4-DNA的修复和转座分子生物学PPT课件

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（1）DNA复制不准确性
DNA复制是严格而精确的事件，但也可能发生 错误。虽然有碱基互补配对和 pol的校正作用， 但错配率仍有10 -10 左右。
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染色体上有些位点是热点，复制错误率高
These mutation-prone sequences are repeats of simple di-, tri- or tetranucleotide sequences, which are known as DNA microsatellites.
• But DNA also undergoes spontaneous damage depends on an aqueous environment
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① 电离辐射
Ionizing （x-and γ-rays）and nonionizing （UV）radiation produce a variety of DNA lesions. 受到紫外线照射时，DNA链上相邻的嘧啶以共价键连接形成二聚 体。

One well-known example involves repeats of the dinucleotide sequence CA. Stretches of CA repeats are found at many widely scattered sites in the chromosomes of humans and some other eukaryotes.
• Other kinds of damage create altered bases that have no immediate structural consequence on replication but cause mispairing; these can result in a permanent alteration to the DNA sequence after replication.
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• 脱氨基作用使腺嘌呤转变为次黄嘌呤 （ hypoxanthine，I）, which hydrogen bonds to cytosine rather than to thymine;
• 鸟嘌呤转变为黄嘌呤 (xanthine), which continues to pair with cytosine, though with only two hydrogen bonds.
碱基的互构异变，会使碱基间发生错配，使A-C,G-T。
DNA的水解或脱-NH2：碱基环外的-NH2有时会发生 自行脱落，使C→U,A→I (次黄嘌呤）， G→X (黄嘌呤）；复制时U-A， I- C， I -X 配对，导致 子代DNA序列错误.
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• 最常见和最重要的水解损伤是胞嘧啶的脱氨基。
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oxygen species (for example, O2-. H2O2, and OH·).
烷化
氧化
去氨基
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碱基类似物：如５－溴尿嘧啶（5-BU）， ５-氟尿嘧啶(5-FU)等，它们的结构与 碱基相似，进入细胞能代替正常的碱基 参入到DNA链中而干扰DNA的复制。
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5-BU与T结构
相似，在酮式时， 酮式
与A配对；它呈
烯醇式结构，与
G配对。在复制
时导致A-T转换
烯醇式
为G-C
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• 嵌入试剂可以导致一个甚至几个碱基对的 插入或缺失
原黄素
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The Ames test（艾姆斯氏试验）
(检查化学物质潜在的致癌作用，可以从其诱变能力方便的估计)
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③ 碱基自发改变造成的损伤
2.5 DNA的损伤和修复
DNA作为遗传物质的两个特性：
稳定性: maintaining individual and species
变异性: for evolution
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• 在进化过程中生物细胞所获得的修复DNA损
伤的能力是生物能保持遗传稳定性的关键。 细胞中能进行修复的生物大分子只有DNA，表 明DNA对生物的重要性。
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（2）外界环境或内部因素对DNA的损伤
Mutations arise not only from errors in replication but also from damage to the DNA.
• Some damage is caused, as we shall see, by environmental factors, such as radiation and socalled mutagens（诱变剂）, which are chemical agents that increase the rate of mutation
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• DNA 也会自发水解C-N糖苷键而发生脱嘌呤作 用 （depurination）, 在 DNA分子中产生无碱 基位点。
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DNA 复制错误和DNA损伤会导致以下两 种结果：
• Some kinds of damage, such as thymine dimers or nicks and breaks in the DNA backbone, prevent its use as a template for replication and transcription.
• 在生物进化中，变异与遗传是普遍存在的既 对立又统一的矛盾，DNA分子的变化并不是全 部都可被修复的，因此生物才有变异和进化。
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2.5.1 DNA 变异或损伤的来源
DNA变异的三个主要来源： – DNA复制不准确性 – 外界环境或内部因素对遗传物质的损伤 – 转座子（transposon ）元件的插入造成
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环丁烷环
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② 化学因素
烷化剂：硫酸二甲酯，甲烷磺酸甲酯等使碱基烷化， 导致复制时碱基错配。
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如鸟嘌呤Ｎ７ 被烷化后， 与Ｔ配对， 使Ｇ－Ｃ转 变为Ａ－Ｔ。
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硝酸盐：亚硝酸盐 能使C脱氨变成U， 经过复制就可使 DNA上的G-C变成 A-T对。
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活性氧的攻击
• DNA is also subject to attack from reactive