分子生物学第五、六章 DNA的损伤、修复、基因突变、重组与转座
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分子生物学(余爱丽)第五章 dna的损伤、修复和突变new
两者称为限制-修饰作用
细菌借助于限制-修饰系统来区别自己DNA和外源DNA
自己DNA: 限制模式相同的DNA 同株系的不同个体DNA、寄生于其中的质粒和噬菌体
居民DNA(resident DNA)：同一个细胞内的不同类型的DNA， 包括细胞DNA，质粒DNA，噬菌体DNA等
2、限制－修饰系统
根据其特征分为两大组(三大类)
浓度的稀释 ● 链的非准确转移，导致突变机率的增加
重组修复 (链转移修复)
• 复制后修复 • 容易出错
二聚体后起始
• RecA, DNApolymerae • ligase 重组修复后的损伤位点可 由其它机制进一步修复
RecA
聚合酶、连接酶
4. 易错修复（SOS修复 SOS repair）
（1） 实验证据
DNApol (ξ = 10-8) 经第二次校正ξ = 10-11
2、错配修复系统（Mismatch repair system）
（1）组成
DNA腺嘌呤甲基化酶(m6A甲基化酶)
dam gene
DNA polymerase Helicase SSB 外切核酸酶 (Ⅰ和Ⅶ) 连接酶
MCE (mismatch correct enzyme) 3 subunits mutH, L, S 识别新生链中非 m6A 的GATC序列 扫描新生链中错配碱基 酶切含错配碱基的新生DNA区段
②
DNApol ---TAGC---
Ligase
---A CG---
③
碱基切除修复
核苷酸切除修复
第二节 DNA损伤的修复
一、嘧啶二聚体的产生
类型：TT二聚体 （ TT ）、CC二聚体（ CC）、 CT二聚体（ CT ）
细菌借助于限制-修饰系统来区别自己DNA和外源DNA
自己DNA: 限制模式相同的DNA 同株系的不同个体DNA、寄生于其中的质粒和噬菌体
居民DNA(resident DNA)：同一个细胞内的不同类型的DNA， 包括细胞DNA，质粒DNA，噬菌体DNA等
2、限制－修饰系统
根据其特征分为两大组(三大类)
浓度的稀释 ● 链的非准确转移，导致突变机率的增加
重组修复 (链转移修复)
• 复制后修复 • 容易出错
二聚体后起始
• RecA, DNApolymerae • ligase 重组修复后的损伤位点可 由其它机制进一步修复
RecA
聚合酶、连接酶
4. 易错修复（SOS修复 SOS repair）
（1） 实验证据
DNApol (ξ = 10-8) 经第二次校正ξ = 10-11
2、错配修复系统（Mismatch repair system）
（1）组成
DNA腺嘌呤甲基化酶(m6A甲基化酶)
dam gene
DNA polymerase Helicase SSB 外切核酸酶 (Ⅰ和Ⅶ) 连接酶
MCE (mismatch correct enzyme) 3 subunits mutH, L, S 识别新生链中非 m6A 的GATC序列 扫描新生链中错配碱基 酶切含错配碱基的新生DNA区段
②
DNApol ---TAGC---
Ligase
---A CG---
③
碱基切除修复
核苷酸切除修复
第二节 DNA损伤的修复
一、嘧啶二聚体的产生
类型：TT二聚体 （ TT ）、CC二聚体（ CC）、 CT二聚体（ CT ）
分子生物学 6 DNA 损伤、修复和重组
吖啶橙、原黄素、吖黄素等吖啶类染料 嵌合到DNA碱基对之间 base addition /deletion / frameshift mutation
DNA损伤（DNA damage）
自发损伤: 脱氨基/ 脱嘌呤 外源损伤: 1. 氧化损伤 (需氧细胞) 活性氧：超氧化物，过氧化氢和羟自由基（· OH） 8-氧鸟嘌呤，2-氧腺嘌呤，5-甲酰尿嘧啶 2. 烷基化损伤 影响DNA复制和转录时的解旋 多数是间接诱变 3. 加成损伤 嘧啶二聚体 苯并芘（肝脏细胞色素P-450） 双环氧物-G 芳基化试剂 黄曲霉毒素B1（肝致癌剂）
DNA损伤、修复和重组
突变和突变发生
（mutation and mutagenesis) DNA损伤（DNA damage） DNA修复（DNA repair） 重组（recombination）
突变概念
突变（mutation） DNA分子碱基序列的可遗传改变 突变体（mutant） 与野生型（+）相对 突变剂（mutagen） 突变发生（mutagenesis） 自发突变（spontaneous mutation） 诱发突变（induced mutation）
突变类型 1. DNA碱基序列改变的多少 单点突变（point mutation） 碱基替换（base substitution） 转换（transition） A-T G-C 颠换（transversion）A-T T-A 碱基增加（base addition） 碱基删除（base deletion） 多点突变（multiple mutation）
BER
5' 3' UvrABC 3' 5' 3' 5' Pol I (或δ和ε） 5' 3' DNA glycosylase 5' 3' AP内切核酸酶 5' 3' 进一步酶切
分子生物学中的DNA修复和重组
分子生物学中的DNA修复和重组在分子生物学中，DNA修复和重组是两个非常重要的概念。
DNA修复是指在细胞中修复DNA受损的过程，而DNA重组则是指在细胞中将DNA片段组合成新的DNA序列的过程。
这两个过程在生命的演化中起到了非常重要的作用，下面将详细介绍这两个过程的原理和应用。
DNA修复DNA受到外部物理和化学因素的影响时，如紫外线辐射、化学物质、放射线、热能等，会引起DNA分子的损伤。
DNA分子的损伤对于细胞来说是非常危险的，因为这些损伤可能导致基因突变、染色体畸变、细胞凋亡、肿瘤等病理现象的发生。
因此，DNA修复是保证基因稳定性和遗传稳定性的关键。
细胞内的DNA 修复机制主要分为三种基本类型：直接复制、切除复制和非切断复制。
直接复制是DNA受到伤害后，单纯地将DNA分子的二条链区分开来，然后再用同样的片段来修复它。
这种修复方式有时可能会造成不完全复制，从而导致基因突变或者染色体畸变。
切除复制是细胞发现存在某些损伤区域后，将其划定为一个区域，并且感知整个区域的基因信息。
细胞塔将周围的损伤部分切掉，通过粘贴的方式，使整个区域得到修复，从而保证基因稳定性。
切除复制主要包括核苷酸切失修复和错误配对修复两种机制。
