三、突变分子改变的类型
从化学本质看，突变总会有DNA分子上的改变，因此也称作DNA损伤，可分为错配（mismatch）、缺失（deletion）、插入（insertion）和重排（rearrangement）几种类型。缺失或插入均有可能导致框移（frame－Shif）突变。
（－）错配
又称为点突变（point mutation）。表11－3中，化学诱变剂引起的碱基在DNA链上的
置换，都属于点突变。点突变发生在基因的编码区域，可导致氨基酸的改变。图11－23和图11－24都是典型的与疾病有关的点突变例子。
（二）缺失、插入和框移突变
DNA上碱基缺失的例子见表11－3。缺失或插入都可导致框移突变，框移突变是指三联体密码的阅读方式改变，造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变，其后果是翻译出的蛋白质可能完全不同（图11－25）。3个或3n个的核音酸插入或缺失，不一定能引起框移突变。
（三）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。图11－26示由于血红蛋白的β链和ε链的重排，引起两种类型的地中海贫血的基因重排情况。
DNA损伤和修复，是细胞内DNA复制中同时并存的两个过程。DNA聚合酶1对复制中的错配可以即时加以校读（见本章第二节）。修复（DNA repairing）是指针对已发生了的缺陷而施行的补救机制，主要有光修复（light repairing）、切除修复（excissionrepairing），重组修复（recombination repairing）和SOS修复等。
（－）光修复
光修复过程是通过光修复酶（photolyase）催化而完成的，仅需 300－600nm波长照射
即可活化，普遍存在于各种生物，人体细胞中也有发现。通过此酶作用，可使嘧啶二聚体分解为原来的非聚会状态，DNA完全恢复正常（图11－22）。
（二）切除修复
是细胞内最重要的修复机制，主要由DNA聚合酶1及连接酶执行修：（图11一27）.
至于DNA损伤的部位是如何去除的，原核生物和真该生物需要不同的酶系统。原核生物DNA损伤的研究，早期以紫外线照射来建立损伤的模型，并因此发现与紫外线损伤及修复有关的一些基因，称为uvrA、uvrB，uvrC。现在已经清楚其产物，UvrA，UVrB是辨认及结合DNA损伤部位的蛋白质，Uwt有切除作用，可能还需要有解螺旋酶（helicase）的协助，才能把损伤部位除去。
在人类，较早发现一种遗传性疾病叫着色性干皮病（xeroderma pigmentosis，XP），并
知道其发病机制与DNA损伤修复后存在缺陷有关。近年对XP病的深入研究，也发现有一套XP病相关的基因，分别命名为XPA,XPB,XPC,XPF，XPG等。这些基因的表达产物，分别具有结合损伤DNA、解旋酶、核酸酶的活性。从这些蛋白质氨基酸序列分析结果看，和原核生物的Uvr类蛋白都有相当多同源序列。目前认为，XP类蛋白是在切除修复过程中共同参与，起辨认和切除损伤DNA部位作用的。切除后留下的空隙，则由 DNA－polδ及ε加以修复。XP病人正是因为 XP类基因有缺陷，在接触紫外线后DNA损伤修复过程的缺陷而致病，这类病人皮肤发生癌变的机会也比正常人高得多。
（三）重组修复
当DNA分子的损伤面较大，还来不及修复完善就进行复制时，损伤部位因无模板指引，复制出来的新子链会出现缺口，这时，就靠重组蛋白ReCA的核酸酶活性将另一股健康的母链与缺口部分进行交换，以填补缺口。RecA是recA基因的产物，是E．coli中与重组（recombinaion）有关的一系列基因之一。重组基因除A外，还有recB，recC等。所谓健康母链，是指同一细胞内已完成复制的链，或可来自亲代的一股DNA链损伤链移到已完成复制的链上，如果损伤又只发生在双链DNA中的一股单链，则下一轮的复制损伤链就只占DNA的l／4，不断复制后，其比例就越来越低，称为把损伤链“稀释”掉。（图11－28）。
（四）SOS修复
SOS是国际海难信号，这一命名表示这仅是一类应急性的修复方式。细胞采用这一
修复方式是由于DNA损伤广泛至难以继续复制，由此而诱发出一系列复杂的反应。参与这一反应的，除了前述的切除修复基因uvr类，重组修复基因rec类的产物外，还有调控蛋白LexA等。最近还发现，E．coli的DNA聚合酶D是参与这一修复反应的。所有这些基因，组成一个称为调节子（regulon）的网络式调控系统。这一网络引致的反应特异性低，对碱基的识别、选择能力差。通过SOS修复，复制如能继续，细胞是可存活的。然而，DNA保留的错误舍较多，引起较广泛、长期的突变。SOS修复网络辖下的基因，一般情况下都是不活跃、不表达的，只有在紧急情况下才被整体地动员。用细菌为研究材料的实验还证明：不少能诱发SOS修复机制的化学药物，都是哺乳类动物的致癌剂。对SOS修复和突变、癌变的关系，是肿瘤学上研究的热点课题之一。
第五节 逆转录现象和逆转录酶
高等生物的遗传物质大多数是双链 DNA，但也有少数低等生物例如 M13噬菌体，其感染型只含有单链DNA作为遗传物质。某些病毒的基因组是RNA而不是DNA，这类病毒称为RNA病毒。1970年，H．Temin和D．Baltimore分别从RNA病毒中发现了一种酶，能催化以单链RNA为模板合成双链DNA的反应。反应过程先以单链W的基因组为模板，催化合成一条单链RNA。产物与模板生成RNA：DNA杂化双链（duplex），杂化双链中的RN被RNA酶水解后，再以新合成的单链DNA为模板，催化合成第二链的DNA（图11－29）。催化此反应的酶称为逆转录酶（reverse transcriptase），也称反转录酶。在感染病毒的细胞内，上述三个反应都是由逆转录酶催化的。即该酶有RNA为模板催化DNA合成、水解杂化链上的RNA及用DNA作模板催化DNA合成三种活性。酶的作用需Zn2+的辅助。合成反应也是从5’向3’延伸新链。合成过程所用引物，现在认为是病毒本身的一种tRNA。
