基因突变和损伤DNA的

第三章基因突变和DNA的修复

在微生物中，突变是经常发生的，学习和掌握突变的规律，不但有助于对基因定位和基因功能等基本理论问题的了解，而且还为微生物选种、育种提供必要的理论基础,同时对于致癌物质的检测也有重要意义。突变的意义

突变是指遗传物质突然发生稳定的可遗传的变化。它有两个意义：

一是指与野生型不同的个体所携带和传递的基因组变异结构，这种变异结构可以是基因水平的，也可以是染色体水平的；另一个意义是指上述变异结构发生的过程，对微生物来讲，基因突变最常见，最重要，而由于重组或附加体等外源遗传物质的整合而引起DNA的改变，则不属突变的范围。

突变的类型是多种多样，从突变涉及的范围，可以把突变分为基因突变染色体畸变第一节基因突变的类型和规律

●染色体突变（Chromosomemutation

）chromosomenumber

chromosomestructure

●核苷酸突变（

dNtpointmutation）突变(mutation)：可以通过复制而遗传的DNA结构的任何永久性改变遗传状态1染色体畸变，又称染色体突变

包括染色体结构和数目的改变。染色体结构改变：是一些不发生染色体数目变化而在染色体上有较大范围结构改变的变异，是由DNA(RNA)的片段缺失、重复或重排而造成染色体异常的突变。

其中包括以下变化：一、从突变涉及范围，可以把突变分为基因突变和染色体畸变。（1）染色体结构的改变(P40图4－4）一是易位，指两条非同源染色体之间部分相连的现象。它包括一个染色体的一部分连接到某一非同源染色体上的单向易位以及两个非同源染色体部分相互交换连接的相互易位。二是倒位，指一个染色体的某一部分旋转180度后以颠倒的顺序出现在原来位置的现象。三是缺失，指在一条染色体上失去一个或多个基因的片段，这是造成畸变的缺失。四是重复，指在一条染色体上增加了一段染色体片段，使同一染色体上某些基因重复出现的突变。发生染色体畸变的微生物往往易致死，所以微生物中突变类型的研究主要是在基因突变方面。

（2）染色体数目的改变单倍体：含生存必需的最低限度基因群的一组染色体双倍体多倍体非整倍体：由于突变和重组造成整倍体和非整倍体的染色体数目变化一般都是在减数分裂和有丝分裂过程中由于环境因素异常的影响造成的。2基因突变，又称点突变。

是发生于一个基因座位内部的遗传物质结构变异。往往只涉及一对碱基或少数几个碱基对。点突变可以是碱基对的替代，也可以是碱基对的增减。前者可分为转换和颠换。转换是指一种嘌呤—嘧啶对变为另一种嘌呤—嘧啶对，或一种嘧啶—嘌呤对变为另一种嘧啶—嘌呤对；颠换是指一种嘧啶—嘌呤对变为另一种嘌呤—嘧啶对，或反过来一种嘌呤—嘧啶对变为另一种嘧啶—嘌呤对。上述两种碱基的替代突变改变了遗传密码的结构和该密码所编码的氨基酸。碱基对的增减则造成增减变异点以后全部密码及其编码的氨基酸，所以称为移码突变。

第二节突变的表型效应

形态突变型：指发生细胞形态变化或引起菌落形态改变的那些突变型。包括影响细胞形态的突变型以及影响细菌、霉菌、放线菌等的菌落形态以及影响噬菌体的噬菌斑的突变型。例如细菌的鞭毛、芽孢或荚膜的有无，菌落的大小，外形的光滑或粗糙及颜色的变异；放线菌或真菌产孢子的多少，外形及颜色的变异；噬菌斑的大小和清晰程度的变异等。

致死突变型

指由于基因突变而造成个体死亡的突变类型，造成个体生活力下降的突变型称为半致死突变型。一个隐性的致死突变基因可以在二倍体生物中以杂合状态保存下来，可是不能在单倍体生物中保存下来，所以致死突变在微生物中研究得不多。

