1. 诱变机制 • 诱变剂（mutagen）：凡能提高突变率 的任何理化因子，就称为诱变剂 • 种类：诱变剂的种类很多，作用方式多 样。即使是同一种诱变剂，也常有几种 作用方式。 • 按照遗传物质结构变化的特点讨论几种 有代表性的诱变剂的作用机制
1. 诱变机制 • 诱变剂（mutagen）：凡能提高突变率 的任何理化因子，就称为诱变剂 • 种类：诱变剂的种类很多，作用方式多 样。即使是同一种诱变剂，也常有几种 作用方式。 • 按照遗传物质结构变化的特点讨论几种 有代表性的诱变剂的作用机制
（1）碱基置换（substitution） • 定义：对DNA来说，碱基的置换属于一种染色体的微小损 伤（microlesion），一般也称点突变（point mutation）。它只涉及一对碱基被另一对碱基所置换。 • 分类：转换（transition），即DNA链中的一个嘌呤被另 一个嘌呤或是一个嘧啶被另一个嘧啶所置换； 颠换（transversion），即一个嘌呤被一个嘧啶,或是一 个嘧啶被一个嘌呤所置换。 对某一具体诱变剂来 说，即可同时引起转 换与颠换，也可只具 其中的一种功能。根 据化学诱变剂是直接 还是间接地引起置换， 可把置换的机制分成 以下两类来讨论
（1）碱基置换（substitution） • 定义：对DNA来说，碱基的置换属于一种染色体的微小损 伤（microlesion），一般也称点突变（point mutation）。它只涉及一对碱基被另一对碱基所置换。 • 分类：转换（transition），即DNA链中的一个嘌呤被另 一个嘌呤或是一个嘧啶被另一个嘧啶所置换； 颠换（transversion），即一个嘌呤被一个嘧啶,或是一 个嘧啶被一个嘌呤所置换。 对某一具体诱变剂来 说，即可同时引起转 换与颠换，也可只具 其中的一种功能。根 据化学诱变剂是直接 还是间接地引起置换， 可把置换的机制分成 以下两类来讨论
Transition and Transversion Mutations Second generation Rare and temporary chact Wild enol tautomeric First form of guanine generation pIff type Parental DNA TTTT■ GTTGA CAACT GTTGA Mutant w CAGCT DNA replication T■题 Wild DNA replication type Wild GTCGA type (b)
★直接引起置换的诱变剂 • 定义：一类可直接与核酸的碱基发生化学反应的诱变剂， 不论在机体内或是在离体条件下均有作用。 • 种类：很多。例如亚硝酸、羟胺和各种烷化剂（硫酸二 乙酯，甲基磺酸乙酯，N-甲基-N’硝基-N-亚硝基胍，N-甲 基-N-亚硝基脲，乙烯亚胺，环氧乙酸，氮芥等）。 • 作用：它们可与一个或几个核苷酸发生化学反应，从而 引起DNA复制时碱基配对的转换，并进一步使微生物发 生变异。 – 羟胺只引起G┇C→A : T， – 其余都是可使G┇C=A : T发生互变的。 – 能引起颠换的诱变剂很少，只是部分烷化剂才有（参 见下表）
★直接引起置换的诱变剂 • 定义：一类可直接与核酸的碱基发生化学反应的诱变剂， 不论在机体内或是在离体条件下均有作用。 • 种类：很多。例如亚硝酸、羟胺和各种烷化剂（硫酸二 乙酯，甲基磺酸乙酯，N-甲基-N’硝基-N-亚硝基胍，N-甲 基-N-亚硝基脲，乙烯亚胺，环氧乙酸，氮芥等）。 • 作用：它们可与一个或几个核苷酸发生化学反应，从而 引起DNA复制时碱基配对的转换，并进一步使微生物发 生变异。 – 羟胺只引起G┇C→A : T， – 其余都是可使G┇C=A : T发生互变的。 – 能引起颠换的诱变剂很少，只是部分烷化剂才有（参 见下表）
若干诱变剂的作用机制及诱变功能 诱变因素 在DNA上的初级效应 遗传效应 碱基类似物 掺入作用 AT=GC双向转换 羟 胺 与胞嘧啶起反应 GC→AT的转换 亚硝酸 A、G、C的氧化脱氨作用 AT=GC双向转换 交 联 缺失 烷化剂 烷化碱基（主要是G） AT=GC双向转换 烷化磷酸基团 AT→TA的颠换 丧失烷化的嘌呤 GC→CG的颠换 糖-磷酸骨架的断裂 巨大损伤（缺失、重复、倒位、易位） 丫啶类 碱基之间的相互作用（双链变形） 码组移动（＋或－） 紫外线 形成嘧啶的水合物 GC→AT转换 形成嘧啶的二聚体 码组移动（＋或－） 交 联 电离辐射 碱基的羟基化核降解 AT=GC双向转换 DNA降解 码组移动（＋或－） 糖-磷酸骨架的断裂 巨大损伤（缺失、重复、倒位、易位） 丧失嘌呤 加热 C脱氨基 CG→TA转换 Mu噬菌体 结合到一个基因中间 码组移动
若干诱变剂的作用机制及诱变功能 诱变因素 在DNA上的初级效应 遗传效应 碱基类似物 掺入作用 AT=GC双向转换 羟 胺 与胞嘧啶起反应 GC→AT的转换 亚硝酸 A、G、C的氧化脱氨作用 AT=GC双向转换 交 联 缺失 烷化剂 烷化碱基（主要是G） AT=GC双向转换 烷化磷酸基团 AT→TA的颠换 丧失烷化的嘌呤 GC→CG的颠换 糖-磷酸骨架的断裂 巨大损伤（缺失、重复、倒位、易位） 丫啶类 碱基之间的相互作用（双链变形） 码组移动（＋或－） 紫外线 形成嘧啶的水合物 GC→AT转换 形成嘧啶的二聚体 码组移动（＋或－） 交 联 电离辐射 碱基的羟基化核降解 AT=GC双向转换 DNA降解 码组移动（＋或－） 糖-磷酸骨架的断裂 巨大损伤（缺失、重复、倒位、易位） 丧失嘌呤 加热 C脱氨基 CG→TA转换 Mu噬菌体 结合到一个基因中间 码组移动