吖啶的合成-吖啶类化合物可引起
四种碱基中的任何一种均可发生互变异构,在作为模板时可引起互补碱基的改变。如当胸腺嘧啶以正常形式(即酮基型)为模板时,配对的互补碱基为腺嘌呤;当前者变为烯醇型结构时,通过氢键配对的碱基可变为鸟嘌呤。细菌自发突变的发生原因可能是宇宙间普遍存在的短波辐射、热及自然界存在的一些具有致突变作用的物质。人工应用理化因素可诱发突变者称为诱变剂。化学诱变剂包括核苷酸碱基的类似物如分子结构类似胸腺嘧啶的5-溴尿嘧啶。烷化剂可改变碱基的化学结构也是诱变剂。吖啶类染料可螯合入dna的碱基对之间,引起DNA在复制过程中出现碱基对的插入或缺失。紫外线与x线是常用的物理诱变剂。紫外线可使邻近的胸原嘧啶构成双体,引起DNA结构的变化而致突变。
请问癌症早期和晚期病发有什么症状啊?
基因突变是基因组DNA分子发生的突然的、可遗传的变异现象(gene mutation)。从分子水平上看,基因突变是指基因在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变。基因虽然十分稳定,能在细胞分裂时精确地复制自己,但这种稳定性是相对的。在一定的条件下基因也可以从原来的存在形式突然改变成另一种新的存在形式,就是在一个位点上,突然出现了一个新基因,代替了原有基因,这个基因叫做突变基因。于是后代的表现中也就突然地出现祖先从未有的新性状。
1个基因内部可以遗传的结构的改变。又称为点突变,通常可引起一定的表型变化。广义的突变包括染色体畸变。狭义的突变专指点突变。实际上畸变和点突变的界限并不明确,特别是微细的畸变更是如此。野生型基因通过突变成为突变型基因。突变型一词既指突变基因,也指具有这一突变基因的个体。
基因突变可以发生在发育的任何时期,通常发生在DNA复制时期,即细胞分裂间期,包括有丝分裂间期和减数分裂间期;同时基因突变和脱氧核糖核酸的复制、DNA损伤修复、癌变和衰老都有关系,基因突变也是生物进化的重要因素之一,所以研究基因突变除了本身的理论意义以外还有广泛的生物学意义。基因突变为遗传学研究提供突变型,为育种工作提供素材,所以它还有科学研究和生产上的实际意义。
种类
基因突变可以是自发的也可以是诱发的。自发产生的基因突变型和诱发产生的基因突变型之间没有本质上的不同,基因突变诱变剂的作用也只是提高了基因的突变率。
按照表型效应,突变型可以区分为形态突变型、生化突变型以及致突变型等。这样的区分并不涉及突变的本质,而且也不严格。因为形态的突变和致的突变必然有它们的生物化学基础,所以严格地讲一切突变型都是生物化学突变型。根据碱基变化的情况,基因突变一般可分为碱基置换突变(base substitution和移码突变(frameshift mutation)两大类。
碱基置换突变(subsititution)
指DNA分子中一个碱基对被另一个不同的碱基对取代所引起的突变,也称为点突变(point mutation)。点突变分转换和颠换两种形式。如果一种嘌呤被另一种嘌呤取代或一种嘧啶被另一种嘧啶取代则称为转换(transitioBU诱发的突变n)。嘌呤取代嘧啶或嘧啶取代嘌呤的突变则称为颠换(transversion)。由于DNA分子中有四种碱基,故可能出现4种转换和8种颠换。在自然发生的突变中,转换多于颠换。
碱基对的转换可由碱基类似物的掺入造成。例如,5-溴尿嘧啶(5-bromouracil,BU)是一种与胸腺嘧啶类似的化合物,具有酮式和烯醇式
两种结构,且两者可以互变,一般酮式较易变为烯醇式。当DNA复制时,酮式BU代替了T,使A-T碱基对变为A-BU;第二次复制时,烯醇式BU能和G配对,故出现G-BU碱基对;第三次复制时,G和C配对,从而出现
G-C碱基对,这样,原来的A-T碱基对就变成G-C碱基对。
碱基对的转换也可由一些化学诱变剂诱变所致。例如,亚硝酸类能使胞嘧啶(C)氧化脱氨变成尿嘧啶(U),在下一 次复制中,U不与G配对,而与A配对;复制结果C-G变为T-A(见右图)。又如,烷化剂中的芥子气和硫酸二乙酯可使G发生乙基化,成为烷基化鸟嘌呤(mG),结果,mG不与C配对,而与T配对,经过复制,G-C变为A-T。
移码突变(translocation)
指DNA片段中某一位点插入或丢失一个或几个(非3或3的倍数)碱基对时,造成插入或丢失位点以后的一系列编码顺序发生错位的一种突变。它可引起该位点以后的遗传信息都出现异常。发生了移码突变的基因在表达时可使组成多肽链的氨基酸序列发生改变,从而严重影响蛋白质或酶的结构与功能。吖啶类诱变剂如原黄素、吖黄素、吖啶橙等由于分子比较扁平,能插入到DNA分子的相邻碱基对之间。如在DNA复制前插入,会造成1个碱基对的插入;若在复制过程中插入,则会造成1个碱基对的缺失,两者的结果都引起移码突变。
缺失突变(deletion)
基因也可以因为较长片段的DNA的缺失而发生突变。缺失的范围如果包括两个基因,那么就好象两个基因同时发生突变,因此又称为多位点突变。由缺失造成的突变不会发生回复突变。所以严格地讲,缺失应属于染色体畸变。
插入突变(insertion)
一个基因的DNA中如果插入一段外来的DNA,那么它的结构便被破坏而导致突变。大肠杆菌的噬菌体Mu-1和一些插入顺序(IS)以及转座子(见转座因子)都是能够转移位置的遗传因子,当它们转移到某一基因中时,便使这一基因发生突变。许多转座子上带有抗药性基因,当它们转移到某一基因中时,一方面引起突变,另一方面使这一位置上出现一个抗药性基因。插入的DNA分子可以通过切离而失去,准确的切离可以使突变基因回复成为野生型基因。这一事件的出现频率并不由于诱变剂的处理而提高。
特性
不论是真核生物还是原核生物的突变,也不论是什么类型的突变,都具有随机性、低频性和可逆性等共同的特性。
普遍性
基因突变在自然界各物种中普遍存在。
随机性
