化学生物学 化学物质与核酸的相互作用
糖_脂类_蛋白质和核酸的代谢及相互关系
丙酮 醉
下
一
葡” “ 一
分户
肪 一 撇夕旨 酸
…
,
乙酞
乙
行 酵 解产 物 丙 酮 酸 经三 梭酸 循 环 后 可释
放 大 量 能 量 首 先 丙 酮 酸 氧 化脱 玫 变 成 乙
。
薪
,
、
、
索酸 玻泊 酸
一
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释放
十
,
,
再 经 八 步反 应
和 一分 子
,
最 后 彻 底分 解
・
‘
丁
八
循环
柠 檬酸
而 脱下的氢共 形 成 个 分子的
脱 氨 而 言 不 同生 物 脱 氨方 式也 不 同 主 要 的 脱 氨方 式 有氧 化 脱氨 非氧化 脱 氨 和 转 氨 其 中转
, ,
氨 作 用在 氨 基 酸 分 解 代 谢 中占 重要 地 位 与转 氮作 用 相 偶 联 的 反 应 有 卜 谷 氨 酸 脱 氢 酶 和 腺昔
。
酸 脱 氨 酶 所 催化 的脱 氨 反 应
、
。
脱 下的 氨 经 尿 素 循 环 生成 尿 素 氨 基 酸 经 脱 氨 后 的 碳 骨 架可通 过 乙 酸
。
、
。 酮 戊二 酸
、
唬 拍 酸 延 胡索酸 和 草 酞 乙 酸 等 五 个 入
氨 基 酸 和 蛋 白质 的 合成 代 谢
。
口进 入 三 梭酸 循环
。
不 同 生 物 合 成 氨 基 酸 的能 力 不 同 凡 不 能 自 己 合成 的
,
,
。
糖异 生 糖原 合成 过程
。
,
但有 三 步 反 应 与酵 解 不 同 需 另 外 的 酶 参 与 血 液 中的 葡萄 糖 经葡 萄糖
生物化学中的亲和力研究
生物化学中的亲和力研究亲和力是一种生物化学现象，指的是分子之间的相互作用力度。
在生物化学中，亲和力对于理解生物体内分子间互相协作以及认识一些疾病的发生机制具有非常重要的意义。
因此，生物化学中的亲和力研究备受关注。
一、亲和力概述生物化学中的亲和力通常是指另一个分子或化合物对某个分子或化合物的选择性结合力。
它们以多种的方式作用，并在多个方面发挥作用。
例如，亲和力可以涉及多个过程，如酶催化、核酸与蛋白质之间的相互作用、激素与细胞受体的结合以及免疫反应。
在生物学中，亲和力还可以描述与生物体相关的概念，如抗原抗体、蛋白质分子间的互相作用、蛋白质/核酸和药物分子的作用，等等。
由于亲和力可以涉及多种生物学过程和机制，因此研究亲和力在生物化学领域也很重要。
二、亲和力的测量方法研究亲和力需要测量这些化合物之间的作用力度。
显然，这需要利用一些专门的化学方法和技术。
现在，亲和力的测量方法包括但不限于以下几种：1.琼脂糖电泳琼脂糖电泳被用作一种简单的亲和力测量方法。
这种方法可以通过对添加到研究中的溶液中的染料的迁移距离进行检测来解释化合物的亲和力。
2.荧光染料技术使用荧光染料可以实现亲和力的测量。
这种方法利用荧光信号信号的强度作为一种依赖于选择性的测量。
通过与溶液中已知某种物质的吸收光谱进行比较，可以确定浓度的大小。
3.表界面等离子体共振表界面等离子体共振（SPR）是一种在分子交互方面的高度灵敏技术。
这种技术利用表面感应科学，通过在光敏材料与薄膜之间形成极薄的电场，并测量此电场对光信号产生的影响来具体测量亲和力。
三、亲和力的应用生物化学中的亲和力在多个领域都有应用。
例如在药物研发中，候选化合物经多次筛选，可能与目标蛋白质相互作用形成复合物。
通过这种方式，了解候选化合物与目标蛋白质之间的亲和力是否能够产生治疗作用或产生不良反应。
另一个方面，亲和力的研究也有助于生物检测技术的发展。
