基因突变与DNA损伤修复
DNA修复与突变
DNA修复与突变DNA修复和突变是生物学中重要的概念。
DNA修复是指细胞对于DNA发生损伤后自我修复的过程，而DNA突变则是指DNA序列发生的变异。
DNA修复和突变是相互关联的，这篇文章将深入探讨DNA修复和突变的机制以及它们在生物学中的重要性。
一、DNA修复的机制DNA修复是细胞内一种复杂的生物学过程，主要有以下几个机制：1. 直接修复：这是最简单的修复方式，细胞直接修复DNA中的损伤，而不需要改变DNA序列。
例如，光反应酶可以修复由于紫外线照射引起的DNA损伤。
2. 错配修复：这个机制主要修复DNA中存在的碱基配对错误。
其中一种方式是通过DNA聚合酶进行修复，它可以检测到DNA链上的错误碱基并将其修复。
另一种方式是通过核苷酸切除修复机制，将错误的核苷酸剥离并用正确的核苷酸替换。
3. 核苷酸切除修复：这个机制主要修复DNA链上的损伤，如邻近链的紧密连接、碱基切割、核苷酸切割等。
该修复机制需要多个蛋白质的协作作用，以从损伤的DNA链上切除损伤部分，并用新的DNA链进行替换。
以上是DNA修复的主要机制，它们为细胞提供了重要的防御机制，以保证DNA的完整性。
二、DNA修复的重要性DNA修复在生物学中具有重要的意义，它对于维持基因组的稳定性和遗传信息传递的准确性至关重要。
以下是DNA修复在生物学中的几个重要作用：1. 维护基因组的稳定性：DNA修复防止DNA中的损伤积累和传递给后代细胞，减少突变的发生。
在细胞分裂过程中，如果DNA修复失效，会导致细胞遭受严重的损害，甚至导致细胞死亡。
2. 抵抗致癌物质的侵害：DNA损伤是致癌物质引发肿瘤的主要原因之一。
DNA修复能够修复DNA损伤，防止致癌物质引发的突变和癌症的发生。
3. 保证遗传信息的准确传递：DNA修复在细胞分裂和生殖过程中起着重要的作用。
若DNA修复发生错误或失效，会导致遗传物质的改变，进而引起遗传病的发生。
综上所述，DNA修复在维持细胞功能和保护基因组完整性方面具有重要的作用。
基因突变在DNA损伤修复过程中的作用
基因突变在DNA损伤修复过程中的作用DNA是构成生物体的基本遗传物质，在生物体的生命活动中发挥着非常重要的作用。
然而，DNA的结构比较脆弱，在许多自然因素和环境因素的作用下，会发生不同程度的损伤。
如果这些损伤不能及时得到修复，会导致基因的突变，进而对生物体的正常生长和发育造成极大的影响。
基因突变是指DNA序列发生了突然改变，导致某个基因功能的失控或者丧失。
基因突变是生物进化的主要机制，也是疾病发生的原因之一。
许多基因突变在某些条件下对于生物的适应性有着重要的作用，但是还有许多基因突变对于生物的正常生命活动造成了危害。
DNA损伤修复是维持细胞正常生命活动的重要保障，因为DNA损伤对于细胞的DNA复制和正常的遗传几乎没有例外地都会产生负面影响。
因此，细胞具有一套完整的DNA损伤修复系统，这个系统在细胞遇到DNA损伤的时候会进行修复，以恢复DNA序列的正常性。
DNA损伤修复分为两种主要机制：错误自我修复和正确的修复。
错误自我修复包括对DNA序列的随机修复，这种修复是随机的过程，存在一定的充分性和效率性局限。
正确的DNA修复机制包括切割修复、重组修复、错配修复和同源重组修复等，是一种高度精确的修复过程，可以保证细胞的正常生命活动。
基因突变在DNA损伤修复过程中的作用非常显著。
在DNA损伤修复的过程中，如果发生了基因突变，导致DNA损伤修复系统不能正确修复损伤，那么这个基因序列将会变得不稳定，并会发生错误自我修复的过程，而这个过程又可能会导致更多的突变。
这种情况很容易招致一系列的病理反应，导致癌症和其他代谢异常。
基因突变在DNA损伤修复过程中的作用不仅仅是负面的。
基因突变还可以影响DNA修复过程的效率和准确性。
例如，在某些情况下，基因突变可能会导致DNA损伤修复的速度加快，修复效率提高，从而保证了生物的基因稳定性。
