十章节突变和组机理

1、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。atatabugbuatabugcgcgbuabuabugcgcat2-氨基嘌呤(2-aminopurine)可取代

2、腺嘌呤与t配对ataptatatapcgcapt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rnacdna整合入宿主dna新病毒azt在病毒rnadna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。ahhno2cuhno2ghno2xcgnauaat

3、atnahccg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(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gcat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

4、lating 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tacga atcgggtattatgct tagcccataatacga atcgggtattatgct tagcccataacg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

5、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 at g c a tafb1a c t at g c a t复制a c g t at g c a ta c t at g a a t复制a c t t at g a a t 基因突变

6、与氨基酸顺序同义突变(same sense mutation)：密码子发生改变，但所编码的氨基酸不变。错义突变(missense mutation)：dna中碱基对替换，使mrna的某一密码子改变，由它所编码的氨基酸不同。很多错义突变造成蛋白质的部分或完全失活，从而表现出突变性状。无义突变(nonsense mutation)：碱基替换改变了mrna上的一个密码子，成为3个密码子uag，uaa和uga中的一个时，就出现无义突变。 突变热点(hot spots of mutation) 和增变基因(mutator genes)突变位点在基因内的分布并不是随机的，某些位点上突变型很多，其突变率大大

7、高于平均数。这些位点就称为突变位点。形成突变位点的最主要原因是5-甲基胞嘧啶(mec)的存在。 mec诱变剂氧化脱氨t短的重复序列也容易形成突变热点。因为这些地方容易发生插入或缺失，这是由于dna复制时发生模板链与新生链之间碱基配对的滑动造成的。增变基因(mutator genes)：基因组中某些基因的突变可使整个基因组的突变率明显上升，这类基因称为增变基因。增变基因主要有两类：dna多聚酶的各个基因和dam基因。dna多聚酶基因突变多聚酶的35校对功能丧失或降低 dam基因突变错配修复功能丧失10.2 重组的分子基础10.2.1 非相互重组(non-reciprocal recombinat

8、ion)特点：1. 重组的产物不互补，遗传信息不对称交流。 2. 等位基因严重偏离孟德尔比率。基因转换(gene conversion)neurospora 的 杂交子囊类型 子囊类型分裂类型mi mi mii mii mii mii非交换型交换型neurospora 中 pdxp pdx 杂交，其中个子囊的结果孢子对第一对第二对第三对第四对子囊 pdxp pdx pdx pdx pdxp pdxp pdxp pdx pdx pdxp pdx pdx pdxpdxppdxpdxppdxpdxpdxpdxppdxppdxpdxp基因转变：在减数分裂过程中，一个等位基因转变为另一等位基因的现象。特

9、征：具高保真性，即转换后的等位基因与转换者完全相同。转换事件往往与邻位的交换事件相伴而生。交换频率比转换频率高好几倍，且涉及到相同的染色单体。转换会提高相邻交换的负干涉系数。极性化分离。减数后分离(post-meiotic segregation)：其异常分离在重组过程中形成的杂合双链dna分子没有得到及时较正，在随后有丝分裂中随着dna复制和染色单体分裂所致。olive等对粪生粪壳菌(soxdoria fimicola)的研究：ga ga如果染色体中每一条双链都是纯合互补，则减数分裂产生的 4 个子囊孢子再经一次有丝分裂产生的 8 个孢子不论是否发生重组都应当是相同的基因型成对排列。因此异常

10、分离一定是有异源上链的存在。这种异常分离是有丝分裂的产物，故称为减数后分离。遗传重组的机制5.3.1 交叉型学说(chiasmatype theory)1909年由janssens 提出5.3.2 模板选择假说(copy choice hypothesis)1955年由lederberg提出特点：不主张交换是断裂、再接过程交换是断裂、再接的过程噬菌体dnaa品系+ +c mib品系复感染轻培养13c 和 15n 重标记12c 和 14n 轻标记裂解，密度梯度离心c +c mi+个体必定是通过两个标记基因之间发生交换而产生的。由于mi+位于标记轻链的末端所以重组后代的染色体大部分是是重标记。holliday 模型(hybrid dna model)robin holliday于1964年提出了重组的杂合dna模型a ba ba ba ba ba ba ba ba ba babababababababababababababab横切纵切a g+a g+a ga g 44正常分离未重组，无异源双链a g+a ga ga g+a g+a ga g+a ga g+a g+a g部分校正 53异常分离half