例如，亲和分子筛分有助于提高细胞表面受体、酶、抗体等生物体分子的特异识别，对新型抗癌药物的筛选和评估，以及多肽药物的筛选和评估都具有重要意义。
蛋白质与核酸的相互作用
蛋白质与核酸的相互作用蛋白质和核酸是生命体的两种重要的生物大分子，它们在生命体的生长、发育和代谢等方面起着不可替代的作用。
蛋白质和核酸之间的相互作用是纳米级生物化学研究的一个重要领域，具有广泛的应用前景。
本文将从以下三个方面探讨蛋白质和核酸的相互作用。
一、蛋白质与核酸之间的主要相互作用方式蛋白质和核酸之间的相互作用主要有两种方式：一是蛋白质和DNA之间的结合，另一种是蛋白质和RNA之间的结合。
不同的蛋白质结合到DNA或RNA上的方式有所不同，但大部分都是通过蛋白质上的特定结构域与DNA或RNA上的特定序列结合的。
在DNA结合蛋白质中，有一类小分子DNA结合蛋白质，如转录因子、重复靶向蛋白等。
这些蛋白质通过它们的DNA结合域、融合域或其他结构域与DNA序列特异性结合，并通过这个结合与其他蛋白质或RNA形成复合物，调控基因的表达。
例如，转录因子结合到DNA上，可以促进或抑制RNA聚合酶的结合，控制转录过程的启动或终止。
RNA结合蛋白质根据它们结合到mRNA、rRNA或tRNA上，有不同的功能。
例如，核糖体蛋白质与rRNA结合，参与蛋白质合成；mRNA结合蛋白质则参与转录后的RNA运输、加工和翻译等过程。
二、蛋白质与核酸之间的生物学意义蛋白质与核酸之间的相互作用在生命体中起着非常重要的作用。
蛋白质和DNA的结合调控基因的表达，是生物体在特定环境中进行适应和应对的重要手段。
在细胞周期的不同阶段，不同的蛋白质通过结合到DNA上，控制染色体的组装、拆卸和复制，并行使它们在细胞分裂和有丝分裂中的生物学功能。
另外，蛋白质对DNA的结合还可以保护DNA免受损伤和氧化。
在DNA损伤时，紫外线激活DNA复制蛋白质会结合到受损DNA上，在修复和复原DNA的过程中扮演重要角色。
在细胞代谢过程中，RNA蛋白质输运复合物也扮演着至关重要的角色。
mRNA 结合蛋白质能够促进mRNA的稳定和保存，在细胞周期中对基因表达起到调控作用。
生物化学中的蛋白质核酸相互作用
生物化学中的蛋白质核酸相互作用蛋白质和核酸是生物体内两种重要的生物大分子，它们在生物体内发挥着不可替代的作用。
而蛋白质和核酸之间的相互作用更是生物体内众多生命活动的重要基础。
本文将重点探讨生物化学中蛋白质和核酸之间的相互作用。
一、结构特点蛋白质是由多肽链构成的生物大分子，而核酸则是由核苷酸构成的生物大分子。
蛋白质和核酸的结构特点决定了它们之间的相互作用。
1. 蛋白质的结构特点：蛋白质的主要结构包括一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
蛋白质的一级结构是由氨基酸序列组成，二级结构是由α螺旋和β折叠等构象组成，三级结构是蛋白质的立体构象，而四级结构是由多个蛋白质亚基组合而成。
2. 核酸的结构特点：核酸包括DNA和RNA两种，它们的结构主要由糖、碱基和磷酸组成。
核酸的碱基序列决定了其功能和特性，而DNA和RNA的空间结构也影响了它们的功能及与其他生物分子的相互作用。
二、蛋白质核酸相互作用的种类蛋白质和核酸之间存在多种相互作用方式，其中常见的包括：1. 蛋白质与DNA的结合：DNA结合蛋白质通常与DNA双螺旋的特定区域结合，以实现基因的转录和复制等生物学功能。
DNA结合蛋白质在细胞中起着重要的调控作用。
2. RNA结合蛋白质的相互作用：RNA结合蛋白质参与了RNA的加工、转运和翻译等过程，调控了基因的表达水平。
RNA结合蛋白质的相互作用对细胞的生物学功能具有重要影响。
3. 蛋白质与RNA的功能复合物：蛋白质和RNA能够形成不同的功能复合物，参与细胞代谢、信号传导和基因表达等过程。