条件致死突变型

这类突变型的个体只是在特定条件，即限定条件下表达突变性状或致死效应，而在许可条件下的表型是正常的。广泛应用的一类是温度敏感突变型，这些突变型在一个温度中并不致死，所以可以在这种温度中保

存下来；它们在另一温度中是致死的，通过它们的致死作用，可以用来研究基因的作用等问题。

营养缺陷突变型

是一类重要的生化突变型。是指某种微生物经基因突变而引起微生物代谢过程中某些酶合成能力丧失的突变型，它们必须在原有培养基中添加相应的营养成分才能正常生长繁殖。这种突变型在微生物遗传学研究中应用非常广泛，它们在科研和生产中也有着重要的应用价值。抗性突变型

是指一类能抵抗有害理化因素的突变型，细胞或个体能在某种抑制生长的因素(如抗生素或代谢活性物质的结构类似物)存在时继续生长与繁殖。根据其抵抗的对象分抗药性、抗紫外线、抗噬菌体等突变类型。这些突变类型在遗传学基本理论的研究中非常有用，常以抗性突变为选择标记，特别在融合试验、协同转染实验中用得最多。抗性突变型的产生是细菌和抗性因子长期接触得到驯化而产生的，还是细菌本身具有抗性突变基因？P44图4－9和图4－10抗原突变型

是指细胞成分，特别是细胞表面成分如细胞壁、荚膜、鞭毛的细致变异而引起抗原性变化的突变型。

其它突变型

如毒力、糖发酵能力、代谢产物的种类和数量以及对某种药物的依赖性等的突变型。这几类突变型并不是彼此排斥的。营养缺陷型也可以认为是一种条件致死突变型，因为在没有补充给它们所需要的物质的培养基上它们不能生长。某些营养缺陷型也具有明显的形态改变。例如粗糙脉胞菌和酵母菌的某些腺嘌呤缺陷型分泌红色色素。所有的突变型可以认为都是生化突变型，最为常见的是营养缺陷型。抗药性突变也是微生物遗传学中常用的一类生化突变型。因为任何突变，不论是影响形态的或是致死的，都必然有它的生化基础。突变型的这一区分不是本质性的。突变所引起的遗传信息的改变

错义突变造成一个不同氨基酸的置换。同义突变突变后编码的氨基酸与野生型的氨基酸相同。无义突变突变后形成终止密码子，使蛋白质合成提前结束。按突变的条件和原因划分突变可以分为自发突变和诱发突变。自发突变

是指某种微生物在自然条件下，没有人工参与而发生的基因突变。在过去相当长的时间里，人们认为自发突变是由于自然界中存在的辐射因素和环境诱变剂所引起的。然而深入研究表明这种看法不够完全。绝大多数的自发突变起源于细胞内部的一些生命活动过程，如遗传重组的差错和DNA复制的差错，这些差错的产生与酶的活动相关联。自发突变率为10-8左右。

影响基因的自发突变率的因素DNA复制中的碱基错配、跳格，DNA聚合酶结构变异等均是提高自发突变的原因。在序列相似的DNA片段间的重组过程中，特别容易发生重组差错，从而造成一个或几个碱基的重复和缺失；基因重组是由重组酶来催化的，重组酶结构的变异也会影响基因的自发突变率。总之，各种DNA复制和基因重组过程有关的酶和蛋白，对维持生物基因自发突变率起着重要的，决定性的作用。

诱发突变

是利用物理的或化学的因素处理微生物群体，促使少数个体细胞的DNA分子结构发生改变，基因内部碱基配对发生错误，引起微生物的遗传性状发生突变。凡能显著提高突变率的因素都称诱发因素或诱变剂。

遗传学上常用的几个突变株营养缺陷型突变株：指由于代谢障碍而成为必须添加某种物质才能生长的突变株。温度敏感突变株：指可在某一温度下生长而在另一温度下不能生长的突变株。抗性突变株：指对某种药物具有一定抵抗能力的突变株。基因突变的特点（规律）