T.H.摩尔根在饲养的许多红色复眼的果蝇中偶然发现了一只白色复眼的果蝇。这一事实说明基因突变的发生在时间上、在发生这一突变的个体上、在发生突变的基因上,都是随机的。以后在高等植物中所发现的无数突变都说明基因突变的随机性。在细菌中则情况远为复杂。在含有某一种药物的培养基中培养细菌时往往可以得到对于这一药物具有抗性的细菌,因此曾经认为细菌的抗药性的产生是药物引起的,是定向的适应而不是随机的突变。S.卢里亚和M.德尔布吕克在1943年首先用波动测验方法证明在大肠杆菌中的抗噬菌体细菌的出现和噬菌体的存在无关。J.莱德伯格等在1952年又用印影接种方法证实了这一论点。方法是把大量对于药物敏感的细菌涂在不含药物的培养基表面,把这上面生长起来的菌落用一块灭菌的丝绒作为接种工具印影接种到含有某种药物的培养基表面,使得两个培养皿上的菌落的位置都一一对应。根据后一培养基表面生长的个别菌落的位置,可以在前一培养皿上找到相对应的菌落。在许多情况下可以看到这些菌落具有抗药性。由于前一培养基是不含药的,因此这一实验结果非常直观地说明抗药性的出现不依赖于药物的存在,而是随机突变的结果,只不过是通过药物将它们检出而已。
稀有性
在第一个突变基因发现时,不是发现若干白色复眼果绳而是只发现一只,说明突变是极为稀有的,也就是说野生型基因以极低的突变率发生突变(一些有代表性的基因突变率见表)。在有性生殖的生物中,突变率用每一配子发生突变的概率,也就是用一定数目配子中的突变型配子数表示。在无性生殖的细菌中,突变率用每一细胞世代中每一细菌发生突变的概率,也就是用一定数目的细菌在分裂一次过程中发生突变的次数表示。据估计,在高等生物中,大约10^5~10^8个生殖细胞中,才会有1个生殖细胞发生基因突变。虽然基因突变的频率很低,但是当一个种群内有许多个体时,就有可能产生各种各样的随机突变,足以提供丰富的可遗传的变异。
可逆性
野生型基因经过突变成为突变型基因的过程称为正向突变。正向突变的稀有性说明野生型基因是一个比较稳定的结构。突变基因又可以通过突变而成为野生型基因,这一过程称为回复突变。从表中同样可以看到回复突变是难得发生的,说明突变基因也是一个比较稳定的结构。不过,正向突变率总是高于回复突变率,这是因为一个野生型基因内部的许多位置上的结构改变都可以导致基因突变,但是一个突变基因内部只有一个位置上的结构改变才能使它恢复原状。
少利多害性
一般基因突变会产生不利的影响,被淘汰或是亡,但有极少数会使物种增强适应性。
不定向性
例如控制黑毛A基因可能突变为控制白毛的a+或控制绿毛的a-基因。
有益性
一般基因突变是有害的,但是有极为少数的是有益突变。例如一只鸟的嘴巴很短,突然突变变种后,嘴巴会变长,这样会容易捕捉食物或水。
解释了一个鸟的基因突变或进化后的明显区别
一般,基因突变后身体会发出抗体或其他修复体进
行自行修复。可是有一些突变是不可回转性的。突变可能导致立即亡,也可以导致惨重后果,如器官无法正常运作,DNA严重受损,身体免疫力低下等。如果是
有益突变,可能会发生奇迹,如身体分泌中特殊变种细胞来保护器官,身体,或在一些没有受骨骼保护的部位长出骨骼。基因与DNA就像是每个人的身份证,可他
又是一个人的先知,因为它决定着身体的衰老、病变、亡的时间。
独立性
某一基因位点的一个等位基因发生突变,不影响另一个等位基因,即等位基因中的两个基因不会同时发生突变。
①隐性突变:当代不表现,F2代表现。
②显性突变:当代表现,与原性状并存,形成镶嵌现象或嵌合体。
重演性
同一生物不同个体之间可以多次发生同样的突变。
怎样能使鱼类基因突变,身体变形而不会
早期 一般来说,应注意如下警报信号: 1.久治不愈的干咳或痰中带血,伴有胸痛,有长期吸烟史,应怀疑是否患有肺癌。 2.妇女出现阴道不规则出血或白带增多,伴有血性或恶臭时,应怀疑有无子宫颈癌。 3.消瘦、长期消化不良、肝区疼痛、大便发黑等症状,应怀疑有无肝癌、胃癌。 4.乳房出现无痛性的实硬肿块,或乳头排出血性液体时,应考虑到有无乳腺癌。 5.鼻塞、鼻衄、尤其是单侧鼻出血,应注意有无鼻咽癌。 6.吞咽食物时有梗阻感,胸骨后闷胀或胸骨后有烧灼感,应怀疑有无食道癌。 7.发热、贫血、出血,是白血病(血癌)的常见症状,应及时作化验检查确诊。 8.对于身体任何部位出现肿块都应特别注意,例如颈部肿块应注意是否为甲状腺癌、淋巴肉瘤、或淋巴结转移癌。 9.经常性大便带血,或大便习惯改变,要警惕肠道癌症,例如结肠癌。 10.身体任何部位的黑痣,如有突然增大、变色,破溃出血时,要想到恶性黑色素瘤。 11.血尿,尤其是无痛性血尿时,要想到泌尿系癌症的可能。 以上症状是常见癌症的一般信号,但不一定就是癌症,需要及时到医院检查确诊。 晚期 (1)感染:晚期癌症患者在经受各种治疗后,机体的防御机能受到一定的损伤,特别是在放疗和化疗后,他们很容易受到致病菌的感染而导致亡,因此,预防和治疗感染对晚期患者来说是至关重要的。 控制感染常规使用抗生素,在没有进行细菌培养和药敏试验之前,常规选用羧苄青霉素和庆大霉素联用治疗细菌感染,二性霉素B是治疗真菌的最常用药物。对于晚期癌症患者,使用抗生素主要是为了减轻痛苦,改善生活质量。治疗泌尿系感染可摆脱尿频、尿急、尿痛的烦脑;治疗支气管炎和肺炎可减少咳嗽和呼吸道分泌物,并缓解呼吸困难。 (2)胃肠道症状 恶心呕吐:是晚期癌症患者常见的症状,往往比癌症疼痛更令人苦恼。恶心和呕吐可以是治疗的副作用;也可以是癌症侵犯消化或神经系统而引起的;也可能是焦虑等心理作用。一般应针对患者不同的原因对症处理。 食欲不振:可能与全身不适或情绪抑郁、紧张和忧虑以及胃肠道念珠菌病、便秘等有关,也可由肿瘤本身引起,患者对食物缺乏兴趣,甚至一提起食物就出现恶心。家属和医护人员应帮助患者寻找刺激食欲的办法:如注意食物的色、香、味和形,少量多餐,餐前饮用少量开胃酒或饮料,有人陪餐等。最有效的药物是皮质类固醇。 便秘:是吗啡类止痛药常见的副作用:晚期癌症患者活动减少,进食少且过于精细和缺少纤维素也是便秘形成的原因;精神紧张会加重便秘。处理方法是多吃富含纤维素的水果、蔬菜等食物,更重要的是防止便秘的发生,在使用吗啡类止痛药的同时应使用缓泻剂,常用的缓泻剂、大便软化剂和刺激肠蠕动药物有:番泻叶、氢氧化镁、液体石蜡、硫酸镁和乳酸果糖等;使用剂量逐渐增加;当患者直肠充满粪便而泻药无效时,可用开塞露栓剂、灌肠或用手指将大便掏出。 