分子生物学--第15章 DNA损伤与修复
分子生物学基础-RNA的生物合成和损伤修复
A-T，G-C
A-U，T-A，G-C
21
目录
第一个内容
参与转录的主要物质
The reagent of transcription
22
目录
一、转录模板
• 结构基因：能转录出RNA的DNA区段 • 不对称转录（asymmetric transcription）：
在DNA双链分子上，一股链可转录，另一股链 不转录
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目录
DNA聚合酶在启动DNA链延长时需要引 物存在，而RNA聚合酶不需要引物就能 直接启动RNA链的延长。
RNA聚合酶和DNA的特殊序列——启动 子(promoter)结合后，就能启动RNA合成。
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目录
核心酶 (core enzyme) 全酶 (holoenzyme)
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目录
真核生物的RNA聚合酶
调控序列
结构基因
5
RNA-pol
3
3
5
30
目录
调控序列中的启动子是RNA聚合酶结合模 板DNA的部位，也是控制转录的关键部位。 原核生物以RNA聚合酶全酶结合到DNA的 启动子上而起动转录，其中由σ亚基辨认启 动子，其他亚基相互配合。
对启动子的研究，常采用一种巧妙的方法
即RNA聚合酶保护法。
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茎环(stem-loop)/发夹(hairpin)结构
46
目录
RNA-pol
5
3
3
5
5pppG
茎环结构使转录终止的机理
• 使RNA聚合酶变构，转录停顿； • 使转录复合物趋于解离，RNA产物释放。
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目录
第三个内容 真核生物的转录过程
The Process of Transcription in Eukaryote
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
DNA损伤与修复
与DNA修复有关的人类遗传疾病：
• 着色性干皮病(Xeroderma pigmentosum) • 布伦氏症候群(Bloom’s syndrome) • 遗传性大肠癌(Hereditary nonpolyposis colon
cancer；HNPCC)
着色性干皮病
(Xeroderma pigmentosum)
重组修复
☆ DNA于复制时会越过受损区域进行复制
☆ 经重组修复，受损的DNA仍然存在于子代的 一个细胞中。
☆ 重组修复不会浪费时间， 重组修复可让负 伤的DNA在细胞中仍可照常进行分裂。
重组修复
根据 DNA 末端连接需要的同源性，分为
• 非同源末端连接：DNA分子之间不需要广泛的同 源性，主要是在免疫球蛋白重组时对DNA双链进 行连接，在细胞有丝分裂G1/G0期起主要作用。
第六章 DNA损伤与修复 DNA damage and repair
分子生物学研究中心
第一节 DNA损伤的原因及后果
电离辐射 烷化剂
可 见 光
复制错误
核苷类似物
H+
mC
P/
8-oxoG
U
P
DNA 损伤类型
• 碱基脱落 • 碱基修饰 & 去氨基化
• 化学修饰 • 光损伤
• 链内交联 • DNA-蛋白质 交联 • DNA链断裂
二、切除修复相关的酶和基因 •尿嘧啶糖基化酶为主要的始动因素，可作 为DNA损伤的生物标记物。
•大肠杆菌Uvr基因家族、人ecrr基因和切除 修复基因等
三、错配修复相关基因 •MSH2、MLH1等蛋白参与错配修复，而错
配修复的缺陷往往是癌变的第一步。
•错配修复基因：Muthls系统、人类的hmsh2/3、
医学分子生物学 DNA的损伤和修复58页PPT
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而Байду номын сангаас鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
DNA损伤与修复PPT课件
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回复突变
基因内校正
基因内校正与起始突变发生在相同的基因内， 它可能是通过点突变也可能通过移码突变来实 现校正，不过点突变一般只能通过点突变来校 正，移码突变只能通过移码突变来校正。
如果是通过点突变来校正，一般是通过恢复一 个基因产物内2个残基（氨基酸残基或核苷酸 残基）之间的功能联系来实现的。具体机制可 能是2次突变相互抵消了2个残基的变化，从而 恢复了2个残基之间的相互作用，致使基因产 物能够正确地折叠，或者是2个相同的亚基能 够组装成有功能的同源二聚体。
烷基化碱基的直接修复——由特定的烷基转 移酶催化
DNA链断裂的直接修复——由DNA连接酶 催烷基化碱基的直接修复
切除修复
切除修复先切除损伤的碱基或核苷酸，然后， 重新合成正常的核苷酸，最后，再经连接酶重 新连接，将原来的切口缝合。整个切除修复过 程包括识别、切除、重新合成和重新连接。
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DNA损伤的因素和损伤的主要类型
损伤类型
实例/原因
碱基丢失
自发脱碱基（热、酸），脱嘌呤>脱嘧啶，104嘌呤脱落/天/细胞（恒温动 物）
碱基修饰
形成碱基加合物，例如，8-羟基脱氧鸟嘌呤（离子辐射或活性氧），6-烷 基鸟嘌呤（烷基化试剂）
碱基交联 嘧啶二聚体和6-4光产物（UV）
碱基转换 C→U，A→I（自发脱氨基），100碱基脱氨基/天/细胞
回复突变与突变的校正
（一）回复突变 如果在老的突变位点上发生第二次突变，致使原来的
表现型得到恢复，这样的突变被称为回复突变。表现 型能够在回复突变中恢复可能是因为突变点编码的氨 基酸变成原来的氨基酸或者性质相似的氨基酸，从而 使原来的突变的蛋白质功能得到全部或部分恢复。 （二）校正突变 校正突变有时被称为假回复突变，它是指发生在非起 始突变位点上但能够掩盖或抵消起始突变的第二次突 变，它分为基因内校正和基因间校正。
医学分子生物学 DNA的损伤和修复
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（四）、错配修复
错配修复碱基来源：校正活性所漏校的碱基
使复制的保真性提高102～103倍
错配修复 系统(MRS Mismatch Repair System)
+ ----- A----- ------C--DNA mismatch
DNApol (ξ = 10-8) 经第二次校正ξ = 10-11 44
CTC GAG
镰形红细胞贫血病人Hb (HbS) β亚基 肽链 N-val · ·leu · · · · his thr pro val glu ······ C 基因
CAC GTG
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（三） DNA链断裂
磷酸二酯键的断裂和脱氧戊糖的破坏是引起DNA链断
裂的直接原因。
碱基的破坏和脱落在DNA链上形成的不稳定位点是
5
紫外线的致损伤作用 ∧ ---嘧啶二聚体 (TT dimer )
…C T T A…
U.V.
