DNA损伤修复---重组修复
简述细胞内dna修复的主要类型。。
简述细胞内dna修复的主要类型。
细胞内DNA修复的主要类型包括直接修复、切除修复、错配修复和重组修复。
1. 直接修复：直接修复是指直接将受到损伤的碱基转化为正常的碱基，而不需要将它们切除。
这种修复方式有多种类型，例如光复活修复，它是一种非常有效的修复方式，能够准确地修复由于紫外线照射导致的DNA损伤。
2. 切除修复：切除修复是指在一系列酶的作用下，将DNA分子中受损伤的部分切除，以完整的那一条链为模板，合成出正常的核苷酸，再由DNA连接酶重新连接，使DNA恢复正常结构的过程。
切除修复是细胞内主要的修复方式，它能够有效地修复各种类型的损伤，包括化学损伤、紫外线损伤等。
3. 错配修复：错配修复是指当DNA在复制过程中出现错配时，根据甲基化程度的不同，将新合成子链上错配碱基修复。
这种修复方式能够确保DNA复制的准确性，避免因错配导致的基因突变。
4. 重组修复：重组修复是指DNA复制过程中，将模板链DNA上的正确片段通过DNA重组的方式进行修复。
这种修复方式能够有效地修复DNA复制过程中的错误，确保基因组的稳定性和完整性。
此外，SOS修复也是细胞内的一种应急性的修复方式，当DNA发生严重损伤，
上述的4种修复机制受到抑制时，细胞为了生存而发出的一系列复杂反应。
SOS 修复是一种紧急应对机制，能够暂时维持细胞的正常功能，但长期使用可能会导致基因组不稳定和致癌风险增加。
原核生物dna修复方式
原核生物dna修复方式原核生物（Prokaryote）是一类生物，其细胞没有真核细胞的特征，没有明确的细胞核和其他细胞器。
原核生物的细胞内存在着许多与修复DNA损伤相关的机制，这些机制可以帮助细胞修复受损的DNA，保证遗传信息的传递和细胞的正常功能。
原核生物的DNA修复机制可以分为直接修复、碱基切除修复、错配修复和重组修复等多种方式。
下面将详细介绍这些修复机制。
1. 直接修复直接修复是一种修复DNA中某些特定类型的损伤的机制。
在原核生物中，一种常见的直接修复机制是光修复（Photoreactivation），通过使用特殊的光酶可以将紫外线引起的嘧啶二聚体（pyrimidine dimer）还原为单个嘧啶。
这种修复机制广泛存在于细菌和古菌中。
2. 碱基切除修复碱基切除修复（Base Excision Repair）是一种常见的DNA损伤修复机制，可以修复由氧化剂、低重复频率的单碱基修改或碱基丢失等引起的DNA损伤。
碱基切除修复通过一系列酶的协同作用来去除损伤碱基，并通过DNA聚合酶和DNA连接酶来完成修复。
在原核生物中，碱基切除修复是一种常见的修复机制。
3. 错配修复错配修复（Mismatch Repair）是一种修复DNA中碱基不匹配或错误插入的机制，可以修复由DNA复制错误或化学损伤引起的碱基错配。
在原核生物中，错配修复通常通过识别新合成的DNA链和亲本DNA链之间的错配来完成修复。
错配修复机制需要错配修复蛋白（MutS、MutL和MutH等）的参与，可以保证DNA的准确复制和维护基因组的稳定性。
4. 重组修复重组修复（Recombinational Repair）是一种通过基因重组修复DNA损伤的机制。
在原核生物中，重组修复机制主要包括同源重组（Homologous Recombination）和非同源重组（Non-Homologous End Joining）。
同源重组通过利用亲本DNA链作为模板来修复DNA断裂，并在碱基序列上进行基因重组。
细胞损伤dna的修复机制
细胞损伤dna的修复机制细胞损伤后，DNA的修复机制主要分为三种方式：1. 直接修复（Direct Repair）：这种修复方式适用于一些简单的DNA损伤，例如碱基的化学改变，常由特定的酶来修复。
其中包括：碱基的去甲基化，通过DNA甲基转移酶来修复；单链断裂的连接，通过DNA连接酶进行修复。
2. 不同形式的切割修复（Excision Repair）：这种修复方式适用于一些较为严重的DNA损伤，例如氧化损伤、碱基损伤和单链断裂等。
具体而言有以下几种：- 损伤切割修复（Base Excision Repair，BER）：修复DNA 中的氧化损伤和化学改变的碱基。
首先由DNA糖基酶将损伤的碱基切除，然后由DNA聚合酶和连接酶完成新碱基的合成和连接。
- 核苷酸切割修复（Nucleotide Excision Repair，NER）：修复DNA中的大片段损伤，例如紫外线引起的损伤、环境致癌物质引起的损伤。