腹泻:化疗、下腹部放疗或肠道手术所致的吸收不良都可引起腹泻,细菌感染,脂肪吸收困难,对特殊食物过敏,精神心理因素都可能是引起腹泻的原因。轻度腹泻予以饮食调整即可缓解;长时间腹泻可用秘剂或其他肠道;直肠癌引起腹泻者,可行结肠造口或行放疗或激光治疗;对于严重病例可使用含吗啡类的物复合剂治疗;长期腹泻患者均需补充营养和钾。 呃逆:常因胃、食管下段或肝的肿瘤刺激横膈膜引起。吸入二氧化碳可暂时控制症状;氯丙嗪、安定、灭吐灵可缓解症状;皮质类固醇可有助于减少横膈膜的压力,呋硫硝胺有时也有效。对顽固性呃逆可行膈神经切断术。 (3)呼吸系统症状 呼吸困难:是晚期癌症患者比较难以处理的症状之一,应根据不同的原因加以处理:如支气管扩张剂可治疗支气管痉挛引起的呼吸困难;因肺部感染而致的呼吸困难可使用敏感的抗生素;心脏功能不好引起的呼吸困难可应用利尿剂控制心衰,防止肺水肿的发生来控制;上腔静脉阻塞引起的呼吸困难可用地塞米松每天12?/FONT>16毫克,并做急诊放射治疗。指导患者保持正常的呼吸运动比任何治疗方法都重要,严重的呼吸困难易造成恐惧,而恐惧本身又加重呼吸困难,应让患者表达出他们的恐惧,并给以适当的疏导和镇静药物。、 有些患者是由于肺部广泛受侵,继发性转移或癌性淋巴管炎引起的呼吸困难。此时,引起呼吸困难的主要原因是过多的呼吸运动,而不是血气水平的改变,因此,吸氧并不能改善症状,反而会加重焦虑,应给予小剂量的吗啡制剂如吗啡溶液每小时2.5?/FONT>5毫克或硫酸吗啡片每次10毫克,每天2次,以降低中枢对异常血气水平的敏感性,减少不必要的呼吸运动,同时也可缓解焦虑。有时给予小剂量吩噻嗪或类固醇药物也有效。 由于肺硬化(如淋巴管转移)引起的呼吸困难可给予0.25%?/FONT>0.5%西比卡因溶液雾化吸入较有效,并能改善通气功能。一般采用电动雾化器,便于药液沉着于肺泡。还应为患者提供安静的环境,保持坐位或半卧位姿势也有利于改善患者呼吸状况。 呼吸道感染:晚期癌症患者呼吸道感梁的主要原因是呼吸道阻塞,加之免疫功能低下、卧床、过多的使用及误吸(继发于咽和食管的功能障碍或梗阻)等。致病微生物往往来自口腔的菌群,如链球菌、厌氧菌和革兰氏阴性菌。治疗选用敏感的抗生素加以控制。但在晚期癌症患者,由于初期使用过大量抗生素,加之患者机体防御机能低下,抗生素往往难以奏效。 甲氧苄嘧喧(TMP)?/FONT>SMZ对革兰氏阳性需氧菌(如肺炎球菌)、革兰氏阴性需氧菌(如嗜血杆菌)及卡氏肺囊 引起的肺炎有效。真菌感染(如念珠菌、隐球菌、曲霉菌、球孢子菌和藻菌等)在晚期患者中较常见,但血培养往往阴性,二性霉素B仍是首选药物,酮康唑也有一定的效果。病毒感染无特殊药物治疗,可试用大剂量干扰素和免疫球蛋白。伴有咳嗽者,可服用麻醉止咳药物如可待因30?/FONT>60毫克,每天4次,若仍不能控制,可改用吗啡5?/FONT>10毫克,每4小时1次。 呼吸道分泌物:终末期患者肺部常有大量分泌物,听诊可闻及“亡音”。抗胆碱能药物如东莨菪碱0.4?/FONT>0.6毫克,肌注,每4小时1次能减少呼吸道分泌物,或用少量二乙酰吗啡也有效。当痰多而不能咳出来时可变动体位或使用吸痰器吸出。 (4)泌尿系症状 尿路感染:在尿路任何部位有梗阻的患者或需长期留置导尿管的患者,尿路感染是常见的。所有带Foley氏导尿管患者最终都会出现无症状菌尿,无症状菌尿通常不需抗生素治疗,但对有尿路刺激症状或全身症状者应选用敏感抗生素,首选复方SMZ和氨苄青霉素。 尿频和尿失禁:对尿路感染、盆腔手术或极度虚弱的患者应采取针对性处理。如果尿失禁发生在夜间,可在夜间叫醒患者,或利尿只在早晨使用利尿剂,或使用套。晚间使用一些药物可改善频症状。对严重尿频和尿失禁患者应保留导尿管,并定时进行膀胱冲洗,预防尿路感染。 (5)神经精神症状 失眠:失眠一般由疼痛、抑郁、焦虑、盗汗或治疗的副作用引起。在治疗前必须询问患者的睡眠情况,明确失眠的原因。常用的催眠药有:安定5?/FONT>10毫克或硝基安定5?/FONT>10毫克,阿米替林25?/FONT>125毫克,顿服,或用其他镇静性抗抑郁药。氯丙嗪25?/FONT>50毫克,晚间使用能加强其他作用。对难以入睡的患者,安定等传统的安眠药物效果较好,而夜间反复醒来者,则需要用抑郁药来处理,如阿米替林。 精神错乱:常给患者的家庭带来更大的痛苦,也是医护人员处理濒患者的一个难题。常见的原因是药物引起:如酸吖啶等镇静药物常引起幻觉;鸦片类止痛剂可引起妄想症;糖皮质激素能引起轻度躁狂。而另一些原因来源于疾病本身,脑转移患者可出现无其他神经系统症状的精神错乱;另外,尿毒症,高血钙,低血糖等都可引起精神错乱。药物引起者,停药后症状即可消退,紧急情况下可给以氟哌丁苯10?/FONT>20毫克,肌注,然后每次给药5?/FONT>10毫克。如果需要加强镇静时,可立即加用氯丙嗪50?/FONT>100毫克,然后25?/FONT>50毫克,分次给药。 瘫痪(偏瘫或截瘫):是晚期癌症患者的常见并发症,常规对症处理。医护人员和家属可通过心理暗示鼓励患者主动运动,帮助患者被动运动和翻身,防止肢体挛缩和褥疮的发生。 器质性大脑综合症:应为这类患者提供稳定、安静的环境,安排好日常生活,避免出现精神错乱和定向障碍。对于严重不安、妄想狂或易怒的患者可用药物治疗。医护人员和家属应经常提醒和暗示患者,避免噪声干扰,夜间最好有灯光。 (6)全身并发症 皮肤症状:瘙痒和褥疮是终末期患者两个主要的并发症。如果瘙痒源于皮肤干燥,可用水分增加剂,皮肤乳膏等减轻症状;如有局部感染存在(如疥疮),应治疗感染;药物引起者,应停药;重症患者可局部敷用1%的氢化可地松;由过敏引起的瘙痒,应使用抗组织胺类药物。 保持皮肤清洁、干燥,经常变换体位以避免局部皮肤长期受压。卧床患者使用半充水的空气床垫可防止褥疮的发生,还可用5%红花酒精按摩易发生褥疮的部位,每天一次。一旦褥疮发生,应保持清洁,定时换药。 