6
（二）自由基致DNA损伤
自由基：指能够独立存在，核外带有未配对电子的
原子和分子。
自由基的产生可以是外界因素与体内物质共同作用
的结果。
自由基可导致碱基、核糖、磷酸基的损伤，引起DNA
的结构和功能异常。
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后复制修复、E.coli的挽回系统
E.coli 存活%
w.t. UvrA+ RecA+
uvr arec aU.V 计量
该 系 统 存 在 的 实 验 证 据
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★ Rec-A. gene 以某种方式参与DNA损伤修复
♦ Rec修复系统比切除修复系统更有效 ♫ Uvr系统负责切除二聚体 ♫ Rec系统负责消除没有被切除的二聚体 可能造成的后果
第15章DNA损伤与修复ppt课件
DNA突 变
平衡
DNA修 复
目录
第一节 DNA损伤
DNA Damage
目录
一、多种因素通过不同机制 导致DNA损伤
（一）体内因素
➢ DNA复制错误 ➢ DNA 自身的不稳定性 ➢ 机体代谢过程中产生的活性氧
目录
n DNA复制错误：
n 在DNA复制过程中，碱基的异构互变、 4种dNTP之间浓度的 不平衡等均可能引起碱基的错配
目录
受损碱基位点
单核苷酸缺口
切除剩余磷酸核 糖，产生缺口
DNA糖 基 化 酶 识别并水解受 损碱基，产生 AP位点
AP 位 点
以对应链为模 板填补正常的 核苷酸并连接
n 核苷酸切除修复（nucleotide excision repair）
① 首先，由一个酶系统识别DNA损伤部位； ② 其次，在损伤两侧切开 DNA 链，去除两个切口之间的
n 单链断裂的直接修复
p DNA连接酶能够催化DNA双螺旋结构中一条链上缺口处 的5 -磷酸基团与相邻片段的3 -羟基之间形成磷酸二酯 键，从而直接参与部分DNA单链断裂的修复，如电离辐 射所造成的切口。
目录
二、切除修复是最普遍的DNA损伤修复方式
➢碱基切除修复 ➢ 核苷酸切除修复
目录
n 碱基切除修复（base excision repair）
■ 当DNA受热或所处环境的pH值发生改变时， DNA分子上
连接碱基和核糖之间的糖苷键可自发发生水解，导致碱基
的丢失或脱落，其中以脱嘌呤最为普遍。 ■ 含有氨基的碱基还可能自发脱氨基反应，转变为另 一种碱
基，即碱基的转变，如C转变为U,A 转变为I (次黄嘌呤) 等。
(二)体外因素
《分子生物学》试卷(DNA损伤与修复)
《分子生物学》试卷（DNA损伤与修复）（课程代码）班级姓名学号一、名词解释（每小题﹡分，共﹡分）1．DNA 损伤2. 点突3．DNA修复4．核苷酸切除修复5．碱基切除修复6．重组修复7．错配修复8. 嘧啶二聚体9. AP位点10. 着色性干皮病二、单项选择题（从下列各题所给备选答案中选出一个正确的答案，并将其序号填在题干后的括号内。
1．腺嘌呤以亚氨基形式存在时，可以与配对 AA. 胞嘧啶B. 胸腺嘧啶C. 鸟嘌呤D. 次黄嘌呤E. 黄嘌呤2．胸腺嘧啶以烯醇式形式存在时，可以与配对C A. 腺嘌呤 B. 胞嘧啶 C. 鸟嘌呤 D. 次黄嘌呤 E. 黄嘌呤3．胞嘧啶以亚氨基形式存在时，可以与配对 BA. 胸腺嘧啶B. 腺嘌呤C. 鸟嘌呤D. 次黄嘌呤E. 黄嘌呤4．鸟嘌呤以烯醇式形式存在时，可以与配对 CA. 腺嘌呤B. 胞嘧啶C. 胸腺嘧啶D. 次黄嘌呤E. 黄嘌呤5. E.coli 错配修复过程中，识别错配核苷酸的是 EA. HelicaseB. RecJC. mut LD. mut HE. mut S6. E.coli错配修复过程中，在错配位点附近切断错配核苷酸所在的一条DNA链 DA. HelicaseB. RecJC. mut LD. mut HE. mut S7. DNA损伤修复机制中，主要修复可影响碱基配对而扭曲双螺旋结构的DNA损伤. CA. 错配修复B. 直接修复C. 核苷酸切除修复D. 碱基切除修复E. 重组修复8. DNA损伤修复机制中，主要针对DNA单链断裂和小的碱基改变. DA. 错配修复B. 直接修复C. 核苷酸切除修复D. 碱基切除修复E. 重组修复9. 紫外线照射使DNA 分子碱基之间形成二聚体, 其中最常见的形式是 DA. C-CB. C-TC. T-UD. T-TE. U-C10．E.coli核苷酸切除修复过程中，UvrA的作用是 AA. 识别损伤部位B. 解旋双链C. 3’末端内切D. 5’末端内切E. DNA合成11．E.coli核苷酸切除修复过程中，UvrD的作用是 BA. 识别损伤部位B. 解旋双链C. 3’末端内切D. 5’末端内切E. DNA合成12. 人类核苷酸切除修复过程中，在损伤点3’端切割DNA单链 DA. XPAB. RPAC. XPCD. XPGE. XPF-ERCC113. 人类核苷酸切除修复过程中，在损伤点5’端切割DNA单链 EA. XPAB. XPBC. XPCD. XPGE. XPF-ERCC114. 转录偶联核苷酸切除修复过程中，识别受损DNA EA. RNA聚合酶B. CSAC. CSBD. CSA/CSB复合物E. RNA聚合酶/CSA/CSB复合物15． DNA 双链断裂的感应因子是 AA. ATMB. ATRC. Chk1D. Chk2E. Cdc25A16．识别碱基改变的感应因子是 BA. ATMB. ATRC. Chk1D. Chk2E. Cdc25A三、多项选择题（从下列各题所给备选答案中选出一个或多个正确的答案，并将其序号填在题干后的括号内。