过去的研究表明，许多与DNA损伤修复相关基因的突变可能是患上癌症的原因。
在DNA损伤修复过程中，基因突变的作用是相当复杂的，有些是正面的，有些是负面的，但是总的来说，基因突变在DNA损伤修复过程中的作用是非常重要的。
基因突变与DNA损伤修复
烷基化和自然脱氧核糖核 苷酸降解等原因可能引起 复制错误，导致基因突变。
现代分子生物学技术可以 快速准确地检测出基因突 变和DNA结构机制等问题。
DNA损伤的原因
紫外线
紫外线是引起DNA损伤最常见的因素之一，可 导致单链断裂和交联。
氧化应激
氧化应激会造成氧自由基产生过多，从而导致 DNA碱基的氧化损伤。
结论与展望
DNA损伤与基因突变不可避免，但保护机制和修复工具应用的全面提高，为基因突变导致的病症的治疗与 预防带来新的可能。
• 因修复机制本身出错 • 特定 DNA 片段受到修复机制的攻击而发生突变
DNA修复与肿瘤治疗
1 DNA损伤修复与放疗 2 DNA修复抑制剂的应 3 单倍型复制机制治疗
敏感性
用
单倍型复制技术是现代医
癌细胞在放疗过程中的
利用药物抑制癌细胞的
学常用的生物基因治疗方
ห้องสมุดไป่ตู้
DNA 损伤和修复不如正常
DNA 修复机制，达到治疗
法之一，也具有巨大的发
细胞，临床上也用此方法
的目的。
展前景。
达到治疗肿瘤的目的。
DNA修复的临床应用
1
抗肿瘤药物筛选
根据药物抑制细胞生长的机制和细胞的 DNA 修复状况来优化方案。
2
个体化肿瘤治疗
根据患者的 DNA 修复能力和药敏信息量身定制治疗方案，提高治疗效果。
3
预防癌症
结合家族遗传病史和部分癌症与 DNA 修复相关的报道，开展“DNA九项检测”等预防性检测。
基因突变与DNA损伤修复
基因突变与DNA损伤修复是生物学研究的重要领域。本次演讲将从DNA结构、 损伤原因、修复机制、与基因突变关系和肿瘤治疗等多个方面为大家深入阐 述。
基因突变与DNA损伤修复机制的关系
基因突变与DNA损伤修复机制的关系人们常说，基因决定我们的一切。
基因是人类遗传信息的媒介，它决定了我们的生命基因，我们的体质和性格，部分决定了我们的疾病易感性。
每个人都有基因突变的可能，多数情况下，人体有自己的DNA损伤修复机制来纠正基因突变。
然而，一旦出现对修复机制来说复杂或无法处理的严重损伤，可能会增加基因突变的风险。
基因突变和DNA损伤修复机制之间的关系是怎样的呢？一、基因突变的形成基因突变是指DNA序列发生了一些突变，引起蛋白质合成发生变化。
虽然基因突变本身不一定造成问题，但某些基因突变可能导致疾病。
基因突变可以分为两类，一是基因点突变，二是基因大片段突变。
基因点突变是指一种或多种碱基发生变化，例如碱基替换（由一种碱基替换为另一种碱基）和插入或删除碱基。
基因大片段突变是指一段基因长度发生了变化，通常是由一些插入或删除事件引起。
基因突变的发生主要有两个原因。
第一个原因是自然突变，自然有一定比例的错误率。
在DNA复制过程中，DNA聚合酶（polymerase）会偶尔插入错误的碱基或产生插入或缺失。
这种错误可能最终导致基因突变。
第二个原因是暴露于致突变性物质中，例如化学物质，辐射和病毒等。
二、DNA损伤修复机制在人体内，DNA损伤是难以避免的。
DNA受到大量的化学，物理，生物诱导因素的侵害，包括氧自由基，辐射和其他环境因素。
我们的机体内包含了各种各样的DNA损伤修复机制，可以帮助我们纠正DNA损伤。
DNA损伤修复机制包括直接修复，错配修复和核苷酸切除修复等。
直接修复基本上不改变DNA碱基序列，而是对损伤进行修复。
错配修复修复碱基的错误配对。
核苷酸切除修复首先切除一个带有损伤的DNA碱基，并用新碱基代替它。
三、基因突变和DNA损伤修复机制之间的关系虽然DNA损伤修复机制可以极大地减少基因突变的发生概率，但有时错误的修复机制可能会导致基因突变或DNA损伤。