非切割复制主要是一种高保真复制的方式，通过对DNA分子的一部分进行修复，使得DNA的各种结构和信息得到完整。
非切割复制包括模板交替和泛素修复两种方式，泛素修复主要可以修复一些氧化损伤和热能损伤产生的大量碳静电等不完全摩尔的DNA骨架。
DNA重组DNA重组是细胞在进行分裂过程中，将DNA的片段重新组合成新的DNA序列的过程。
在染色体重组的过程中，染色体发生了断裂和重组，通过断裂前后的DNA重组，使得基因序列得到重新组合，从而形成新的复合基因、新的生物种类等新的生物体。
这种DNA重组既是自然界演化的一种方式，也是人工改良可行性研究基因工程的基础。
DNA重组主要包括两个过程：DNA分子的断裂和DNA分子的重组。
分子生物学第六章：DNA损伤与修复
直接与DNA分子链发生作用，作用的靶 点是DNA分子中移动的电子。
2021/8/6
21
电离辐射引起DNA损伤的类 型
产生－OH自由基，导致碱基变化
脱氧核糖分解
DNA链断裂
交联 包括DNA链交联和DNA-蛋白质交联
2021/8/6
22
电离辐射导致DNA链的断 裂
单链断裂：
双链断裂：
2021/8/6
在哺乳动物细胞基因组中，每天每个细 胞因N-糖苷键自发水解约丢失10 000个 嘌呤碱基和200个嘧啶碱基。
2021/8/6
12
4．碱基修饰与链断裂
细胞在正常生理活动中产生的活性氧会造 成DNA损伤，产生胸腺嘧啶乙二醇、羟甲 基尿嘧啶等碱基修饰物，还可引起DNA单 链断裂等损伤。每个哺乳类细胞每天DNA 单链断裂发生的频率约为五万次。
O6-乙基鸟嘌呤 胸腺嘧啶
2021/8/6
25
(一)烷化剂对DNA的损伤 2.碱基脱落
烷化鸟嘌呤的糖苷键不稳定，容易脱落 形成DNA上的无碱基位点，复制时可以 插入任何核苷酸，造成序列的改变。
2021/8/6
26
(一)烷化剂对DNA的损伤
3．断链
DNA链的磷酸二酯键上的氧也容易被 烷基化，结果形成不稳定的磷酸三酯键， 易在糖与磷酸间发生水解，使DNA链断 裂。
碱基C以稀有的亚氨基形 式出现，在DNA复制到 达这一位置的瞬间，则 它对应的不是G，而是A
互变2异021/8构/6 效应引起不正常的碱基配对
9
2. 碱基的脱氨基作用
碱基的环外氨基有时会 自发脱落，从而胞嘧啶(C) 变成尿嘧啶(U)，腺嘌呤 (A)变成次黄嘌呤(H)、鸟 嘌呤（G）变成黄嘌呤(X) 等。复制时U与A配对、H 和X都与C配对就会导致子 代DNA序列的错误变化。
2021/8/6
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电离辐射引起DNA损伤的类 型
产生－OH自由基，导致碱基变化
脱氧核糖分解
DNA链断裂
交联 包括DNA链交联和DNA-蛋白质交联
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电离辐射导致DNA链的断 裂
单链断裂：
双链断裂：
2021/8/6
在哺乳动物细胞基因组中，每天每个细 胞因N-糖苷键自发水解约丢失10 000个 嘌呤碱基和200个嘧啶碱基。
2021/8/6
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4．碱基修饰与链断裂
细胞在正常生理活动中产生的活性氧会造 成DNA损伤，产生胸腺嘧啶乙二醇、羟甲 基尿嘧啶等碱基修饰物，还可引起DNA单 链断裂等损伤。每个哺乳类细胞每天DNA 单链断裂发生的频率约为五万次。
O6-乙基鸟嘌呤 胸腺嘧啶
2021/8/6
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(一)烷化剂对DNA的损伤 2.碱基脱落
烷化鸟嘌呤的糖苷键不稳定，容易脱落 形成DNA上的无碱基位点，复制时可以 插入任何核苷酸，造成序列的改变。
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(一)烷化剂对DNA的损伤
3．断链
DNA链的磷酸二酯键上的氧也容易被 烷基化，结果形成不稳定的磷酸三酯键， 易在糖与磷酸间发生水解，使DNA链断 裂。
碱基C以稀有的亚氨基形 式出现，在DNA复制到 达这一位置的瞬间，则 它对应的不是G，而是A
互变2异021/8构/6 效应引起不正常的碱基配对
9
2. 碱基的脱氨基作用
碱基的环外氨基有时会 自发脱落，从而胞嘧啶(C) 变成尿嘧啶(U)，腺嘌呤 (A)变成次黄嘌呤(H)、鸟 嘌呤（G）变成黄嘌呤(X) 等。复制时U与A配对、H 和X都与C配对就会导致子 代DNA序列的错误变化。
分子生物学第5章、第6章
•DNA分子内或分子间发生遗传信息的重新组合，称为 遗传重组，或基因重排。→ 重组DNA •真核生物基因组间重组多发生在减数分裂时同源染 色体之间的交换；细菌及噬菌体的基因组为单倍体， 来自不同亲代两组DNA之间可通过多种形式进行遗传 重组。 •DNA重组对生物进化起着关键的作用。 •重组分类：同源重组(homologous recombination) 、 位点特异性重组(site-specific recombination)、 转座重组(transposition recombination)和 异常重组(illegitimate recombination)。
1. 互变异构体：碱基发生烯醇式-酮式互变异构或者氨 基-亚氨基互变异构时，使碱基错配。 2. 脱氨基作用：碱基上氨基自发脱落，或在诱变剂的 作用下脱去氨基，则C→U、A →I、G →X，引起子 链错误。 3. DNA聚合酶“打滑”：DNA复制时发生碱基的环出现 象，引起一个或数个碱基的插入或缺失，易发生于 几个相同碱基串联的部位。 4. 活性氧（O3）引起的诱变：①氧化碱基与C、A配对， 造成GC → TA颠换，这种损伤可以积累；②H2O2造成 的DNA氧化损伤，此类损伤一般能被修复。
核苷酸切除修复
错配修复
错配修复对 DNA复制忠实 性的贡献力达 102-103，DNA 子链中的错配 几乎完全都被 修正，充分反 映了母链的重 要性。
大肠杆菌甲基化引 导的错配修复
重组修复
易错修复和SOS反应
•SOS反应：当DNA损伤广泛难以继续复制时，由此而
诱发出一系列复杂的反应。
•这种修复特异性低，对碱基的识别、选择能力差。
5.3.4 基因突变的后果
基因突变的后果主要是生物功能的丧失。 某一基因突变后使其所表达的蛋白质或酶失活， 有时还会引起多种酶的缺乏。 有些突变可产生功能获得性显性表现型。 典型的人体细胞突变每个基因每代发生率为107～10-5，但并非所有的突变都会导致疾病。
分子生物学课件第六章DNA重组和转座
1.1 概述
