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1/95第十二章突变和重组机理P188○、locus与site一、突变的分子基础二、重组的分子基础三、转座遗传因子四、DNA损伤的修复2/95○、locus与site经典遗传学认为：基因是染色体上的一个点，称位点(locus)。现代基因概念认为：基因是DNA分子带有遗传信息的碱基序列区段；基因是由众多碱基对构成，此时将一个碱基对称为基因的一个座位(site)；而将基因在染色体上的位置则称为位点(locus)。从细胞水平上理解，基因相当于染色体上的一点，称为位点。从分子水平上看，一个位点还可以分成许多基本单位，称为座位。3/95○、locus与site4/95○、locus与site5/95一、突变的分子基础P1881.根据突变所引起的表型改变分为：形态突变型；生化突变型；致死突变型；条件致死突变型。2.根据基因结构的改变方式：碱基替换突变；碱基倒位；移码(插入与缺失)突变。6/953.从DNA碱基序列改变的多少：单点突变(替换)；与经典遗传学的点突变pointmutation比较.多点突变(移码)。4.从突变所引起的遗传信息意义的改变：同义突变；错义突变；无义突变。一、突变的分子基础P1887/95上述各类DNA分子结构改变都有其内外两方面的原因，据此，通常把突变区分为自发突变和诱发突变。自发突变：由于细胞内部形成了能起诱变作用的代谢产物，改变了DNA分子的结构。诱发突变：是由于诱变因素辐射射线和化学药剂诱发生物突变造成的。一、突变的分子基础P1888/95一些主要诱变剂的诱变机制及其作用的特异性综合为以下五个方面。(一)、碱基类似物替换DNA分子中的不同碱基，引起碱基对的改变P188一、突变的分子基础P1889/95(一)、碱基类似物替换DNA分子中的不同碱基，引起碱基对的改变。这类诱变物质有5-溴尿嘧啶、5-溴去氧尿核苷、2-氨基嘌呤等由于5-溴尿嘧啶的分子结构和胸腺嘧啶类似，常常以酮式状态和腺嘌呤配对(图11-38)。由于溴原子对碱基的电子分布有明显的影响，使其正常的酮式结构转移成互变异构体烯醇式结构。5-溴尿嘧啶烯醇式结构具有胞嘧啶的氢键特性，容易和鸟嘌呤配对(图11-39)。一、突变的分子基础P18810/95一、突变的分子基础P18811/95一、突变的分子基础P18912/95一、突变的分子基础P18913/95(一)、碱基类似物替换DNA分子中的不同碱基，引起碱基对的改变。当DNA复制时烯醇式的5-溴尿嘧啶和鸟嘌呤配对，下一次复制时，酮式的5-溴尿嘧啶和鸟嘌呤配对，引起AT-GC的改变(图11-40)。同样G-C也可以改变成A-T(图11-41)。这种嘌呤被嘌呤、嘧啶被嘧啶替换的现象称为转换。2-氨基嘌呤(图11-42)也以相类似的形式发生作用。它参入到DNA复制时造成碱基对的转换。(图11-43)这些DNA碱基类似物能替换DNA分子原有碱基，在DNA复制时，引起碱基配对上的差错，最终导致碱基对的替换，引起突变。一、突变的分子基础P192图12-214/95一、突变的分子基础P192图12-215/95一、突变的分子基础P192图12-216/95一、突变的分子基础P192图12-217/95一、突变的分子基础P192图12-218/95一些主要诱变剂的诱变机制及其作用的特异性综合为以下五个方面。(二)、妨碍DNA某一成分的合成，引起DNA结构的变化。妨碍嘧啶的合成：如5-氨基尿嘧啶、8-乙氧基咖啡碱、6-巯基嘌呤、5-氨基尿嘧啶和8-乙氧基咖啡碱；妨碍嘌呤的合成：6-巯基嘌呤一、突变的分子基础P18819/95(三)、直接改变DNA某些特定结构P191凡是能和DNA起化学反应并能改变碱基氢键特性的物质，叫做DNA诱变剂。如亚硝酸、烷化剂、羟胺等。