第十一篇遺傳物質(zhì)改變二基因突變

突變的發(fā)現(xiàn)嚴(yán)格說，突變涉及基因突變和染色體畸變。但普通所指的突變是基因突變?；蛲蛔儯菏侵赣捎诨騼?nèi)部某一位點(diǎn)的構(gòu)造發(fā)生變化，使其由原來的存在狀態(tài)而變?yōu)榱硪环N新的存在狀態(tài)，即變?yōu)樗牡任换?。因此任何等位基因都是由突變而來的?！巴蛔儭边@個(gè)詞的來源：“突變”是由荷蘭DeVries（1901－1903）提出。他當(dāng)時(shí)在栽培月見草，發(fā)現(xiàn)其中有多個(gè)可變遺傳的變異，因這些變異是不持續(xù)的好象忽然發(fā)生，故叫“突變”。后研究發(fā)現(xiàn)他所說的突變是屬于染色體數(shù)目的變異?；蛲蛔兊陌l(fā)現(xiàn)：首先是由美Morgan（1910）發(fā)現(xiàn)的，在果蠅中發(fā)現(xiàn)了白眼雄性果蠅，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明了白眼是性連鎖基因突變。二、體細(xì)胞突變與生殖細(xì)胞突變體細(xì)胞突變：突變后的體細(xì)胞：常競爭但是正常細(xì)胞，會(huì)受到克制或最后消失→需及時(shí)與母體分離→無性繁殖→經(jīng)有性繁殖傳遞給后裔體細(xì)胞：aa→Aa，當(dāng)代即能體現(xiàn)，與原性狀并存，形成鑲嵌現(xiàn)象或嵌合體。突變早，鑲嵌范疇大，如葉芽發(fā)生突變→突變枝。突變遲，鑲嵌范疇小，突變范疇局限于一種花朵或果實(shí)，甚至僅限于它們的一部分。生殖細(xì)胞突變性細(xì)胞在減數(shù)分裂末期對(duì)外界環(huán)境條件的敏感性較大；性細(xì)胞發(fā)生的突變能夠通過受精過程直接傳遞給后裔。性母細(xì)胞：aa→Aa、AA→Aa（6）獲得功效的突變無論哪一類突變，均含有稀有性，可逆性，多方向性，不定向性，重演性和有害性與有利性。顯性突變和隱性突變顯性突變：突變基因在雜合體中體現(xiàn)出突變性狀，為顯性突變；由隱性基因→顯性基因叫顯性突變。隱性突變：突變基因在雜合體中不現(xiàn)型，則叫隱性突變；由顯性基因→隱性基因叫隱性突變。同源染色體上的等位基因的突變是獨(dú)立發(fā)生的。ClBClB品系：ClB+C：交換克制因子l：隱性致死基因B：棒眼基因BBBWaWaX染色體：有倒位，克制交換Muller-5品系：杏色棒眼5、家族性腫瘤與散發(fā)性腫瘤的比較轉(zhuǎn)換：由一種嘌呤替代另一種嘌呤、一種嘧啶替代另一種嘧啶的堿基替代方式，叫轉(zhuǎn)換。顛換：由嘌呤替代嘧啶，由嘧啶替代嘌呤，這種堿基替代方式，叫顛換。已知堿基類似物、亞硝酸等的作用，均可引發(fā)堿基轉(zhuǎn)換。是指DNA分子中核苷酸對(duì)增減一種或幾個(gè)而不是三個(gè)，所引發(fā)的密碼編組的移動(dòng)，這種突變叫移碼突變。這一類物質(zhì)的分子構(gòu)造與某些堿基十分靠近，當(dāng)DNA復(fù)制時(shí)，它能摻入到DNA分子中而引發(fā)變異。例如：5－溴尿嘧啶簡稱5－BU。現(xiàn)象：把大腸桿菌培養(yǎng)在含5－BU的培養(yǎng)液中，菌體里的一部分DNA的T為5-BU所替代。普通DNA中含有的5-BU越多，則群體中發(fā)生突變的細(xì)菌也越多。且已經(jīng)發(fā)生了突變的細(xì)菌，后來在不含5-BU的培養(yǎng)液中多次培養(yǎng)，仍保持突變性狀。上述現(xiàn)象作何解釋？