1.1.1 重组与变异
变异是生物进化的重要因素之一，生物对环境的适 应机制，自然选择的重要基础。 可遗传的变异： 突变 （点突变，染色体变异） 频率低，突变修复
遗传重组交换 染色体的自由组合 普遍发生 染色单体间的交换 自然界DNA分子均是重组体
分子克隆和转基因技术(in vitro) 分子生物学课件第六章DNA重组和转座
第六章 DNA的重组与转座
1 DNA的重组
1.1 概述 1.1.2 遗传重组的类型
根据的DNA序列和所需蛋白质因子的要求进行分类：
同源重组（homologous recombination）、位点专一 性重组（site-specific recombination）和转座重组 （transposition recombination）和异常重组 （illegitimate recombination）
3’
5’
切割
5’
3’
Meselson-Radding模型 单链入侵模型（链转移模型）
置换
侵入
同化 异构化 分支迁移
分子生物学课件第六章DNA重组和转座
双链断裂重组模型 实验表明，两DNA分子必需具有75 bp以上的同源区才 能发生同源重组，同源分区子生物小学课于件第六此章D数NA重值组和转将座 显著降低重组率。
遗传重组：生物体内的基因交流。 重组DNA技术：体外人为地将不同源的DNA组合在一起。
1.1.4 遗传重组的生物学意义
它能迅速增加群体的遗传多样性(diversity)； 使有利突变与不利突变分开(separation)； 通过优化组合(optimization)积累有意义的遗传信息。
分子生物学课件第六章DNA重组和转座
1.1.1 重组与变异
变异是生物进化的重要因素之一，生物对环境的适 应机制，自然选择的重要基础。 可遗传的变异： 突变 （点突变，染色体变异） 频率低，突变修复
遗传重组交换 染色体的自由组合 普遍发生 染色单体间的交换 自然界DNA分子均是重组体
分子克隆和转基因技术(in vitro) 分子生物学课件第六章DNA重组和转座
第六章 DNA的重组与转座
1 DNA的重组
1.1 概述 1.1.2 遗传重组的类型
根据的DNA序列和所需蛋白质因子的要求进行分类：
同源重组（homologous recombination）、位点专一 性重组（site-specific recombination）和转座重组 （transposition recombination）和异常重组 （illegitimate recombination）
3’
5’
切割
5’
3’
Meselson-Radding模型 单链入侵模型（链转移模型）
置换
侵入
同化 异构化 分支迁移
分子生物学课件第六章DNA重组和转座
双链断裂重组模型 实验表明，两DNA分子必需具有75 bp以上的同源区才 能发生同源重组，同源分区子生物小学课于件第六此章D数NA重值组和转将座 显著降低重组率。
遗传重组：生物体内的基因交流。 重组DNA技术：体外人为地将不同源的DNA组合在一起。
1.1.4 遗传重组的生物学意义
它能迅速增加群体的遗传多样性(diversity)； 使有利突变与不利突变分开(separation)； 通过优化组合(optimization)积累有意义的遗传信息。
分子生物学课件第六章DNA重组和转座
分子生物学：DNA的损伤、修复和基因突变
500 8 3 0.2
3200 50 20 1.3
E.colik12
存活率为对照37%的U.V.计量
● 存在与重组有关的暗修复机制
● 与Rec-A基因引起的strand transfer有关
● TTdimer未被修复，仅表现在后代群体中TT dimer 浓度的稀释
● 链的非准确转移，导致突变机率的增加
重组修复
DNA损 伤部位
RecA
切下正常母链的 DNA片段并插入 因损伤而未被复 制的子链缺口上； 正常母链带缺口
pol I
重组后，一 个 子 代 DNA 双链中，母 链仍有缺陷， 但子链正常； 而另一个正 常子链复制 复原
24
5.2.4 SOS修复 (SOS repair)
SOS是国际海难信号，在此用以表示应急性的复制方式。
原核生物参与 切除修复的酶
及蛋白质
UvrA 、UvrB(辨认和结合DNA损伤部位) UvrC(去除损伤链) polⅠ(填补空隙) DNA连接酶(连接缺口)
真核生物除去损伤链：XP蛋白
17
切除修复过程（E.coli）：
② ①③
5’5 3’3
④⑤
5 3
UvrA、UvrB 辨U认vrC及U置v结rC合切除 D换NUAv损r损A伤伤部部位位 UUvvrrAC
RecA的三种功能
a、 DNA 重组活性 b、 与单链 DNA结合活性 c、 少数蛋白的proteinase活性
当DNA正常复制时 （无复制受阻，无DNA损伤， 无TT dimer） RecA不表现proteinase活性
大肠杆菌的SOS反应
SOS 反 应 涉 及 到 近 20 个 “sos”基因的
26
P71
分子生物学课件DNA的修复和转座
DNA修复和转座：在生 物技术中具有重要的研 究价值，如基因表达调 控、基因进化等
汇报人：
转座子元件（Transposable element）：可移动 的DNA序列，可在基因组中插入和删除
转座子复合体（Transposon complex）：由转座子和 转座酶组成的复合体，可在基因组中插入和删除
转座子家族（Transposon family）：具有相似序列 和功能的转座子集合
转座子：一பைடு நூலகம்可以在基因组中移动 的DNA序列
光修复：通过光修复酶修复受损的DNA
核酸内切酶：切 割DNA双链，形 成单链缺口
DNA聚合酶：填 补单链缺口，形 成新的DNA双链
连接酶：连接 DNA双链，形成 完整的DNA分子
拓扑异构酶：改变 DNA拓扑结构，使 DNA能够顺利复制 和转录
识别损伤：识别 DNA损伤的位置和 类型
切除损伤：切除损 伤的DNA片段
端粒缩短： DNA端粒 缩短，导 致细胞衰 老和死亡
碱基切除修复：切除受损的碱基，再通过 DNA聚合酶填补空缺
核苷酸切除修复：切除受损的核苷酸，再 通过DNA聚合酶填补空缺
重组修复：通过同源重组修复受损的DNA
非同源末端连接修复：通过非同源末端连 接酶修复受损的DNA
错配修复：通过错配修复酶修复受损的DNA
DNA修复：保 持遗传信息的 稳定性，避免
突变积累
DNA转座：增 加基因多样性， 促进生物进化
修复和转座： 共同作用，推
动生物进化
修复和转座： 对生物适应环 境变化具有重
要意义
DNA修复和转座是细 胞正常生理过程的一 部分，如果发生异常， 可能导致疾病发生。
