基因突变的原因

• 自发 spontaneous mutation（DNA复制，体内化学）
• 诱发 induced mutation（物理，化学，生物）—— 大大提高突变率

利用物理和化学因素透发突变，使突变率大大提高。再通过人工选择，培育出生产上需要的优良品种 —— 随机性，海量筛选

自发突变的分子机理

<aside> ⭕ 自发损伤

脱嘌呤作用、脱氨基作用是两种最常见的DNA自发损伤，均可导致突变的发生

• 例 </aside>

<aside> ⭕ 碱基的氧化损伤

碱基的氧化损伤是另一种导致突变的自发损伤

活性氧类（例如过氧基O2·、过氧化氢H2O2和羟自由基OH·）都是正常有氧代谢的副产品，它们可造成DNA及其前体（例如GTP）的氧化损伤，引起碱基配对发生变化，进一步导致突变。受损的鸟嘌呤残基8-氧代-7-羟基-脱氧鸟嘌呤（8-oxo dG或GO）经常与A错配，导致高频率的G变为T的颠换。这些突变导致人类的许多疾病。

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<aside> ⭕ DNA复制中的误差

• 链滑动 （strand-slippage**）**

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诱发突变的分子机理

<aside> ⭕ 电离辐射（ionizing radiation）

• 生物体接触的辐射线：X射线、α射线、β射线、γ射线、以及中子和质子等
• 细胞学效应
• 遗传学效应
• [ ] 电离辐射的遗传学效应在大多数生物中有两个重要结论：
  • 电离辐射可诱发基因突变和染色体断裂，它们的频率跟辐射剂量成正比
  • 辐射效应有累加作用；辐射强度与突变率无关 </aside>

<aside> ⭕ 紫外线

紫外线（ultraviolet light）属非电离辐射（nonionizing）**，**即它没有足够的能量来诱导离子化。但紫外线是一种诱变剂，在足够高的剂量时，它仍能杀死细胞。

• 紫外照射的能量＜X射线的能量- - 穿透能力有限，很少用作高等生物的诱变剂
• 紫外线可以导致DNA产生一系列的改变，形成嘧啶二聚体、光产物 </aside>

<aside> ⭕ 碱基类似物

碱基类似物（Base analogs）：碱基衍生物的结构与DNA碱基相似，常能渗入到DNA分子中。不影响DNA复制，但会在DNA复制时引起碱基错配，导致碱基对的替换，最终引起突变。

• 5-溴尿嘧啶（5-BU）是胸腺嘧啶的类似物
• 2-氨基嘌呤（2-AP）是腺嘌呤的类似物
• 引起突变的原因
• 遗传学效应：主要是影响遗传信息的传递 —— 由于单个碱基被代换可以产生：链终止突变、错义突变、错义突变的抑制突变，最终表现遗传的变异
• [ ] 并不是所有的碱基类似物都是诱变剂
  • eg：AZT（azidothymidine，叠氮胸腺嘧啶） </aside>

<aside> ⭕ 碱基修饰物

与碱基类似物不同，许多化学物质作为诱变剂，通过直接地修饰碱基的化学结构和化学性质，引起特异性错配。

• [ ] 主要有三种类型
  • 脱氨基剂 （Deaminating agent）
  • 烷 化 剂 （Alkylating agent）
  • 羟 化 剂（Hydroxylating agent）
• 黄曲霉素B1（aflatoxin B1，AFB1) </aside>

<aside> ⭕

DNA嵌入剂

嵌入剂：是指可插入双链DNA相邻碱基对之间，诱发移码突变的致突变物 。一般具有多环平面结构。嵌入诱变剂包括：硫酸原黄素（proflavin）、吖啶（Acridine）、溴化乙淀（Ethidium bromide），ICR－170，ICR－191等

吖啶类（Intercalating Agents）/intercalator：扁平分子，能嵌入碱基对之间，从而引起DNA分子拉长和歪斜（造成DNA分子拓扑态的改变），最终导致碱基的增加和减少【移码突变】。

如果嵌入剂插在DNA链邻近碱基对之间，作为模板合成新的DNA，一个额外的碱基必须要插在嵌入剂相对的链上。在多次复制后，嵌入剂丢失，结果由于插入了一对碱基产生移码突变

如果嵌入剂插在新合成的DNA链中，当嵌入剂丢失后，DNA复制，结果缺失一个碱基对，也产生一个移码突变

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