这些功能复合物的形成依赖于蛋白质和RNA之间的相互作用。
三、相互作用机制蛋白质和核酸之间的相互作用机制涉及多种因素，包括物理相互作用、化学键结合和空间结构匹配等。
其中一些重要的相互作用机制包括：1. 氢键作用：蛋白质和核酸中的氨基酸残基和碱基之间可以通过氢键相互作用，从而稳定二者之间的结合。
2. 疏水效应：在蛋白质和核酸的相互作用过程中，疏水效应也起着重要作用。
化学和生物学
化学和生物学化学和生物学是两门关系密切的科学学科，它们研究的是不同层面的生命现象和自然界中的物质变化规律。
化学主要研究物质的组成、结构、性质和变化过程，而生物学则关注生命现象的起源、发展和各种生物体的结构与功能。
由于化学和生物学之间的紧密联系，它们相互促进、互为基石，为我们深入了解生态系统、生物进化、药物研发等提供了重要的科学依据。
本文将从化学和生物学的相互关系、研究对象和方法、应用领域等方面进行探讨。
一、化学与生物学的相互关系化学和生物学之间存在着密切的相互依存关系。
在生物学中，许多生命现象和生物体的功能都依赖于复杂的化学过程。
例如，人体的新陈代谢、酶的催化作用、氧气在细胞中的运输等都是化学反应的结果。
生物体内许多重要的分子如蛋白质、核酸和多糖等都是由化学元素和化学键构成的，它们的结构和性质直接决定了生物体的功能和特点。
另一方面，生物学研究的结果也为化学提供了重要的应用领域。
例如，通过研究细胞的结构和功能，化学家可以设计出具有特定生物活性的药物；通过了解生物体内化学反应的机制，化学家可以合成一些在实验室中难以获得的化合物。
此外，从生物体内提取的天然产物也为化学提供了许多有机物的结构和合成途径的线索。
因此，可以说化学和生物学是相互依存、相互促进的学科，它们共同构成了我们对生命和物质世界的认知体系。
二、化学与生物学的研究对象1.化学的研究对象化学主要研究物质的组成、结构与变化规律。
由于物质的多样性和复杂性，化学的研究对象异常广泛。
基础化学研究主要包括元素的性质、原子和分子的结构、化学键的形成和断裂等；有机化学则关注含碳化合物，如烃类、醇类、醛酮类等的结构和反应机理；无机化学着重研究金属元素、无机盐类及其物理化学性质等。
此外，化学还研究物质的能量变化、物质间的相互作用等。
2.生物学的研究对象生物学主要研究生命现象和生物体的结构与功能。
生物学领域涉及的对象异常广泛，包括细胞、遗传物质、生物体的结构和功能等。
化学生物学中的小分子控制分子活动的机制
化学生物学中的小分子控制分子活动的机制化学生物学是生物学和化学的交叉领域，它揭示了生命现象背后的化学机制，是一门研究生物分子结构、功能和相互作用的独特学科。
其中，小分子控制分子活动的机制是化学生物学的一个重要研究方向。
小分子通常被定义为分子量在500 Da以下的有机化合物。
它们可以通过与蛋白质、核酸、多糖等生物大分子相互作用来控制细胞内分子的活动。
这些小分子可以通过多种方式控制分子活动，如激活、抑制、调节等，从而对生命现象产生巨大影响。
本文将从小分子控制分子活动的机制、小分子调节生物反应的方式和小分子在药物开发中的应用等方面展开讨论。
一、小分子控制分子活动的机制在生物体内，通过基因调控、交互作用和信号传递等方式实现了严密的调节和控制。
生物大分子包括蛋白质、核酸、多糖等，在生命过程中发挥着重要作用。
而小分子则可以显著地影响这些大分子的功能，发挥精细的调控作用。
一些小分子可以直接与生物大分子结合。
例如，小分子药物可以与蛋白质结合，并在结合位点上发挥作用。
这种结合可以改变蛋白质的构象，从而控制其功能。
此外，小分子还可以与RNA和DNA等核酸结合，从而阻碍或促进转录和翻译。