DNA修复和转座异 常可能导致基因突 变，从而引发癌症 等疾病。
第五章 DNA损伤修复和基因突变基因突变
•
•
3 基因突变
• 一个正常的生物体叫作野生型（wild type, WT） • 如果DNA发生改变，就会使生物体的某 些性状有所改变，这种改变了性状的生 物体相对于正常的生物体来说，就成为 突变体（mutant）。
• 所有的组织都有可能随机地与环境反应产生 突变，这种突变叫做自发突变（spontaneous mutagenesis）。 • 自发突变的发生率对每个组织来说都是特征 性的，这种特征是背景水平（background lever）的突变。 • 使用了诱变剂的突变叫诱发突变（induced mutagenesis）。
•
¾2.1.2错配修复系统
• 错配修复(mismatch repair）对DNA复制忠 实性的贡献率达10-2-10-3 ，DNA子链中的错 配几乎完全被修正，这充分反映了母链的 重要性。 • 该系统识别母链的根据来自Dam甲基化酶， 它能使位于5‘GATC序列中腺苷酸的6N位甲基 化。
• 一旦复制叉通过复制起始位点，母链就会 在开始DNA合成前的几秒至几分钟内被甲 基化。 • 只要两条DNA链上碱基配对出现错误，错 配修复系统就会根据“保存母链，修正子 链”的原则，找出错误碱基所在的DNA链， 并在对应于母链甲基化腺苷酸上游鸟苷酸 的5’位置切开子链，再根据错配碱基相对 于DNA切口的方位修复路径，合成新的子 链片段。
次黄嘌呤
Lac I，复制平均错误率10-9 DNA复制中的错误水平10-7—10-11 研究发现有一些基因的突变可以大 大提高整个基因组其它基因的突变率，这些 基因被称为增变基因(mutator genes)。
多个碱基改变造成的突变
转座子插入、重组错误
•
突变如何对表型产生影响
同义突变（synonymous mutation）指没有改变 产物氨基酸序列的密码子变化，与密码子的简 并性有关。 错义突变 （ missense mutation ）指碱基序列的 改变引起了产物氨基酸序列的改变。 无义突变（nonsense mutation或null mutation)指 某个碱基的改变使代表某种氨基酸的密码子变 为蛋白质合成的终止密码子，导致肽链合成过 早终止。
上海师范大学 分子生物学5 DNA损伤修复及基因操作概述-kaigyppt课件
SECTION F DNA损伤和修复 DNA damage, repair
link
F1 Mutagenesis (诱变）
Mutation (突变) Replication fidelity（复制忠实性） Mutagens: chemical & physical Mutagenesis: direct & indirect
replication fidelity
1. 只有当核苷酸与模板符合Watson-Crick碱基正 确配对原则时，DNA聚合酶才将其掺入 DNA polymerase: Watson-Crick base pairing
2. 聚合酶具有3’ 5 ’外切酶活性，可去掉错碱基 3’ 5’ proofreading exonuclease.
亚硝酸 ：使胞嘧啶脱氨成尿嘧啶，引起复制中发生G·C A·U Nitrous acid: deaminates C to produce U, resulting in G·C A·U
F1-3&4: 诱变 Mutagenesis
理化诱变剂所产生的绝大多数损伤，可在与复制叉相 遇之前就被一种或多种修复机制所修复。
The ORF of a protein encoded gene is changed so that the C-terminal side of the mutation is completely changed.
复制忠实性的分子机制 Molecular mechanisms for the
插入或缺失 Insertions or deletions
插入或缺失涉及一个或多个碱基的增加或丢失 The addition or loss of one or more bases in a DNA region
link
F1 Mutagenesis (诱变）
Mutation (突变) Replication fidelity（复制忠实性） Mutagens: chemical & physical Mutagenesis: direct & indirect
replication fidelity
1. 只有当核苷酸与模板符合Watson-Crick碱基正 确配对原则时，DNA聚合酶才将其掺入 DNA polymerase: Watson-Crick base pairing
2. 聚合酶具有3’ 5 ’外切酶活性，可去掉错碱基 3’ 5’ proofreading exonuclease.
亚硝酸 ：使胞嘧啶脱氨成尿嘧啶，引起复制中发生G·C A·U Nitrous acid: deaminates C to produce U, resulting in G·C A·U
F1-3&4: 诱变 Mutagenesis
理化诱变剂所产生的绝大多数损伤，可在与复制叉相 遇之前就被一种或多种修复机制所修复。
The ORF of a protein encoded gene is changed so that the C-terminal side of the mutation is completely changed.
复制忠实性的分子机制 Molecular mechanisms for the
插入或缺失 Insertions or deletions
插入或缺失涉及一个或多个碱基的增加或丢失 The addition or loss of one or more bases in a DNA region
5分子生物学第五章-基因突变和修复
• 抑制基因突变（suppressor gene mutation）：当 基因内部不同位置上的不同碱基发生了两次突变， 其中一次抑制了另一次突变的遗传效应。
直接引起置换的诱变剂
• 可直接与核酸的碱基发生化学反应的诱变剂 • 在体内或离体条件下均有作用 • 包括放射线(紫外线、 X-射线、 γ射线、 宇宙射线)
嘌呤(8-O-G)或“ GO”， • GO可和A错配，导致G→T。
Oxidative damage (氧化损伤）
Reactive oxygen species (ROS) presents in all aerobic需氧cells. Superoxide过氧化物 hydrogen peroxide过氧化氢 Hydroxyl radical (•OH)羟基