在生物界中由于遗传变异的物质基础是相同的，因此显示在遗传变异的本质上也具有相同的规律，这在基因突变的水平上尤其显得突出。

自发性

由于自然界环境因素的影响和微生物内在的生理生化特点，在没有人为诱发因素的情况下，各种遗传性状的改变可以自发地产生。

稀有性

自发突变虽然不可避免，并可能随时发生，但是突变的频率极低，一般在10-6~10-9之间。

诱变性

通过各种物理、化学诱发因素的作用，可以提高突变率，一般可提高10~106倍。

突变的结果与原因之间的不对应性

即突变后表现的性状与引起突变的原因之间无直接对应关系。例如抗紫外线突变体不是由紫外线而引起，抗青霉素突变体并也不是由于接触青霉素所引起。

独立性

在一个群体中，各种形状都可能发生突变，但彼此之间独立进行。

稳定性

突变基因和野生型基因一样，是一个相对稳定的结构，由此而产生的新的遗传性状也是相对稳定的，可以一代一代地传下去。

可逆性

原始的野生型基因可以通过变异成为突变型基因，此过程称为正向突变；相反，突变型基因也可以恢复到原来的野生型基因，称回复突变。实验证明任何突变既有可能正向突变，也可发生回复突变，二者发生的频率基本相同。一些细菌的抗性突变的突变率第三节回复突变和抑制突变p45一正向突变、回复突变和抑制突变正向突变：改变了野生型性状的突变。回复突变：突变体发生二次突变，并恢复了所失去的野生型性状。抑制突变：绝大多数回复突变不是原位回复突变，而是抑制突变，即原来位点的突变依然存在，而它的表型效应被基因组中第二位点的突变所抑制。抑制突变发生的部位基因内抑制突变：抑制突变发生在正向突变的基因中基因间抑制突变：抑制突变发生在正向突变基因外的其它基因中wildtypemutant(表现型)正向突变(lowF.)回复突变(verylowF.正向的1／10)间接抑制突变:不恢复正向突变基因蛋白质产物的功能,而是通过改变其它蛋白质的性质或表达水平而补偿原来突变造成的缺陷,从而恢复野生型野生表型恢复作用的性质直接抑制突变:通过恢复或部分恢复原来突变基因产物蛋白质的功能而恢复野生表型二回复突变的分子机制a)AGC(Ser)ACC(Thr)AGC(Ser)b)AGC(Ser)AGG(Arg)AGT(Ser)c)AGC(Ser)AGG(Arg)

GGG(Gly)ifSer≈Gly

1基因内抑制突变：发生在正向突变的基因之中。错义突变：第二位点引起的基因内校正密码子间两次错义突变的互补三、抑制突变的分子机制错义突变移框突变错义突变造成野生型表型的丧失－－－部分原因在于影响到蛋白质的空间结构(正负电荷、疏水作用)（1）错义突变错义突变所造成的野生型的丧失部分原因可能是蛋白质空间结构突变点氨基酸的残基与分子内其他部位的氨基酸残基的相互作用

相互作用

静电吸引作用（图4－11（a））疏水作用（图4－11（a））氢键基因内抑制突变表现为温度敏感型a、静电作用b、疏水作用---UGG174----------GGA210---(w.t.)(K)(G)回复突变(C)

（G）----UGG174-----------GGA210--------UGG174----------GGA210--------UGC174-----------GAA210----活性结构无活性结构CA无活性结构

