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突变

一个基因内部结构所发生的可遗传的变异。狭义的突变专指基因突变,也称点突变,它通常可以引起一定的表现型改变。由基因突变而引起表现性状突变的细胞或个体,称为突变体。广义的突变还包括染色体畸变。基因突变的一般特征 稀有性基因突变率很低,高等生物中通常观察到的每一基因位点上每一世代的突变率为10-5左右。不同基因的突变率相差很大,如玉米中R基因的突变率比Sh基因高500倍。

一个基因内部结构所发生的可遗传的变异。狭义的突变专指基因突变,也称点突变,它通常可以引起一定的表现型改变。由基因突变而引起表现性状突变的细胞或个体,称为突变体。广义的突变还包括染色体畸变。

基因突变的一般特征

稀有性

基因突变率很低,高等生物中通常观察到的每一基因位点上每一世代的突变率为10-5左右。不同基因的突变率相差很大,如玉米中R基因的突变率比Sh基因高500倍。在有性生殖的生物中,突变率用每一配子发生突变的概率表示。

随机性

生物体发育的任何时期和任何细胞中,都可以发生某种性质的突变。基因突变是不定向的,如基因A可突变为a1、a2、a3……等,成为复等位基因。即突变体与环境之间并无对应的关系。曾经有一个时期认为基因突变不是随机的,而是朝着适应环境的方向发生突变。1943年,S.E.卢里亚(Luria)和M.德布吕克(Delbrück)首先用波动测验方法,证明敏感的大肠杆菌B中出现抗噬菌体d的细菌,与噬菌体d的存在无关。噬菌体d的存在只起到筛选抗性细菌的作用。

可逆性

由野生型基因突变为突变型基因称为正突变。突变型基因也可以回复突变为野生型基因,称为反突变。通常正突变率高于反突变率,可能的解释为:①一个野生型基因内部有许多突变座位,它们在结构上的改变都能导致基因突变,但一个突变基因内部只有一个座位的结构改变才能使它回复突变;②碱基有A,T,G,C四种,如原来为A,它可以突变为T,C,G中的任何一种,但要回复为原来的状态时,只能回复成A的一种。

自发突变和诱发突变

不经过诱变剂处理所发生的突变称为自发突变。自然界中辐射是自发突变的一小部分原因,有人估计,果蝇这部分突变还不到其自发突变的0.1%。自发突变可由生物体内或细胞内部产生的诱变物质所引起,如过氧化氢等。在烟草的陈旧种子中曾得到具有诱变作用的提取物。自发突变的另一个原因是在DNA复制和损伤修复过程中酶造成的差错引起的。

诱发突变与自发突变相比并无本质上的差别,但能显著提高突变率。诱变效应较大的有各种射线及化学药品,如X射线,γ射线,α射线,β射线以及中子等,化学诱变剂如甲基磺酸乙酯和乙烯亚胺等各种烷化剂,以及碱基类似物如5-溴尿嘧啶(BU),2-氨基嘌吟(AP)等。

突变的分子机制

①碱基的置换。一对碱基被置换有时会引起一个重大的突变,如人的镰形红血球贫血症,已证明是一对碱基被置换后改变了遗传密码,使β链上第六位的氨基酸,由原来的谷氨酸变为缬氨酸。②移码突变。如在正常的碱基序列中缺少或增加了碱基,则在缺失或插入位点之后读法将发生一系列的改变。

基因突变是生物进化的重要因素。生物所处的环境是多种多样和不断变化着的,但生物却总是和它所生活的环境相适应,这与基因突变有关,突变为自然选择提供了可选择的对象,只要突变有利于个体的生存,就会为自然所选择,通过繁殖使生物群体不断向着适应的方向发展。突变也为育种提供了宝贵的资源,如水稻品种矮脚南特,就是从南特16号水稻品种中一个矮秆突变体选育而成的。在遗传学中,通过多种多样的基因突变,对遗传规律、基因的功能和基因的精细结构等,可进行研究。