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1、第五章 DNA损伤与修复和基因突变,第一节 DNA损伤,第二节 DNA的修复,第三节 基因突变,（一）碱 基,1.嘧啶碱,2.嘌呤碱,嘧啶,胞嘧啶,尿嘧啶,胸腺嘧啶,嘌呤,腺嘌呤,鸟嘌呤,第一节 DNA损伤,DNA损伤指在生物体生命过程中DNA双螺旋解构发生的任何改变。单个碱基的改变：双螺旋结构的异常扭曲：,电离辐射,氧自由基,H+,烷化剂,复制错误,核苷类似物,一、DNA分子的自发性损伤,碱基配对产生的误差，经过DNA聚合酶校正和单链结合蛋白等综合因素作用下仍然出现的损伤。,互变异构脱氨试剂DNA聚合酶的打滑活性氧引起的诱变碱基丢失,1、互变异构,4种碱基各自的异构体间都可自发地互变（烯醇式
2、与酮式间的互变），这会使碱基间发生错配，使A-C、T-G等。,2、脱氨试剂,碱基的环外-NH2有时会自发脱落，使CU、A次黄嘌呤（I）、G黄嘌呤（X）等，DNA复制时，U-A、I-X、I-C配对，导致子代DNA序列错误。,5-甲基胞嘧啶脱氨基产生T（引起C-GT-A），而C脱氨基产生U（它通常被移出或被C代替）。,3、DNA聚合酶的打滑,4、活性氧引起的诱变,细胞代谢副产物O-2-、H2O2等会造成碱基损伤，产生胸腺嘧啶乙二醇、羟甲基尿嘧啶等碱基修饰物，引起碱基配对错误。,5、碱基丢失,二、物理因素引起的DNA损伤,1、紫外线辐射,2、电离辐射,产生 OH自由基，导致碱基变化,脱氧核糖分解,D
3、NA链断裂,DNA链、蛋白质的交联,三、化学因素引起的DNA损伤,1、烷化剂,胞嘧啶(C),胸腺嘧啶(T),腺嘌呤(A),鸟嘌呤(G),烷基化,2、碱基类似物,5-溴尿嘧啶（5-BU）、5-氟尿嘧啶（5-FU）、2-氨基腺嘌呤（2-AP）等。它们的结构与碱基相似，进入细胞能替代正常的碱基参入到DNA链中而干扰DNA复制合成。,3、黄曲霉素等,黄曲霉素B,吖啶结构骨架,溴化乙锭(Ethidium bromide,EB),4、亚硝酸盐,DNA损伤的后果,第二节 DNA的修复,1 光修复,2、O6-甲基鸟嘌呤-DN甲基转移酶修复,O6-methylguanine-DNA methyltransfer
4、ase，MGMT,O6-甲基鸟嘌呤,3、切除修复(excision repair),对多种DNA损伤包括碱基脱落形成的无碱基位点、嘧啶二聚体、碱基烷基化、单链断裂等都能起修复作用。,切除(Excision)：一种53外切核酸酶除去一段损伤的链。,切割(Incision)：一种内切核酸酶识别损伤结构并在损伤的两端切割DNA链。,DNA连接酶把新链的3端和旧链连接起来。,合成(Synthesis):产生的单链作为一种DNA聚合酶的模板合成被切除序列的替代链。,长程修复(long-patch repair),极短程修复(Very short patch repair,VSP),短程修复(Short-
5、patch repair),Uvr系统参与的长片段切除修复,4、错配修复,错配修复是以模板链的信息来纠正新合成链错配碱基的一种修复方式。,N6-甲基腺嘌呤,5、重组修复,在没有互补链可直接利用时，如在DNA复制进行时发生DNA损伤，此时DNA两条链已经分开，修复可用DNA重组方式。,6、SOS修复,SOS修复是DNA受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种DNA修复方式，修复结果只是能维持基因组的完整性，但留下的错误较多，又称为错误倾向修复（error-prone repair），使细胞有较高的突变率。,RecA 的三种功能,当DNA复制受阻/DNA damaged,当DNA复制度过难关后
6、,第三节 基因突变,(一)点突变(point mutation)指DNA分子上一个碱基的变异（置换）1.转换(transition)：发生在同型碱基之间的置换 2.颠换(transversion)：发生在异型碱基之间的置换,镰形红细胞贫血病人的Hb(HbS)与正常成人的Hb(HbA)比较,(二)缺失(deletion)和插入(insertion)1.缺失：一个碱基或一段核苷酸链从 DNA大分子上消失2.插入：DNA大分子上多了一个碱 基或一段核苷酸链,(三)框移突变(frame-shift mutation):缺失和插入引起的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。正常5 GCA GUA CAU GUC 丙 缬 组 缬 缺失C 5 GAG UAC AUG UC 谷 酪 蛋 丝,
