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诱变 突变 复制的忠实性 物理诱变剂 化学诱变剂 直接诱变 间接诱变 突变 突变—DNA碱基序列水平上永久性的、可遗传的改变。 产生突变的原因 DNA复制或减数分裂重组过程中的自发性错误 物理损伤 化学试剂损伤 点突变 一个单一碱基的改变 转换：嘌呤与嘌呤之间，嘧啶与嘧啶之间 颠换：嘌呤与嘧啶之间 点突变的表现型 沉默基因—点突变发生在DNA的非编码区、非调节区或密码子的第三个碱基位置，不会影响到掺进蛋白质的氨基酸； 错义突变—点突变改变了基因产物的一个氨基酸； 可能是无效的，也可能是致死的 取决于被影响的氨基酸的重要性 突变类型 Substitution Deletion insertion Substitution Deletion Exon Skipping 复制的忠实性 DNA复制的错配率极低 保证DNA复制高度忠实性的机制有： 只有当进入活性位点的核苷酸与模板核苷酸满足正确的碱基配对原则时，DNA聚合酶才能够将其掺进来； 聚合酶的3’－5’外切酶活性可以检测出偶发错误，并在下一个核苷酸掺入前从3’端去掉错配的核苷酸，从而保证碱基的正确插入； 物理诱变剂 高能离子化辐射（X射线） 会引起目标分子失去电子，导致DNA发生广泛的化学变异，包括断链、碱基或五碳糖的损伤； 非离子化辐射 引起在目标分子内的分子振动，或促进电子进入较高能级，导致形成新的化学键 紫外线—可导致相邻嘧啶碱基产生二聚体 化学诱变剂 碱基类似物 是改变碱基配对特性的正常碱基衍生物，可诱发直接诱变 亚硝酸—诱导胞嘧啶脱氨形成尿嘧啶，从而导致复制中发生的G.C向A.U转换；腺嘌呤脱氨变成鸟嘌呤，使复制中发生的A.T向G.C转换； 烷化剂—甲烷磺酸甲酯、乙基亚硝基脲及芳基化试剂 *绝大部分化学诱变剂均为致癌剂 DNA损伤 损伤是DNA正常的化学或物理结构的改变 损伤的产生：是由于碱基杂环上的N、C原子及一些环外功能基团（酮基或氨基）的化学活性。许多外源性物质（化学试剂）或射线均能引起这些位点的改变，将导致碱基不能配对或错配； 损伤的固定 直接诱变 间接诱变 直接诱变 直接诱变起因于DNA中存在稳定的、具有改变了的配对特性的、未修复的碱基。正是DNA的复制使得这种非永久性损伤固定下来，变为永久性的、可遗传的突变 突变的固定 间接诱变 一些损伤DNA聚合酶在复制时为了保证染色体的完整性，在损伤对应的位点上插入碱基——是对损伤的容忍，而不是转移或修复 DNA损伤的分类 氧化性损伤——在所有需氧细胞中由于超氧化物、氢过氧化物及羟基自由基等活性氧的存在，会导致碱基在正常条件下发生氧化损伤； 烷基化——在烷基化试剂的作用下，将烷基加入到碱基各位点； 聚化加合物——相邻碱基之间的聚合或碱基与某些外源试剂的聚合形成聚合物（如紫外线诱导的相邻嘧啶碱之间的C5、C6环化）； DNA Repair All Cells Have Multiple DNA Repair Systems Direct repair----光复活 Excision repair Base-excision repair Nucleotide-excision repair Mismatch repair 光复活 切除修复 碱基切除修复 核苷酸切除修复 碱基切除修复 DNA 糖基化酶识别修饰碱基 切除修饰碱基与糖基之间的N-糖苷键，留下一个脱嘌呤或脱嘧啶位点（AP位） AP内切核酸酶在该位点切开DNA，其外切酶活性可以继续切出一个缺口 缺口可由DNA Pol1（E.Coli）或DNA Polβ（真核生物）填补 核苷酸切除修复 核酸内切酶在损伤部位两侧各切除精确数目的碱基； 包含损伤的寡核苷酸被切除并留下一个缺口； 缺口可由DNA聚合酶1填补（E.Coli）或DNA Polδ或ε（真核生物）完成 ； 磷酸二酯键的形成由DNA连接酶完成 错配修复 是切除修复的一种特定形式，用于在复制过程中错配并漏过校正检验的任何碱基 错配的碱基对由MutS和MutL蛋白复合体识别并与之结合 该复合体随后再与MutH内切核酸酶结合，后者在子代链GATC附近的位点上产生特异性缺刻 该缺刻启动了对含有错误碱基区域的切除修复 基因重组 同源重组 位点特异性重组 转座作用 同源重组 亦称一般重组，该过程涉及两个DNA分子间同源区域的交换 对于双倍体真核生物而言，同源重组经常发生在减数分裂过程中。减数分裂中期同源复制的染色单体平行排列，非姐妹染色单体互换相对应的区域，这样在有丝分裂结束后，产生的单倍体配子就包含来源于父本和母本两方面的遗传信息，可保证个体继承多方面的遗传信息 单倍体细菌也可以进行重组 常发生于部分已经复制DNA之间或发生在染色体DNA与获取的外源DNA（质粒或噬菌体）之间 E.coli同源DNA的重组及Holl