带状疱疹:带状疱疹通常发生在胸部或背部,三叉神经也常受累,多为疼痛数天之后生,其特点是组成的单侧泡状皮疹呈带状分布。带状疱疹多见于淋巴瘤或何来金氏病患者,也可发生在其他免疫功能受损的癌症患者,内脏常常受侵。疱疹以后神经痛在高年患者中特别常见,25%?/FONT>50%的50岁以上的患者和3/4的70岁以上患者会发生神经痛;在这些患者中,50%的患者疼痛会持续一年以上。皮质类固醇类药物能降低疱疹后神经痛的发病率。抗抑郁药和其他辅助药物可缓解症状,必要时可与吗啡类止痛剂使用。 病理性骨折:伴有骨转移的晚期癌症患者易发生病理性骨折。对这类患者搬动和翻身时要轻柔,有时需要用夹板固定。 (7)性功能障碍 对晚期癌症患者,性生活并非禁忌,由于治疗所带来的后果(如结肠造口、狭窄、盆腔或会及乳腺的手术等),疼痛等晚期症状,身体虚弱和性知识缺乏等都不同程度地影响性功能。医护人员应主动、热情、有分寸地给患者和家属提供医学咨询。患者可以通过与配偶交换意见,调整表达方式以满足性的要求。配偶也应积极配合,体谅和照顾患者,使其能愉快地度过人生最后阶段。
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青蒿未是否能用在水产养殖杀菌消毒
基因突变是基因组DNA分子发生的突然的、可遗传的变异现象(gene mutation)。从分子水平上看,基因突变是指基因在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变。基因虽然十分稳定,能在细胞分裂时精确地复制自己,但这种稳定性是相对的。在一定的条件下基因也可以从原来的存在形式突然改变成另一种新的存在形式,就是在一个位点上,突然出现了一个新基因,代替了原有基因,这个基因叫做突变基因。于是后代的表现中也就突然地出现祖先从未有的新性状。 依个基因内部可以遗传的结构的改变。又称为点突变,通常可引起一定的表型变化。广义的突变包括染色体畸变。狭义的突变专指点突变。实际上畸变和点突变的界限并不明确,特别是微细的畸变更是如此。野生型基因通过突变成为突变型基因。突变型一词既指突变基因,也指具有这一突变基因的个体。 基因突变可以发生在发育的任何时期,通常发生在DNA复制时期,即细胞分裂间期,包括有丝分裂间期和减数分裂间期;同时基因突变和脱氧核糖核酸的复制、DNA损伤修复、癌变和衰老都有关系,基因突变也是生物进化的重要因素之一,所以研究基因突变除了本身的理论意义以外还有广泛的生物学意义。基因突变为遗传学研究提供突变型,为育种工作提供素材,所以它还有科学研究和生产上的实际意义。 种类 基因突变可以是自发的也可以是诱发的。自发产生的基因突变型和诱发产生的基因突变型之间没有本质上的不同,基因突变诱变剂的作用也只是提高了基因的突变率。 按照表型效应,突变型可以区分为形态突变型、生化突变型以及致突变型等。这样的区分并不涉及突变的本质,而且也不严格。因为形态的突变和致的突变必然有它们的生物化学基础,所以严格地讲一切突变型都是生物化学突变型。根据碱基变化的情况,基因突变一般可分为碱基置换突变(base substitution和移码突变(frameshift mutation)两大类。 碱基置换突变(subsititution) 指DNA分子中一个碱基对被另一个不同的碱基对取代所引起的突变,也称为点突变(point mutation)。点突变分转换和颠换两种形式。如果一种嘌呤被另一种嘌呤取代或一种嘧啶被另一种嘧啶取代则称为转换(transitioBU诱发的突变n)。嘌呤取代嘧啶或嘧啶取代嘌呤的突变则称为颠换(transversion)。由于DNA分子中有四种碱基,故可能出现四种转换和吧种颠换。在自然发生的突变中,转换多于颠换。 碱基对的转换可由碱基类似物的掺入造成。例如,5-溴尿嘧啶(5-bromouracil,BU)是一种与胸腺嘧啶类似的化合物,具有酮式和烯醇式 两种结构,且两者可以互变,一般酮式较易变为烯醇式。当DNA复制时,酮式BU代替了T,使A-T碱基对变为A-BU;第二次复制时,烯醇式BU能和G配对,故出现G-BU碱基对;第三次复制时,G和C配对,从而出现 G-C碱基对,这样,原来的A-T碱基对就变成G-C碱基对。 碱基对的转换也可由一些化学诱变剂诱变所致。例如,亚硝酸类能使胞嘧啶(C)氧化脱氨变成尿嘧啶(U),在下一 次复制中,U不与G配对,而与A配对;复制结果C-G变为T-A(见右图)。又如,烷化剂中的芥子气和硫酸二乙酯可使G发生乙基化,成为烷基化鸟嘌呤(mG),结果,mG不与C配对,而与T配对,经过复制,G-C变为A-T。 移码突变(translocation) 指DNA片段中某一位点插入或丢失一个或几个(非三或三的倍数)碱基对时,造成插入或丢失位点以后的一系列编码顺序发生错位的一种突变。它可引起该位点以后的遗传信息都出现异常。发生了移码突变的基因在表达时可使组成多肽链的氨基酸序列发生改变,从而严重影响蛋白质或酶的结构与功能。吖啶类诱变剂如原黄素、吖黄素、吖啶橙等由于分子比较扁平,能插入到DNA分子的相邻碱基对之间。如在DNA复制前插入,会造成依个碱基对的插入;若在复制过程中插入,则会造成依个碱基对的缺失,两者的结果都引起移码突变。 缺失突变(deletion) 基因也可以因为较长片段的DNA的缺失而发生突变。缺失的范围如果包括两个基因,那么就好象两个基因同时发生突变,因此又称为多位点突变。由缺失造成的突变不会发生回复突变。所以严格地讲,缺失应属于染色体畸变。 插入突变(insertion) 一个基因的DNA中如果插入一段外来的DNA,那么它的结构便被破坏而导致突变。大肠杆菌的噬菌体Mu-依和一些插入顺序(IS)以及转座子(见转座因子)都是能够转移位置的遗传因子,当它们转移到某一基因中时,便使这一基因发生突变。许多转座子上带有抗药性基因,当它们转移到某一基因中时,一方面引起突变,另一方面使这一位置上出现一个抗药性基因。插入的DNA分子可以通过切离而失去,准确的切离可以使突变基因回复成为野生型基因。