第六章微生物的遺傳和變異詳解演示文稿當(dāng)前第1頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)優(yōu)選第六章微生物的遺傳和變異當(dāng)前第2頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)第一節(jié)微生物的遺傳當(dāng)前第3頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)通過3個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)證明了核酸（DNA和RNA）是遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)。1.肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象2.T4噬菌體感染實(shí)驗(yàn)3.植物病毒重建實(shí)驗(yàn)一、遺傳和變異的物質(zhì)基礎(chǔ)-DNA當(dāng)前第4頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)最早進(jìn)行轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的是F.Griffith（1928）。肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)當(dāng)前第5頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)S型菌落R型菌落有莢膜，致病的，菌落表面光滑（smooth）不形成莢膜，無致病性，菌落外觀粗糙（rough)當(dāng)前第6頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)當(dāng)前第7頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)1944年，和M.McCarty從熱死的S型S.pneumoniae中提純了可能作為轉(zhuǎn)化因子的各種成分，并在離體條件下進(jìn)行了轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)：當(dāng)前第8頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)當(dāng)前第9頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)只有S型細(xì)菌的DNA才能將S.pneumoniae的R型轉(zhuǎn)化為S型。而且，DNA純度越高，轉(zhuǎn)化效率也越高，直到只取用純DNA的6×10-8g的量時(shí)，仍有轉(zhuǎn)化能力。這就說明，S型菌株轉(zhuǎn)移給R型菌株的，決不是某一遺傳性狀（在這里是莢膜多糖）的本身，而是以DNA為物質(zhì)基礎(chǔ)的遺傳因子。當(dāng)前第10頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)二、核酸的結(jié)構(gòu)和復(fù)制核酸是一種多聚核苷酸，它的基本單位是核苷酸核苷酸由堿基、磷酸和戊糖組成當(dāng)前第11頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)兩類核酸的基本化學(xué)組成DNARNA嘌呤堿腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）嘧啶堿胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）戊糖D-2-脫氧核糖D-核糖酸磷酸磷酸當(dāng)前第12頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)戊糖當(dāng)前第13頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)堿基RNADNA

嘧啶環(huán)

嘌呤環(huán)尿嘧啶U胸腺嘧啶T胞嘧啶C鳥嘌呤G腺嘌呤A當(dāng)前第14頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)核苷當(dāng)前第15頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)核苷酸當(dāng)前第16頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)多聚核苷酸當(dāng)前第17頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)（一）DNA的結(jié)構(gòu)1953年，J.Watson和F.Crick在前人研究工作的基礎(chǔ)上，根據(jù)DNA結(jié)晶的X-衍射圖譜和分子模型，提出了著名的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，并對(duì)模型的生物學(xué)意義作出了科學(xué)的解釋和預(yù)測(cè)。當(dāng)前第18頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)DNA分子由兩條DNA單鏈組成。DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)是分子中兩條DNA單鏈之間基團(tuán)相互識(shí)別和作用的結(jié)果。