dna的损伤、修复和突变【ppt】

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1、第5章DNA的损伤、修复和突变DNA存储着生物体赖以生存和繁衍的遗传信息，因此维护DNA分子的完整性对细胞至关重要。外界环境和生物体内部的因素都经常会导致DNA分子的损伤或改变，而且与RNA及蛋白质可以在胞内大量合成不同，一般在一个原核细胞中只有一份DNA，在真核二倍体细胞中相同的DNA也只有一对，如果DNA的损伤或遗传信息的改变不能更正，对体细胞就可能影响其功能或生存，对生殖细胞则可能影响到后代。DNA损伤的后果信号传导异常长期效应老化肿瘤疾病DNA修复机制短期效应异常增生和代谢生理功能紊乱细胞死亡细胞增殖减少基因表达异常基因组不稳定所以在进化过程中生物细胞所获得的修复

2、DNA损伤的能力就显得十分重要，也是生物能保持遗传稳定性之奥秘所在。在细胞中能进行修复的生物大分子也就只有DNA，反映了DNA对生命的重要性。另一方面，在生物进化中突变又是与遗传相对立统一而普遍存在的现象，DNA分子的变化并不是全部都能被修复成原样的，正因为如此生物才会有变异、有进化。5.1DNA损伤及其修复DNA与其他生物大分子一样会遇到各种因素造成的损伤。DNA损伤如果不修复，不仅会影响到DNA的复制和转录，还可能导致细胞的癌变或早衰甚至死亡。为避免DNA损伤的不良后果，细胞往往会尽量修复DNA损伤，而不是简单地将其水解，因为一个细胞内的同一种DNA分子不像蛋白质和R

3、NA那样有多个拷贝，如果将其水解，细胞也就失去了存在的基础；此外，DNA的互补双螺旋结构使受损伤的DNA分子很容易修复。5.1.1导致DNA损伤的因素及损伤类型导致DNA损伤的因素包括细胞内的和环境中的因素。细胞内的因素：DNA结构本身的不稳定；DNA复制过程中自然发生的错误，主要是碱基错配；细胞内活性氧(ROS)带来的破坏作用。环境因素：化学因素——化学诱变剂；物理因素——紫外辐射、离子辐射。DNA损伤可分为碱基损伤和DNA链的损伤。图5-1DNA分子上可能遭遇到的各种损伤碱基损伤有5个亚类碱基丢失由水分子进攻DNA分子上连接碱基和核糖间的糖苷键引起，以脱嘌呤最为普遍。

4、黄曲霉毒素B1能加剧此反应，导致癌症。(2)碱基转换含有氨基的碱基自发地或在某些化学试剂的作用下发生了脱氨基反应。(3)碱基修饰某些试剂直接作用碱基，如烷基化试剂修饰鸟嘌呤产生6-烷基鸟嘌呤，活性氧ROS修饰鸟嘌呤和胸腺嘧啶分别产生8-氧鸟嘌呤和胸腺嘧啶乙二醇。图5-2活性氧造成的碱基损伤(4)碱基交联紫外线照射可导致DNA链上相邻的嘧啶碱基，主要是T之间形成环丁烷嘧啶二聚体或6-4光产物。(5)碱基错配引起错配的原因有DNA复制过程中4种脱氧核苷三磷酸浓度的失调、碱基的互变异构或碱基之间的差别不足以让聚合酶正确区分。尽管聚合酶可纠正大部分错配的碱基，但仍有“漏网之鱼”。

5、DNA链的损伤又分为3个亚类：(1)链的断裂单链断裂和双链断裂，由离子辐射(X射线、射线)和某些化学试剂的作用，如博来霉素。链断裂是极严重的损伤，当DNA出现太多的裂口(特别是双链裂口)时，往往难以修复，导致细胞死亡。癌症放疗的原理就在于此。(2)DNA链的交联一些双功能试剂导致DNA发生链间交联，如顺铂和丝裂霉素。(3)DNA与蛋白质之间的交联紫外线可诱导DNA与结合在其上的蛋白质之间形成共价交联。图5-4离子辐射引起的DNA链断裂5.1.2DNA的修复机制尽管DNA损伤的形式很多，但细胞内存在十分完善的修复系统。基本上每一种损伤在细胞内都有相应的修复系统(有时不止一种

6、)。细胞内的绝大多数修复系统将损伤的核苷酸与周围的正常核苷酸一起切除，以另一条互补链上正常的核苷酸序列为模板，重新合成核苷酸，取代原来异常的核苷酸。5.1.2.1直接修复也称损伤逆转，不切除受损伤的碱基，而是直接将其逆转为正常的碱基。5.1.2.1.1嘧啶二聚体的直接修复嘧啶二聚体是一种极常见的损伤，导致DNA双螺旋发生扭曲，影响到DNA复制和转录。既可被直接修复，也可被切除修复。参与直接修复的是DNA光复活酶(photoreactivatingenzyme)或光裂解酶(photolyase)。在可见光的存在下，DNA光解酶(photolyase，光复活酶)可将环丁烷二聚

7、体再分解为单体。这些酶含有可吸收蓝光并将能量转移到待切环丁烷环中的辅基。E.coli的光解酶含有2个色素分子，N5，N10-次甲基四氢叶酸和还原性的黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)。光复活对嘧啶二聚体是专一性的。是损伤被“直接修复”的一种例子，是无差错的。光复活是针对紫外线引起DNA损伤而形成的胸腺嘧啶二聚体，在损伤部位进行修复的修复途径。光复活作用在可见光的活化下，由光复活酶(PR酶,又称光解酶)，催化胸腺嘧啶二聚体分解成为单体。PR酶先与DNA链上的胸腺嘧啶二聚体结合成复合物；复合物以某种方式吸收可见光，并利用光能切断二聚体之