(K)(E)（2）移码突变移码突变的回复突变几乎全是基因内抑制突变，即由新的移码突变来校正。移框突变的抑制突变(基因内第二点的插入或缺失)2基因间抑制突变（1）无义抑制突变（2）错义抑制突变（3）移码抑制突变抑制突变发生在tRNA基因或与tRNA功能有关的基因（抑制基因）a基因间无义抑制突变突变的tRNA的基因产物，其密码子能够和无义密码子互补，则能将一个氨基酸安插在突变的无义密码子处，合成完整的蛋白质，（1）基因间的无义抑制突变（Nonsensesuppressor）野生型UAG、UGA、UAA－－－三种无义抑制50％赭石型无义抑制tRNA产生的几率很低，且抑制效率很低（2）基因间错义抑制突变蛋白质链上一个氨基酸A另一个氨基酸B蛋白质失活突变的tRNA基因错误的tRNA反密码子AGAUCUArgGlyGGACCUUCUGlyCCUGly（2）基因间的错义抑制突变(Missensesuppressor)Gly（3）基因间移码抑制突变突变的tRNA基因错误的tRNA反密码子（3）基因间移框抑制突变总结：基因内和基因间的错义（无义）、移框抑制突变均由相应的错义（无义）、移框突变抑制（4）温度敏感抑制突变和抑制增强突变温度敏感抑制突变抑制增强突变3基因间直接接抑制突变（1）通过恢复或部分恢复原来基因蛋白产物的功能表现型恢复为野生型（2）改变翻译性质的基因间抑制突变的作用4基因间间接抑制突变通过改变其它蛋白质的性质或表达水平而补偿原来突变造成的缺陷形式和内容多种多样，只要使某一突变基因产物在一定程度上完成其应有使命的其他基因突变都是基因间间接抑制突变如果原突变发生在编码蛋白的结构基因中，则突变机制如下：（1）两个亚基组成多亚基蛋白质复合体P48图4－13（2）ABC（3）生化反应被阻断时，反应被绕过。（4）产物积累

第四节增变基因和突变热点增变基因和突变热点p48突变热点从理论上讲，DNA分子上任何碱基都能发生突变，但实际上DNA分子上不同部分有着不同的突变率。突变位点在基因内的分布并不是随机的，许多位点上没有突变型或突变型很少，而在某些位点上突变型很多，其突变率大大高于平均数。这些位点就称为突变热点(hotspotsofmutations)。

例如S．Benzer利用各种诱变剂处理T4噬菌体，选出了大约1500个rⅡ基因的突变体。现在已知rⅡA包含1800个核苷酸对，rⅡB有850个核苷酸对。通过遗传学方法分析突变在不同位点上的分布情况，发现，ⅡA有200个突变位点，rⅡB有108个。可见已鉴别出来的位点数目大大少于核苷酸对的数目。增变基因概念是指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，因此把这些基因称为增变基因(mutatorgenes)。种类一是DNA多聚酶的各个基因，如果这类基因突变，则使DNA多聚酶的3‘→5’校对功能丧失或降低，这样就会使其他基因的突变率升高；另一个是dam基因和mut基因，如果该基因突变，则错配修复功能丧失、引起突变率的升高。

1突变体的形成突变体的形成（过程）A：诱变剂与DNA接触之前B：突变发生过程C：实变体的形成A诱变剂与DNA接触之前可能与诱变剂扩散速度快慢、诱变效应、杀伤力强弱以及细胞壁的结构组成成分与细胞的生理状态有关。B：突变发生过程与DNA是否处于复制有关DNA复制的活跃程度与某些营养条件及细胞生理状态有关，因为DNA复制需要以蛋白质合成作基础。C：实变体的形成要经过复制才能形成突变体复制过程中修复系统会对突变的DNA进行修补，还有校正机能的作用和一系列酶反应都有可能使突变的DNA复原，以保证生物自身正确地繁衍后代及遗传物质的相对稳定。表型延迟突变所产生的新基因型遗传特性不能在当代出现，必须经两代以上的繁殖复制才能出现。原因有三：A：诱变剂性质和细胞结构B：多核细胞形成杂核细胞C：原因基因产物的影响A：诱变剂性质和细胞壁结构

诱变剂进入细胞的速度DNA分子发生结构变化需要反应时间B：多核细胞形成杂核细胞突变发生在多核细胞的一个核时杂核细胞若突变是隐性，需经过几代繁殖，才能出现纯核突变细胞C：原因基因产物的影响