dna损伤和损伤修复的区别
DNA损伤和损伤修复是细胞内发生的两个相关但不同的过程。
DNA 损伤指的是DNA分子上的结构或序列发生改变，可以由内外源因素引起，如化学物质、辐射、代谢产物等。
而DNA损伤修复则是细胞为了保持基因组的完整性和稳定性，而采取的一系列机制和途径来修复DNA损伤。
DNA损伤可以分为多种类型，包括碱基损伤、单链断裂、双链断裂等。
这些损伤会导致DNA分子的结构和相邻碱基之间的连接发生破坏，进而影响到DNA的正常功能。
DNA损伤的形成可能会导致细胞突变、凋亡甚至癌症等严重后果。
因此，细胞需要及时进行修复来保证DNA 的完整性和稳定性。
DNA损伤修复是一种高度保守的细胞机制，通过一系列复杂的过程来修复DNA损伤。
主要的修复机制包括：直接修复、错配修复、碱基切除修复和双链断裂修复等。
在直接修复中，细胞会利用酶类或其他分子直接还原、拆除或修复损坏的DNA结构。
错配修复主要用于修复碱基配对错误所导致的损伤，通过一系列酶的协同作用来修复错误的碱基配对。
碱基切除修复则是通过酶的作用将损伤的碱基切除，并由DNA合成酶填充新的碱基。
双链断裂修复是最复杂的修复机制，当DNA发生严重的双链断裂时，细胞会启动多个途径来修复断裂的DNA链。
DNA损伤修复的过程通常包括四个关键步骤：捕捉、识别、去除和替换。
首先，细胞会通过一些特定的蛋白质来捕捉和识别DNA上的损伤部位。
然后，这些蛋白质会协同作用，将受损的DNA部分切除或修复。
最后，DNA合成酶会填充缺失的碱基或连接两条断裂的DNA 链，以恢复DNA的完整性。
DNA损伤修复在维护基因组的稳定性和完整性方面起着重要的作用。
如果DNA损伤不能及时修复，可能会导致细胞周期停滞、突变的积累甚至细胞死亡。
此外，DNA修复缺陷也与许多遗传性疾病和癌症的发生相关。
总结起来，DNA损伤和损伤修复是细胞内密切相关的两个过程。
DNA 损伤指的是DNA分子上的结构或序列发生改变，而DNA损伤修复是细胞为维持基因组完整性而采取的一系列机制和途径。
查锡良《生物化学与分子生物学》(第8版)笔记和考研真题详解
第五章维生素与无机盐
5.1复习笔记 5.2考研真题详解
第六章糖代谢 第七章脂质代谢
第八章生物氧化 第九章氨基酸代谢
第十一章非营养物 质代谢
第十章核苷酸代谢
第十二章物质代谢 的整合与调节
第六章糖代谢
6.1复习笔记 6.2考研真题详解
第七章脂质代谢
7.1复习笔记 7.2考研真题详解
第八章生物氧化
8.1复习笔记 8.2考研真题详解
第九章氨基酸代谢
9.1复习笔记 9.2考研真题详解
第十章核苷酸代谢
10.1复习笔记 10.2考研真题详解
第十一章非营养物质代谢
11.1复习笔记 11.2考研真题详解
第十二章物质代谢的整合与调节
12.1复习笔记 12.2考研真题详解
第十四章 DNA的生 物合成
查锡良《生物化学与分子生物 学》（第8版）笔记和考研真题
详解
读书笔记模板
01 思维导图
03 目录分析 05 读书笔记
目录
02 内容摘要 04 作者介绍 06 精彩摘录
思维导图
本书关键字分析思维导图
知识
技术
分子生物 学
精华
分子
复习
代谢
笔记
真题
教材 复习
生物
第版
笔记
结构
真题
功能
基因
物质
内容摘要
内容摘要
第十三章真核基因 与基因组
第十五章 DNA损伤 与修复
第十六章 RNA的生 物合成
第十七章蛋白质的生 物合成
第十八章基因表达调 控
第十九章细胞信号转 导的分子机制
第十三章真核基因与基因组
第15章.DNA损伤与修复 练习题及答案
第15章 DNA损伤与修复一、选择题A型题1.下列能导致框移的突变是A.A取代CB.G取代AC.缺失三个核苷酸D.插入一个核苷酸E.插入三个核苷酸2.紫外线照射引起DNA形成常见的嘧啶二聚体是A.C-CB.C-TC.T-UD.T-TE.C-T3.细胞内最重要和有效的修复方式是A.光修复B.切除修复C.重组修复D.SOS修复E.错配修复4.下列不参与DNA的切除修复过程的是A.DNA聚合酶IB.DNA聚合酶IIIC.核酸内切酶D.DNA连接酶E.解螺旋酶5.与修复过程缺陷有关的疾病是A.黄嘌呤尿症B.着色性干皮病C.卟啉病D.痛风E.黄疸6.在大多数DNA修复中，牵涉到四步序列反应，这四步序列反应的次序是A．识别、切除、再合成、再连接 B．再连接、再合成、切除、识别C．切除、再合成、再连接、识别 D．识别、再合成、再连接、切除E．切除、识别、再合成、再连接7.DNA损伤后切除修复的说法中错误的是A．修复机制中以切除修复最为重要 B．切除修复包括有重组修复及SOS修复C．切除修复包括糖基化酶起始作用的修复 D．