例如，一个DNA双链断裂可能被误修复成一个包括不完整的碱基配对的单链。
基因突变和DNA损伤修复疗法对癌细胞治愈效果
基因突变和DNA损伤修复疗法对癌细胞治愈效果癌症是一种严重威胁人类健康的疾病，但随着科学技术的进步，人们对于癌症的治疗方法也在不断创新和发展。
基因突变和DNA损伤是癌症发生和发展的关键因素，因此，研究基因突变和DNA损伤修复疗法对癌细胞的治愈效果具有重要意义。
基因突变是指生物体遗传物质中某个基因发生改变，可能导致基因表达异常或功能异常。
在癌症中，基因突变是一种常见现象，它可以使正常细胞转化为癌细胞，并促使癌细胞的增殖和扩散。
因此，研究基因突变对癌细胞治愈的效果十分重要。
DNA损伤是指DNA分子链上发生的各种结构和化学上的改变，包括环境因素、放射线等引起的损伤。
DNA损伤是癌症的一个主要诱因，因为损伤的DNA容易导致细胞遗传信息的改变，从而使细胞发生突变。
研究DNA损伤修复疗法对癌细胞治愈的效果，有助于寻找治疗癌症的新途径。
基因突变和DNA损伤修复疗法的研究已经取得了一些突破性进展。
一种重要的治疗方法是基因治疗，它通过改变癌细胞的基因表达，抑制癌细胞的增殖和扩散。
例如，通过激活肿瘤抑制基因，可以抑制癌细胞的生长。
另外，通过改变细胞的DNA修复机制，也可以增强对癌细胞的治疗效果。
例如，DNA损伤修复酶PARP在DNA双链断裂修复中起着重要作用，研究发现通过抑制PARP可以增强对癌细胞的杀伤作用。
这种治疗方法被称为PARP抑制剂疗法。
除了基因治疗和PARP抑制剂疗法，还有一些其他的基因突变和DNA损伤修复疗法被用于治疗癌症。
例如，免疫治疗是一种通过免疫系统来识别和杀死癌细胞的治疗方法。
通过改变癌细胞的基因表达，使免疫系统能够更好地识别和攻击癌细胞，从而达到治愈癌症的效果。
此外，还有一些靶向治疗方法，如激酶抑制剂和抗血管生成剂等，通过靶向突变基因或影响癌细胞的DNA修复机制，以达到治愈癌症的目标。
虽然基因突变和DNA损伤修复疗法在癌症治疗中取得了一些重要进展，但仍然存在一些挑战。
首先，癌症是一种极其复杂的疾病，其中涉及的基因突变和DNA损伤修复机制非常复杂。
DNA修复与基因突变
DNA修复与基因突变DNA修复是维护基因组稳定性的重要过程，它能修复DNA中的各种损伤，避免基因突变的发生。
本文将探讨DNA修复的机制和与基因突变的关系。
一、DNA修复的机制1. 直接修复直接修复是指DNA损伤后，通过物理或化学方式直接还原或修复。
这种修复方式适用于较简单的损伤类型，如光损伤和碱基组合问题。
2. 间接修复间接修复是指在DNA损伤后，通过切除和重合过程来修复。
常见的间接修复机制有切除修复（excision repair）和重组修复（recombination repair）。
切除修复包括：- 错配修复（mismatch repair）：修复DNA配对错误。
- 核苷酸切除修复（nucleotide excision repair）：修复各种DNA损伤，如化学物质引起的损伤和紫外线照射导致的损伤。
- 噬菌体T4修复（phage T4 repair）：修复T4噬菌体感染后引起的DNA损伤。
重组修复包括：- 同源重组（homologous recombination）：通过同源染色体信息在DNA双链损伤部位进行修复，该修复机制保证了DNA完整性和稳定性。
- 非同源结合（non-homologous end joining）：在DNA双链损伤无同源片段的情况下，通过直接将两个断裂端连接在一起来修复DNA。
二、基因突变的发生与DNA修复的关系DNA修复功能的损失或异常可能导致基因突变的发生。
基因突变是指DNA序列的改变，这种改变可能影响基因功能、表达或调控。
1. DNA修复缺陷与遗传性疾病一些遗传性疾病与DNA修复缺陷密切相关。
例如，缺少DNA修复酶的人可能患有遗传性疾病，如遗传性乳腺癌。
