基因突变的诱发原理

第六节基因突变的诱发

内容：

一、物理因素诱变

二、化学因素诱变

一、物理因素诱变

只限于各种电离辐射和非电离辐射

1.电离辐射诱变

●包括α射线、β射线和中子等粒子辐射，还包括r射线和χ射线等电磁波辐射。中子的诱变效果最好。根据辐射（照射）的方法，可分为“内”和“外”照射。

○外照射

即辐射源与接受照射的物体之间要保持一定的距离，让射线从物体之外透入物体之内，在体内诱发基因突变。χ射线、r射线和中子都适用于“外照射”。

○内照射

即用浸泡或注射的方法，使其渗入生物体内，在体内放出β射线进行诱变。

α和β射线的穿透力很弱，故只能用“内照射”。实际应用时，一般不用α射线，只用β射线。β射线常用辐射源是P32和S35，尤以P32使用较多。

●电离辐射致变的机理

这主要是因为它们能使构成基因的化学物质直接发生电离作用。这些物质的分子都是由原子构成的，原子又由数量相等的质子和电子构成。当电离辐射的射线碰控制基因任何分子时，照射的能量使原子外围的电子脱离轨道，原子从中性变为带正电荷的离子，产生“D的发电离”。射线进一步照射，在形成大量离子对的过程中所产生的电子，多数尚有较大的能量，能引起第二次电离，即“次维电离”，“次级电离”轻则造成基因分子结构改组，产生新基因，重则使染色体结构变异（断裂等）。辐射剂量越大，原发电离数就越多，→次级电离就越重→基因突变率就越高。

●辐射剂量及表示方法

○定义：单位质量被照射的物质所吸收的能量数值，称为辐射剂量。

○χ射线和r射线：用“伦琴”（r）表示，即在1克空气中吸收83尔格（erg）辐射的能量。

○中子：单位是“积分流量”。即每平方厘米的截面上通过的中子数（n/cm2）。

○β射线：用“微居里”表示。具体是每克物质吸收多少“微居里”（μcu）的放射性同位素。

微居里是放射强度单位，表示每秒钟有3-7×104个原子核发生蜕度。

△基因突变的频率与辐射剂量成正比，即剂量增加一倍，突变频率增加一倍，但突变率不受辐射强度的影响。

●辐射强度是指单位时间内照射的剂量数，即剂量率，倘若照射剂量不变，不管单位时间内所照射是多还是少，基因突变率总是保持一致。

2.非电离辐射诱变

●射线种类：紫外线

●作用机理：由于能量较低，不足的使原子电离，只能产生激发作用，造成基因分子链的离折，结果这些离折的基因在重新组合时，不免发生差错，出现突变。Ultra violet最有较的波长为2600A0左右。即DNA吸收波长，一旦DNA吸收，促使离折→突变。Ultra violet还有间接诱变作用。如用Ultra violet照射过的培养基培养微生物，可引起微生物突变，其作用机理是使培养基内产生的，而氨基酸经H2O2处理就有使微生物突变的作用。

●Ultra violet的适用范围

由于Ultra violet穿透力很弱，所以一般只用于微生物或高等生物配子的诱变作用。

二、化学因素诱变

●简史

1941年Auerbach和Robson第一次发现芥子气可以诱发基因突变。

1943年Oehlkers第一次发现氨基甲酸乙酯(NH

2COO

2

H

5

）可以诱发染色体

结构的变异。

●化诱的特点

某些化学药物的诱变作用是有特异性的，即一定性质的药物能够诱发一定类型的变异。

●化诱物质的种类与作用机理

○烷化剂：甲基磺酸乙酯[EMS，CH

3SO

4

（OC

2

H

5

）]、硫酸二乙酯[DES，

SO

2(OC

2

H

5

)

2

]、乙烯亚胺（EI）等。它们都有含有一个或多个不稳定的烷基（C

2

H

5

），

这些烷基能移到电子密度较高的其他分子中去，这种通过烷基置换其它分子的氢原子的作用，叫做烷化作用。烷化剂就是通过这种烷化作用而改变基因的分子结构，从而造成基因突变。

○碱基类似物：5-溴尿嘧啶（Bu）、5-溴脱氧尿核苷（BudR）、2-氨基嘌呤（Ap）等。前二者是胸腺嘧啶（T）的类似物，后一种是腺嘌呤（A）的类似物。

其作用机理是它们的分子结构与基因分子的碱基相似，它们在不妨碍基因复制的情况下作为组成基因的成分参入到基因分子中去。由于它们与碱基不同，它们会在复制时发生偶然配对上的差错，从而导致基因突变。

○抗生素：重氨丝氨酸、丝裂霉素C，它们具有破坏基因分子结构的能力，因而造成染色体的断裂。目前少用。