这一事件的出现频率并不由于诱变剂的处理而提高。 特性 不论是真核生物还是原核生物的突变,也不论是什么类型的突变,都具有随机性、低频性和可逆性等共同的特性。 普遍性 基因突变在自然界各物种中普遍存在。 随机性 T.H.摩尔根在饲养的许多红色复眼的果蝇中偶然发现了一只白色复眼的果蝇。这一事实说明基因突变的发生在时间上、在发生这一突变的个体上、在发生突变的基因上,都是随机的。以后在高等植物中所发现的无数突变都说明基因突变的随机性。在细菌中则情况远为复杂。在含有某一种药物的培养基中培养细菌时往往可以得到对于这一药物具有抗性的细菌,因此曾经认为细菌的抗药性的产生是药物引起的,是定向的适应而不是随机的突变。S.卢里亚和M.德尔布吕克在依9四三年首先用波动测验方法证明在大肠杆菌中的抗噬菌体细菌的出现和噬菌体的存在无关。J.莱德伯格等在依95贰年又用印影接种方法证实了这一论点。方法是把大量对于药物敏感的细菌涂在不含药物的培养基表面,把这上面生长起来的菌落用一块灭菌的丝绒作为接种工具印影接种到含有某种药物的培养基表面,使得两个培养皿上的菌落的位置都一一对应。根据后一培养基表面生长的个别菌落的位置,可以在前一培养皿上找到相对应的菌落。在许多情况下可以看到这些菌落具有抗药性。由于前一培养基是不含药的,因此这一实验结果非常直观地说明抗药性的出现不依赖于药物的存在,而是随机突变的结果,只不过是通过药物将它们检出而已。 稀有性 在第一个突变基因发现时,不是发现若干白色复眼果绳而是只发现一只,说明突变是极为稀有的,也就是说野生型基因以极低的突变率发生突变(一些有代表性的基因突变率见表)。在有性生殖的生物中,突变率用每一配子发生突变的概率,也就是用一定数目配子中的突变型配子数表示。在无性生殖的细菌中,突变率用每一细胞世代中每一细菌发生突变的概率,也就是用一定数目的细菌在分裂一次过程中发生突变的次数表示。据估计,在高等生物中,大约依0^5~依0^吧个生殖细胞中,才会有依个生殖细胞发生基因突变。虽然基因突变的频率很低,但是当一个种群内有许多个体时,就有可能产生各种各样的随机突变,足以提供丰富的可遗传的变异。 可逆性 野生型基因经过突变成为突变型基因的过程称为正向突变。正向突变的稀有性说明野生型基因是一个比较稳定的结构。突变基因又可以通过突变而成为野生型基因,这一过程称为回复突变。从表中同样可以看到回复突变是难得发生的,说明突变基因也是一个比较稳定的结构。不过,正向突变率总是高于回复突变率,这是因为一个野生型基因内部的许多位置上的结构改变都可以导致基因突变,但是一个突变基因内部只有一个位置上的结构改变才能使它恢复原状。 少利多害性 一般基因突变会产生不利的影响,被淘汰或是亡,但有极少数会使物种增强适应性。 不定向性 例如控制黑毛A基因可能突变为控制白毛的a+或控制绿毛的a-基因。 有益性 一般基因突变是有害的,但是有极为少数的是有益突变。例如一只鸟的嘴巴很短,突然突变变种后,嘴巴会变长,这样会容易捕捉食物或水。 解释了一个鸟的基因突变或进化后的明显区别 一般,基因突变后身体会发出抗体或其他修复体进 行自行修复。可是有一些突变是不可回转性的。突变可能导致立即亡,也可以导致惨重后果,如器官无法正常运作,DNA严重受损,身体免疫力低下等。如果是 有益突变,可能会发生奇迹,如身体分泌中特殊变种细胞来保护器官,身体,或在一些没有受骨骼保护的部位长出骨骼。基因与DNA就像是每个人的身份证,可他 又是一个人的先知,因为它决定着身体的衰老、病变、亡的时间。 独立性 某一基因位点的一个等位基因发生突变,不影响另一个等位基因,即等位基因中的两个基因不会同时发生突变。 ①隐性突变:当代不表现,F贰代表现。 ②显性突变:当代表现,与原性状并存,形成镶嵌现象或嵌合体。 重演性 同一生物不同个体之间可以多次发生同样的突变
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青蒿未一般不用在水产养殖杀菌消毒,水产养殖消毒剂的种类:
1.1卤素类消毒剂
含氯消毒剂
含氯消毒剂主要是指溶于水中能产生次氯酸的一大类消毒剂,目前常用的含氯消毒剂主要有次氯酸钠、漂白粉、二氧化氯、氯胺-T、三氯异氰尿酸、二氯异氰尿酸钠、氯溴三聚异氰酸等。该类消毒剂主要通过在水中形成次氯酸作用于菌体蛋白质,破坏其磷酸脱氢酶或与蛋白质发生氧化反应,致使细菌亡。次氯酸分解形成新生态氧,将菌体蛋白氧化或氯直接作用于菌体蛋白,形成氮-氯复合物,干扰细胞代谢,引起细菌亡。含氯类消毒剂目前在水产上应用最多,市场巨大,其中二氧化氯更被人们推崇为绿色消毒剂,它高效广谱,对许多病原微生物(如细菌、真菌、病毒、寄生虫)均有杀灭作用。是一般氯制剂杀灭能力的2-6倍,它作用水体后不生成有害物质(卤代有机物),机体不易产生抗药性,无残留,是一种绿色环保消毒剂,随着近年来二氧化氯价格的下降,其生产上的应用越来越普遍。
含溴消毒剂
近年来,溴类杀菌消毒剂逐步兴起,已受到人们的普遍欢迎,其典型代表物为溴氯海因、二溴海因和最新研制出的富溴。该系列消毒剂主要通过在水中形成次溴酸,降低微生物的表面张力,破坏有机物保护膜,促进卤素与病原菌蛋白质分子的亲和力,提高杀菌活性。与传统的氯制剂相比,该类消毒剂具有杀菌效力更高、广谱、药效更持久、不易挥发、对金属腐蚀性小等优点。
含碘消毒剂
水产上常用碘、碘伏和聚乙烯酮碘(PVP-I)。碘可氧化病原体胞浆蛋白的活性基团,并能与蛋白质结合,使巯基化合物、肽、蛋白质、酶、脂质等氧化或碘化,从而达到杀菌的目的。该类消毒剂亦为广谱消毒剂,对大部分细菌、真菌和病毒均有不同程度的杀灭作用。
1.2酚、醛、醇类消毒剂
酚类 如来苏儿、苯酚、复合酚可使菌体蛋白变性、沉淀或使一些氧化酶等失去活性,对细菌、真菌和大部分病素养有效,对芽孢无效。
醇类 乙醇、异丙醇等可使菌体蛋白变性,干扰微生物的新陈代谢,主要对细菌有效。
醛类 甲醛、戊二醛等能与蛋白质中的氨基酸结合,蛋白质变性,酶失活,对细菌、芽孢、病毒、寄生虫、藻类、真菌均有杀灭作用,其中戊二醛具有广谱、高效、速效、低毒等特点,水产上已逐渐开始使用,开发前景巨大。