另外一些小分子则通过信号转导途径控制分子活动。
信号转导途径是细胞内外信息传递的重要方式，包括激酶和磷酸酶对信号分子的磷酸化和去磷酸化等反应。
这些反应可以激活或抑制某些分子的活性，从而影响细胞功能。
除了上述机制外，小分子还可以通过调控蛋白质修饰等方式控制分子活动。
蛋白质修饰包括磷酸化、甲基化、糖基化等反应，这些反应可以改变蛋白质的结构和活性。
小分子可以调节这些修饰反应的进行，从而影响蛋白质的功能。
二、小分子调节生物反应的方式小分子调节生物反应的方式多种多样，可以通过影响蛋白质结构、调节蛋白质修饰和促进细胞信号传导等方式实现。
首先，小分子可以直接结合到识别位点上，改变蛋白质结构和活性。
例如，一种抗病毒药物奥司他韦能够与流感病毒的新型中子蛋白DAS81结合，从而抑制其脱离宿主细胞完成其生命周期。
生命科学中的蛋白质与核酸相互作用机制研究
生命科学中的蛋白质与核酸相互作用机制研究生命科学是一门研究生物体及其生命现象的学科，其中的蛋白质与核酸相互作用机制研究属于其中的重要领域。
蛋白质与核酸是生命体系中最为基础和常见的大分子，两者之间的相互作用可谓是生命功能调控的基础。
本文将从以下几个方面进行介绍与探讨。
一、蛋白质与核酸的概念及其结构蛋白质和核酸都是生命体系中最为重要的分子。
蛋白质是由氨基酸组成的多肽，它们在体内担任着各种结构、传递、催化以及调控功能的重任。
而核酸是生命体系中的遗传物质，形成了DNA和RNA两种不同类型的核酸，DNA负责存储遗传信息，而RNA负责将遗传信息转化为具体的功能。
蛋白质与核酸的结构也是二者相互作用的基础。
蛋白质的结构分为四个层次：一级结构指蛋白质中氨基酸的化学序列，二级结构指蛋白质在局部呈现的空间结构，常见的包括a-螺旋和b-片层，三级结构指蛋白质整体的空间结构，包括局部折叠和全局折叠，四级结构指由多个蛋白质组成的复合物。
核酸的结构也具有大的类似性。
DNA分子大部分呈现出螺旋形状，通过镶嵌在螺旋内的氢键和VanderWaals力来保持稳定。
RNA的结构则有更多的变化，可以是线性或环形结构，提供了诸如催化反应和调控遗传信息等功能。
二、蛋白质与核酸的相互作用在生命系统中，蛋白质与核酸之间的相互作用可以体现出多种生物过程，如DNA复制、转录和翻译、RNA修饰、RNA剪切以及蛋白质的折叠和降解等。
其中，DNA复制是生命系统中最为基础和重要的过程之一，它需要依靠DNA聚合酶和其他辅助因子来实现。
在DNA复制过程中，DNA聚合酶能够在模板链上识别特定的配对碱基并合成新的链，一旦出现错配会被修复酶进行纠错。
复制完成后，两个完全相同的双链DNA分子得以产生。
RNA转录也是生命系统中非常重要的过程，它可以从DNA模板中复制一份RNA分子，并且有着诸多的调控机制。
转录过程中，RNA聚合酶沿着DNA模板链滑动，在核酸序列上拼接RNA，以此形成RNA多肽序列。
化学生物学期末考试问答题
化学生物学期末考试问答题化学生物学导论期终复习题11.化学物质与生物大分子相互作用的化学本质是什么？即主要作用力是什么？本质，化学物质与生物大分子（蛋白质、酶和核酸）之间作用力。
分子间相互作用力分为两类，即强相互作用(主要指共价键)和弱相互作用(又称分子间力，包括范德华力、氢键等)。
前者通常维持分子的基本结构，它是使分子中或分子间的原子之间结合的主要相互作用，这些作用决定着生物大分子的一级结构。
也有部分药物是通过强相互作用起作用的，其结合能远远超过分子的平均热动能。
弱相互作用在数值上虽比强相互作用小得多，但它在维持生物大分子的二级、三级、四级结构中以及在维持其功能活性中起着相当重要的作用，也是药物与生物大分子相互作用的重要识别方式非共价键的相互作用：离子键，离子-偶极作用和偶极-偶极作用，氢键，电荷转移，疏水性相互作用，范德华力，螯合作用。