• 4、独立性。某一基因的突变，即不提高也不降低其他任何基 因的突变率。突变不仅对某一细胞是随机的，且对某一基因也 是随机的。
• 5、可诱变性：通过各种物理、化学诱变剂的作用，可提高突 变率，一般可提高10～105倍。
• 6、稳定性：突变的根源是遗传物质结构上发生了稳定的变化， 所以产生的新性状也是稳定的和可遗传的。
ATGTC TACAG
ATGTC TACAG
ATGGC TACCG
ATGCC TACAG
氧化损伤
• 过氧化物原子团（O2-） • （H2O2），（-OH）等需氧代谢的副产物都是有
活性的氧化剂， • 它们可导致DNA的氧化损伤， • T氧化后产生T－乙二醇， • G氧化后产生8-氧-7,8二氢脱氧鸟嘌呤、8-氧鸟
Spontaneous DNA lesions
1. Inherent chemical reactivity of the DNA 2. The presence of normal, reactive chemical species within
直接引起置换的诱变剂
• 可直接与核酸的碱基发生化学反应的诱变剂 • 在体内或离体条件下均有作用 • 包括放射线(紫外线、 X-射线、 γ射线、 宇宙射线)
嘌呤(8-O-G)或“ GO”， • GO可和A错配，导致G→T。
Oxidative damage (氧化损伤）
Reactive oxygen species (ROS) presents in all aerobic需氧cells. Superoxide过氧化物 hydrogen peroxide过氧化氢 Hydroxyl radical (•OH)羟基
• 4、独立性。某一基因的突变，即不提高也不降低其他任何基 因的突变率。突变不仅对某一细胞是随机的，且对某一基因也 是随机的。
• 5、可诱变性：通过各种物理、化学诱变剂的作用，可提高突 变率，一般可提高10～105倍。
• 6、稳定性：突变的根源是遗传物质结构上发生了稳定的变化， 所以产生的新性状也是稳定的和可遗传的。
ATGTC TACAG
ATGTC TACAG
ATGGC TACCG
ATGCC TACAG
氧化损伤
• 过氧化物原子团（O2-） • （H2O2），（-OH）等需氧代谢的副产物都是有
活性的氧化剂， • 它们可导致DNA的氧化损伤， • T氧化后产生T－乙二醇， • G氧化后产生8-氧-7,8二氢脱氧鸟嘌呤、8-氧鸟
Spontaneous DNA lesions
1. Inherent chemical reactivity of the DNA 2. The presence of normal, reactive chemical species within
分子生物学课件第五章 DNA的损伤、修复和基因突变
DNA mismatch
(ξ= DNApol (ξ= 10-8) 经第二次校正ξ= 经第二次校正ξ= 10-11
DNA的损伤 的损伤、 第五章 DNA的损伤、修复和基因突变
错配修复(MRS,Mismatch 1.2.2 错配修复(MRS,Mismatch Repair System) 组成 DNA腺嘌呤甲基化酶( 甲基化酶) DNA腺嘌呤甲基化酶(m6A甲基化酶) 腺嘌呤甲基化酶 DNA polymerase (Ⅰ和 Helicase SSB 外切核酸酶 (Ⅰ和Ⅶ) 连接酶 MCE (mismatch correct enzyme) 3 subunits mutH, L, S GATC序列 识别新生链中非 m6A 的GATC序列 扫描新生链中错配碱基 酶切含错配碱基的新生DNA区段 酶切含错配碱基的新生DNA区段 DNA
DNA的损伤 的损伤、 第五章 DNA的损伤、修复和基因突变
重组修复（ Repair） 1.2.4 重组修复（Recombination Repair） 在后代中只有一个个体含有该条DNA， 在后代中只有一个个体含有该条DNA，后代越 DNA 影响比例越小，等于消除影响。 多，影响比例越小，等于消除影响。 提问：原损伤部位没有修复，对后代影响大吗？ 提问：原损伤部位没有修复，对后代影响大吗？
避免差错的修复 SOS诱导的 SOS诱导的 修复系统 易产生差错的修复
DNA的损伤 的损伤、 第五章 DNA的损伤、修复和基因突变
SOS应急反应和易错修复 1.2.5 SOS应急反应和易错修复 易错修复（SOS修复， repair） 易错修复（SOS修复，SOS repair） 修复
进化、变种、 进化、变种、癌 症、诱变育种等 等都是基于这一 机理！ 机理！
《分子生物学》硕士研究生考试大纲精选全文
可编辑修改精选全文完整版《分子生物学》硕士研究生考试大纲《分子生物学》硕士研究生招生考试大纲第一章绪论1、掌握分子生物学概念和研究内容；2、DNA是遗传物质的特征及实验验证；3、分子生物学的发展简史。
第二章DNA的结构1、掌握DNA遗传物质的本质；2、掌握核酸的化学组成、DNA的二级结构；3、掌握DNA的变性和复性的概念、过程以及影响因素；4、了解超螺旋和拓扑异构体（酶）的概念、超螺旋状态的描述和形成趋势、拓扑异构体（酶）的种类和作用方式。
第三章有机体、染色体和基因1、掌握原核生物基因组织的特点；2、掌握真核生物染色体组装和压缩的过程；3、掌握C值和C值矛盾的概念、表现以及原因；4、掌握真核生物基因组的DNA类型；5、掌握基因簇与基因家族的概念。
第四章DNA的复制1、掌握DNA的半保留复制的概念和实验证明；2、掌握DNA复制起始机制、复制方式；3、掌握与DNA复制相关酶学；4、大肠杆菌DNA复制的过程；5、了解原核和真核生物各自复制的特殊性。
第五章DNA的损伤、修复和突变1、掌握错配修复、光复活、切除修复、重组修复和SOS修复的过程；2、掌握原核生物的限制－修饰现象；3、了解基因内和基因间回复突变（抑制突变）的分子机制；4、了解突变类型、突变剂的种类和突变生成、突变热点的概念和例子。
第六章转录1、掌握转录、有义链、反义链、转录单位等基本概念；2、掌握原核生物RNA转录的起始、延伸、终止和转录产物的后加工；3、掌握真核生物RNA转录的起始、延伸、终止和转录产物的后加工；4、掌握真核生物转录产物中内元的分类和切除；5、掌握不连续转录和反式拼接概念和发现。
第七章蛋白质翻译1、掌握蛋白质合成相关的基本元件；2、掌握蛋白质合成的分子过程；3、掌握保证蛋白质合成准确的分子机制；4、掌握蛋白质前体的加工与转运机制。
第八章原核生物基因表达调控1、掌握基因表达调控的空间密码；2、掌握乳糖操纵元（Lac Operon）的组成和调控；3、掌握Trp Operon及弱化作用机理；4、了解原核生物基因转录的时序调控、翻译水平的调控和DNA 序列重排对基因转录的调控。