1.3酸、碱类消毒剂
酸类 柠檬酸、醋酸、乳酸、甲酸、过氧乙酸可使菌体蛋白变性、沉淀或溶解,对多种细菌、真菌等均有杀灭效果。醋酸有杀虫和水质改良的功能;过氧乙酸杀菌效果好,分解产物安全,对环境无不良影响。
碱类 常用的有氧化钙(生石灰)、氢氧化铵溶液(氨水)。氧化钙与水混合生成氢氧化钙,并释放大量热,能快速溶解细菌蛋白质膜,使其丧失活力,从而杀池中的病原体和残留于池中的敌害生物。由于价格低廉,大量用于清塘和疾病预防。
盐类 常用的包括氯化钠、碳酸氢钠、乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)、硫酸亚铁、硼砂等。氯化钠的水溶液可作为高渗剂,通过药浴改变病原体的渗透压,使细胞内液平衡失调,常用于防治细菌、真菌或寄生虫病;硫酸氢钠与食盐合用,常用于防治水霉病;EDTA是广谱的金属络合剂,在水产上常用作软水剂。
1.4重属盐类
高锰酸钾、硫酸铜、汞盐、银盐等能与细菌蛋白质结合,产生蛋白盐沉淀,主要对细菌与真菌有效,对芽孢、病毒效力差。高锰酸钾为强氧化剂,通过氧化细菌体内活性基团而发挥杀菌作用,常用于池塘消毒,鱼种消毒及其它水生动物体的消毒。最近,人们又研究开发了高铁酸钾、高铁酸锶、高铁酸钡等高铁酸盐类消毒剂,比高锰酸钾氧化活性,杀菌力更强,被称为是一类具有巨大开发潜力的水产消毒剂。
1.5季铵盐类消毒剂
新洁尔灭、洗必泰、度米芬、消毒净、百毒杀等。分子结构中的疏水基团可渗入细菌胞浆膜和蛋白质层,使细菌的通透性发生变化,导致菌体内的酶、辅酶和代谢产物外漏,妨碍细菌的呼吸及糖酵解过程,并使细菌蛋白变性,具有杀菌浓度低,毒性和刺激性低,无腐蚀和漂白作用,水溶性好,性质稳定等优点,其在低浓度下抑菌,高浓度时杀灭大多数细菌繁殖体和部分病素养,但对结核杆菌、绿脓杆菌、芽孢和大部分病毒的杀灭效果较差。
1.6过氧化物类消毒剂
过氧乙酸、过氧化氢、过氧化钙、臭氧等。具有强大的氧化能力,与有机物相遇时放出新生态氧,氧化细菌体内的活性基团。这类消毒剂杀菌能力强,易溶于水,在水中分解产生氧,亦可作为增氧剂,是近年来人们公认的无公害消毒剂。
1.7染料类消毒剂
亚甲基蓝、吖啶类等可与菌体蛋白的羧基或氨基结合而影响菌体代谢。亚甲基蓝除用于杀菌、消毒外,还可用于一些原虫病(如小瓜虫病)的治疗,是被美国FDA通过的药品之一。
1.8中草药类消毒剂
利用中草药消毒越来越受到人们的重视,许多中草药以其效果好,价格低廉,资源丰富,毒副作用低等优点逐渐进入了水产消毒药市场。常用的有大蒜、烟草、大黄、乌桕、苦楝、五倍子、大黄、枫树叶、辣蓼、樟树叶、车前草、地锦草、菖蒲、桉树叶等。
基因突变的名词解释_种类_应用
共价结合药物的设计与开发
前言
图1 经典的共价结合药物
长久以来,亲电性基团是药物开发中的雷区,因而在以往经典的药物化学教材中,总会建议避免在药物分子结构中引入此类官能团,如环氧、吖啶、Michael受体等,因为其具有的高反应性,可能会与多种生物大分子相互作用,引起严重的毒副作用。早前的阿司匹林、兰索拉唑、氯吡格雷(图1)等在近年来的研究中发现,均以共价键形式与靶点作用。受此启发,共价型药物的开发慢慢进入人们的视野,在抗癌、抗病毒、糖尿病等多个领域内显现出了非共价结合药物难以匹及的优势,如疗效更为持久、治疗剂量更低等、不易产生耐药性等。
由于共价结合和非共价结合的作用机制不同,因而在研发过程采用传统的评价指标,如解离常数、IC50、EC50等,难以真正体现其效能与安全性,这主要是因为药物分子与靶点形成共价键受反应速率的影响,而非共价结合作用则仅是一个热力学平衡过程,在短时间内就能显现出化合物的活性,采用传统的评价指标往往会造成误判。
共价结合药物和天然产物
图2 具有亲电活性的天然产物
从天然产物中发现新的药物是新药开发项目中常见的策略,而且有很多药物都是基于这一方式发现的,如紫杉醇、喜树碱、吗啡等,另外一种方式则是对天然产物进行结构修饰,得到效果更佳的化合物,如从水杨酸到阿司匹林,从吗啡到,据统计,临床上约占60%的药物都是基于上述策略得到的。虽然共价结合药物是近几年才热门起来,在自然界中,这一概念却并不罕见,青霉素、焦土霉素、磷霉素等一些抗生素都是以共价键的形式与细菌中的目标靶点相互作用。 利普斯他汀 是一种从链霉菌中分离出来的胰脂酶不可逆抑制剂,基于此天然产物,Roche开发出新型减肥药 奥利司他 ,诸如此类的例子还有很多。
以上诸多天然产物的实例证明,共价结合作用是药物设计中被忽视的宝地!药物靶点大多数都是蛋白质,其中丝氨酸、赖氨酸、半胱氨酸、组氨酸等残基中含有亲核活性官能团(羟基、巯基、氨基等),因而,蛋白质可以作为一个优良的亲核体,可以与具有亲电活性的基团发生作用,形成共价键。对于此类化合物的设计,最大的难点在于选择性,否则容易引起严重的副反应,造成开发失败。
图3 已上市共价结合药物(标黄处为活性反应位点)
目前,约30%以酶为靶点的药物采用共价结合形式,主要是因为这一设计理念是近几年才被接受,在此之前,活性反应基团是药物设计中尽可能避免的结构。 特拉匹韦 由Merck开发,在2011年获得FDA上市许可,通过与HCV蛋白酶中具有催化作用的丝氨酸残基(羟基)形成半缩醛,抑制其活性,从而实现抗病毒作用。最初该化合物在标准的IC50测试中,活性很差,几近放弃,然而在特别设计的活性测试中,则表现优异,特拉匹韦的研发历程深刻体现了在共价结合药物的研发中,需要一套与传统非共价结合药物开发不同的评价方法。
另外一个比较经典的例子是EGFR受体不可逆抑制剂 阿法替尼 的开发(2013年上市),其结构中的亲电活性基团丙烯酰胺与EGFR受体活性位点中的半胱氨酸残基(巯基)形成共价键,克服了第一代EGFR(吉非替尼、厄洛替尼等)受体抑制剂出现的耐药性问题,同时对非耐药性EGFR受体也表现出良好的活性。以上两个成功的例子证明了共价结合药物具有的潜力,另一方面,其研发过程也为共价结合药物的发展提供了宝贵的经验!