2.如何通过诱导契合理论解释不同蛋白质与同一种化合物的相互作用。
构象的改变和生物活性的呈现密切相关。
诱导契合学说就是指，酶在与底物相互作用下，具有柔性和可塑性的酶活性中心被诱导发生构象变化，因而产生互补性结合。
这种构象的诱导变化是可逆的，可以复原。
不同蛋白质，对于同一种化合物，各自产生不同的诱导契合变化从而发生各自的相互作用。
构象因素，同一种化合物与不同蛋白质相互作用，有可能发生离子配位或（受体学说）化合物不同的构象可以与不同的蛋白质结合产生不同的效果（当然结合部位不同），蛋白质有诱导契合作用，令化合物的构象发生改变，两个构象都发生改变。
3.化学物质的立体化学因素如何影响与生物大分子的相互作用？药物与底物契合程度的好坏，直接影响药物的生物活性。
几何异构：由于化合物分子中存在刚性或半刚性结构部分，如双键或脂环，使分子内部分共价键的自由旋转受到限制而产生的顺(Z)反(E)异构现象称为几何异构。
几何异构体中的官能团或与受体互补的药效基团的排列相差极大，理化性质和生物活性也都有较大差别。
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灯笼形，特大果
平均单果重250克左右， 最大果可达720克 露地栽培 亩产5000公斤左右 大棚栽培 产量可达8000公斤
五、化学致癌物质以其作用机制
直接作用于RNA、DNA、蛋白质等 烷化剂、亚硝胺物质
直接致癌物 间接致癌物
需经代谢活化才与大分子化合物结合 多环芳烃类、亚硝胺类、芳香胺
促癌物
本身不致癌，但与致癌物同时作用时，能明 显地强化致癌 巴豆油、丙酮、酚、氧化铁粉尘
紫外线照
射处理
例⑶：1987年，我国科学家将普通青椒种 子搭载在人造卫星上使之接受宇宙射线照射发 生基因突变，培育出产量特高，质量特别好的 “太空椒”。
2.人工诱变的优点： 优点①：大幅度提高变异频率，使变异性 状较快稳定，缩短育种周期。
自然突变由于变异频率很低，产生的极少量变异 个体混杂于大量未变异个体中，难以被发现并选出来 进行培育。而人工诱变可以产生大量的变异个体，容 易发现发生有利变异的个体并将其从中选择出来。如 我国近年每年都有许多优质高产的农作物新品种出现， 其中大多数都经过了人工诱变处理。
（a）新霉素B；（b）2, 4-氨基喹唑啉；（c）喹唑啉-2, 3-二酮； （d）吖啶衍生物CGP40336A
2．与rRNA作用 的小分子化合物
核糖霉素、巴 龙霉素和利维 霉素可与原核 rRNA的A位点 亚结构域形成 特定的复合物 ；而安普霉素 对原核亚结构 域的强结合依 赖于1408位点
RNA具有高亲和性和特异性的靶点，小分子化合物可以作为基因研究的工具
（2）移码突变
• frame-shift mutation 或 phase-shift mutation ，指诱变剂使DNA分子中增加（插入）或缺失一 个或少数几个核苷酸，从而使该部位后面的全部 遗传密码发生转录和转译错误的一类突变。 • 由移码突变所产生的突变株，称为移码突变株（ frame-shift mutant）。与染色体畸变相比，移 码突变也只能算是DNA分子的微小损伤。
第八章
化学物质与核酸的相互作用
化学物质
核酸
抗肿瘤药物的母体
破坏模板作用 癌变的预警标示物 核酸链断裂
影响基因调控和表达功能
第一节 化学物质的致突变作用
一切生物的变异和进化都可以认为是由于DNA结构的 改变而引起蛋白质组成和性质变化的结果
整郝 容璐 前璐
整郝 容璐 后璐
呵呵，奇怪，这一株 水稻结出的稻谷好大 拿它作种子明年肯定 大丰收!!!!!!!