基因突变失去合成原基因产物的能力第五节损伤DNA的修复，突变的修复

微生物能以多种形式去修复被紫外线损伤后的DNA，主要方式有：光复活；切除修复；重组修复；紧急呼救修复等。

一.光复活作用（光修复）

光复活作用经紫外线照射后的微生物暴露于可见光下时，可明显的降低其死亡率的现象称为光复活作用。原因：是可见光所激活的酶在起作用。经紫外线照射后形成胸腺嘧啶二聚体的DNA分子，在黑暗中会与一种光激活酶结合形成复合物，当再暴露在可见光下时，复合物会因获得光能而使酶与DNA分子解离，从而使胸腺嘧啶二聚体重新分散成两个胸腺嘧啶单体，同时光激活酶也从复合物中释放出来。phR471aaphotoreactivation----TT--------AA--------TT--------AA--------TT--------AA--------TT--------AA----

Beforereplication&Error-free

400nmBluelight&phRgene(photo-reactivationenzyme)可见光激活由于微生物中一般都存在着光复活作用，因此用紫外线照射菌液时，要在红灯下进行操作处理，然后再于暗室中或用黑布包起来培养。二.错配修复甲基化引导的错配修复系统：特异性不强。能修复DNA双链结构的任何轻微损伤。重大损伤靠其他方式修复。三、切补修复

（复制前修复）包括3个步骤：损伤部位的识别；损伤部位被切除；完成修复。修复过程需要的酶不需要光的激活，所以叫暗修复。但是黑暗不是必要条件。能修复紫外线引起的损伤，也能修复电离辐射和化学诱变剂造成的损伤。包括两个类型：核苷酸切除修复、碱基切除修复。修复过程p50图4－15整个修复过程是在四种酶的协同作用下进行的将胸腺嘧啶切除的

DNA损伤修复：核酸内切酶胸腺嘧啶在胸腺嘧啶二聚体的5’一侧切开一个3’-OH和5’-P的单链缺口；核酸外切酶从5’-P至3’-0H方向切除二聚体；cDNA聚合酶以DNA的另一条互补链作模板，从原有链上暴露的3’-0H端起逐渐延长，重新合成一段缺损的DNA链；通过连接酶的作用，把新合成的那段DNA

的3’-OH末端与原来的5’-P末端相连接，形成一个完整的双链结构。

四.重组修复P51图4－16必须在DNA进行复制的情况下才能进行，复制后损伤才得以修复，因而又叫复制后修复。重组修复可以在不切除胸腺嘧啶二聚体的情况下，以带有二聚体的这一单链为模板而合成互补单链，可是在每一个二聚体附近留下一个空隙。一般认为通过染色体交换，空隙部位就不再面对着胸腺嘧啶二聚体而是面对着正常的单链，在这种情况下DNA多聚酶和连接酶便能起作用而把空隙部分进行修复。

母链中的损伤部位并未被切除，损伤部位的切除仍需要再一次的切除修复，或经一定代数的增殖以后损伤的部位逐渐被稀释，最终不影响细胞的正常生长和繁殖。

重组修复五、交联修复

两条链上的碱基通过共价键结合在一起。许多理化因子可以造成交联。核苷酸切除修复与重组修复结合起来能修复这种损伤。上述方法单一使用不能修复。较大面积达重大损伤用这种方法修复。

许多能造成DNA损伤或抑制复制的处理会引发细胞内一系列复杂的诱导反应，成为应急反应（sos)。

SOS修复允许新生的DNA链越过胸腺嘧啶二聚体而生长，但使保真度降低。是一个错误潜伏的过程。所以这种方法是生物在不利环境下求生的一种功能。六、紧急呼救(SOS)修复系统

这是细胞经诱导产生的一种修复系统。它的修复功能依赖于某些蛋白质的诱导合成，而且这些蛋白质是不稳定的。SOS修复功能和细菌的一系列生理活动有关，如细胞的分裂抑制、λ噬菌体的诱导释放，以及引起DNA损伤的因素和抑制DNA复制的许多因素都能引起SOS反应。倾向错误的sos修复适应性修复机制细胞壁蛋白质.氨基酸干扰酶活性因素体内修复系统分离.生理延迟诱导剂进入细胞诱导剂接触细胞质造成前突变引起突变突变表现型的表现第六节诱变剂和诱变机制凡能提高突变率的任何理化因子，都可称为诱变剂。突变率比自发突变的频率要高。常用诱变剂有两大类：物理诱变剂和化学诱变剂。常用的物理诱变剂有紫外线、x射线、γ射线(如Co60等)、等离子、快中子、α射线、β射线、超声波等。常用的化学诱变剂有碱基类似物、烷化剂、羟胺、吖定类化合物等。