解釋：（5－BU誘變機(jī)理）圖5-BU誘發(fā)突變的機(jī)理。5－BU有2種同分異構(gòu)體：酮式——構(gòu)造與T相似，與A配對(duì)，常見。烯醇式——構(gòu)造與C相似，與G配對(duì)，稀有。使得DNA上原來的A－T對(duì)轉(zhuǎn)變?yōu)镚－C對(duì)從而體現(xiàn)出突變性狀，這種突變性狀是可穩(wěn)定遺傳的，故在后來多次無BU的培養(yǎng)液中，仍保持突變性。因此，使DNA上原來的G、C對(duì)轉(zhuǎn)換成A、T對(duì)。（b）過程完全是（a）的回復(fù)，闡明由BU引發(fā)的突變可用BU來復(fù)回。由于BU重要以酮式存在，烯醇式構(gòu)造較為少見。因此，發(fā)生（b）的概率＜（a）的概率。這兒也可較好闡明正向突變的概率，普通要不不大于回復(fù)突變的概率。另外，尚有5－氟尿嘧啶，5－氯尿嘧啶以及它們的脫氧核苷。2－氨基嘌呤等堿基類似物均可引發(fā)堿基轉(zhuǎn)換而造成突變。是一種很有效的誘變劑，已知能夠引發(fā)諸多生物的突變。例如，煙草花葉病毒、大腸桿菌、含有氧化脫氨作用。=1\*GB3①使A氧化脫氨，成為次黃嘌呤（HyPoxanthine）H，H與C配對(duì)例如，原黃素、吖啶橙、吖啶黃和吖黃素。這些染料分子均含吖啶環(huán)，其大小與堿基對(duì)差不多，可嵌入DNA的堿基對(duì)之間，使DNA雙鏈歪斜，成果將造成不等交換，產(chǎn)生了兩個(gè)重組子中，一種多出堿基對(duì)，另一種則少了堿基對(duì)。（1）紫外線的致突作用紫外線是一種電磁波，其能量很?。?－5eV），穿透力弱，局限性以引發(fā)物質(zhì)的電離。太陽光中含有紫外線，現(xiàn)在通過微生物誘變的研究，對(duì)紫外線的作用機(jī)理己有較深的認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)證明，紫外線（UV）的生物學(xué)效應(yīng)重要是通過直接或間接作用引發(fā)DNA變化而造成的。DNA構(gòu)造變化的形式有諸多：=1\*GB3①DNA鏈的斷裂。=2\*GB3②DNA分子內(nèi)和分子間的交聯(lián)。=3\*GB3③DNA與蛋白質(zhì)的交聯(lián)。=4\*GB3④胞嘧啶的水合作用。=5\*GB3⑤嘧啶二聚體的形成（TT、CC、TC）。（二）堿基替代對(duì)遺傳信息傳遞的影響單對(duì)堿基替代的成果變化了一種密碼子，從而引發(fā)對(duì)應(yīng)氨基酸的序列的變化，按它們對(duì)氨基酸序列影響不同，可分為三種狀況：1、同義突變：是指堿基替代的成果沒有變化氨基酸的密碼子的突變。2、錯(cuò)義突變：是指堿基替代的成果引發(fā)氨基酸序列變化的突變，為錯(cuò)義突變。堿基替代的成果，使對(duì)應(yīng)的多肽鏈的氨基酸序列發(fā)生變化。由于多肽鏈中的氨基酸序列決定了蛋白質(zhì)的一級(jí)構(gòu)造，因此諸多錯(cuò)義突變（決不是全部）造成蛋白質(zhì)的部分或全部失活，從而體現(xiàn)出突變性狀。3、無義突變：是指堿基替代的成果使某種氨基酸的密碼子變成終止密碼子（UAG、UGA、UGG）。使多肽合成到此中斷，形成的是一無活性的多肽片斷，這種突變叫無義突變。終止密碼——UAG、UAA、UGA，它們不編碼任何氨基酸，又叫無義密碼。當(dāng)堿基替代變化了mRNA上的一種密碼子，而變化了的密碼子正好是三個(gè)無義密碼UAG、UGA、UAA中的任一種時(shí)，就出現(xiàn)無義突變。