雙螺旋結(jié)構(gòu)是DNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的最基本形式。當(dāng)前第19頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)（1）DNA分子由兩條多聚脫氧核糖核苷酸鏈(簡(jiǎn)稱DNA單鏈)組成。兩條鏈沿著同一根軸平行盤繞，形成右手雙螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋中的兩條鏈方向相反，即其中一條鏈的方向?yàn)?′→3′，而另一條鏈的方向?yàn)?′→5′。當(dāng)前第20頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)（2）嘌呤堿和嘧啶堿基位于螺旋的內(nèi)側(cè)，磷酸和脫氧核糖基位于螺旋外側(cè)。堿基環(huán)平面與螺旋軸垂直，糖基環(huán)平面與堿基環(huán)平面成90。角。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)當(dāng)前第21頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)（3）螺旋橫截面的直徑約為2nm，每條鏈相鄰兩個(gè)堿基平面之間的距離為0.34nm，每10個(gè)核苷酸形成一個(gè)螺旋，其螺矩（即螺旋旋轉(zhuǎn)一圈）高度為3.4nm。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)當(dāng)前第22頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)（4）兩條DNA鏈相互結(jié)合以及形成雙螺旋的力是堿基對(duì)所形成的氫鍵。堿基的相互結(jié)合具有嚴(yán)格的配對(duì)規(guī)律，即A與T結(jié)合，G與C結(jié)合，這種配對(duì)關(guān)系，稱為堿基互補(bǔ)。A和T之間形成兩個(gè)氫鍵，G與C之間形成三個(gè)氫鍵。在DNA分子中，嘌呤堿基的總數(shù)與嘧啶堿基的總數(shù)相等。當(dāng)前第23頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)當(dāng)前第24頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)大部分DNA具有雙螺旋結(jié)構(gòu)，亦稱為B型。小溝大溝5`3`5`3`當(dāng)前第25頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)當(dāng)前第26頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)微生物中的DNA葉綠體中含有環(huán)狀DNA線粒體中含有環(huán)狀DNA細(xì)菌等原核生物質(zhì)粒染色體1.DNA的存在方式當(dāng)前第27頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)遺傳物質(zhì)載體——染色體真核生物：染色體=DNA+組蛋白原核生物：染色體=DNA當(dāng)前第28頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)遺傳物質(zhì)載體——質(zhì)粒原核生物細(xì)胞中，染色體外的一種環(huán)狀DNA分子;并非細(xì)胞必須，僅與某些性狀有關(guān);常作為基因轉(zhuǎn)移的運(yùn)載工具.當(dāng)前第29頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)質(zhì)粒PlasmidpBR322當(dāng)前第30頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)基因：具有遺傳功能的DNA分子上的片段，平均1000個(gè)堿基對(duì),分子量約6.7×105Da。一個(gè)DNA分子中含有多個(gè)基因，不同基因堿基對(duì)的數(shù)量和排列序列不同，基因具有自我復(fù)制能力。根據(jù)基因的功能差異，可分為結(jié)構(gòu)基因、調(diào)節(jié)基因和操縱基因。2.基因-遺傳因子視頻資料：基因當(dāng)前第31頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)基因類別結(jié)構(gòu)基因 包括編碼結(jié)構(gòu)蛋白和酶蛋白的基因，也包括編碼阻遏蛋白和激活蛋白的基因。調(diào)控基因 包括調(diào)節(jié)基因、啟動(dòng)基因和操縱基因。當(dāng)前第32頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)操縱子J.Monod與F.Jacob當(dāng)前第33頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)（二）DNA的復(fù)制當(dāng)前第34頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)DNA的復(fù)制（以DNA為模板合成DNA）RNA的轉(zhuǎn)錄（以DNA為模板合成RNA）RNA的逆轉(zhuǎn)錄（以RNA為模板合成DNA）RNA的復(fù)制（以RNA為模板合成RNA）當(dāng)前第35頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)機(jī)制——半保留復(fù)制12保留了一半父代DNA成份父代DNA半保留復(fù)制子代DNA當(dāng)前第36頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)前導(dǎo)鏈連續(xù)復(fù)制滯后鏈不連續(xù)復(fù)制DNA復(fù)制為5`→3`半不連續(xù)復(fù)制。