亚硝酸可以在PH5的缓冲溶液中通过氧化作用，以氧代替腺嘌呤和胞嘧啶C6位置上的氨基，使腺嘌呤和胞嘧啶变成次黄嘌呤(H)和尿嘧啶(图11-44)。次黄嘌呤(H)可以和胞嘧啶配对(C)；尿嘧啶可以和腺嘌呤配对，在下一次复制时，经过下面的过程完成AT-GC、GC-AT转换。烷化剂可以使DNA的碱基容易受到水解而DNA链上裂解下来，造成碱基的缺失，进而引起碱基的转换与颠换。(图11-45)颠换是指嘌呤被嘧啶或嘧啶被嘌呤替换的现象。一、突变的分子基础P19120/95一、突变的分子基础P19121/95一、突变的分子基础P192图12-422/95一、突变的分子基础P19323/95一、突变的分子基础P19324/95一、突变的分子基础P19325/95一、突变的分子基础＊26/95(四)、引起DNA复制的错误（结合到DNA分子上的化合物）某些诱变剂，如二氨基吖啶，可嵌入DNA双链中心的碱基之间，引起某一核苷酸的缺失或插入。(图11-46)一、突变的分子基础P19327/95(四)、引起DNA复制的错误（结合到DNA分子上的化合物）一、突变的分子基础P19328/95(五)、高能射线或紫外线引起DNA链的断裂或碱基的变化紫外线可以使胸腺嘧啶联会成二聚体(图11-47)。高能射线或紫外线可以使DNA结构或碱基发生变化。一、突变的分子基础29/95二、基因突变的类型(六)、抗生素＊30/95基因突变与氨基酸顺序P196碱基数目的减少或增加，可以使以后一系列三联体密码移码。例如：mRNAGAAGAAGAAGAA合成的肽链是谷氨酸多肽;mRNAGGAAGAAGAAGA合成的肽链是甘氨酸开头的精氨酸多肽。一、突变的分子基础P19631/95一、突变的分子基础P18832/95从分子水平上分析，突变主要有两种：一是分子结构的改变，如碱基替换和倒位P198动画替换动画倒位二是移码，如碱基的缺失和插入P200动画缺失动画插入一、突变的分子基础P19833/95基因重组的可能机理：（1）断裂愈合模型：（2）模写选择模型：P203基因转变：P205遗传重组的分子基础：P209异源（杂种）DNA模型：二、重组的分子基础P20234/95三、转座遗传因子P214略是复制，不是转移。基因组的大小、基因数目：一成不变？35/95紫外线可以使胸腺嘧啶联会成二聚体(图11-47)。高能射线或紫外线可以使DNA结构或碱基发生变化。四、DNA损伤的修复P21936/95四、DNA损伤的修复P21937/95四、DNA修复与突变的产生P219生物对外界诱发因素的作用具有一定的防扩能力并能对诱发DNA的改变进行修复。对DNA修复研究比较清楚的是紫外线照射细菌后产生切割-修复功能。38/95四、DNA修复与突变的产生1、光修复P220由于紫外线的作用，DNA分子形成胸腺嘧啶二聚体，在DNA螺旋形成一个巨大的凸起或扭曲，好象一个“赘瘤”，这个赘瘤被一种特殊的巡回酶(例如光激活酶)所辨认，在有兰色光波的条件下，二聚体被切开，DNA恢复正常。（低等生物中）39/95四、DNA修复与突变的产生2、暗修复P220某些DNA的修复工作不需要光也能进行，称为暗修复。暗修复过程由四种酶来完成：首先由核酸内切酶在胸腺嘧啶二聚体一边切开；然后由核酸外切酶在另一边切开，把胸腺嘧啶二聚体和临近的一些核苷酸切除；DNA聚合酶把新合成的正常的核苷酸片段补上；最后由连接酶把切口缝好，使DNA的结构恢复正常。40/95四、DNA修复与突变的产生3、重组修复P223修复的主要步骤如下：(1)、含胸腺嘧啶二聚体DNA复制，使子DNA链在损伤部位出现缺口。(2)、完整的母链有有缺口的子链重组，缺口在DNA聚合酶的作用下，以对侧子链为模板由母链合成的DNA片段弥补。(3)、在连接酶、多聚酶等的作用下以磷酸二酯键连接新旧链（再合成）而完成修复。“稀释”作用P22541/95四、DNA修复与突变的产生电离辐射引起的DNA损伤和它的修复P225（1）超快修复（2）快修复（3）慢修复