2. DNA修复缺陷与肿瘤发生DNA修复缺陷也与肿瘤发生相关。
在正常细胞中，DNA损伤会被及时修复，避免基因突变的积累。
然而，当DNA修复机制出现缺陷时，细胞的基因组稳定性受到影响，易于发生突变，增加了肿瘤的风险。
DNA修复与基因突变
DNA修复与基因突变DNA是构成生物遗传信息的基本单位，也是决定个体遗传特征和生物功能的关键分子。
然而，由于各种内外因素的干扰，DNA分子会产生各种损伤和突变。
为了保证遗传信息的稳定传递和维持细胞功能的正常运作，生物体进化出了一套复杂的DNA修复机制。
一、DNA损伤与修复DNA损伤是指DNA分子在生物体内受到各种内源性和外源性刺激后发生的结构和序列上的改变。
常见的DNA损伤包括单链断裂、双链断裂、碱基损伤以及DNA交联等。
1. 单链断裂单链断裂是指DNA链的一个核苷酸碱基与DNA链的延伸方向之间连接的破裂。
单链断裂可以通过碱基切除修复（base excision repair，BER）或核苷酸切除修复（nucleotide excision repair，NER）等方式进行修复。
2. 双链断裂双链断裂是指DNA的两条链同时发生破裂，造成染色体断裂。
双链断裂主要通过非同源末端连接（non-homologous end joining，NHEJ）或同源重组（homologous recombination，HR）来修复。
3. 碱基损伤碱基损伤是指DNA分子中碱基的结构发生改变，包括氧化损伤、甲基化损伤、链脱氧核糖酸（deoxyribose）丢失等。
碱基损伤的修复主要通过BER、NER和直接修复等途径进行。
4. DNA交联DNA交联是指DNA分子中两个不同的链之间发生连接，导致DNA链的断裂和损伤。
DNA交联的修复主要通过NER和HR等方式进行。
二、基因突变与遗传变异基因突变是指DNA序列中的错误或改变，可以分为点突变、插入突变和删除突变等几种形式。
基因突变是生物进化和种群遗传多样性的重要原因之一。
1. 点突变点突变是指DNA序列中一个或几个碱基发生改变，包括错义突变、无义突变和错码突变等。
点突变可以导致蛋白质的氨基酸序列发生改变，进而影响蛋白质的功能。
2. 插入突变插入突变是指DNA序列中插入了额外的碱基，导致DNA序列的改变。
DNA损伤和基因突变的机制和修复机制
DNA损伤和基因突变的机制和修复机制DNA是组成我们的生命的关键分子，它有着一套非常复杂的结构和功能。
然而，在生物体内，DNA受到了大量的损伤，例如来自辐射、化学品或其他环境压力的损伤等。
这种损伤可能导致基因突变，从而损害DNA的完整性和稳定性，进而损害人体健康甚至导致致命的疾病。
因此，研究DNA损伤和基因突变的机制和修复机制是极为重要的。
1. DNA损伤的机制DNA损伤主要包括单链损伤和双链损伤两种类型。
单链损伤包括碱基损伤、骨架损伤和交叉链接等，这些损伤的产生与环境的压力有关。
双链损伤则是由于DNA复制过程中出现的错误、放射线等原因造成的。
碱基损伤是最常见的DNA单链损伤类型，例如氧化损伤、烷基化、烯烃化、烷基化和糖基化等。
这些损伤可能导致DNA序列改变、细胞周期失控、细胞凋亡或肿瘤等疾病的发生。
双链损伤是DNA分子的最严重的损伤之一，其中包括直接断裂、间接断裂和复合损伤等。
直接断裂是由于辐射或某些化学物质直接作用于DNA分子而造成的损伤；间接断裂则是由于环境压力作用于DNA中的水分子而产生活性自由基，进而造成DNA双链断裂；而复合损伤则是DNA的单链损伤同时发生导致的复合损伤。
DNA的双链损伤会导致基因突变、染色体异常、细胞凋亡和肿瘤等疾病的发生。
2. 基因突变的机制基因突变是指DNA序列的改变，这些改变可能来源于环境引起的DNA损伤，或是由于某些遗传因素引起的错误。
基因突变主要有三种类型，即点突变、插入突变和缺失突变。
点突变是DNA中单个碱基的改变，它可能导致错配、替换或插入/缺失。