當(dāng)前第37頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)半保留——復(fù)制結(jié)果半不連續(xù)——復(fù)制過程當(dāng)前第38頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)三、DNA的變性與復(fù)性（一）核酸的變性核酸的變性是指核酸雙螺旋區(qū)的多聚核苷酸鏈間的氫鍵斷裂，變成單鏈結(jié)構(gòu)的過程。變性核酸將失去其部分或全部的生物活性。核酸的變性并不涉及磷酸二酯鍵的斷裂，所以它的一級(jí)結(jié)構(gòu)(堿基順序)保持不變。能夠引起核酸變性的因素很多。溫度升高、酸堿度改變、甲醛和尿素等的存在均可引起核酸的變性。當(dāng)前第39頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)利用紫外吸收的變化，可以檢測(cè)核酸變性的情況。天然狀態(tài)的DNA在完全變性后，紫外吸收(260nm)值增加25－40%.RNA變性后，約增加1.1%。這種現(xiàn)象稱為增色效應(yīng).當(dāng)前第40頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)DNA變性的特征DNA的變性過程是突變性的，它在很窄的溫度區(qū)間內(nèi)完成。因此，通常將引起DNA變性的溫度稱為融點(diǎn)，用Tm表示。一般DNA的Tm值在70-85C之間。DNA的Tm值與分子中的G和C的含量有關(guān)。G和C的含量高，Tm值高。因而測(cè)定Tm值，可反映DNA分子中GC含量，可通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：（G+C)%=(Tm-69.3)X2.44當(dāng)前第41頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)DNA變性當(dāng)前第42頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)當(dāng)前第43頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)（二）核酸的復(fù)性變性DNA在適當(dāng)?shù)臈l件下，兩條彼此分開的單鏈可以重新締合成為雙螺旋結(jié)構(gòu)，這一過程稱為復(fù)性。DNA復(fù)性后，一系列性質(zhì)將得到恢復(fù)，但是生物活性一般只能得到部分的恢復(fù)。DNA復(fù)性的程度、速率與復(fù)性過程的條件有關(guān)。將熱變性的DNA驟然冷卻至低溫時(shí)，DNA不可能復(fù)性。但是將變性的DNA緩慢冷卻時(shí)，可以復(fù)性。分子量越大復(fù)性越難。濃度越大，復(fù)性越容易。此外，DNA的復(fù)性也與它本身的組成和結(jié)構(gòu)有關(guān)。當(dāng)前第44頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)當(dāng)前第45頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)高溫變性緩慢冷卻熱復(fù)性急速冷卻復(fù)性失敗當(dāng)前第46頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)核酸的雜交熱變性的DNA單鏈，在復(fù)性時(shí)并不一定與同源DNA互補(bǔ)鏈形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，它也可以與在某些區(qū)域有互補(bǔ)序列的異源DNA單鏈形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。這樣形成的新分子稱為雜交DNA分子。DNA單鏈與互補(bǔ)的RNA鏈之間也可以發(fā)生雜交。核酸的雜交在分子生物學(xué)和遺傳學(xué)的研究中具有重要意義。當(dāng)前第47頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)核酸的雜交當(dāng)前第48頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)mRNA(信使RNA)MessengerRNA約占總RNA的5%。不同細(xì)胞的mRNA的鏈長(zhǎng)和分子量差異很大。它的功能是將DNA的遺傳信息傳遞到蛋白質(zhì)合成基地–核糖體。四.RNA的四種存在形式當(dāng)前第49頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)tRNA(轉(zhuǎn)移RNA)TransferRNA約占總RNA的10-15%。它在蛋白質(zhì)生物合成中起翻譯氨基酸信息，并將相應(yīng)的氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)到核糖體的作用。已知每一個(gè)氨基酸至少有一個(gè)相應(yīng)的tRNA。RNA分子的大小很相似，鏈長(zhǎng)一般在73-78個(gè)核苷酸之間。