1.基因突变的分子基础是什么
1。
碱基置换及其对遗传信息的影响碱基置换是指DNA中核苷酸的1个碱基被另1个碱基所取代。其中1个嘌呤被1个 嘧啶或是1个嘧啶被1个嘌呤所取代，叫颠换；如果1个嘌呤被另 1个嘌呤或是1个嘧啶被另1个嘧啶所取代，叫转换。
单个碱基 替换的结果是改变了 1个密码子，可以引起蛋白质一级结构中某 个氨基酸的替代，或造成多肽链的终止而产生不完全的肽链，如果 起始密码子突变则就完全不能合成蛋白质。 根据它们对氨基酸序 列的影响不同，可分为同义突变、错义突变和无义突变。
2。移码由于在DNA分子的编码区插入或缺失非3的整 数倍个核苷酸（如1个、2个或4个）而导致的阅读框架的位移。
因为遗传信息是按3个碱基为一组依次排列而成的，蛋白质的翻 译是从起始密码子开始，按密码子顺序依次向下读码。 当在起始 密码子后面加人1个、2个或4个碱基后，则后面的所有密码子的 阅读框都发生改变，结果翻译出来的蛋白质的氨基酸序列与野生 型完全不同。
当然，如果插入或缺失的碱基正好是3个或其整倍 数，那么在翻译出的多肽上可能是多1个至几个或少1个至几个 氨基酸，而不完全打乱整个氨基酸序列。 在自发突变中，移码突变 占很大比例。
已知能诱发移码突变的诱变剂是吖啶类染料。 3。
缺失和重复大片段的缺失或重复（超过几个碱基对）是 基因突变的主要原因之一。
2.什么是基因突变
基因突变是指基因组DNA分子发生的突然的可遗传的变异。
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。分子基础：一、自发突变（spontaneous mutation） 自发突变可能由复制错误、DNA损伤和转座作用等引起。
1.DNA复制错误（errors of DNA replication） DNA碱基有互变异构体，造成DNA复制过程中的DNA错配。 （1）转换：Purine→ Pu；或者 Pyrimidine→ Py (2)颠换：Pu →Py； 或者Py→Pu (3)移码突变：增加或减少几个碱基，导致蛋白质翻译错位。
（4）缺失和重复：大片段碱基的缺失或重复，如E.coli乳糖发酵调节基因lacⅠ中四碱基重复序列。 野生型： 5′-GTCTGGCTGGCTGGC-3′ 突变型FS5: 5′-GTCTGGCTGGCTGGCTGGC-3′ 突变型FS2: 5′-GTCTGGCTGGC-3’2、DNA损伤（lesions） (1)脱嘌呤 由于碱基和脱氧核糖间的糖苷键受到破坏，从而引起一个鸟嘌呤或腺嘌呤从DNA分子上脱落下来.（2）脱氨基 C脱氨基变成U;A脱氨基变成H,:A AT →→ → H-T→→→ H-C→→→ H-C ↘→A-T ↘→G-CB GC →→ → G-U→→→ A-U→→→A-U ↘→G-C ↘→A-T 造成转换 （3）氧化损伤（oxidative lesions）: O2- OH- H2O2 可对DNA造成损伤二、诱发突变（induced mutaion） 多种理化因素都可以诱导DNA的突变：1、诱变机制 （1）碱基类似物 例：5-BU 和5-BrdU是胸腺嘧啶（T）的结构类似物，酮式结构易与A配对；烯醇式结构易与G配对。
另有2-氨基嘌呤（2-AP, A类似物）、5- 氟尿嘧啶、5-氯尿嘧啶等。 （2） 特异性错配 例烷化剂： 甲磺酸乙酯（EMS）、亚硝基胍（ NG）、芥子气等。
通过改变碱基结构使碱基错配。 如：G-C； 当G烷基化后可与T配对，导致碱基转换。
或者烷化剂使嘌呤脱落，造成转换、颠换、断裂或其他突变 子 （3） 嵌合剂的致突作用 例 .吖啶类染料： 吖啶橙、吖啶黄素、原黄素等碱基对的类似物，易造成移码突变。（4） 辐射诱导效应 ①紫外线UV：形成嘧啶二聚体，如T二聚体，①同一条单链内，影响复制时与A的配对，使复制中止；②双链之间，影响双链变性，并影响复制。
重复、缺失、移码突变 ②电离辐射：如X-ray、可引起碱基的降解或脱落，A变成H;C变成T，出现转换。 物理——物理化学——生物化学——大分子损伤ⅴ黄曲霉的作用 使鸟嘌呤G脱落，SOS修复引入A， 造成突变。