第四节
核酸的小分子探针
一、分光光度法
1．测糖法 （1）二苯胺法
在强酸性条件下，水解后的DNA能与二苯胺反应，并有蓝色 产物生成，其最大吸收波长位于600mn处，由此可以测得样品 中核酸的含量，测定DNA的范围为25~250μg/ml。
优点：与UV法相比，该方法更准确，灵敏度更高， 并且可以测定混合物。 缺点：方法冗长（需16~20h），条件苛刻， 在测定过程中容易造成样品的损失。
四、基因突变的应用
1.人工诱变的方法： 用射线（如紫外线、X射线、激光等）照射或致突 变物质处理生物的敏感部位（植物的萌发种子、动物 的生殖腺等）。
例⑴：我国科技人员用60CO 产生的射线照射水稻萌发的种子， 培育出优质高产、抗病虫害强的 新品种。
例⑵：1945年爱尔兰科学家费来明发现青 霉素以来，世界各地科学家用紫外线照射的方 法处理青霉，将青霉素的产量提高了几千倍， 价格下降到原来的几万分之一。
• 丫啶类染料，包括原黄素、丫啶黄、丫啶橙和α氨基丫啶等，以及一系列称为ICR类的化合物， 都是移码突变的有效诱变剂。
引起移码突变的诱变剂：主要是吖啶类染料，如吖啶 黄、吖啶橙等等。 这类化合物都是平面型的三环分子，它们的结构与一 个嘌呤—嘧啶对十分相似。
图 能诱发移码突变的几种代表性化合物
吖啶类化合物的诱变机制： • 至今还不很清楚。 • 有人认为，由于它们是一种平面型三环分子， 结构与一个嘌呤–嘧啶对十分相似，故能嵌入 两个相邻DNA碱基对之间，造成双螺旋的部分 解开（两个碱基对原来相距0.34nm，当嵌入一 个丫啶分子时，就变成0.68nm），从而在DNA 复制过程中，会使链上增添或缺失一个碱基， 结果就引起了移码突变。
三、剪切作用
第三节
小分子化合物与
RNA的相互作用
RNA可成为新型小分子药物的作用靶点
一、RNA药靶的优越性
1．RNA种类多样性 2．RNA结构的多样性 ①在RNA分子中，并不遵守DNA 中碱基种类的数量比例关系，即 分子中的嘌呤碱基总数不一定等 于嘧啶碱基的总数。 ②RNA分子中，部分区域也能形 成双螺旋结构，不能形成双螺旋 的部分，则形成突环。 ③RNA还可以形成更复杂的三级 结构。 ④尽管转录于同一DNA，翻译相 同的蛋白质，不同的转录子形式 有不同的序列和独特的RNA三级结 构形状。
大量的事实告诉我们，生物是能够 发生变异的。这些变异有的能够遗传给 后代，有的却不能！
可遗传的变异
不遗传的变异
变异的概念：生物的后代出现与亲本不 同的性状（也包括后代个体间的差异）
一、基因突变的类型
基因突变： 由DNA碱基顺序的改变引起生物遗传性状显著变化的现 象，是基因的核苷酸顺序或数目发生改变。 单个碱基改变 多个碱基改变 点突变（point mutation） 缺失、重复和插入
若干诱变剂的作用机制及诱变功能
诱变因素 碱基类似物 羟 胺 亚硝酸 烷化剂 在DNA上的初级效应 掺入作用 与胞嘧啶起反应 A、G、C的氧化脱氨作用 交 联 烷化碱基（主要是G） 烷化磷酸基团 丧失烷化的嘌呤 糖-磷酸骨架的断裂 碱基之间的相互作用（双链变形） 形成嘧啶的水合物 形成嘧啶的二聚体 交 联 碱基的羟基化核降解 DNA降解 糖-磷酸骨架的断裂 丧失嘌呤 C脱氨基 结合到一个基因中间 遗传效应 AT=GC双向转换 GC→AT的转换 AT=GC双向转换 缺失 AT=GC双向转换 AT→TA的颠换 GC→CG的颠换 巨大损伤（缺失、重复、倒位、易位） 码组移动（＋或－） GC→AT转换 码组移动（＋或－） AT=GC双向转换 码组移动（＋或－） 巨大损伤（缺失、重复、倒位、易位） CG→TA转换 码组移动
的类似物 ，酮式的5-BU可以和A配对，烯醇式的5-BU
可以和G配对，在DNA分子复制的过程中，由于5-BU的 插入和互变异构导致碱基置换。
5-BU引起的转换
5-BU引起的转换