當(dāng)前第50頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)rRNA(核糖體RNA)RibosomeRNA約占全部RNA的80%，是核糖體的主要組成部分。rRNA的功能與蛋白質(zhì)生物合成相關(guān)。當(dāng)前第51頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)反義RNA是能與DNA堿基互補(bǔ)，并能阻止、干擾復(fù)制轉(zhuǎn)錄和翻譯的短小RNA。起調(diào)節(jié)作用，決定mRNA翻譯合成速度。當(dāng)前第52頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)五、微生物生長(zhǎng)與蛋白質(zhì)合成DNA通過轉(zhuǎn)錄作用，將其所攜帶的遺傳信息傳遞給mRNA,在三種RNA（mRNA、tRNA和rRNA）的共同作用下，完成蛋白質(zhì)的合成。當(dāng)前第53頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)DNA復(fù)制RNA轉(zhuǎn)錄蛋白質(zhì)翻譯逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制中心法則生物的遺傳信息從DNA傳遞給mRNA的過程稱為轉(zhuǎn)錄。根據(jù)mRNA鏈上的遺傳信息合成蛋白質(zhì)的過程，被稱為翻譯和表達(dá)。1958年Crick將生物遺傳信息的這種傳遞方式稱為中心法則翻譯和肽鏈折疊組裝轉(zhuǎn)錄DNAmRNA從基因到蛋白的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程當(dāng)前第54頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)1.轉(zhuǎn)錄–mRNA的合成轉(zhuǎn)錄是以DNA為模板合成與其堿基順序互補(bǔ)的mRNA的過程。細(xì)胞生長(zhǎng)周期的某個(gè)階段，DNA雙螺旋解開成為轉(zhuǎn)錄模板，在RNA聚合酶催化下，合成mRNA。當(dāng)前第55頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)轉(zhuǎn)錄——以DNA為模板，按堿基配對(duì)原則（dA-U、dT-A、dG-C、dC-G)合成RNA鏈。DNA復(fù)制RNA轉(zhuǎn)錄當(dāng)前第56頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)兩條鏈都是模板鏈嗎？當(dāng)前第57頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄——只能以雙鏈中固定的一條鏈（模板鏈）為模板轉(zhuǎn)錄RNA開始(啟動(dòng)子)當(dāng)前第58頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)17bp螺旋解開長(zhǎng)度12bpDNA-RNA復(fù)合體長(zhǎng)度(終止子)當(dāng)前第59頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)mRNA攜帶有合成蛋白質(zhì)的全部信息。蛋白質(zhì)的生物合成是以mRNA作為模板進(jìn)行的。當(dāng)前第60頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)轉(zhuǎn)錄過程當(dāng)前第61頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)遺傳密碼mRNA分子中所存儲(chǔ)的蛋白質(zhì)合成信息，是由組成它的四種堿基（A、G、C和U）以特定順序排列成三個(gè)一組的三聯(lián)體代表的，即每三個(gè)堿基代表一個(gè)氨基酸信息。這種代表遺傳信息的三聯(lián)體稱為密碼子，或三聯(lián)體密碼子。mRNA分子的堿基順序即表示了所合成蛋白質(zhì)的氨基酸順序。當(dāng)前第62頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)遺傳密碼當(dāng)前第63頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)2.蛋白質(zhì)的生物合成tRNA在氨基酰-tRNA合成酶的幫助下，能夠識(shí)別相應(yīng)的氨基酸，并通過tRNA氨基酸臂的3'-OH與氨基酸的羧基形成活化酯－氨基酰-tRNA。當(dāng)前第64頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)當(dāng)前第65頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)氨基酸活化的總反應(yīng)式是：氨基酰-tRNA合成酶氨基酸+ATP+tRNA+H2O氨基酰-tRNA+AMP+PPi每一種氨基酸至少有一種對(duì)應(yīng)的氨基酰-tRNA合成酶。它既催化氨基酸與ATP的作用,也催化氨基?；D(zhuǎn)移到tRNA。氨基酰-tRNA合成酶具有高度的專一性。每一種氨基酰-tRNA合成酶只能識(shí)別一種相應(yīng)的tRNA。tRNA分子能接受相應(yīng)的氨基酸,決定于它特有的堿基順序,而這種堿基順序能夠被氨基酰-tRNA合成酶所識(shí)別。