標籤:生物進化

DNA突變是指個別dNMP(脫氧單磷酸核苷)殘基以至片段DNA在結構、複製或表型功能的異常變化,也稱為DNA損傷。

1引發DNA突變的因素

大量的突變屬於自發突變,引發DNA突變的因素主要分為:
化學因素
主要是化學誘變劑;生物因素,主要為病毒。
PCR法擴增啟動子5』端系列缺失突變體
採用PCR方法從基因組中擴增目的基因的全長啟動子,在所擴增的片段兩端分別引入限制性內切酶位點,以用於構建pGL3 basic報告基因表達質粒載體。同樣採用PCR方法,以目的基因全長啟動子報告基因表達質粒為模板分別擴增目的基因啟動子5』端系列缺失突變體,這樣就可以構建5』端系列缺失目的基因的缺失突變體。
誘變育種
通過誘發使生物產生大量而多樣的基因突變,從而可以根據需要選育出優良品種,這是基因突變的有用的方面。在化學誘變劑發現以前,植物育種工作主要採用輻射作為誘變劑;化學誘變劑發現以後,誘變手段便大大地增加了。在微生物的誘變育種工作中,由於容易在短時間中處理大量的個體,所以一般只是要求誘變劑作用強,也就是說要求它能產生大量的突變。對於難以在短時間內處理大量個體的高等植物來講,則要求誘變劑的作用較強,效率較高並較為專一。所謂效率較高便是產生更多的基因突變和較少的染色體畸變。所謂專一便是產生特定類型的突變型。
誘變物質的檢測
多數突變對於生物本身來講是有害的,人類的癌症的發生也和基因突變有密切的關係,因此環境中的誘變物質的檢測已成為公共衛生的一項重要任務。
從基因突變的性質來看,檢測方法分為顯性突變法、隱性突變法和回復突變法3類。
除了用來檢測基因突變的許多方法以外,還有許多用來檢測染色體畸變和姐妹染色單體互換的測試系統。當然對於藥物的致癌活性的最可靠的測定是哺乳動物體內致癌情況的檢測。但是利用微生物中誘發回復突變這一指標作為致癌物質的初步篩選,仍具有重要的實際意義。

2基因突變讓癌細胞自殺

生物通編譯:路透社華盛頓消息- 科研人員在報告說,當科學家插入一個小遺傳突變到癌細胞中,它們的生長減慢到細胞「自殺」的水平。
加州大學舊金山分校的生物化學和生物物理學教授Elizabeth Blackburn說:「這就象毒針一樣,你只需要加一點點就可以得到顯著的效果。」
這種突變的目標是一個在癌細胞中高度活躍的酶——端粒酶,該酶在細胞複製的消耗過程中幫助維持染色體結構。
該突變使用端粒酶來破壞迅速擴增的癌細胞——Blackburn將這個策略比作柔道,雙方利用對手的力量來擊敗對方。
在這項研究中,科學家在該酶的遺傳密碼中插入了一個由RNA構成的小突變。突變的RNA阻斷了端粒酶將RNA反轉錄為DNA,以重建細胞複製過程中丟失的染色體部分的正常活性。
Blackburn說:「癌細胞是著名的對抗自殺信號的細胞類型,這是之所以癌細胞如此可怕的原因之一。擁有這麼少量的端粒酶能夠發揮如此有效的作用相當令人吃驚。」
研究中,低水平的突變RNA大大降低了乳腺癌和前列腺癌細胞的生長速度,並且使更多的細胞死亡。
這種突變在導入突變酶的活體小鼠中使得乳腺癌腫瘤減小。
雖然端粒酶突變對癌細胞生長造成的影響的原因還不清楚,Blackburn說進一步的研究可能發現來自人體的癌細胞比研究中使用的實驗室培養的細胞對突變酶要更為敏感。
Blackburn和同事們完成的這項研究發表在最新一期的Proceedingsof the National Academy of Sciences上。
科學家們一直在研究通過破壞端粒酶活性來治療癌症的幾種方法,但是加州大學進行的這項研究提供了新的治療。國家健康研究所的Richard Hodes說:「在被研究的幾個供選擇方法中,端粒酶突變作為直接影響腫瘤細胞治療癌症的方法具有清晰的理論優勢。」

