DNA的损伤与修复.ppt

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1、分子生物学作业内容：第五章DNA的损伤与修复制作人：生科四班学生陈玥40908199周红40908200李茜40908201李姗姗40908202李婷婷40908203第五章DNA的损伤与修复§1.DNA损伤的产生§2.基因的突变§3.DNA损伤的修复§4.损伤跨越§5.DNA修复缺陷与癌症的关系概况作为遗传物质的DNA具有高度的稳定性，但是，细胞内外环境中各种因素依然可以造成DNA的损伤。如果DNA的损伤得不到有效的修复，就会造成DNA分子上可遗传的永久性结构变化，称为突变（mutation）。少数突变有可能对细胞是有利的。但绝大部分突变是有害的。细胞有多种形式的修复系统，使绝大多

2、数损伤能够及时修复。研究DNA损伤与修复的机制，有两个方面的实际意义。其一，防止DNA的损伤，是预防不少疾病的有效途径。其二，在育种工作中，常常要诱发突变再筛选有优良性状的植株或微生物株系。§5.1DNA损伤的产生DNA损伤指在内外因素的影响下，体内DNA双螺旋结构发生的任何改变。若碱基的改变是两种嘌呤或两种嘧啶之间的互换，称作转换（transitions）。若发生了嘌呤和嘧啶之间的互换，则称作颠换（transversions）。引起DNA损伤的因素很多，包括DNA分子本身在复制过程中发生的自发性改变，以及细胞内各种代谢物质和外界理化因素引起的损伤。5.1.1DNA分子的自发性损伤D

3、NA的自发性损伤可以发生在复制过程中，也可以由细胞自身产生的活性氧或代谢产物造成。根据DNA损伤的状况，和引起DNA损伤的原因，可以将DNA的自发性损伤分作6种类型。5.1.1.1互变异构移位互变异构移位（tautomericshift）是碱基发生了烯醇式-酮式结构互变，造成碱基配对发生改变，使复制后的子链上出现错误。生理条件下，碱基上的基团主要以酮式和氨基的形式存在，但也可能发生瞬间的互变异构，造成碱基错配。如图所示，若A以稀有的亚氨基形式出现，即可与C配对，经过DNA的两轮复制，在1/4的子代分子中，A-T对变成了G-C对。因此在DNA复制时，若模板上出现烯醇式或亚氨基异构体时，

4、子链上就可能产生错配的碱基对。5.1.1.2自发脱氨基DNA分子中碱基的环外氨基有时会自发脱落，结果使C变为U，A变为I，G变为X（黄嘌呤）。在DNA复制时，母链的上述变化会在子链中产生错误而导致损伤。A→I-C，下一轮G-C，引起AT→GC的变；C→U-A，下一轮T-A，引起GC→AT的突变；G→X-C，下一轮G-C，损伤不扩大。5.1.1.3DNA复制的打滑在DNA复制时，有时会出现模板链或新生链碱基的环出（loopingout）现象，被称作DNA聚合酶的“打滑”（slippage）。如图所示，第一次复制时新生链一个或数个碱基的环出，在第二次复制时，可引起同样数量碱基的插入。第一

5、次复制时模板链一个或数个碱基的环出，在第二次复制时，可引起同样数量碱基的缺失。这种错误易发生在模板上有碱基串联重复的部位，这些部位即使发生碱基的环出，后面的碱甚配对仍然是正确的。5.1.1.4活性氧引起的DNA损伤活性氧指反应活性很高的含氧自由基和H2O2，不少含氧自由基可在细胞正常代谢过程中生成。含氧自由基可造成碱基的氧化，如7,8-二氢-8-氧鸟嘌呤（7,8-oxoG,GO）就是一种氧化碱基，可与C或A配对，造成G-C→T-A的颠换，DNApolI和DNApolII的校正活性不能校正其错配，故这种损伤可以积累。5.1.1.5碱基丢失DNA在生理条件下可通过自发性水解，使嘌呤碱和嘧

6、啶碱从磷酸脱氧核糖骨架上脱落下来。细胞受热或pH降低，可加剧脱嘌呤反应，强致癌剂黄曲霉毒素B1也能加剧脱嘌呤反应。5.1.1.6碱基的烷基化细胞内一些天然的烷基化试剂，如S-腺苷甲硫氨酸，可使DNA分子中的某些碱基甲基化，造成碱基错配，经DNA复制，形成碱基对的改变。5.1.2物理因素引起的DNA损伤DNA分子容易吸收波长在260nm左右的紫外线（UV），大剂量的UV照射，可以使DNA分子一条链上相邻的两个嘧啶共价结合，形成环丁烷嘧啶二聚体。相邻的两个T或两个C，以及C和T之间均可形成嘧啶二聚体，但最易形成的是T-T二聚体和6-4光产物电离辐射如X射线和γ射线等，可以引起DNA的直接

7、损伤和间接损伤。DNA链的断裂会随着照射剂量的增大而加剧。若DNA双链中只有一条链断裂，称为单链断裂，若两条链在同一处或紧密相邻处同时断裂，则为双链断裂。5.1.3化学因素引起的DNA损伤许多天然的或合成的有机和无机化学物质均可与DNA发生反应，改变其结构。能诱发DNA损伤的化学物质称化学诱变剂（mutagen），常见的化学诱变剂可以大致分为3类5.1.3.1碱基类似物碱基类似物（baseanalog）能在DNA复制时取代正常碱基与模板链的碱基配对，从而掺