基因的损伤修复和基因突变

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1、第6章DNA的损伤、修复和基因突变6.1DNA损伤的概念DNA损伤是指在生物体生命过程中DNA双螺旋结构发生的任务改变。DNA结构发生的改变主要分为两种：①单个碱基的改变——只影响DNA的序列而不影响整体构象；②双螺旋结构的异常扭曲——对DNA复制或转录可产生生理性伤害。6.1.1DNA分子的自发性损伤复制过程的损伤指碱基配对时产生的误差。碱基自发性化学改学的这类损伤包括5种因素：碱基之间的互变异构:烯醇式-酮式结构的互变。碱基脱氨基(C,A,G):环外氨基自发脱落。C-U,A-I,G-X。DNA聚合酶的“打滑”：碱基“环出”活性氧引起的诱变：活性

2、氧与CA配对且不能被校正。碱基丢失：生理条件下自发水解，使碱基丢失。细胞代谢产物对DNA的损伤等。6.1.2物理因素引起的DNA损伤物理因素：UV照射电离辐射对DNA的员伤有直接效应和间接效应两种途径。DNA受到电离辐射之后另一个严重的生物学后果是链断裂。包括双链断裂和单链断裂。电离辐射还能引起DNA的交联，包括DNA的链间交联、DNA-蛋白质的交联等。6.1.3化学因素引起的DNA损伤烷化剂对DNA的损伤◆有两类烷化剂：单功能烷化剂、双功能烷化剂。碱基类似物对DNA的损伤◆常见的碱基类似物：5-溴尿嘧啶（5-BU）、2-氨基嘌呤（2-AP）◆在某些植

3、物体的代谢过程中，能产生个别的毒性化合物，其中包括DNA损伤剂6.2DNA的修复细胞对DNA损伤的修复系统主要有5种：切除修复；错配修复；直接修复；重组修复；易错修复6.2.1切除修复包括碱基切除和核苷酸片段修复与切除有关的酶及其系统：聚合酶修复(3’-5’外切酶活性)错配修复系统(错配修正酶、Poly、连接酶）尿嘧啶糖基酶修复系统外切酶切除修复切除修复6.2.2错配修复识别错配位点以及“新”“旧”链，将错配新链切除并加以修复。DNA序列中腺嘌呤N6位甲基化错配修复6.2.3直接修复紫外线损伤的修复：产生胸腺嘧啶二聚体（TT）光修复：在光复活酶作用下

4、，利用光能使损伤的DNA重新复原。光复活作用暗修复（切除修复）6.2.4重组修复为复制后修复，当DNA发动复制时尚未修复的损伤部位先复制再修复。6.2.5易错修复SOS反应SOS反应是细胞DNA受到损伤或复制系统受到抑制的紧急情况下，为求生存而出现的应急效应。SOS反应包括诱导DNA损伤修复、诱变效应、细胞分裂的抑制等。细胞癌变可能与SOS反应有关。6.3基因突变基因突变（mutation）是在基因内的遗传物质发生可遗传的结构和数量的变化，通常产生一定的表型。广义的突变包括染色体畸变和基因突变。遗传重组也导致可遗传的变异。6.3.1突变方式及其遗传效应

5、1．突变方式碱基替代（碱基置换）——DNA分子中一个碱基被另一个碱基所替代点突变(转换或颠换)；插入突变转换：一个嘌呤被另一个嘌呤所替代，或一个嘧啶被另一个嘧啶所替代。例：ATAATGCCCCCT颠换：一个嘌呤被一个嘧啶所替代，或一个嘧啶被另一个嘌呤所替代。例：ATAATCCCTCCA碱基替代的遗传效应·同义突变——碱基替代后产生的密码子与原密码子编码同一氨基酸:CUU——CUC亮氨酸AAA——AGA精氨酸·错义突变——碱基替代后产生的密码子与原密码子编码不同氨基酸:UUU——UCU苯丙氨酸——丝氨酸·无义突变——碱基替代后产生无义密码子（UAA,UA

6、G,UGA）:移码突变——DNA序列中碱基增加或减少，使这一位置后的编码发生位移（密码子改变）的现象。移码原序列………..AAUGCGCAUUAC插入A…………AAAUGCGCAUUAC丢失U…………AAG(U)CGCAUUAC移码的遗传效应:插入或丢失碱基的位置以后的DNA序列上的密码子都发生改变。6.3.2诱变剂的作用能够提高突变率的物理或化学因子称为诱变剂（mutagen）。物理诱变剂和化学诱变剂两种。化学诱变剂主要通过对碱基的修饰或插入其中从而改变其配对特性而诱发的突变。常见的诱变剂有：碱基类似物碱基的修饰物嵌入染料紫外线和电离辐射6.3.3突

7、变的分子机制（一）自发突变1．DNA复制错误□碱基错配□碱基增减复制中互变结构移位造成的突变碱基错误跳格产生突变2．自发化学变化□脱嘌呤作用□脱氨基作用□氧化作用脱嘌呤作用脱氨基作用3．转座成分的致变作用转座成分：DNA基因组中能够进行复制并将一个拷贝插入新位点的DNA序列单元转座成分的致变作用（二）诱发突变放射线和化学物质1．化学诱发突变□碱基类似物的诱变作用·5—溴尿嘧啶（5—BU）·氨基嘌呤（2—AP）□改变化学结构的诱变剂·亚硝酸：(脱氨作用，A-H，C-U）·烷化剂：DNA分子中的碱基烷基化，导致配对错误，产生碱基替代现象·羟胺（HA）：还原

8、剂，专一性的与胞嘧啶作用，使其C6位置上的氨基羟化，成为T的结合特性，G-C变为A-T对2．高