切除修复中有以UvrABC进行的修复E．是对DNA损伤部位进行切除，，随后进行正确合成的修复8.镰刀状红细胞贫血其β链有关的突变是A．插入 B．断裂 C．缺失 D．交联 E．点突变9.DNA突变和DNA修复之间的平衡在生物进化中发挥着重要的作用，这是因为：A．DNA损伤过于严重总是导致物种的灭绝B．DNA修复需要DNA聚合酶III去纠正DNA的损伤C．DNA损伤和DNA修复是细胞中互不相关的事件D．胞嘧啶的脱氨基反应是一件罕见的事件，但却是引起突变的E．生殖细胞中的DNA突变如果没有被修复，只可以允许自然选择10.关于DNA损伤的切除修复，不正确的是A．DNA的一条链损伤，互补链完整 B．由限制性内切酶识别并切除损伤的DNA片段C．DNA链中的TT二聚体可切除修复 D．切除DNA损伤片段，5′→3′合成互补新链E．需DNA内切酶、外切酶及DNA聚合酶等催化11.突变A．是由有害因素引起的有害结果 B．是进化的基础 C．反映遗传的保守性D．自然突变频率很低，可以忽略 E．一定会引起功能受损12.点突变引起的后果是A．DNA降解 B．氨基酸读码可改变 C．DNA复制停顿D．转录终止 E．氨基酸缺失13.DNA损伤后原核生物切除修复过程需要：1.DNA连接酶；2.DNA聚合酶I；3.Uvr蛋白类A．1,2,3 B．3,2,1 C．2,3,1 D．2,1,3 E．3,1,214.嘧啶二聚体的解聚方式靠A．SOS修复 B．光修复酶的作用 C．原核生物的切除修复D．重组修复 E．真核生物的切除修复附：近年研考及执考试题A型题1. 下列哪种酶不参加DNA的切除修复过程？（1999研考）A．DNA聚合酶I B．DNA聚合酶III C．AP内切核酸酶D．DNA连接酶 E．蛋白质 UvrA、UvrB 等2. 下列哪种酶不参与DNA损伤的切除修复过程？（1998研考）A．核酸内切酶 B．核酸外切酶 C．DNA聚合酶D．DNA连接酶 E．核酸限制性内切酶3. 紫外线对DNA的损伤主要是（1997研考，2000执考）A．引起碱基置换 B．导致碱基缺失 C．发生碱基插入D．使磷酸二酯键断裂 E．形成嘧啶二聚物4. 下列不属于DNA分子结构改变的是（2003研考）A．点突变 B．DNA重排 C．DNA甲基化 D．碱基缺失 E．碱基插入5. 造成镰刀形红细胞贫血的基因突变原因是（2010研考）A. DNA重排B. 碱基缺失C. 碱基插入D. 碱基错配6. 对广泛DNA损伤进行紧急、粗糙、高错误率的修复方式是（2013研考）A. 光修复B. 切除修复C. 重组修复D. SOS修复7. 涉及核苷酸数目变化的DNA损伤形式是（2000执考）A．DNA（单链）断裂 B．链间交联 C. 链内交联 D. 插入突变 E. 置换突变C型题A．氨基酸置换 B．读码框移 C．二者均有 D．二者均无1. 点突变(碱基错配)可导致（2002研考）2. 缺失或插入突变可导致（2002研考）二、名词解释1．框移突变2．TT二聚体 3．切除修复 4．着色性干皮病三、填空题1．UvrA，UvrB，UvrC三种蛋白质在DNA损伤修复中的作用是，其中有酶的作用。
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15章.DNA损伤与修复练习题及答案
第15章.DNA损伤与修复练习题及答案第15章 DNA损伤与修复一、选择题A型题1.下列能导致框移的突变是A.A取代CB.G取代AC.缺失三个核苷酸D.插入一个核苷酸E.插入三个核苷酸2.紫外线照射引起DNA形成常见的嘧啶二聚体是A.C-CB.C-TC.T-UD.T-TE.C-T3.细胞内最重要和有效的修复方式是A.光修复B.切除修复C.重组修复D.SOS修复E.错配修复4.下列不参与DNA的切除修复过程的是A.DNA聚合酶IB.DNA聚合酶IIIC.核酸内切酶D.DNA连接酶E.解螺旋酶5.与修复过程缺陷有关的疾病是A.黄嘌呤尿症B.着色性干皮病C.卟啉病D.痛风E.黄疸6.在大多数DNA修复中，牵涉到四步序列反应，这四步序列反应的次序是A．识别、切除、再合成、再连接B．再连接、再合成、切除、识别C．切除、再合成、再连接、识别 D．识别、再合成、再连接、切除E．切除、识别、再合成、再连接7.DNA损伤后切除修复的说法中错误的是A．修复机制中以切除修复最为重要B．切除修复包括有重组修复及SOS修复C．切除修复包括糖基化酶起始作用的修复D．切除修复中有以UvrABC进行的修复E．是对DNA损伤部位进行切除，，随后进行正确合成的修复8.镰刀状红细胞贫血其β链有关的突变是A．插入 B．断裂 C．缺失 D．交联 E．点突变9.DNA突变和DNA修复之间的平衡在生物进化中发挥着重要的作用，这是因为：A．DNA损伤过于严重总是导致物种的灭绝B．DNA修复需要DNA聚合酶III去纠正DNA的损伤C．DNA损伤和DNA修复是细胞中互不相关的事件D．胞嘧啶的脱氨基反应是一件罕见的事件，但却是引起突变的E．生殖细胞中的DNA突变如果没有被修复，只可以允许自然选择10.关于DNA损伤的切除修复，不正确的是A．DNA的一条链损伤，互补链完整B．由限制性内切酶识别并切除损伤的DNA片段C．