• 从上图中，还可以看到5-BU的掺入引起的G┇C 回复到A׃T的过程。通过这两个图示，就很容易理 解为什么同一种诱变剂既可造成正向突变，又可 使它产生回复突变的原因了。 • 也可以知道，为什么像5-BU这类代谢类似物只有 对正在进行新陈代谢和繁殖着的微生物才起作用 ，而对休止细胞、游离的噬菌体粒子或离体的 DNA分子却不起作用。
优点②：可以大幅度改良某些经济性状。
如青霉素的生产，从1945年到1965年20年时间就 将单位产量提高了几十万倍。
优点③：可以产生原来没有的新品种甚至 新种。
3.人工诱变的缺点：
缺点①：基因突变是不定向的，生物发生 的变异绝大多数是不利变异，因此必须处理大 量材料形成大量变异个体再从中选择发生有利 变异的个体。 缺点②：变异的个体是杂合体，并且常常 是一个个体中既发生了有利变异又发生了不利 变异，必须通过杂交方法将有利变异组合到同 一个体中来。 缺点③：诱变的各种因素是致癌因素，如 有泄漏将造成人体伤害或环境污染。
二、非共价结合
大多数抗癌药物与DNA的作用都是非共价结合
典型沟区结合的药物分子
典型沟区结合的药物分子
嵌插结合
（1）经典的嵌插结合 药物分子通过 嵌入DNA令
DNA构象发
生改变，使其 不能或不易复 制，而显现出 抗肿瘤、抗病 毒的活性。
（2）双嵌插
将两个嵌插环通过不同长度的链共价连接起来
（3）带有多个大取代基的嵌插剂
吖啶类化合物诱发的移码突变及其回复突变图示：
基因突变的特点 ①普遍性 ②随机性
③稀有性 ④有害性
⑤不定向性
二、实例——镰刀型细胞贫血症
正 常 人 的 红 细 胞
镰刀型贫血症患 者 的 红 细 胞
讨论：镰刀型细胞贫血症的发病原因是什么？
基因突变的实例——镰刀型细胞贫血症
临床表现
血红蛋白 β─6(N端) mRNA β基因 (DNA上) 正常表现 正常 谷氨酸
★直接引起臵换的诱变剂 • 定义：一类可直接与核酸的碱基发生化学反应的诱变剂 ，不论在机体内或是在离体条件下均有作用。 • 种类：很多。例如亚硝酸、羟胺和各种烷化剂（硫酸二 乙酯，甲基磺酸乙酯，N-甲基-N’硝基-N-亚硝基胍，N-甲 基-N-亚硝基脲，乙烯亚胺，环氧乙酸，氮芥等）。 • 作用：它们可与一个或几个核苷酸发生化学反应，从而 引起DNA复制时碱基配对的转换，并进一步使微生物发 生变异。 – 羟胺只引起G┇C→A : T， – 其余都是可使G┇C=A : T发生互变的。 – 能引起颠换的诱变剂很少，只是部分烷化剂才有（参 见下表）。
碱基置换
基因突变的类型 移码 大段损伤
（1）碱基臵换（substitution）
• 它只涉及一对碱基被另一对碱基所臵换。 • 分类：转换（transition），即DNA链中的一个嘌呤被另一 个嘌呤或是一个嘧啶被另一个嘧啶所臵换； 颠换（transversion），即一个嘌呤被一个嘧啶,或 是一个嘧啶被一个嘌呤所臵换。 对某一具体诱变剂来 说，即可同时引起转 换与颠换，也可只具 其中的一种功能。根 据化学诱变剂是直接 还是间接地引起臵换， 可把臵换的机制分成 以下两类来讨论。
二、作用于RNA的小分子药物
两大类： 一类是传染性疾病——新型抗菌和抗病毒药物研制； 另一类是非传染性疾病——包括抗癌和抗炎症药物研制。 1．与HIV TAR RNA作用的小分子化合物
反式激活（TAR） HIV 1基因表达是由一类病毒编码的蛋白调控的，其中包括一 种转录的反式激活子Tat。当基因表达的Tat水平增高时，病毒 的复制才能够进行。这是通过RNA聚合酶Ⅱ转录复合物延长的 增加而达到的，也叫做反式激活（TAR）。 反式激活依赖于Tat蛋白和一个RNA序列特异区（TAR RNA） 的DNA，加入高碘酸和硫代巴比妥酸，则有粉红色反应 物生成，λmax位于532nm处，可用于DNA的测定。 优点：RNA和蛋白质不干扰测定 （3）地衣酚法 RNA经热酸水解和转化之后，与地衣酚（5-甲基-1,3-苯二酚）在 浓HCL及Cu2＋或FeCl3存在下反应，溶液呈绿色，λmax位于 670nm处。在一定范围内，吸收强度与RNA的浓度成正比，用于 测定RNA及其衍生物，灵敏度为0.015μmol/L。