DNA损伤、突变的意义和类型

一、DNA损伤、突变的意义和类型

（一）突变的意义

人们通常容易把突变理解为都是对生物体有害的现象。其实，突变是生物界普遍存在的现象，一方面突变可以引起疾病，另一方面突变也有其积极的意义。

1．生物进化的分子基础 从生物的进化史看，进化过程是突变的不断发生所造成的。没有突变就不可能有如今多彩的生物世界。人类在漫长的生物进化过程中不可能看到某一物种的自然演变而只是见到长时期突变积累的结果。就同一物种而言，个体差异总是存在的。当只有基因型改变的突变发生时，没有可以觉察到的表型的改变，例如在简并密码子上第三位碱基的改变，蛋白质非功能区上编码序列的改变等，这些改变形成了个体之间的多态性（poly-morphism）。自然界中大量的突变都属于这种类型，但目前对其发生的真正原因尚不清楚，因而命名为自发突变或自然突变（spontaneous mutation）。

2．某些疾病的发病基础 当突变发生在对生命过程至关重要的基因上时，就可能引起疾病，甚至导致个体的死亡。有些遗传病、肿瘤以及有遗传倾向的疾病就是由基因的突变而引起的。但是仅有少数这类疾病的遗传缺陷是已知的，如血友病、地中海贫血等。还有一些疾病可能与基因的变异有关，但涉及的基因不是一个，而是多基因与环境因素相互作用的结果。

（二）突变的类型

根据DNA分子的改变，DNA的损伤、突变有以下几种常见类型。

1．转换（transition） 实际上是碱基脱氨基造成的损伤，通常由一种嘧啶变成另一种嘧啶，或一种嘌呤变成另一种嘌呤。例如胞嘧啶氧化脱氨转变为尿嘧啶，腺嘌呤氧化脱氨转变为次黄嘌呤，从而改变了碱基配对关系。

2．颠换 原为嘧啶突变后换成嘌呤，或原为嘌呤换成嘧啶，称为颠换（transversion）。注意，转换和颠换只引起DNA局部的改变，而DNA其他部分的结构不受影响，故称为点突变（point mutation），图3-22显示了点突变对基因编码区的四种不同影响。

3．移码突变 丢失或插入一个或几个核苷酸，都可能使下游DNA的编码发生改变，称为移码突变（frame shift mutation）。移码突变造成蛋白质氨基酸的排列顺序发生改变，翻译出的蛋白质可能完全不同。3个或3n个的核苷酸插入或缺失，不引起移码突变（图3-23）。

4．二聚体的形成 链内或链间发生共价联结，如紫外线能使DNA分子中同一条链相邻嘧啶碱基之间形成二聚体，最易形成的是T-T，其次是C-T和C-C二聚体。嘧啶二聚体的形成，影响了DNA的双螺旋结构，使其复制和转录功能均受到阻碍（图3-24）。

5．重排DNA 分子内发生较大片段的交换，称为重组或重排。移位的DNA可以在新位点上颠倒方向反置（倒位），也可以在染色体之间发生交换重组。血红蛋白的β链和δ链的重排，就引起了两种类型的地中海贫血。