DNA链中的TT二聚体可切除修复 D．切除DNA损伤片段，5′→3′合成互补新链E．需DNA内切酶、外切酶及DNA聚合酶等催化11.突变A．是由有害因素引起的有害结果 B．是进化的基础 C．反映遗传的保守性D．自然突变频率很低，可以忽略 E．一定会引起功能受损12.点突变引起的后果是A．DNA降解 B．氨基酸读码可改变 C．DNA复制停顿D．转录终止 E．氨基酸缺失13.DNA损伤后原核生物切除修复过程需要：1.DNA连接酶；2.DNA聚合酶I；3.Uvr蛋白类A．1,2,3 B．3,2,1 C．2,3,1 D．2,1,3 E．3,1,214.嘧啶二聚体的解聚方式靠A．SOS修复 B．光修复酶的作用 C．原核生物的切除修复D．重组修复 E．真核生物的切除修复附：近年研考及执考试题A型题1. 下列哪种酶不参加DNA的切除修复过程？（1999研考）A．DNA聚合酶I B．DNA聚合酶III C．AP内切核酸酶D．DNA连接酶 E．蛋白质 UvrA、UvrB 等2. 下列哪种酶不参与DNA损伤的切除修复过程？（1998研考）A．核酸内切酶 B．核酸外切酶 C．DNA聚合酶D．DNA连接酶 E．核酸限制性内切酶3. 紫外线对DNA的损伤主要是（1997研考，2000执考）A．引起碱基置换 B．导致碱基缺失 C．发生碱基插入D．使磷酸二酯键断裂 E．形成嘧啶二聚物4. 下列不属于DNA分子结构改变的是（2003研考）A．点突变 B．DNA重排 C．DNA甲基化 D．碱基缺失 E．碱基插入5. 造成镰刀形红细胞贫血的基因突变原因是（2010研考）A. DNA重排B. 碱基缺失C. 碱基插入D. 碱基错配6. 对广泛DNA损伤进行紧急、粗糙、高错误率的修复方式是（2013研考）A. 光修复B. 切除修复C. 重组修复D. SOS修复7. 涉及核苷酸数目变化的DNA损伤形式是（2000执考）A．DNA（单链）断裂 B．链间交联 C. 链内交联 D. 插入突变 E. 置换突变C型题A．氨基酸置换 B．读码框移 C．二者均有 D．二者均无1. 点突变(碱基错配)可导致（2002研考）2. 缺失或插入突变可导致（2002研考）二、名词解释1．框移突变2．TT二聚体 3．切除修复 4．着色性干皮病三、填空题1．UvrA，UvrB，UvrC三种蛋白质在DNA损伤修复中的作用是，其中有酶的作用。
《DNA损伤与修复》课件
深入研究DNA损伤与修复的分子机 制和调控机制，为相关疾病的预防 和治疗提供更多有效的方法和手段
研究DNA损伤与修复的分子机制和调 控机制，有助于提高人类对疾病的认 识和治疗水平
研究DNA损伤与修复的分子机制和调 控机制，有助于推动医学科学的发展
汇报人：
研究进展：近年来， 科学家对SOS修复机 制的研究不断深入， 发现了许多新的修复 因子和机制
PART FOUR
DNA损伤与修复 是维持基因组稳 定性的重要机制
DNA损伤可能导 致基因突变、染色 体畸变等遗传异常
DNA损伤与修复的 生物学意义在于保 持基因组的完整性 和稳定性
DNA损伤与修复的 生物学意义在于维 持生物体的正常生 理功能
机制：通过同源 重组修复DNA损 伤
过程：识别损伤、 切割、重组、修 复
特点：高效、精 确、需要模板
应用：基因编辑、 基因治疗
机制：DNA损伤后， 细胞启动SOS修复 机制，通过同源重 组修复DNA损伤
特点：SOS修复是一 种ห้องสมุดไป่ตู้效、精确的修复 方式，但需要消耗大 量能量和资源
应用：在生物医学 领域，SOS修复机 制被用于基因治疗 和药物研发
PART SIX
DNA损伤 与修复机 制的研究 进展
DNA损伤 与修复机 制在疾病 治疗中的 应用前景
DNA损伤 与修复机 制在生物 进化中的 作用
DNA损伤 与修复机 制在环境 保护中的 意义
DNA损伤 与修复机 制在生物 技术中的 应用前景
DNA损伤 与修复机 制在生物 安全中的 重要性
DNA损伤与修复的分子机制和调控机 制是未来研究的重点
修复过程：识别损 伤、切除损伤、修 复损伤
修复效果：修复后 的DNA与原始 DNA相同
【遗传学结课论文】DNA损伤与修复
中国农业大学课程论文（2012-2013学年秋季学期）论文题目： DNA 损伤与修复课程名称： 遗传学 任课教师： 朱登云 郭岩班 级： 生物111班学 号： *********** 名：***DNA损伤与修复摘要 DNA—作为生物体生存及繁衍的重要遗传信息—对于生物体的正常生存至关重要。
基因组的稳定性经常会受到DNA 损伤的威胁.，然而，高度致密的染色质结构却极大地妨碍了DNA 修复的进行。
因此，真核生物细胞中必须有一套精确的机制来克服染色质这一天然的屏障。
因此，在长期的进化中，生物体演化出了若干机制来修复因为各种内外因素而发生的DNA损伤。
本文主要介绍了目前已知的四种诱变机制并着重阐述其对应的五种主要的DNA损伤修复机制，最后对DNA损伤修复机制在生物学和医学领域的应用进行了展望关键词 DNA 损伤修复表观遗传学一、引言DNA储存着生物体赖以生存和繁衍的遗传信息，因此维护DNA分子的完整性对细胞至关紧要。