分子生物学-第五讲DNA的损伤修复与DNA转座
提取
变性
S.S. DNA
TT
TT TT
பைடு நூலகம்
AA AA
TT
AA
TT TT
TT
TT
变性
AA
复制过程越过二聚体而在相应新链上留下缺口
★二聚体后起始
修复相关机制:
● 与Rec-A蛋白引起的重组(strand transfer)有关 ● TT dimer未被修复，仅表现在后代群体中TT dimer
浓度的稀释 ● 链的非准确转移，导致突变机率的增加
38bp
转座酶
l Tn1 (AmpR) Tn3 (AmpR) Tn5 (KanR) Tn7 (StrR TmpR) Tn10 (TetR)
38bp regulator β- 内酰胺酶
Tn2 (AmpR) Tn4 (AmpR StrR) Tn6 (kanR) Tn9 (CamR)
b）两端重复序列为IS的复合转座子 e.g. IS插入到功能基因两端，可能形成复合转座因子
（2） 修复过程
a、MutH/MutS 扫描识别错配 碱基和邻近的GATC序列 切点－－甲基化GATC中 G的5’侧
甲基化程度的差异
DNA helicase II, SSB, exonuclease I去除包括错 配碱基的片段
DNA polymerase III 和 DNA ligase 填充缺口 昂贵的代价用于保证DNA的准确性
E.coli
10 50%
E.coli
100 10%
UV 复活或 W复活（Jean Weigh）
• 损坏的噬菌体 DNA 在E.coli A被修复 • E. coli 的SOS修复能被U.V.诱导 (A & B) • SOS 修复过程有非常高的突变频率(易出错)
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又称为点突变。碱基对置换有转换和颠换两种。 2、插入突变：指在基因的序列中插入了一个碱基或 一段外来DNA导致的突变。包括同义突变、错义突 变和无义突变。
3. 移码突变：一个或多个非三整倍数的核苷酸对插 入或缺失，导致编码区位点后的三联体密码子可 读框改变，从而使后面的氨基酸都发生错误，是 基因产物失活。 4. 渗漏突变：突变基因的产物尚有部分活性的错义 突变。 5. 回复突变：从突变体回复原先野生型表型的突变 过程。
第5章 DNA损伤、修复、基因突变
5.1
DNA的损伤
由于染色体DNA在生命过程中占有至 高无上的地位，DNA复制的准确性以 及DNA日常保养中的损伤修复有着特 别重要的意义。
DNA损伤是指在生物体生命过程中DNA双螺旋 结构发生的任何改变。
主要分为两种：
单个碱基改变
双螺旋结构的异常扭曲（链内T二聚体、单链缺口、凸
复制起始位点，母链就会在开始DNA合成前的一小
点时间（几秒钟至几分钟）内被甲基化。
此后，只要两条DNA链上碱基配对出现错误，
错配修复系统就会根据―保存母链，修正子链‖
的原则，找出错误碱基所在的DNA链，并在对
应于母链甲基化腺苷酸上游G的5'位置切开子
链。
重组修复
机体细胞对在复制起始时尚未修复的DNA损伤部位可
起等）
引起DNA损伤的因素很多，包括：
DNA分子自发性损伤
物理因素损伤
化学因素损伤
5.1.1 DNA分子自发性损伤
DNA复制过程中的损伤指碱基配对时产生的误差经
过DNA聚合酶等综合校对因素作用后仍未被校正 的DNA的损伤。 如：大肠杆菌DNA复制无DNA聚合酶校正时错配 率为10-1~ 10-2，识别校正后为10-5~ 10-6，再 经过其他因素，错配率达到10-10 这类损伤主要包括5种因素
苷酸(人类或其他高等真核生物)的小片段，移去小 片段后由DNA聚合酶Ⅰ(原核)或ε(真核)合成新的片 段，并由DNA连接酶完成修复中的最后一道工序。
错配修复
错配修复可以将DNA子链中的错配几乎完全能被修 复。
该系统识别母链靠Dam甲基化酶，它能使位于
5’GATC序列中A的N6位甲基化。一旦复制叉通过
以先复制再修复，这种方式称为重组修复。这个过程 发生在复制后，又称复制后修复。
切除修复发生在下一轮DNA修复前，又称复制前修复。
复制
重组
再合成
重组修复机制的缺陷，有可能导致肿瘤发 生。已经发现，妇女Brca 1和Brca 2两个 基因如果有缺陷，发生乳腺癌的概率为 80%。这两个蛋白质参与重组修复。
诱变剂种类及机制
在自然条件下发生的突变称为自发突变。自发 突变的频率很低，大肠杆菌及果蝇突变率10-10
左右。
能够提高突变率的物理或化学因子称为诱变剂 (mutagen)。 碱基类似物：5-BU与T结构相似；碱基修饰剂： 亚硝酸；烷化剂；嵌合染料(EB)；紫外线和电离
辐射
4.4.3 基因突变的主要后果
核苷酸片段切除修复
当DNA链上相应位置的核苷酸发生损伤，导致双链之间无法形
成氢键，则由核苷酸切除修复(nucleo tide-excision repair)系
统负责修复。
损伤发生后，首先由DNA切割酶(exci-nuclease)在 已损伤的核苷酸5’和3’位分别切开磷酸糖苷键，产
生一个由12～13个核苷酸(原核生物)或27～29个核
的状态。
③ 细菌的转导
转导(transduction)：是通过噬菌体将基因从供体 转移到受体细胞的过程。 ④ 细菌的细胞融合 由细胞质膜融合导致的基因转移和重组。在实验室中 用溶菌酶除去细菌细胞壁的肽聚糖，使其成为原生质 体，可人工促进原生质体融合，由此使两菌株的 DNA发生广泛的重组。
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，细胞为求生存而产生的一种应急措 施。 SOS反应诱导的修复系统包括：避免差错的修复 （error free repair）和易产生差错的修复（error
prone repair）两类。
由于SOS反应还能诱导产生缺乏校对功能的DNA聚
A—I—C(非T) 下一轮C—G 导致AT—GC 引起突变 C—U –A(非G) 下一轮A—T 导致GC—AT 引起突变
亚硝酸盐、羟胺诱变剂
DNA聚合酶的“打滑‖
DNA复制时， 无论模板还是新生链都会发生 碱基的环出现象，即DNA聚合酶发生“打滑‖， 引起一个或数个碱基的插入或缺失。尤其是模 板上有几个相同的碱基情况。
4.5.2 细菌的基因转移与重组
细菌的基因转移主要有四种机制：接合 (conjugation)、转化(transformation)、 转导(transduction)和细胞融合（cell fusion）。
①细菌的接合