药物-靶点结合历程
图4 共价药物结合历程
与非共价结合药物相同的是,共价结合药物首先与靶点相互作用,形成药物-靶点结合物,由于此历程属于热力学过程,因而能够很快的达到平衡,其亲和力可以用解离常数Ki或者IC50等参数进行描述。不同之处在于,第二步共价键的形成,与第一步相比,共价键的形成速率相对较慢,且存在一个反应平衡常数Ki*,因而,共价结合物药物的总体结合情况需要考虑两个参数:Ki以及Ki*。当krea远远大于krev-rea时,反应平衡常数趋向无穷大,可视为不可逆共价结合,当krea与krev-rea相差并不是很大,即Ki*在一个合理的数值范围内,可视为可逆共价结合。
结合机理
图5 常见活性官能团
药物靶点大多数都是蛋白质,由于其结构中富含羟基、巯基、氨基等官能团,因而本质上可以作为亲核试剂,共价结合化合物通常在结构中含有亲电性官能团,如Michael受体,环氧、卤素、羰基、异氰等结构(图5),可作为亲电体,两者相互反应形成新的共价键,其涉及到的反应类型主要有以下几种: 酰化反应、烷基化反应、Michael加成、二硫键化、Pinner反应等 ,采用哪种共价键形成方式,取决于靶点结合位点的性质,总的来说,可以选择的余地较大。
图6 埃索美拉唑作用机理
2014年,美国十大畅销药中,其中之一为 埃索美拉唑 (消旋体为奥美拉唑)。奥美拉唑在1970年代被开发出来,经过若干优化和临床研究后,于1988年上市,两年后才发现其质子泵抑制作用是基于共价键形式的,奥美拉唑在靶点附近经在酸性条件下活化,形成活性亚磺酰胺衍生物活性产物,然后与靶点中的半胱氨酸残基(巯基)形成共价键,抑制胃酸的分泌。
图7 氯吡格雷作用原理
另一个畅销共价药便是 氯吡格雷 ,它需要在肝脏内经P450氧化酶活化,生成含硫化合物,然后与P2Y12受体中的半胱氨酸残基形成二硫键,抑制血小板凝聚。上述两个药物目前应用非常广泛,而且在最初设计的时候并不是以共价键作用形式,只是在后来的机理研究中发现,是以共价键作用与靶点结合,产生不可逆的抑制作用。
图8 沙格列汀作用机理
含有氰基的化合物,通常在与蛋白中的亲核性官能团如羟基、巯基发生Pinner反应,形成亚胺酯键,通常该类共价键是可逆的,比较成功的例子如DPP4抑制剂沙格列汀和维格列汀等,用于II型糖尿病的治疗。除此之外还有奥当卡替,用于绝经后妇女骨质疏松症的治疗,但由于其潜在的中风风险,2016年Merck宣布放弃该化合物。
至于其他的几种共价结合机理,如烷基化、酰基化、Michael加成等,在此不一一列举,其本质都是生物大分子中的亲核性基团与药物分子中的亲电基团进行相互作用。
选择性的控制
图9 奥西替尼(泰瑞莎)的开发
共价结合药物的选择性至关重要!在选择性的问题上,目前比较常见的策略是,首先设计对目标靶点具有高度选择性非共价结合作用先导物,然后在此化合物的基础上,进行活性反应官能团的优化设计,即先找到合适的“弹壳”,然后再加装合适的“弹头”。比较典型的例子如奥西替尼的开发,最初得到的先导化合物1在体外靶点结合实验表现出了优异的结合性,但是在细胞实验中其亲和性骤降了近70倍之多,可能是因为细胞中高浓度ATP与其竞争性的靶点结合所导致的,因而采用不可逆的共价结合作用策略,成功开发出第三代肺癌靶向药奥西替尼,该药于2017年获得FDA和欧盟的上市许可,同年获得CFDA的上市许可。除上述提及的策略外,还可以通过人体不同组织的理化特性实现选择性,如奥美拉唑,由于其需要在强酸性条件下才能活化,因而可以选择性的作用于质子泵。
图10 非共价作用稳定的共价药物设计
另外,通过精心设计的亲电性基团也能实现选择性。如图10所示,α-氰基取代丙烯酰胺与巯基的Michael加成为可逆过程,在特定的靶点中,由于其他氨基酸残基的非公价作用,可以稳定该加成产物,而其他非目标靶点不能实现该效应,从而实现选择性,当然该策略需要有非常强的生物信息学支撑,否则难以实现。
毒性问题
虽然共价结合药物设计策略目前日趋成熟,但其风险仍然不容小觑,尤其是不可逆的共价结合作用。由于小分子化合物与靶点形成新的共价键,因而会导致蛋白结构的变化,存在免疫反应的可能性,但此类报道较为罕见。脱靶效应也是引起毒性的重要原因,针对此问题,提高化合物的选择性以及较低的治疗剂量是行之有效的解决方案。
小结
目前大多数的共价结合药物集中在抗癌领域,但是随着技术和理论的日趋成熟,此类药物将在越来越多的疾病领域大显身手。
参考资料
1、Cesco, Stephane De, et al. "Covalent inhibitors design and discovery." European Journal of Medicinal Chemistry 138(2017):96-114.