外界环境和生物体内部的许多因素都经常会导致DNA分子的损伤或改变。
如果DNA的损伤或改变不能被修复，将影响细胞乃至生物体的生存。
所以细胞修复DNA损伤的能力十分重要。
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非正常改变。
其中因自然条件引起的突变称为自发突变（spontaneous mutation），其突变频率很低（约为10-6-10-10）。
另外一种为因存在诱变剂（mutagen）导致的DNA损伤，因突变率相比于自发突变较高，常作为生物学及医学领域研究的重要对象及材料。
主要诱变作用机制有4种：碱基类似物（base analog）；碱基修饰物（base modifier）；嵌入染料（intercalating dye）；紫外线（ultraviolet）。
针对DNA损伤，生物体在长期进化过程中，也获得了对DNA损伤的修复功能。
目前已知的DNA损伤修复机制大致有5种：直接修复——修复嘧啶二聚体或甲基化DNA；切除修复——切除突变的碱基或核苷酸片段；错配修复——恢复错配；重组修复——复制后的修复，越过损伤部位重新启动停滞的复制叉；SOS修复——紧急修复，导致变异。
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2017年3月科学杂志论文：癌症发生的原因中运气不 好占66.1%。
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DNA复制错误： 1. 碱基错配 互变异构移位（tautomeric shift）: 碱基发生了酮式-烯 醇式或氨基-亚氨基异构体互变，造成碱基配对发生改 变，使复制后的子链上出现错误。
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2.复制打滑
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DNA损伤的后果
DNA 修复机制 短期效应 生理功能紊乱 细胞死亡
基因组不稳定 信号传导异常
异常增生和代谢
基因表达异常
长期效应
衰老 肿瘤 疾病
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第二节 DNA损伤的修复
The repair of DNA damage
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托 马 斯 ·林 达 尔 （ TomasRobertLindahl ） 1938 年 1 月 28 日出生，瑞 典医学家，专门从事癌症 研究，挪威科学和文学研 究院的成员。发现碱基切 除修复。
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（一）突变是进化的分子基础 （二）只有基因型改变的突变 （三）突变是某些疾病的发病基础 （四）突变导致死亡
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二、DNA损伤修复障碍与肿瘤等 多种疾病相关
DNA损伤与肿瘤、衰老以及免疫性疾病 等多种疾病的发生有着密切的关联
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思考题：
试说明DNA损伤的几种类型及修 复合成主要方式的名称。 试述核苷酸切除修复的过程。
根据DNA结构的改变分为：
碱基脱落 碱基结构破坏 嘧啶二聚体形成
DNA单链或双链断裂
DNA交联
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碱基脱落
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碱基结构破坏导致碱基之间发生错配
EMS(甲基磺酸乙酯)
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嘧啶二聚体
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DNA链发生断裂：
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DNA损伤的类型（从损伤后果上）
碱基置换 转换 颠换
缺失
插入 链的断裂
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嘧啶二聚体的直接修复
UV
Potolyase （光修复酶）
300-600nm
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烷基化碱基的直接修复
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二、切除修复是最普遍的DNA损伤修复方式
碱基切除修复
核苷酸切除修复 碱基错配修复