插入突变是指在DNA序列中插入了额外的碱基，而这些碱基可能来自外部环境或是由遗传转移得到。
缺失突变则是指DNA序列中发生了缺失或漏洞。
基因突变可能导致功能失调、信号传递失控和癌症等严重健康问题的发生。
有时，基因突变甚至可能发生在人类胚胎中，并会遗传给下一代。
3. DNA损伤和基因突变的修复机制为了避免DNA损伤和基因突变对健康的破坏，生物体进化出了一套非常复杂的DNA修复机制。
DNA损伤修复与基因突变的发生
DNA损伤修复与基因突变的发生DNA是构成生命体的基础，是生命的重要组成部分。
但是在生命的过程中，DNA受到了各种外界环境因素的干扰，如放射线、紫外线、化学物质等，这些因素会导致DNA受损和突变。
然而，出现了DNA损伤，如何修复和维护DNA的稳定性成为了一个重要的问题。
本文将从DNA损伤与修复的关系、基因突变的发生机制以及DNA修复和突变应用方面对这一问题进行讨论。
DNA损伤与修复的关系DNA在生物体内为避免损伤的发生，具有详细的修复系统和机制，以保持DNA的完整性和稳定性。
DNA损伤主要分为两类：基因突变和染色体畸变。
前者是DNA的单个碱基或小片段发生突变，如：DNA碱基损伤（如硝基化、脱氨基、酸化等）和DNA单链断裂；后者是染色体片段的变异、插入、缺失等。
多种机制负责DNA修复，包括基础修复、核苷酸切换修复、异源结束修复、同源重组修复以及DNA电子传输修复等多个层面和路径。
每个机制都具有独特的异同，各自适用于不同类型、不同程度的DNA损伤。
基础修复机制又称为直接修复，适用于对DNA双链断裂具有良好修复能力，重要的是它可以修复简单而单一的损伤。
对于单个碱基损伤，真核生物细胞通常通过两个酶进行修复：O6-甲基-鸟嘌呤-DNA甲基转移酶和构成II的酶。
O6-甲基-鸟嘌呤-DNA甲基转移酶负责从DNA中将甲基基团转移到基团中，而构成II的酶，则负责恢复鸟嘌呤的结构。
因此，基础修复机制对DNA的双链断裂修复很有帮助。
核苷酸切换修复机制是针对DNA中插入的碱基和缺失的碱基进行修复。
这种机制通过分解未成对碱基，在一个互补核苷酸插入到未成对的位点上，在DNA聚合酶的作用下修复了某一段DNA序列的完整性。
此机制对大量、复杂碱基损伤有良好作用。
异源结束修复机制主要利用两条不同的染色体，通过交换DNA中的部分，来维持信号序列的完整性。
正确地，它主要用于DNA双链断裂、复制错误等比较复杂情况下DNA的修复。
同源重组修复机制则是一种在DNA双链断裂情况下的修复机制，主要通过病变染色体找到另一个同源的染色体，以其作为模板，在染色体的可替代区域引进修复甚至重组事件。
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。
12基因突变与DNA损失修复
脱嘌呤
ATGTC TACAG ATG TC TACAG ATGTC TACAG ATG GC TACCG A ATGGC TACAG ATGC C TACAG
A
A
ATG TC TACAG
Fig 13-18
脱氨基
NH 2 H N Deamination H N osine O H N Uracil O H N O H
放射 线
黄曲霉素 B1 (aflatoxin B1, AFB1)
紫外线激发碱基水合作用
水合胞嘧啶：使DNA复制时碱基错配
将H2O加到的胞嘧啶C4、C5位置上成为水合胞 嘧啶，削弱C-G之间的氢键，使DNA链发生局 部分离或变性。
紫外线诱发嘧啶二聚体
O
H N CH3 H N
O
CH3
UV
H N
O
CH3 CH3
此外，当某个基因A突变成a以后，也可以再向反方向发生突 变，回复成原来的A，并使表型恢复原状，这叫回复突变（ reverse mutations/ reversion/back mutation）
突变
A
回复
a
