??根據(jù)基因結(jié)構(gòu)的改變方式,基因突變可分為堿基置換突變和移碼突變兩種類(lèi)型。
??堿基置換突變:由一個(gè)錯(cuò)誤的堿基對(duì)替代一個(gè)正確的堿基對(duì)的突變叫堿基置換突變。例如在DNA分子中的GC堿基對(duì)由CG或AT或TA所代替,AT堿基對(duì)由TA或GC或CG所代替。堿基替換過(guò)程只改變被替換堿基的那個(gè)密碼子,也就是說(shuō)每一次堿基替換只改變一個(gè)密碼子,不會(huì)涉及到其他的密碼子(圖3.4)。引起堿基置換突變的原因和途徑有兩個(gè)。一是堿基類(lèi)似物的摻入,例如在大腸桿菌培養(yǎng)基中加入5-溴尿嘧院(BU)后,會(huì)使DNA的一部分胸腺嘧啶被BU所取代,從而導(dǎo)致AT堿基對(duì)變成GC堿基對(duì),或者GC堿基對(duì)變成AT堿基對(duì)。二是某些化學(xué)物質(zhì)如亞硝酸、亞硝基胍、硫酸二乙酯和氮芥等,以及紫外線照射,也能引起堿基置換突變。
??移碼突變:基因中插入或者缺失一個(gè)或幾個(gè)堿基對(duì),會(huì)使DNA的閱讀框架(讀碼框)發(fā)生改變,導(dǎo)致插入或缺失部位之后的所有密碼子都跟著發(fā)生變化,結(jié)果產(chǎn)生一種異常的多肽鏈(圖3.5)。移碼突變誘發(fā)的原因是一些像吖啶類(lèi)染料分子能插入DNA分子,使DNA復(fù)制時(shí)發(fā)生差錯(cuò),導(dǎo)致移碼突變。
??根據(jù)遺傳信息的改變方式,基因突變又可以分為同義突變、錯(cuò)義突變和無(wú)義突變?nèi)N類(lèi)型。
??同義突變:有時(shí)DNA的一個(gè)堿基對(duì)的改變并不會(huì)影響它所編碼的蛋白質(zhì)的氨基酸序列,這是因?yàn)楦淖兒蟮拿艽a子和改變前的密碼子是簡(jiǎn)并密碼子,它們編碼同一種氨基酸,這種基因突變稱(chēng)為同義突變(圖3.4a)。
??錯(cuò)義突變:由于一對(duì)或幾對(duì)堿基對(duì)的改變而使決定某一氨基酸的密碼子變?yōu)闆Q定另一種氨基酸的密碼子的基因突變叫錯(cuò)義突變(圖 3.4b)。這種基因突變有可能使它所編碼的蛋白質(zhì)部分或完全失活,例如人血紅蛋白β鏈的基因如果將決定第6位氨基酸(谷氨酸)的密碼子由CTT變?yōu)镃AT,就會(huì)使它合成出的β鏈多肽的第6位氨基酸由谷氨酸變?yōu)槔i氨酸,從而引起鐮刀形細(xì)胞貧血病。
??無(wú)義突變:由于一對(duì)或幾對(duì)堿基對(duì)的改變而使決定某一氨基酸的密碼子變成一個(gè)終止密碼子的基因突變叫無(wú)義突變(圖3.5b)。其中密碼子改變?yōu)閁AG的無(wú)義突變又叫琥珀突變,密碼子改變成UAA的無(wú)義突變又叫赭石突變
??分子遺傳學(xué)中,營(yíng)養(yǎng)缺陷型是指通過(guò)誘變而使得一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(如氨基酸)的合成能力出現(xiàn)缺陷,必須在基本培養(yǎng)基(如由葡萄糖和無(wú)機(jī)鹽組成的培養(yǎng)基)中加入相應(yīng)的有機(jī)成分才能正常生長(zhǎng)的突變菌株或突變細(xì)胞。例如,野生型大腸桿菌在基本培基中能夠正常生長(zhǎng),而組氨酸缺陷型的大腸桿菌(記為His-)只有在基本培養(yǎng)基中加入適量的組氨酸時(shí)才能正常生長(zhǎng)。突變型基因轉(zhuǎn)變成野生型基因的過(guò)程叫回復(fù)突變。例如把大量的His-大腸桿菌細(xì)胞接種在不含組氨酸的基本培養(yǎng)基中,會(huì)有極少量的細(xì)胞能夠生長(zhǎng),出現(xiàn)這種情況的原因主要是這些細(xì)胞的組氨酸缺陷基因已回復(fù)為正;颍ㄓ洖镠is )。
??某一突變基因的表型效應(yīng)由于第二個(gè)突變基因的出現(xiàn)而恢復(fù)正常時(shí),稱(chēng)后一突變基因?yàn)榍罢叩囊种苹。抑制基因并沒(méi)有改變突變基因的DNA結(jié)構(gòu),而只是使突變型的表型恢復(fù)正常。例如,酪氨酸的密碼子是UAC,置換突變使UAC變?yōu)闊o(wú)義密碼子UAG后翻譯便到此停止。如果酪氨酸t(yī)R-NA基因發(fā)生突變,使它的反密碼子由 AUG變?yōu)?AUC時(shí),其tRNA仍然能與酪氨酸結(jié)合,而且它的反密碼子AUC也能與突變的無(wú)義密碼子UAG配對(duì)。因此這一突變型tRNA,能使無(wú)義突變密碼子位置上照常出現(xiàn)酪氨酸,而使翻譯正常進(jìn)行。這里酪氨酸t(yī)RNA的突變基因便是前一個(gè)無(wú)義突變的抑制基因。