2、Rand M. Miller, Ville O. Paavilainen, Shyam Krishnan, Iana M. Serafimova, Jack Taunton. "Electrophilic Fragment-Based Design of Reversible Covalent Kinase Inhibitors." Journal of the American Chemical Society 135.14(2013):5298.
3、Baillie, Thomas A. "Targeted Covalent Inhibitors for Drug Design." Angewandte Chemie International Edition 55.43(2016):13408-13421.
4、Lagoutte, R, R. Patouret, and N. Winssinger."Covalent inhibitors: an opportunity for rational target selectivity." Current Opinion in Chemical Biology 39(2017):54-63.
5、Ward, R. A., et al. "Structure- andreactivity-based development of covalent inhibitors of the activating andgatekeeper mutant forms of the epidermal growth factor receptor (EGFR)." Journal of Medicinal Chemistry 56.17(2017):7025-48.
基因突变的名词解释
基因组DNA分子发生的突然的、可遗传的变异现象(gene mutation)。从分子水平上看,基因突变是指基因在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变。基因虽然十分稳定,能在细胞分裂时精确地复制自己,但这种稳定性是相对的。在一定的条件下基因也可以从原来的存在形式突然改变成另一种新的存在形式,就是在一个位点上,突然出现了一个新基因,代替了原有基因,这个基因叫做突变基因。于是后代的表现中也就突然地出现祖先从未有的新性状。
1个基因内部可以遗传的结构的改变。又称为点突变,通常可引起一定的表型变化。广义的突变包括染色体畸变。狭义的突变专指点突变。实际上畸变和点突变的界限并不明确,特别是微细的畸变更是如此。野生型基因通过突变成为突变型基因。突变型一词既指突变基因,也指具有这一突变基因的个体。
基因突变可以发生在发育的任何时期,通常发生在DNA复制时期,即细胞分裂间期,包括有丝分裂间期和减数分裂间期;同时基因突变和脱氧核糖核酸的复制、DNA损伤修复、癌变和衰老都有关系,基因突变也是生物进化的重要因素之一,所以研究基因突变除了本身的理论意义以外还有广泛的生物学意义。基因突变为遗传学研究提供突变型,为育种工作提供素材,所以它还有科学研究和生产上的实际意义。
基因突变的种类
基因突变可以是自发的也可以是诱发的。自发产生的基因突变型和诱发产生的基因突变型之间没有本质上的不同,基因突变诱变剂的作用也只是提高了基因的突变率。
按照表型效应,突变型可以区分为形态突变型、生化突变型以及致突变型等。这样的区分并不涉及突变的本质,而且也不严格。因为形态的突变和致的突变必然有它们的生物化学基础,所以严格地讲一切突变型都是生物化学突变型。根据碱基变化的情况,基因突变一般可分为碱基置换突变(base substitution和移码突变(frameshift mutation)两大类。
碱基置换突变(subsititution)
指DNA分子中一个碱基对被另一个不同的碱基对取代所引起的突变,也称为点突变(point mutation)。点突变分转换和颠换两种形式。如果一种嘌呤被另一种嘌呤取代或一种嘧啶被另一种嘧啶取代则称为转换(transition)。嘌呤取代嘧啶或嘧啶取代嘌呤的突变则称为颠换(transversion)。由于DNA分子中有四种碱基,故可能出现4种转换和8种颠换。在自然发生的突变中,转换多于颠换。
碱基对的转换可由碱基类似物的掺入造成。例如,5-溴尿嘧啶(5-bromouracil,BU)是一种与胸腺嘧啶类似的化合物,具有酮式和烯醇式两种结构,且两者可以互变,一般酮式较易变为烯醇式。当DNA复制 时,酮式BU代替了T,使A-T碱基对变为A-BU;第二次复制时,烯醇式BU能和G 配对 ,故出现G-BU碱基对;第三次复制时,G和C配对,从而出现G-C碱基对,这样,原来的A-T碱基对就变成G-C碱基对。
碱基对的转换也可由一些化学诱变剂诱变所致。例如,亚硝酸类能使胞嘧啶(C)氧化脱氨变成尿嘧啶(U),在下一 次复制中,U不与G配对,而与A配对;复制结果C-G变为T-A(见右图)。又如,烷化剂中的芥子气和硫酸二乙酯可使G发生乙基化,成为烷基化鸟嘌呤(mG),结果,mG不与C配对,而与T配对,经过复制,G-C变为A-T。
移码突变(translocation)
指DNA片段中某一位点插入或丢失一个或几个(非3或3的倍数)碱基对时,造成插入或丢失位点以后的一系列编码顺序发生错位的一种突变。它可引起该位点以后的遗传信息都出现异常。发生了移码突变的基因在表达时可使组成多肽链的氨基酸序列发生改变,从而严重影响蛋白质或酶的结构与功能。吖啶类诱变剂如原黄素、吖黄素、吖啶橙等由于分子比较扁平,能插入到DNA分子的相邻碱基对之间。如在DNA复制前插入,会造成1个碱基对的插入;若在复制过程中插入,则会造成1个碱基对的缺失,两者的结果都引起移码突变。
缺失突变(deletion)
基因也可以因为较长片段的DNA的缺失而发生突变。缺失的范围如果包括两个基因,那么就好象两个基因同时发生突变,因此又称为多位点突变。由缺失造成的突变不会发生回复突变。所以严格地讲,缺失应属于染色体畸变。
插入突变(insertion)
一个基因的DNA中如果插入一段外来的DNA,那么它的结构便被破坏而导致突变。大肠杆菌的噬菌体Mu-1和一些插入顺序(IS)以及转座子(见转座因子)都是能够转移位置的遗传因子,当它们转移到某一基因中时,便使这一基因发生突变。许多转座子上带有抗药性基因,当它们转移到某一基因中时,一方面引起突变,另一方面使这一位置上出现一个抗药性基因。插入的DNA分子可以通过切离而失去,准确的切离可以使突变基因回复成为野生型基因。这一事件的出现频率并不由于诱变剂的处理而提高。
基因突变的应用
对于人类来讲,基因突变可以是有用的也可以是有害的。
诱变育种
通过诱发使生物产生大量而多样的基因突变,从而可以根据需要选育出优良品种,这是基因突变的有用的方面。在化学诱变剂发现以前,植物育种工作主要采用辐射作为诱变剂;化学诱变剂发现以后,诱变手段便大大地增加了。在微生物的诱变育种工作中,由于容易在短时间中处理大量的个体,所以一般只是要求诱变剂作用强,也就是说要求它能产生大量的突变。对于难以在短时间内处理大量个体的高等植物来讲,则要求诱变剂的作用较强,效率较高并较为专一。所谓效率较高便是产生更多的基因突变和较少的染色体畸变。所谓专一便是产生特定类型的突变型。以色列培育?彩色青椒?关键技术就是把青椒种子送上太空,使其在完全失重状态下发生基因突变来育种。
害虫防治
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