细菌的细胞相互接触时遗传信息可由一个细胞转 移到另一细胞，称为接合作用。 供体细胞为雄性，受体为雌性。通过接合而转移 DNA的能力由接合质粒提供，与接合功能有关的
切除修复
包括碱基切除修复和核苷酸片段切除修复 碱基切除修复： 所有细胞中都带有能识别受损核酸位点的糖苷水解酶，它 能特异性切除受损核苷酸上的N-β－糖苷键，在DNA链上 形成去嘌呤或去嘧啶位点（AP位点）。 DNA分子中一旦产生了AP位点，AP核酸内切酶就会把受 损核苷酸的糖苷-磷酸键切开，并移去包括AP位点核苷酸 在内的小片段DNA，由DNA聚合酶I合成新的片段，最终 由DNA连接酶把两者连成新的被修复的DNA链。
异性的，所以转座作用又被称为异常重
组。
与DNA的同源重组相比，转座作用发生
在DNA光解酶(Photolyase)的作用下把在光下或经紫外光 照射形成的环丁烷胸腺嘧啶二体及6-4光化物(64photoproduct)还原成为单体的过程。 生物体内还广泛存在着使06-甲基鸟嘌呤脱甲基化的甲基转 移酶，以防止形成G-T配对。
DNA单链断裂可以通过重接（DNA连接酶），直接修复。
5.1.2 物理因素引起的损伤 紫外线(UV)照射引起的DNA损伤主要是 同一条链内相邻2个嘧啶形成嘧啶二聚体， 阻碍DNA的复制和转录。
ATTCGAGTTAGC TAAGCTCAATCG 因此人皮肤照射紫外线，伤害很大，致癌
电离辐射引起DNA损伤 直接引起DNA理化性质改变 细胞水分解离，产生氧自由基诱变碱基 改变 最终能引起DNA链断裂及DNA链间交联， DNA-蛋白交联等。
生物功能丧失
获得新功能
癌症发生
作业
名词解释：
基因突变 无义突变 移码突变 回复突变
简答题：
课后思考题1和4
4.5 DNA的重组
DNA分子内或分子间发生遗传信息的重新组合， 称为遗传重组或基因重组。重组产物称为重组体 DNA (recombinant DNA)。 真核生物基因组间重组多发生在减数分裂时同源 染色体之间的交换。 细菌及噬菌体的基因组为单倍体，来自不同亲代 两组DNA之间可通过多种形式进行遗传重组。
遗传变异的根本原因是突变。然而突变的机 率很低，且多数是有害的。如果生物只有突 变没有重组，在积累具有选择优势突变的同 时不可避免地积累许多难以摆脱的不利突变。 有利突变随不利突变一起被淘汰，新的优良 基因就不可能出现。
DNA重组对生物进化起着关键性的作用。
4.5.1 同源重组
同源重组(homologous recombination)： 由两条同源区的DNA分子，通过配对、链断 裂和再连接，而产生的片段间交换的过程。 Holliday模型 详见书本图和遗传学教材
②细菌的遗传转化
遗传转化(genetic NA而发生遗传 性状的改变现象。
感受态细胞（competent cell）：
受体细胞经过一些特殊方法（如电击、
CaCl2）处理后，细胞膜的通透性发生了暂
时性改变，成为能允许外源DNA分子进入
易错修复和SOS应急反应
错配修复、直接修复、切除修复和重组修复 都能够识别DNA的损伤部位或错配碱基而加 以消除，在这些修复过程中不引入错误碱基， 属于避免差错的修复。
当无法为修复提供正确模板时，如模板链损伤、双链断裂、
双链交联等，正常复制受阻，导致易错修复。 许多能造成DNA损伤或抑制DNA复制的过程能引起一系列复 杂的诱导效应，这种效应称为应急反应(SOS response)。 SOS包括诱导DNA损伤修复、诱变效应、细胞分裂的抑制以 及溶源性细菌释放噬菌体等，细胞癌变也与SOS反应有关。
第七章 DNA重组与转座
4.6 DNA的转座
转座子（transposon）：是在基因组中可
以移动的一段DNA序列。一个转座子由基因
组的一个位置转移到另一个位置的过程称为
转座或移位(transposition)。本质是由转
座子（可移位因子）介导的遗传物质重排现
象。
转座子是一些较短的DNA序列，可以转 移到细胞基因组的任何位置。由于它不 需要序列间具有同源性，也不是位点特
5.2 DNA 的修复
DNA修复是生物体细胞在长期进化中形成的一种 保护功能，在遗传信息传递的稳定性方面具有重 要作用。
细胞DNA损伤的修复系统主要有：
直接修复 切除修复 错配修复 重组修复
易错修复和SOS应急反应
直接修复
包括光复活修复、 06-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移 酶修复、单链断裂修复
3. 移码突变：一个或多个非三整倍数的核苷酸对插 入或缺失，导致编码区位点后的三联体密码子可 读框改变，从而使后面的氨基酸都发生错误，是 基因产物失活。 4. 渗漏突变：突变基因的产物尚有部分活性的错义 突变。 5. 回复突变：从突变体回复原先野生型表型的突变 过程。
第5章 DNA损伤、修复、基因突变
5.1
DNA的损伤
由于染色体DNA在生命过程中占有至 高无上的地位，DNA复制的准确性以 及DNA日常保养中的损伤修复有着特 别重要的意义。
DNA损伤是指在生物体生命过程中DNA双螺旋 结构发生的任何改变。
主要分为两种：
单个碱基改变
双螺旋结构的异常扭曲（链内T二聚体、单链缺口、凸
复制起始位点，母链就会在开始DNA合成前的一小
点时间（几秒钟至几分钟）内被甲基化。
此后，只要两条DNA链上碱基配对出现错误，
错配修复系统就会根据―保存母链，修正子链‖
的原则，找出错误碱基所在的DNA链，并在对
应于母链甲基化腺苷酸上游G的5'位置切开子
链。
重组修复
机体细胞对在复制起始时尚未修复的DNA损伤部位可
起等）
引起DNA损伤的因素很多，包括：
DNA分子自发性损伤
物理因素损伤
化学因素损伤
5.1.1 DNA分子自发性损伤
DNA复制过程中的损伤指碱基配对时产生的误差经
过DNA聚合酶等综合校对因素作用后仍未被校正 的DNA的损伤。 如：大肠杆菌DNA复制无DNA聚合酶校正时错配 率为10-1~ 10-2，识别校正后为10-5~ 10-6，再 经过其他因素，错配率达到10-10 这类损伤主要包括5种因素
苷酸(人类或其他高等真核生物)的小片段，移去小 片段后由DNA聚合酶Ⅰ(原核)或ε(真核)合成新的片 段，并由DNA连接酶完成修复中的最后一道工序。
错配修复
错配修复可以将DNA子链中的错配几乎完全能被修 复。
该系统识别母链靠Dam甲基化酶，它能使位于
5’GATC序列中A的N6位甲基化。一旦复制叉通过
以先复制再修复，这种方式称为重组修复。这个过程 发生在复制后，又称复制后修复。
切除修复发生在下一轮DNA修复前，又称复制前修复。
复制
重组
再合成
重组修复机制的缺陷，有可能导致肿瘤发 生。已经发现，妇女Brca 1和Brca 2两个 基因如果有缺陷，发生乳腺癌的概率为 80%。这两个蛋白质参与重组修复。