正向突变（Forward mutation）是引起基因型从野生型变为 突变型的突变。 回复突变（reverse mutation）是使得基因型从突变型为野生 型的突变。
③无义突变（nonsense mutation）：
由于某一碱基被替换后，原来编码某一氨基酸的密码子突 变成为终止密码子（UAG、UAA或UGA），从而造成蛋白质尚未 全部合成就终止了翻译，形成无功能的多肽链。 因为一个无义突变使多肽链在不正确的地方链终止，这种 突变提前使肽链终止。 如果无义突变发生在靠近基因的末端， 则所产生的蛋白质有可能保有一些生物学功能，但多数的无 义突变产物的功能往往会完全丧失。
DNA修复与基因突变
DNA修复与基因突变DNA修复和基因突变是生物学中两个关键的概念。
DNA修复是指细胞修复DNA损伤的过程，而基因突变则是指DNA序列发生改变的现象。
本文将探讨DNA修复和基因突变的关系，以及它们在生物体中的重要性。
一、DNA修复的概述DNA是生物体中存储遗传信息的重要分子，但它容易受到各种内外因素的损伤，如化学物质、辐射和自然代谢产物等。
为了维护遗传信息的完整性，细胞拥有多种DNA修复机制。
1. 直接修复直接修复是最简单和最原始的修复方式，它通常发生在辐射引起的损伤中。
该修复机制通过去除DNA中的损伤部分，将其恢复为原来的结构。
典型的直接修复方式包括光反应修复和链切割修复。
2. 错配修复错配修复是细胞中一种常见的DNA修复机制，目的是修复DNA链上的碱基错误匹配。
该修复机制通过检测和去除错误的碱基，然后将其替换为正确的碱基。
错配修复系统的主要组分包括错配修复酶和外切酶。
3. 核苷酸切割修复核苷酸切割修复是一种高度复杂的修复机制，用于处理损坏的碱基和DNA链。
该修复方式涉及到多个酶和蛋白质，可以修复各种类型的DNA损伤，包括氧化、甲基化和单链断裂等。
二、基因突变的类型基因突变是指DNA序列的改变，它可能发生于单个碱基、插入/缺失或染色体水平。
当基因突变发生时，可能会影响基因的功能、蛋白质的结构或调控机制。
1. 点突变点突变是基因突变中最简单的一种类型，它只涉及到单个碱基的改变。
点突变包括错义突变、无义突变和错码突变，可以导致蛋白质的结构或功能改变，进而影响生物体的表型。
2. 插入/缺失突变插入/缺失突变是指在DNA序列中插入或删除一个或多个碱基，导致序列的改变。
这种突变类型可能导致移码突变，使得蛋白质合成中的氨基酸顺序发生改变，从而影响蛋白质的功能。
3. 染色体突变染色体突变是指整个染色体水平的改变，包括染色体结构重排、起源点复制等。
这些突变可能导致染色体不稳定性，影响基因的表达和调控。
三、DNA修复与基因突变的关系DNA修复和基因突变之间存在着密切的关系。
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坏，从而引起一个鸟嘌呤或腺嘌呤从DNA分子上
脱落下来。
b 脱氨基：如胞嘧啶Ｃ脱氨基后变成尿嘧啶Ｕ。
U=A,结果G-C→A-T。
3 氧化损伤：O2-，OH-，H2O2可对DNA造成损伤。 如：8-oxo dG与A配对，导致G.C→dG.A→T.A
13.4 动态突变 在基因的编码区、3’或5’-UTR、启动子区、 内含子区出现的三核苷酸重复，及其他长短不等 的小卫星、微卫星序列的重复拷贝数，在减数分 裂或体细胞有丝分裂过程中发生扩增而造成遗传 物质的不稳定。亦称为基因组的不稳定性，可造 成基因功能丧失或获得异常改变的产物。
② 从对遗传信息的改变: 1）同义突变:碱基序列的改变没有引起产物氨基 酸序列的改变,与密码子的简并性有关。
2）无义突变:某个碱基的改变使代表某种氨基酸
的密码子变成了终止密码子，使蛋白质合成提前 终止，因而蛋白质产物一般是没有活性的。
3）错义突变: 碱基序列的改变引起了产物氨基酸序
列的改变。
有些错义突变严重影响蛋白质活性甚至完全无
上的结构发生变化产生的。
⑤ 突变的有害性和有利性。 一般，有害突变多，有利突变少。
