethanesulfonate
39、(MMS甲基硫酸乙酯甲基硫酸乙酯)introducesanalkylgroup(甲基甲基)ontothebases.鸟嘌呤鸟嘌呤胸腺嘧啶胸腺嘧啶transferethylgroupsontospecificpositionofbasestransferethylgroupsontospecificpositionofbases乙基硫酸乙酯（乙基硫酸乙酯（EthylmethanesulfonateEMS）w烷化剂的另一个作用可能是烷化剂的另一个作用可能是脱嘌呤作用脱嘌呤作用，w即：使嘌呤烷基化后同糖结合的键断裂，嘌呤从即：使嘌呤烷基化后同糖结合的键断裂，嘌呤从DNA长链上脱落，造成一个空档。等到
40、复制时，与长链上脱落，造成一个空档。等到复制时，与空档相当的地方就可以配上任何一种碱基，引起转空档相当的地方就可以配上任何一种碱基，引起转换、颠换、移码突变或染色体断裂等。换、颠换、移码突变或染色体断裂等。烷化剂（烷化剂（Alkylatingagent）羟化剂羟化剂Hydroxylatingagent羟胺（羟胺（羟胺（羟胺（hydroxylaminehydroxylamine）NHNH2 2OHOH：使使使使 CC的氨基带上羟基，变成的氨基带上羟基，变成的氨基带上羟基，变成的氨基带上羟基，变成羟化胞嘧啶羟化胞嘧啶羟化胞嘧啶羟化胞嘧啶。羟化。羟化。羟化。羟化胞嘧啶的配对特性象胞嘧啶的配对特性象胞
41、嘧啶的配对特性象胞嘧啶的配对特性象 T T，所以它不再同所以它不再同所以它不再同所以它不再同 GG配对而同配对而同配对而同配对而同 AA配对，结果使配对，结果使配对，结果使配对，结果使 GGCC转换成转换成转换成转换成 A AT T。MakesonlyG:C=A:TtransitionsMakesonlyG:C=A:Ttransitions124胞嘧啶胞嘧啶胞嘧啶胞嘧啶3.嵌入剂嵌入剂（Intercalatingagents）嵌入诱变剂包括嵌入诱变剂包括嵌入诱变剂包括嵌入诱变剂包括:吖啶类染料：吖啶类染料：吖啶类染料：吖啶类染料：硫酸原黄素硫酸原黄素硫酸原黄素硫酸原黄素(proflavin)(
42、proflavin)、吖啶（吖啶（吖啶（吖啶（AcridineAcridine）、）、）、）、黄素（黄素（黄素（黄素（acriflavineacriflavine）溴化乙淀（溴化乙淀（溴化乙淀（溴化乙淀（EthidiumEthidiumbromide,EBbromide,EB）等，）等，）等，）等，Acridinedyesproducesproducesframeshiftsframeshifts（移码突变）（移码突变）（移码突变）（移码突变）诱发突变与人类的癌症诱发突变与人类的癌症现代生活环境使每个人都可能接触各种各现代生活环境使每个人都可能接触各种各样的药品、化妆品、食物防腐剂、杀虫剂、样的药品、化妆品、食物防腐剂、杀虫剂、工业用试剂、污染物等，研究表明在工业用试剂、污染物等，研究表明在175种种已知的致癌剂中，有已知的致癌剂中，有157种是诱变剂。种是诱变剂。