3染色體變異引起的DNA變異

在真核生物的體內,染色體是遺傳物質DNA的載體。當染色體的數目發生改變時(缺少,增多)或者染色體的結構發生改變時,遺傳信息就隨之改變,帶來的就是生物體的後代性狀的改變,這就是染色體變異。它是可遺傳變異的一種。根據產生變異的原因,它可以分為結構變異和數量變異兩大類。
染色體數量變異
1.整倍性變異。指以一定染色體數為一套的染色體組呈整倍增減的變異。一倍體只有1個染色體組,一般以X表示。二倍體具有 2個染色體組。具有3個或3個以上染色體組者統稱多倍體,如三倍體、四倍體、五倍體、六倍體等。一般奇數多倍體由於減數分裂不正常而導致嚴重不孕。如果增加的染色體組來自同一物種,則稱同源多倍體。如直接使某二倍體物種的染色體數加倍,所產生的四倍體就是同源四倍體。如使不同種、屬間雜種的染色體數加倍,則所形成的多倍體稱為異源多倍體。異源多倍體系列在植物中相當普遍,據統計約有30~35%的被子植物存在多倍體系列,而禾本科植物中的異源多倍體則高達 75%。栽培植物中有許多是天然的異源多倍體,如普通小麥為異源六倍體、陸地棉和普通煙草為異源四倍體。多倍體亦可人工誘發,秋水仙鹼處理就是誘發多倍體的最有效措施。
2.非整倍性變異。生物體的2n染色體數增或減一個以至幾個染色體或染色體臂的現象。出現這種現象的生物體稱非整倍體。其中涉及完整染色體的非整倍體稱初級非整倍體;涉及染色體臂的非整倍體稱次級非整倍體。在初級非整倍體中,丟失1對同源染色體的生物體,稱為缺體(2n-2);丟失同源染色體對中1條染色體的生物體稱為單體(2n-1);增加同源染色體對中1條染色體的生物體稱為三體(2n+1);增加1對同源染色體的生物體稱為四體(2n+2)。在次級非整倍體中,丟失了1個臂的染色體稱為端體。某生物體如果有 1對同源染色體均系端體者稱為雙端體,如果1對同源染色體中只有1條為端體者稱為單端體。某染色體丟失了1個臂,另1個臂複製為2個同源臂的染色體,稱為等臂染色體。具有該等臂染色體的生物體,稱為等臂體。等臂體亦有單等臂體與雙等臂體之分。由於任何物種的體細胞均有n對染色體,因此各物種都可能有n個不同的缺體、單體、三體和四體,以及2n個不同的端體和等臂體。例如普通小麥的n=21,因此它的缺體、單體、三體和四體各有21種,而端體和等臂體則可能有42種。染色體數的非整倍性變異可引起生物體的遺傳不平衡和減數分裂異常,從而造成活力與育性的下降。但生物體對染色體增加的忍受能力一般要大於對染色體丟失的忍受能力。因 1條染色體的增減所造成的不良影響一般也小於1條以上染色體的增減。非整倍性系列對進行基因的染色體定位、確定親緣染色體組各成員間的部分同源關係等,均具有理論意義。此外,利用非整倍體系列向栽培植物導入有益的外源染色體和基因亦有重要的應用價值。如小麥品種小偃 759就是普通小麥增加了 1對長穗偃麥草染色體的異附加系,而蘭粒小麥則為普通小麥染色體4D被長穗偃麥草染色體4E所代換的異代換系。
許多癌症如肺癌、腸癌等都是由於其腫瘤細胞中染色體數目變異所造成的,而且科學家們也發現細胞調控因子或者紡錘體蛋白的突變會造成染色體不分離(chromosome nondisjunction,即細胞分裂進入中後期時,某一對同源染色體或者姐妹單體未分別移向兩極,造成子細胞中一個染色體數目增多,一個減少的現象),從而引起染色體數目變化。
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