如無義突變出現(xiàn)在基因中間，轉(zhuǎn)譯進(jìn)行到無義密碼子，肽鏈的延長停止，產(chǎn)生的是一無活性的多肽片斷。例如：堿基替代→引發(fā)錯(cuò)義突變→造成蛋白質(zhì)構(gòu)造和功效的變化→突變性狀。人類血紅蛋白?。犘渭?xì)胞貧血癥。由隱性突變基因Hbs控制。HbsHbs——缺O(jiān)2時(shí)，紅細(xì)胞都成鐮刀形，其紅細(xì)胞含有不正常的血紅蛋白，叫血紅蛋白s（Hbs）。HbAHbA（正常）——紅細(xì)胞呈園盤形，紅細(xì)胞內(nèi)含正常的血紅蛋白為HbA。后來又發(fā)現(xiàn)另二種異常的血紅蛋白，分別叫HbSiriraj、HbLuhe。HbA、HbS、HbC它們有何差別呢？我們懂得，每個(gè)成人血紅蛋白分子都有4條多肽鏈構(gòu)成，即為α2β2。α鏈含141氨基酸，β含146個(gè)氨基酸。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)三種血紅蛋白的差別，僅在于β鏈的某一段上有一種氨基酸不同?，F(xiàn)把β鏈的N端從氨基酸開始的一端的幾個(gè)氨基酸列出來?？纯茨膫€(gè)氨基酸被替代了。例如：DNA（正常）mRNAUACAGUCCUACAGAA酪絲脯蘇谷如果第二密碼子插入一堿基G：UACAGGUCCUACAGA酪精絲酪精使得從突變點(diǎn)下列全部密碼編組發(fā)生變化，成果轉(zhuǎn)譯出的肽鏈的氨基酸序列完全不同原來的。在自發(fā)突變中，移碼突變占有很大的部分，但能夠誘發(fā)移碼突變的誘變劑現(xiàn)在懂得還不多，研究得較清晰的重要是吖啶類染料。例如，原黃素、吖啶橙、吖啶黃和吖黃素。這些染料分子均含吖啶環(huán)，其大小與堿基對(duì)差不多，可嵌入DNA的堿基對(duì)之間，使DNA雙鏈歪斜，成果將造成不等交換，產(chǎn)生了兩個(gè)重組子中，一種多出堿基對(duì)，另一種則少了堿基對(duì)。1、增變基因：是指基因組中某些基因的突變可使整個(gè)基因組的突變率明顯提高，故把這些基因叫增變基因。這類基因重要有兩類：一是DNA聚合酶的各個(gè)基因，如果這類基因突變，則使DNA多聚酶的3′－5′校對(duì)功效減少或喪失，這樣就會(huì)使其它基因的突變率提高。2、突變熱點(diǎn)從理論上講，DNA分子上任何堿基都能發(fā)生突變，其概率相似，但事實(shí)上DNA分子上不同部位其突變率不同。例如：S.Benier運(yùn)用多個(gè)誘變劑解決T4－phage，選出約1500個(gè)rII基因的突變體?，F(xiàn)已知rIIA涉及1800bp，rIIB含850bp。通過遺傳學(xué)法分析突變在不同位點(diǎn)上的分布狀況。發(fā)現(xiàn)：rIIA有200個(gè)突變位點(diǎn)。rIIB有108個(gè)突變位點(diǎn)?？梢娂鸿b別出的位點(diǎn)數(shù)大大＜核苷酸對(duì)數(shù)（堿基對(duì)數(shù)）。突變位點(diǎn)在基因內(nèi)的分布并不是平均的，許多位點(diǎn)上沒有突變型或突變型極少，而在某些位點(diǎn)上突變型諸多，其突變率大大高于平均數(shù)，這些突變率大大高于平均數(shù)的突變位點(diǎn)叫突變熱點(diǎn)?，F(xiàn)已懂得，形成突變熱點(diǎn)的最重要因素是5－甲基胞嘧啶（MeC）存在。MeC在誘變劑的作用下氧化脫氨形成T（T是DNA的正常成分，于是形成T-G的錯(cuò)配