简述化学诱变剂的种类及其作用机制。

1) 妨碍 DNA 某一成分合成引起 DNA 结构变化 5- 氨基尿嘧啶、 8- 乙氧基咖啡碱、 6- 巯基嘌呤等。前两种碱基妨碍嘧啶的合成, 6- 巯基嘌呤妨碍嘌呤的合成,从而导致被处理生物的突变。 2) 碱基类似物替换 DNA 分子中不同碱基引起碱基对改变 5- 溴尿嘧啶( 5-BU )、 5- 溴去氧尿核苷、 2- 氨基嘌呤等。碱基类似物在 DNA 复制时常常能掺入 DNA 分子中去,在下一次复制时引起碱基配对上的差错,最终导致碱基对的替换,引起突变。 2- 氨基嘌呤( 2-AP )掺入 DNA 中取代原有的腺嘌呤,并与胸腺嘧啶配对。但有时和胞嘧啶结合, DNA 复制时造成碱基对的转换。 3) 直接改变 DNA 某些特定结构 亚硝酸、烷化剂和羟胺等。 亚硝酸在 p H 5.0 的缓冲溶液中通过氧化作用,以氧代替腺嘌呤和胞嘧啶 C6 位置上的氨基,使腺嘌呤和胞嘧啶脱氨变成次黄嘌呤( I )和尿嘧啶( U )。 I 的配对特性像 G ,容易和 C 配对成 IC ; U 的配对特性像 T ,和 A 配对成 AU 。在下一次 DNA 复制时,就会产生 AT→GC , GC→AT 的转换。 烷化剂是目前应用最广泛且有效的诱变剂,最常用的有甲基磺酸乙酯( EMS )、甲基磺酸甲酯( MMS )、亚硝酸胍等。它们都带有一个或多个活泼的烷基,这些烷基能够转移到其他电子密度较高的分子中去,使碱基许多位置上增加了烷基(如乙基或甲基),从而改变氢键的结合能力。烷化作用主要发生在碱基的 N1 、 N3 和 N7 位置上。最容易发生在 G 的 N7 位置上,形成 7- 烷基鸟嘌呤。 7- 烷基鸟嘌呤可与胸腺嘧啶配对,从而产生 GC→AT 的转换。 烷化作用还可使 DNA 的碱基容易发生水解,从 DNA 链上裂解下来,从而造成碱基的缺失。碱基缺失会引起碱基的转换( transition )(指嘌呤被嘌呤或嘧啶被嘧啶替换),而碱基对的缺失则会造成更严重的后果,如氨基酸缺失、启动子元件丢失,甚至编码框移码等。 烷化剂的另外一个作用是与磷酸结合成不稳定的磷酸酯,磷酸酯水解成磷酸和脱氧核糖,使 DNA 链断裂裂,从而引起突变。 羟胺是一种非常方便的诱变剂,它的作用比较专化,往往对胞嘧啶起作用,使胞嘧啶 C6 位置上的氨基羟化,产生像 T 一样的结合特性, DNA 复制时和 A 配对,形成 GC→AT 的转换。 4) 引起 DNA 复制错误 某些诱变剂,如 2- 氨基吖啶、 ICR-170 (吖啶芥)等能嵌入 DNA 双链中心的碱基之间,引起单一核苷酸的缺失或插入。苯并芘是生活中广泛存在的 DNA 加合物和强致癌剂。