當(dāng)前第66頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)(2)氨基酰-tRNA在mRNA模板指導(dǎo)下組裝成蛋白質(zhì)氨基酰-tRNA通過反密碼臂上的三聯(lián)體反密碼子識(shí)別mRNA上相應(yīng)的遺傳密碼，并將所攜帶的氨基酸按mRNA遺傳密碼的順序安置在特定的位置，最后在核糖體中合成肽鏈。當(dāng)前第67頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)當(dāng)前第68頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)當(dāng)前第69頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)當(dāng)前第70頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)當(dāng)前第71頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)第二節(jié)微生物的變異當(dāng)前第72頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)一、變異的本質(zhì)——基因突變DNA堿基順序的改變，是DNA在復(fù)制過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤產(chǎn)生的。由于DNA是具有復(fù)制功能的分子，一旦DNA堿基順序出錯(cuò)，它就會(huì)通過復(fù)制機(jī)制遺傳下去。由于DNA堿基順序的改變引起生物遺傳性狀顯著變化的現(xiàn)象，稱為基因“突變”。當(dāng)前第73頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)二、基因突變的化學(xué)本質(zhì)DNA堿基順序中核苷酸缺失，置換或插入，引起排列順序改變DNA結(jié)構(gòu)的改變將導(dǎo)致相應(yīng)蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)（氨基酸順序）的變化，從而引起生物特征或性狀發(fā)生變異。生物的變異和進(jìn)化可以認(rèn)為是由于DNA結(jié)構(gòu)的改變而引起蛋白質(zhì)組成和性質(zhì)變化的結(jié)果。當(dāng)前第74頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)DNA結(jié)構(gòu)變化的類型及影響因素生物遺傳變異的分子機(jī)制是DNA分子中為氨基酸編碼的三聯(lián)體密碼子的改變。DNA遺傳密碼的改變主要有如下幾種類型：堿基順序顛倒，如TA被顛倒成AT；當(dāng)前第75頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)某個(gè)堿基被調(diào)換，如AT換成GC；當(dāng)前第76頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)MolecularbasisofMutationPointMutation天冬酰胺酪氨酸當(dāng)前第77頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)③少了或多了一對(duì)或幾對(duì)堿基，例如：5’ATGGCTATGC3’變成5’ATGGTATGC3’3’TACCGATACG5’3’TACCATACG5’當(dāng)前第78頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)三、導(dǎo)致基因突變的原因(1)DNA分子中堿基互變異構(gòu)效應(yīng)(2)物理因素紫外線（UV）、高能射線和電離輻射等。(3)化學(xué)因素烷基化試劑，亞硝酸鹽以及堿基類似物等。當(dāng)前第79頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)(1)DNA分子中堿基互變異構(gòu)效應(yīng)DNA分子的堿基，存在酮式—烯醇式或氨式—亞胺式互變異構(gòu)。不同的互變異構(gòu)體形成氫鍵的方向和能力不同，有可能導(dǎo)致復(fù)制時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。例如在正常情況下，A（氨式結(jié)構(gòu)）與T（酮式結(jié)構(gòu)）配對(duì)；當(dāng)A以亞胺式存在時(shí)（幾率非常?。瑒t與C配對(duì)。當(dāng)前第80頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)胺式

亞胺式互變異構(gòu)當(dāng)前第81頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)酮式烯醇式互變異構(gòu)當(dāng)前第82頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)(2)物理因素射線的類別電離射線：α、β射線和不同能量的的中子等粒子輻射，還包括γ射線和X射線等電磁波輻射。非電離輻射：能量小，不足以引起物質(zhì)電離，如紫外線。當(dāng)前第83頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)當(dāng)DNA受到大劑量紫外線（波長(zhǎng)260nm附近）照射時(shí)，可引起DNA鏈上相鄰的兩個(gè)嘧啶堿基共價(jià)聚合，形成二聚體，例如TT二聚體。當(dāng)前第84頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)光聚合反應(yīng)