一、物理诱变剂物理诱变剂也叫辐射，分为电离辐射和非电离辐射。（一）电离辐射的诱变作用

电离辐射(如X射线、γ射线等)后带有较高的能量，能引起被照射物质中原子的电离，故称电离辐射。关于电离辐射的诱变作用机理还没有像那些化学诱变剂和紫外线那样清楚，因为电离辐射对生物作用的全过程是一系列很复杂的连锁反应过程。电离辐射作用过程现在通常把电离辐射作用于生物的全过程分为几个阶段：①物理学阶段，即能量从辐射源传递到生物的细胞内，使细胞内各种分子发生电离和激发。②物理化学阶段，这是贮存能量的迁移和生物大分子损伤形成的辐射化学过程。在这过程中，能产生许多化学性状特别活跃的自由基和自由原子，其中水分子产生的离子对一系列复杂的反应起重要的作用。③生物化学阶段。这是上一阶段中产生的自由基和自由原子继续相互作用，并和它周围的物质起反应，特别是和核酸及蛋白质起反应，造成这些大分子的损伤。④由于生物大分子的损伤进一步引起结构变异，特别是由于染色体的损伤，使染色体发生断裂和重接而产生染色体的各种结构变异，而DNA分子结构中碱基的变化则造成基因突变。有实验表明，X射线处理纯的核苷酸碱基，能引起嘌呤及嘧啶的降解，腺嘌呤被脱氨基而变成次黄嘌呤，部分胞嘧啶脱氨基而变成尿嘧啶。胸腺嘧啶受到破坏，但不像在紫外线作用下那样形成二聚体。在微生物中的DNA，可被电离辐射随机降解，不像紫外线那样有选择性。

（二）非电离辐射非电离辐射中紫外线是一种使用最早、使用时间最长、应用广泛、效果非常明显的诱变剂。诱发突变的波长：200-300nm，最有效的是253.7nm。30w紫外灯右边效果差，15w紫外灯右边效果好。紫外线的杀菌效果受处理时间、波长的影响紫外线(ultravioletlight，UV)能使DNA产生很多光生成物。有两种不同的光生成物，一种发生在相邻的两个嘧啶之间——环丁烷嘧啶光二聚体，另一种是6-4光生成物。其中胸腺嘧啶二聚体是重要的一种损伤。实验证明，经UV照射的胸腺嘧啶溶液的吸收光谱与原来不一样。说明它的结构已发生变化。经分析测定，它们已变成胸腺嘧啶二聚体。当UV照射后，先是两个胸腺嘧啶的双链变成单链，然后两个胸腺嘧啶分子连接起来，形成一个胸腺嘧啶二聚体。胸腺嘧啶二聚体的形成胸腺嘧啶二聚体通常发生在同一DNA链上两个相邻的胸腺嘧啶之间，也可以发生在两个单链之间，这种二聚体是很稳定的。如果它发生在两链之间，就会由于它的交联而阻碍双链的分开，从而影响复制；如果它发生在同一链的两个相邻胸腺嘧啶之间，就会阻碍腺嘌呤A的正常掺入作用，复制时就会在此处突然停止，并随意掺入别的碱基，结果在新合成的链上的碱基顺序发生了改变，因而引起突变。紫外线引起的突变包括各种形式的转换和颠换。在二聚体的3'端插入一个错误碱基，通常的二聚体为5'-CC-3'和5'-TC-3'，所以C→T转换最为常见。紫外线还能引起缺失、重复和移码突变。这些突变可能是紫外线的直接作用、间接作用和SOS系统共同作用的结果。诱变因素的类型及诱变功能二、化学诱变剂