诱变剂种类及机制
在自然条件下发生的突变称为自发突变。自发 突变的频率很低，大肠杆菌及果蝇突变率10-10
左右。
能够提高突变率的物理或化学因子称为诱变剂 (mutagen)。 碱基类似物：5-BU与T结构相似；碱基修饰剂： 亚硝酸；烷化剂；嵌合染料(EB)；紫外线和电离
辐射
4.4.3 基因突变的主要后果
核苷酸片段切除修复
当DNA链上相应位置的核苷酸发生损伤，导致双链之间无法形
成氢键，则由核苷酸切除修复(nucleo tide-excision repair)系
统负责修复。
损伤发生后，首先由DNA切割酶(exci-nuclease)在 已损伤的核苷酸5’和3’位分别切开磷酸糖苷键，产
生一个由12～13个核苷酸(原核生物)或27～29个核
的状态。
③ 细菌的转导
转导(transduction)：是通过噬菌体将基因从供体 转移到受体细胞的过程。 ④ 细菌的细胞融合 由细胞质膜融合导致的基因转移和重组。在实验室中 用溶菌酶除去细菌细胞壁的肽聚糖，使其成为原生质 体，可人工促进原生质体融合，由此使两菌株的 DNA发生广泛的重组。
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，细胞为求生存而产生的一种应急措 施。 SOS反应诱导的修复系统包括：避免差错的修复 （error free repair）和易产生差错的修复（error
prone repair）两类。
由于SOS反应还能诱导产生缺乏校对功能的DNA聚
A—I—C(非T) 下一轮C—G 导致AT—GC 引起突变 C—U –A(非G) 下一轮A—T 导致GC—AT 引起突变
亚硝酸盐、羟胺诱变剂
DNA聚合酶的“打滑‖
DNA复制时， 无论模板还是新生链都会发生 碱基的环出现象，即DNA聚合酶发生“打滑‖， 引起一个或数个碱基的插入或缺失。尤其是模 板上有几个相同的碱基情况。
4.5.2 细菌的基因转移与重组
细菌的基因转移主要有四种机制：接合 (conjugation)、转化(transformation)、 转导(transduction)和细胞融合（cell fusion）。
①细菌的接合
细菌的细胞相互接触时遗传信息可由一个细胞转 移到另一细胞，称为接合作用。 供体细胞为雄性，受体为雌性。通过接合而转移 DNA的能力由接合质粒提供，与接合功能有关的
切除修复
包括碱基切除修复和核苷酸片段切除修复 碱基切除修复： 所有细胞中都带有能识别受损核酸位点的糖苷水解酶，它 能特异性切除受损核苷酸上的N-β－糖苷键，在DNA链上 形成去嘌呤或去嘧啶位点（AP位点）。 DNA分子中一旦产生了AP位点，AP核酸内切酶就会把受 损核苷酸的糖苷-磷酸键切开，并移去包括AP位点核苷酸 在内的小片段DNA，由DNA聚合酶I合成新的片段，最终 由DNA连接酶把两者连成新的被修复的DNA链。
异性的，所以转座作用又被称为异常重
组。
与DNA的同源重组相比，转座作用发生
在DNA光解酶(Photolyase)的作用下把在光下或经紫外光 照射形成的环丁烷胸腺嘧啶二体及6-4光化物(64photoproduct)还原成为单体的过程。 生物体内还广泛存在着使06-甲基鸟嘌呤脱甲基化的甲基转 移酶，以防止形成G-T配对。
DNA单链断裂可以通过重接（DNA连接酶），直接修复。
5.1.2 物理因素引起的损伤 紫外线(UV)照射引起的DNA损伤主要是 同一条链内相邻2个嘧啶形成嘧啶二聚体， 阻碍DNA的复制和转录。
ATTCGAGTTAGC TAAGCTCAATCG 因此人皮肤照射紫外线，伤害很大，致癌
电离辐射引起DNA损伤 直接引起DNA理化性质改变 细胞水分解离，产生氧自由基诱变碱基 改变 最终能引起DNA链断裂及DNA链间交联， DNA-蛋白交联等。
生物功能丧失
获得新功能
癌症发生
作业
名词解释：
基因突变 无义突变 移码突变 回复突变
简答题：
课后思考题1和4
4.5 DNA的重组
DNA分子内或分子间发生遗传信息的重新组合， 称为遗传重组或基因重组。重组产物称为重组体 DNA (recombinant DNA)。 真核生物基因组间重组多发生在减数分裂时同源 染色体之间的交换。 细菌及噬菌体的基因组为单倍体，来自不同亲代 两组DNA之间可通过多种形式进行遗传重组。
遗传变异的根本原因是突变。然而突变的机 率很低，且多数是有害的。如果生物只有突 变没有重组，在积累具有选择优势突变的同 时不可避免地积累许多难以摆脱的不利突变。 有利突变随不利突变一起被淘汰，新的优良 基因就不可能出现。
DNA重组对生物进化起着关键性的作用。
4.5.1 同源重组
同源重组(homologous recombination)： 由两条同源区的DNA分子，通过配对、链断 裂和再连接，而产生的片段间交换的过程。 Holliday模型 详见书本图和遗传学教材
②细菌的遗传转化
遗传转化(genetic NA而发生遗传 性状的改变现象。
感受态细胞（competent cell）：
受体细胞经过一些特殊方法（如电击、
CaCl2）处理后，细胞膜的通透性发生了暂
时性改变，成为能允许外源DNA分子进入
易错修复和SOS应急反应
错配修复、直接修复、切除修复和重组修复 都能够识别DNA的损伤部位或错配碱基而加 以消除，在这些修复过程中不引入错误碱基， 属于避免差错的修复。
当无法为修复提供正确模板时，如模板链损伤、双链断裂、
双链交联等，正常复制受阻，导致易错修复。 许多能造成DNA损伤或抑制DNA复制的过程能引起一系列复 杂的诱导效应，这种效应称为应急反应(SOS response)。 SOS包括诱导DNA损伤修复、诱变效应、细胞分裂的抑制以 及溶源性细菌释放噬菌体等，细胞癌变也与SOS反应有关。
第七章 DNA重组与转座
4.6 DNA的转座
转座子（transposon）：是在基因组中可
以移动的一段DNA序列。一个转座子由基因
组的一个位置转移到另一个位置的过程称为
转座或移位(transposition)。本质是由转
座子（可移位因子）介导的遗传物质重排现
象。
转座子是一些较短的DNA序列，可以转 移到细胞基因组的任何位置。由于它不 需要序列间具有同源性，也不是位点特
5.2 DNA 的修复
DNA修复是生物体细胞在长期进化中形成的一种 保护功能，在遗传信息传递的稳定性方面具有重 要作用。
细胞DNA损伤的修复系统主要有：
直接修复 切除修复 错配修复 重组修复
易错修复和SOS应急反应
直接修复
包括光复活修复、 06-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移 酶修复、单链断裂修复