胸腺嘧啶堿基在紫外光照射下，可以發(fā)生二聚加成反應(yīng)：

在DNA分子中，如果兩個(gè)胸腺嘧啶堿基相鄰，在紫外光照射下，可能發(fā)生上述聚合反應(yīng)，其結(jié)果是破壞了正常復(fù)制或轉(zhuǎn)錄。當(dāng)前第85頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)(3)化學(xué)因素化學(xué)因素是引起DNA結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的最常見因素，主要包括：第一類烷化劑如乙烯亞胺(EI)、硫酸二乙酯(DES)、甲基磺酸乙酯(EMS)、亞硝基甲脲(NMU)等。第二類堿基類似物如5-溴尿嘧啶(5-BU)、2－氨基嘌呤(AP)等。第三類能引起DNA分子中堿基增、減的物質(zhì)如丫啶類染料、ICR類化合物(氮芥類衍生物)當(dāng)前第86頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)烷基化試劑能夠與DNA分子中的氨基或氧作用，生成烷基化DNA。除了堿基上有多個(gè)位置可被烷基化外，DNA鏈上磷酸二酯鍵中的氧也容易被烷基化，從而導(dǎo)致DNA鏈的斷裂。烷基化反應(yīng)當(dāng)前第87頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)由于含氧堿基存在酮式和烯醇式的互變異構(gòu)，烯醇式中的羥基可以被烷基化轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的烯醇醚。鳥嘌呤核苷烷基化形成6-甲氧基鳥嘌呤核苷后，不再與C配對(duì)，而與T配對(duì)。這種情況將引起DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄及信息表達(dá)出現(xiàn)錯(cuò)誤。當(dāng)前第88頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)環(huán)外氨基的反應(yīng)

環(huán)外氨基在適當(dāng)條件下，也可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。胞嘧啶核苷在亞硝酸作用下，可以形成重氮鹽，再轉(zhuǎn)變?yōu)槟蜞奏ず塑?。因此生物體內(nèi)亞硝酸的存在有可能改變DNA的堿基組成。腺嘌呤核苷和鳥嘌呤核苷也能發(fā)生類似的反應(yīng)，分別形成次黃嘌呤核苷（I）和黃嘌呤核苷（X）。這種變化，將影響或改變堿基形成氫鍵的能力和方向，導(dǎo)致DNA復(fù)制錯(cuò)誤，是引起基因突變的重要原因之一。當(dāng)前第89頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)當(dāng)前第90頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)堿基類似物是一類結(jié)構(gòu)與核酸堿基相似的人工合成或天然化合物，由于它們的結(jié)構(gòu)與核酸的堿基相似，當(dāng)這些物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞后能夠摻入到DNA鏈中，干擾DNA的正常復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。常見的有堿基衍生物及稠環(huán)、稠雜環(huán)類化合物。例如5-溴尿嘧啶（5-BU），它與胸腺嘧啶堿基的結(jié)構(gòu)相似，能取代T與A配對(duì)。又如一種稱為二惡英的含氯芳香雜三環(huán)化合物（2,3,7,8-四氯-二苯-二惡英，簡(jiǎn)稱TCDD），是一種具有強(qiáng)烈致癌和致畸物質(zhì)。它能夠進(jìn)入細(xì)胞并與DNA結(jié)合，導(dǎo)致DNA復(fù)制發(fā)生錯(cuò)誤，從而可能誘發(fā)癌變。當(dāng)前第91頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)鐮刀狀貧血病—血液中大量出現(xiàn)鐮刀紅細(xì)胞，患者因此缺氧窒息正常細(xì)胞鐮刀形細(xì)胞它是最早認(rèn)識(shí)的一種分子病。流行于非洲，死亡率極高，大部分患者童年時(shí)就夭折，活過童年的壽命也不長(zhǎng)，它是由于遺傳基因突變導(dǎo)致血紅蛋白分子結(jié)構(gòu)的突變。當(dāng)前第92頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)正常型

---Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Lys---β鏈

谷氨酸鐮刀型

---Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Lys---β鏈

纈氨酸谷A（極性）纈A（非極性）由于纈氨酸上的非極性基團(tuán)與相鄰非極性基團(tuán)間在疏水力作用下相互靠攏，并引發(fā)所在鏈扭曲為束狀，整個(gè)蛋白質(zhì)由球狀變?yōu)殓牭缎危c氧結(jié)合功能喪失，導(dǎo)致病人窒息甚至死亡，但病人可抗非洲瘧疾。當(dāng)前第93頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)鐮刀形貧血病的氨基酸變化當(dāng)前第94頁\共有106頁\編于星期五\23點(diǎn)……如經(jīng)DNA修復(fù)后有缺陷，DNA就