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碱基切除修复（base excision repair）
识 别 受 损 的 碱 基
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① 复制与重组中出现的碱基配对错误； ② 因碱基损伤所致的碱基配对错误； ③ 碱基插入；
④ 碱基缺失。
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大肠杆菌错配修复系统组成:
甲基化酶（如DNA腺嘌呤甲基化酶，即m6A甲基化酶） DNA polymerase Ⅲ 填补单链 DNA 缺口
Helicase、SSB、核酸外切酶 (Ⅰ和Ⅶ)、连接酶 MCE (mismatch correct enzyme) 3 subunits Mut H, L, S
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着色性干皮病患儿脸部特征
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着色性干皮 病的并发症
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着色性干皮病的治疗
• 避免紫外线照射 • 避免肿瘤致病因子 • 对症治疗
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碱基错配修复（ mismatch repair） 错配是指非Watson-Crick碱基配对。
碱基错配修复也可被看作是碱基切除修复的一
种特殊形式，主要负责纠正：
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常见的DNA损伤修复途径
修复途径 光复活修复 碱基切除修复 核苷酸切除修 复 错配修复 重组修复 损伤跨越修复 修复对象 嘧啶二聚体 受损的碱基 光复活酶 DNA糖基化酶、无嘌呤嘧啶核酸内切酶 参与修复的酶或蛋白
大肠杆菌中UvrA、UvrB、UvrC和UvrD， 嘧啶二聚体、DNA螺 人XP系列蛋白XPA、XPB、 旋结构的改变 XPC……XPG等 复制或重组中的碱基 配对错误 双链断裂 大范围的损伤或复制 中来不及修复的损伤 大肠杆菌中的MutH、MutL、MutS，人 的MLH1、MSH2、MSH3、MSH6等 RecA蛋白、Ku蛋白、DNA-PKcs、 பைடு நூலகம்RCC4 RecA蛋白、LexA蛋白、其他类型DNA聚 合酶
• 5-BrdU （酮式-A； 烯醇式-G）(T碱基类似物）
• 亚硝酸盐氧化脱氨 （C→U）（碱基修饰）
• SAM使G甲基化（G与T配对）（烷化剂）
• 吖啶类化合物: 吖啶橙 (嵌入染料) • 黄曲霉素B （攻击碱基，书235页）
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嵌入染料
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物理和化学因素对DNA的损伤
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二、DNA损伤有多种类型
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羟自由基作用： 破坏碱基结构 核糖分解 DNA链断裂 DNA链、蛋白质的交联
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（二）体外因素
物理因素 化学因素 生物因素
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物理因素：电离辐射（核辐射、各种射线）、非电 离辐射（紫外线、各种电器发出的辐射）
岡崎
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化学因素：
自由基 碱基类似物 碱基修饰剂、烷化剂 嵌入性染料
保罗 · 莫德里奇（ Paul Modrich ），1946年出 生，美国科学家，在 杜克大学担任生物化 学教授，以及在霍华 德休斯医学研究所担 任研究员。 发现DNA 错配修复。
2015诺贝尔化学奖
获奖理由是“DNA修复的细胞机制研究”
阿齐兹 · 桑贾尔（ Aziz Sancar ） ， 1946 年 生 于土耳其萨武尔，美 国和土耳其国籍生物 学家，专门从事 DNA 修复、细胞周期检查 点、生物钟方面的研 究。直接观察到了光 解酶修复胸腺嘧啶二 聚体的过程。
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含有氨基的碱基还
可能自发脱氨基反
应，转变为另一种
碱基，即碱基的转
变，如C转变为U，
A转变为I（次黄嘌 呤）等。
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机体代谢过程中产生的活性氧