2、碱基替换的遗传效应 （ⅰ） 同义突变（samesense mutation）不改变氨基酸的密码子变化，与密码子的兼并性有关. 如GAU/GAC—Asp. （ⅱ） 错义突变（missense mutation） 碱基替换的结果引起氨基酸序列的改变. （ⅲ） 无义突变（nonsense mutation）编码区的单碱基突变导致终止密码子（UAG/UGA/UAA）的形成， 使 mRNA的翻译提前终止， 形成不完全的肽链. 如镰刀型贫血症：血红蛋白B链（146Aa）,6号氨基酸的替换， 导致明显的表型症状。Glu→Val， 若Glu →Asp则影响较小。
3、码突变及其产生 在基因的外显子中插入或缺失1, 2或4个核苷酸，使阅读信息发生错位，从而使翻译的蛋白质序列与原来完全不同. eg. E.coli中乳糖发酵的调节基因（lacⅠ）： 野生型： 5′-GTCTGGCTGGCTGGC-3′ 移码突变Ⅰ： 5′-GTCTGGCTGGCTGGCTGGC-3′ 移码突变 Ⅱ： 5′-GTCTGGCTGGC-3’4、突变热点和增变基因 基因中某些位点比其它位点突变率高，称突变热点。 例 分析T4-Phage r Ⅱ基因1500个突变体： r ⅡA (1800bp)有200个位点； r ⅡB (850bp)有108个位点 。
形成原因： （1）、5-MeC的存在，5-甲基胞嘧啶（MeC）脱氨基后变成T， 使G-C部位转变成A-T部位；（2）短的重复序列的存在，容易配对错位，造成重复或缺失（3）与诱变剂类型有关，不同诱变剂出现不同的热点。（ 4）增变基因（mutator gene）：该基因的突变会使整个基因组的突变频率增高，例 A. DNA多聚酶基因，突变后使多聚酶的3′ → 5’校正功能降低或丧失，使基因组突变频率增高； B. dam基因，突变后使碱基的错配修复功能降低或丧失，使基因组突变频率增高。
三、诱变与肿瘤 肿瘤的形成与否取决于机体中癌基因和抑癌基因的平衡，抑癌基因突变会致癌。一些诱变剂可以特异性的诱导抑癌基因突变，导致肿瘤发生。
eg. 黄曲霉素、UV(ultraviolet)等。 黄曲霉素可诱导P53基因G → T颠换，导致肝癌的发生； UV可诱导P53基因5′ -TC-3’发生C → T颠换，形成“T二聚体”，导致人类鳞状细胞皮肤癌的发生。
四、定点诱变 定义：利用人工合成的寡核苷酸，在离体的条件下，制造基因中任何部位的位点特异性突变的技术。 反义遗传学（reverse genetics）：合成—连接（单链M13）—复制—转化—检测。
3.基因突变的分子生物学基础是什么
细菌的基因结构发生改变的机制包括： 1.碱基置换（Substitution）：包括两种类型：转换（Transition）是由嘌呤置换嘌呤或嘧啶置换嘧啶。
颠换（Transversion）是指嘌呤置换嘧啶或嘧啶置换嘌呤。如碱基置换发生于编码多肽的区，则因可影响密码子而使转录、翻译遗传信息发生变化，因此可以出现一种氨基酸取代原有的某一种氨基酸。
也可能出现了终止密码而使多肽链合成中断，不能形成原有的蛋白质而完全失去某种生物学活性。 2.碱基的减少、增加与倒置：三种情况都可造成对密码的错误阅读。
如DNA原有碱基顺序为AAG,GAA,CGC,TGA，如失去第一个A，则成为AGG,AAC,GCT,GA，使原来编码押肽由亮一组一丙一苏氨酸改为半胱-亮-精-亮氨酸。 这种突变导致的是密码意义的错误，称为移码突变。
移码突变的影响范围自突变点起直到末端整条结构基因的转录与翻译，引起基因产物的变化比较严重，对生物活性的影响也较显著。 3.碱基的互变异构：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。（图5-3） 图5-3 碱基的互变异构 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。