13.2 点突变的诱变机制
13.2.1 碱基类似物 eg. 5-BU是胸腺嘧啶(T)的结构类似物，酮式
结构易与A配对；烯醇式结构易与G配对。
A.T→A. 5-BU（酮式）→G. 5-BU （烯醇式） → G.C
A. 5-BU
G.C→A.T
2-AP是腺嘌呤的类似物，既可与T配对，也 可与C配对。 A.T→ 2-AP.T→2-AP.C→G.C G.C→2-AP.C→ 2-AP.T → A.T 13.2.2 碱基改变
（1）烷化剂: 甲磺酸乙酯(EMS)、亚硝基胍(NG)等。 通过改变碱基结构使碱基错配。当G烷基化后可与T 配对，导致碱基转换。 G.C→A.T。 或：烷化剂使嘌呤脱落，造成转换、颠换； DNA链的断裂或交联。
13.5.2 切除修复（核苷酸外切修复、暗修复）
(1)切除修复
在DNA内切酶、DNA聚合酶、外切酶、DNA连接
酶等共同作用下，将DNA受损部位部分切除，并以
其中一条链为模板，合成修复。
消除由UV引起的损伤，也能消除由电离辐射
和化学诱变剂引起的其他损伤。切除的片段可由
几十到上万bp，分别称短补丁修复、长补丁修复。
② Muller-5法
Muller-5品系:B(棒眼)-Wa(杏眼)-sc(小盾片少
刚毛)——并具重复倒位。
③ “并连X染色体”法
（2） 常染色体突变——平衡致死系(Cy和S)
13-17
13.6.4 人类显性突变的检测 需依靠家系、出生调查，运用电泳技术、DNA
标记技术，筛选各种蛋白质、酶或DNA分子的微小
差异，这些微小差异是可遗传的。
13.6.5 植物及其他动物突变体的检测 利用分离定律 转座子插入突变的检测、T-DNA插入突变的检 测、RNAi技术等。
DNA
A
T
G
C
C 移码突变：增加或减少一个或几个碱基对的
突变，引起密码编组的移动。 eg：Hb Wayne是138位UCC失去一个C，使α 链的合成不在原来应该终止的地方停止，一直 到146位合成精氨酸后才终止，从而使α链延 长。 d 缺失和重复突变 e 插入突变 （转座子）
２自发损伤
a
脱嘌呤：碱基和脱氧核糖间的糖苷键受到破
了物种的基因的相对稳定性。
③可逆性
1) 野生型基因
正突变
突变型。
回复突变 2) 回复突变率一般低于正突变率。
3) 真正的回复突变很少发生。常被第二个位点
的突变所抑制，抑制因子突变（suppressor
mutation）。
4)回复突变的有无是区别基因突变与染色体缺失 或重复的标志。
④ 突变的多方向性和复等位基因 同一基因可突变为多个等位基因。突变的 基因可以再突变。这一系列的等位基因就叫做 复等位基因。这是由于同一座位内的不同位点
13.6 基因突变的检测 13.6.1 病毒和细菌基因突变的检测 利用寄主范围、生长速度、噬菌斑大小、形 态等性状可检测病毒突变。 通过在培养基中添加抗生素或噬菌体即可筛 选细菌抗性突变体。 细菌营养缺陷型的检测：利用在完全培养基上 能正常生长，在基本培养基上不能生长的影印 培养实验。首先采用青霉素富集法浓缩大量突 变体，再进行负选择。
13.6.2真菌营养缺陷型的检出－菌丝过滤法
分生孢子→诱变处理→基本培养基 ↙ ↘ 未萌发孢子 萌发菌丝 培养 去除(过滤) ↙ ↓ ↘ 少数 死亡 营养 野生型 孢子 缺陷型 (去除) ↘ ↙ 营养培养基
13.6.3 果蝇突变体的检测 （1） 果蝇X连锁隐性突变的检出
① ClB法 ClB品系：l—隐性致死基因；B—棒眼 C—交换抑制因子(B－l倒位）；
情况下发生的突变。 2)诱发突变（induced mutation）：人们有意识
地利用物理、化学诱变因素引起的突变 。
（3）突变的性质 ①随机性：可发生在体细胞和生殖细胞中。 生殖细胞的突变频率高于体细胞。体细胞突变 在显性或纯合状态才能表现，出现嵌合体。 ②稀有性 ：突变率是很低的。
高等动植物10-5～10-8，细菌10-4～10-10，反应