活性氧（ROS）：反应活性很高的含氧自由基和H2O2。 自由基：外层轨道带有未配对电子的原子、原子团或分 子。（·O2- 和·OH等） 含氧自由基可造成碱基的氧化，如8-氧鸟嘌呤（7, 8oxoG, GO）可与C或A配对，造成G-C → T-A的颠换。
多见于青春期后，男多于 女。主要症状为肌无力、 肌萎缩和肌强直。 面容瘦长，颧骨隆起，呈斧状脸，颈消 瘦而稍前屈。骨骼肌收缩后松弛显著延 迟，导致明显的肌肉僵硬
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DNA自身的不稳定性 ：
DNA结构自身的不稳定性是DNA自发性损伤中最频繁和 最重要的因素。 当DNA受热或所处环境的pH值发生改变时， DNA分子上 连接碱基和核糖之间的糖苷键可自发发生水解，导致碱基 的丢失或脱落，其中以脱嘌呤最为普遍。
第十五章
DNA损伤与修复
DNA Damage and Repair
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目的与要求
学时：2
1.掌握：DNA 损伤的类型
2.掌握：DNA损伤修复的方式
3.了解：DNA损伤、修复的意义 4.了解：DNA损伤的因素
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各种体内外因素所导致的DNA组成与结构的
变化称为DNA损伤（DNA damage）
核苷酸切除修复(nucleotide excision repair, NER）
识别损伤对DNA双螺旋结构所造成的扭曲。 4步反应组成： 由特殊的蛋白质探测损伤，并引发一系列 蛋白质与损伤部位的有序结合。 由特殊的内切酶在损伤部位的两侧切开 DNA链，去除2个切口之间的带有损伤的 DNA片段，形成缺口。 由DNA pol填补缺口。 由DNA连接酶连接切口 。
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E.coli的NER主要由4种 蛋白质组成： UvrA UvrB UvrC UvrD
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核苷酸切除修复 (全基因组修复–真核生物）
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核苷酸切除修复 (转录偶联修复 -人类)
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着色性干皮病 (Xeroderma pigmentosum, XP)
是一种隐性遗传性疾病，有些呈性联遗传。因核酸 内切酶异常造成DNA修复障碍所致。临床以光暴露部位色 素增加和角化及癌变为特征。 1. 幼年发病，常有家族发病史。 2. 面部等暴露部位出现红斑、褐色斑点及斑片，伴毛细 血管扩张，间有色素脱失斑和萎缩或疤痕。皮肤干燥。 数年内发生基底细胞癌、鳞癌及恶性黑素瘤。 3.皮肤和眼对日光敏感。 4.病情随年龄逐渐加重，多数患者于20岁前因恶性肿瘤 而死亡。 5.组织病理 晚期出现表皮非典型性增生、日光角化及鳞 癌和基底细胞癌等恶性肿瘤。
脆性X综合征 X染色体上(CGG)n重复序列的拷贝数增加。 在男性中的发病率为1/1000~1/1500，在所有男性 智力低下患者约10%~20~为本病所引起。
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肌强直性营养不良
19号染色体上编码肌强直性 蛋白激酶Dystrophia myotonica protein kinase(DMPK) 3’-UTR 区(CTG)n重复序列扩增导致 。
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常见的DNA损伤及其修复机制 DNA损伤因素 DNA损伤类型 修复机制 `
X射线、氧自由基、 烷化剂 自发脱碱基 紫外线和多环芳烃 单链断裂、无碱基位点、氧化性碱 基（如8-氧鸟嘌呤）脲嘧啶 环丁烷嘧啶二聚体等大的紫外线光 产物和稳定的多环芳烃化合物等大 分子DNA加合物 碱基切除修复
核苷酸切除修 复 双链断裂修复 （同源重组修 复和末端连接 ） 错配修复
抗癌药（如顺铂和丝 双链断裂和链间交联 裂霉素）
复制错误和烷化剂
碱基错配和缺失（插入）
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一、直接修复
直接修复是最简单的一种DNA损伤修复方式， 修复酶直接作用于受损的DNA，将之恢复为原来的 结构。 嘧啶二聚体的直接修复（光复活酶） 烷基化碱基的直接修复 （烷基转移酶） 无嘌呤位点的直接修复 （DNA嘌呤插入酶） 单链断裂的直接修复 （DNA连接酶）
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DNA区段