化学诱变剂可以通过下列3种机制来诱发突变（1）对嘌呤和嘧啶碱基进行化学修饰，从而改变他们的氢键特性；（2）作为碱基类似物起作用；（3）作为插入因子起作用。化学诱变剂化学诱变剂的种类很多，根据它们对DNA的作用机制，可以分为三大类：第一类是烷化剂；第二类是一些碱基类似物；第三类是吖啶类。（一）碱基类似物某些化学物质和正常的含氮碱基在结构上非常类似，有时它们会替代正常碱基而掺入DNA分子，一旦这些碱基类似物进入DNA后，由于它们的配对能力不同于正常碱基，便引起DNA复制过程中其对应位置上插入不正确碱基。例如5-溴尿嘧啶(BU)和5-溴脱氧尿苷(BrdU)是胸腺嘧啶(T)的结构类似物。当细菌在含有BU的培养基中培养时，一部分DNA中的T便被BU所取代，并引起一部分细菌的突变。由于BU有两种互变异构体，一种是酮式结构(第6位上有一个酮基)，它可以代替T而掺入DNA，并与A配对；当BU发生互变异构成为烯醇式(第6位上是一个羟基)后，就更容易和G配对。在通常情况下以酮式状态存在，但由于溴原子的电子拉力的影响，有时也以烯醇式状态存在。当BU先以酮式状态掺入DNA，继而又变成烯醇式时，那么通过进一步的复制，就使DNA中原来的A-T对变成G-C对。根据同样的道理也可以引起G-C向A-T的转换，通过BU的互变异构显示出它的诱变活性。据研究，BU可以使细菌的突变率提高近万倍之多。5-BU变构5—BU的酮式和烯醇式结构除了BU外，还有5-溴脱氧尿苷、5-氟尿嘧啶、5-氯尿嘧啶以及它们的脱氧核苷。其中另一种被广泛应用的碱基类似物是2-氨基嘌呤(2-AP)，它是一种腺嘌呤的类似物，它可和胸腺嘧啶配对。当2-AP以和胸腺嘧啶配对形式进入DNA后，它可再和胞嘧啶配对，从而产生A-T→G-C的转换，或当2-AP以和胞嘧啶配对形式进入DNA后再和胸腺嘧啶配对后产生G-C→A-T的转换。遗传研究表明2-AP像5-BU一样，特异性地引起转换。2-APT2-APC2-AP的不同配对性质（二）烷化剂某些诱变剂并不掺入DNA，而是通过改变碱基的结构从而引起特异性错配，如某些烷化剂。烷化剂是一类具有一个或多个活性烷基的化合物。活性烷基很不稳定，能转移到其他分子的电子密度较高的位置上，并置换其中的氢原子，使其成为高度不稳定的物质。

烷化剂是诱变育种极其重要的一类诱变剂。烷化剂的种类很多，常见的有甲磺酸乙酯(EMS)、亚硝基胍(NG)和芥子气等。烷化剂根据其烷化作用分单功能、双功能、三功能的烷化剂，其中一些单功能烷化剂（如NG、EMS等）常被称为超诱变剂，它们虽然杀伤力较低但却有较强的诱变作用。烷化剂的诱变作用，主要是使DNA中的碱基发生烷化作用。例如EMS能使鸟嘌呤的N位置上带有乙基，成为7-乙基鸟嘌呤。这种鸟嘌呤不与胞嘧啶配对，而与胸腺嘧啶配对，故能使G-C转换成A-T。另外烷化剂还能诱发染色体畸变，由于染色体畸变常为辐射所诱发，所以这些物质又称为拟辐射物质。烷化剂的另一作用是脱嘌呤。例如烷基在鸟嘌呤N位上活化β-糖苷键而引起断裂，使嘌呤整个地从DNA链上脱下来，产生一个缺口。复制时，在与缺口对应的位点上就可能配上任何一个碱基，从而引起转换或颠换，而且，去嘌呤后的DNA也容易发生断裂，引起缺失或其他突变。

甲基璜酸乙酯修饰T和G（三）移码