（2）嵌入剂
eg. 吖啶橙、吖啶黄素、原黄素等碱基对的
类似物，易造成移码突变。
13.2.3 碱基损伤 （1）紫外线： 产生环丁烷嘧啶二聚体和6-4光产物。 ①双链间形成，阻碍DNA的复制。
②同一链上相邻T间形成，阻碍碱基的正常配对和
腺嘌呤的正常掺入，使复制在这个点上停止或错
误进行，产生碱基顺序改变了的新链。
（2）黄曲霉(B1)的作用 使鸟嘌呤G脱落，SOS修复引入A, 造成G.C→A.T。
13.2.4 基因的定点突变 1）寡核苷酸诱导的基因定点突变 将某基因克隆到载体上→人工合成含有突变 位点的一对引物（突变位点位于引物中心附近，
两端有足够的序列足以互补配对）→PCR扩增
→DpnⅠ酶切→将突变DNA转入受体→筛选重组子。
活性，从而影响了表现型。如果该基因是必须基因，
则称为致死突变。 有些错义突变的产物仍有部分活性，使表型介 于野生型与突变型之间的中间类型，称为渗漏突变。 有些错义突变不影响或基本上不影响蛋白质的 活性，不表现明显的性状变化，称为中性突变。
③ 按其发生的原因:
1)自发突变（spontaneous mutation）：在自然
13 基因突变与DNA损伤修复
要点： 1.基因突变的相关概念、类型
2.基因突变的机制
3.基因突变的修复机制
4.基因突变的检测
13.1 基因突变的概念、类别及性质
（1）概念
基因突变（gene mutation）:基因的核苷酸顺序
或数目发生改变。仅涉及DNA分子中单个碱基的
改变称点突变（point mutation）。涉及多个碱
基的还有缺失、重复和插入。 突变体(mutant)：具有突变表型的细胞或个体。
（2）突变类型 ① 从突变的表型:
1）形态突变：突变影响生物的形态结构。
2）生化突变：突变影响生物的代谢过程，导致
一个特定生化功能的改变或丧失。
3）致死突变：突变影响生物个体的生活力。分
为显性致死和隐性致死。
4）条件致死突变：在某一些条件下致死，而在 另一些条件下成活的突变。
13.5 DNA损伤修复机制
13.5.1 光复活(photoreactivation)（原核） １概念：可见光存在的条件下，在光复活酶作用
下将UV引起嘧啶二聚体分解为单体的过程。
２过程
①光复活酶与T=T结合形成复合物;
②复合物吸收可见光切断T=T之间的C-C共价键, 使二聚体变成单体; ③光复活酶从DNA链解离。
2）双引物法
将某基因克隆到载体上→人工合成一对互 补的含有突变碱基的引物→在基因的上游和下游
各设计一个引物，分别与突变位臵处的一个引
物进行PCR扩增→两个PCR产物混合→延伸后就可
获得有特定位点突变的基因。
13.3 自发突变的机制 1 DNA复制错误(errors of replication) a 转换 b 颠换
13.5.5 SOS修复 a 通过式修复：损伤较大时(如产生很多的T=T)， 正常的DNA多聚酶复制到损伤位点时，其活性受 到抑制，短暂抑制后产生一种新的DNA多聚酶， 由于其修复校正功能较低，新合成的DNA碱基错 配频率较高，易引起突变。 b 切除式修复：DNA双链均有损伤且距离较近时 的一种可能的修复机制。
（2）DNA糖苷酶修复及AP核酸特异性修复。
DNA糖苷酶修复：如果碱基被共价修饰，糖基化
酶可作用于C-N糖苷键，使碱基释放，产生无碱
基(AP)位点, 再由AP内切酶修复系统修复。 AP内切酶修复系统修复：由内切酶、外切酶、 聚合酶和连接酶活性来完成，以修复AP位点。
13.5.3 错配修复系统 修复杂种DNA错配碱基及基因转变。 13.5.4 重组修复 (1)复制：以损伤单链为模板复制时，越过损伤 部位，对应位点留下缺口；未损伤单链复制成完 整双链。 (2)重组：缺口单链与完整同源单链重组，缺口 转移到完整链，使损伤单链的互补链完整，损伤 单链仍然保留。 (3)再合成：转移后的缺口以新的互补链为模板 聚合补齐。