这种修复方式会切割损伤部位上下约24-32个核苷酸，然后由DNA聚合酶和连接酶完成切割部位的新合成和连接。
- 错配切割修复（Mismatch Excision Repair，MER）：修复DNA中由DNA复制错误引起的错配。
在有错误的DNA序列周围，修复酶会识别并切割错配的DNA链，然后由DNA聚合酶和连接酶完成错误的修复。
3. 重组修复（Recombinational Repair）：当DNA损伤较为严重，例如双链断裂时，细胞会通过重组修复来修复断裂的DNA。
这种修复方式主要通过同源重组来实现，即将另一条相同序列的DNA链作为模板，重新合成断裂的DNA链。
这种修复方式对于双链断裂等严重损伤的修复起到重要作用。
细胞通过这些DNA修复机制，可以尽可能地保持DNA的完整性，修复损伤后维持细胞的正常功能和遗传信息传递。
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损伤后的修复机制
dna损伤后的修复机制DNA损伤后的修复机制DNA是细胞中的遗传物质，负责传递和保存生物体的遗传信息。
然而，由于细胞内外环境的影响，DNA会受到各种不同的损伤，如紫外线辐射、化学物质、热量等。
如果这些损伤不能及时修复，将会导致细胞功能异常甚至突变，进而引发疾病。
因此，细胞拥有一套复杂而高效的DNA损伤修复机制，以保证DNA的完整性和稳定性。
DNA损伤修复主要包括直接修复、错配修复、核苷酸切除修复和重组修复等几种机制。
首先是直接修复机制。
直接修复是指通过酶类催化，直接将DNA中的损伤部分修复回原来的结构。
其中，光修复是最为典型的直接修复方式，它通过光酶催化将紫外线引起的嘌呤二聚体修复为单个嘌呤。
此外，还有碱基烷基化修复、DNA链断裂修复等方法，这些修复机制主要依赖于特定的酶类催化。
其次是错配修复机制。
错配修复主要用于修复DNA复制过程中产生的错误。
当DNA复制时，DNA聚合酶有时会出错，将错误的核苷酸插入到新合成的链中。
此时，错配修复系统会寻找这些错误的碱基并将其修复。
错配修复主要依赖于错配修复酶的作用，它能够识别和修复错误的碱基。
核苷酸切除修复是一种常见的修复机制。
它主要用于修复DNA中的氧化损伤、化学物质引起的损伤以及紫外线引起的损伤等。
核苷酸切除修复的过程中，损伤的DNA部分被核酸内切酶切除，然后由DNA聚合酶和DNA连接酶进行修复。
核苷酸切除修复具有高度选择性和特异性，能够准确地识别和修复损伤的DNA部分。
最后是重组修复机制。
重组修复主要用于修复DNA双链断裂。
当DNA双链断裂时，细胞会通过同源重组、非同源重组等方式修复断裂的DNA。
同源重组是指通过与另一条同源染色体或同源DNA片段进行配对，从而恢复断裂的DNA。
非同源重组则是通过与非同源DNA 片段进行配对，从而完成断裂的修复。
重组修复机制在维持DNA完整性和稳定性方面起着重要的作用。
DNA损伤后的修复机制包括直接修复、错配修复、核苷酸切除修复和重组修复等多种机制。
F_DNA 损伤、修复和重组
2. 根据是否有突变剂的参与
突变发突生变类发型生
自发突变（spontaneous mutation） 1. 碱基错配／错配修复(mismatch repair) 2. 碱基互变异构： 亚氨基A*- C, C*-A；烯醇式T*- G, G*-T 3. 脱嘌呤(depurination)／AP endonucleases 4. 脱氨基(deamination) CU / 尿嘧啶-N-葡糖基酶
GAG (Glu) UAG (Stop)
渗漏突变（Leaky mutation） 人的蚕豆病（葡萄糖-6-磷酸脱氢酶）
移框突变（frameshift mutation）
3. 对外界环境的敏感性 非条件突变（nonconditional mutation） 条件突变（conditional mutation） 温度敏感型突变 (ts mutant,temperature-sensitive)
突变发生类型
1. 根据错误碱基的产生方式
直接诱变 (direct mutagenesis) 错配碱基没有被DNA修复系统去除 如：5-BU
间接诱变 (indirect mutagenesis) 转移损伤DNA合成 （translesion DNA synthesis） 在下一轮复制： 模板链可以修复/子链产生突变 定向的（targetted）/非定向的（untargetted） SOS修复系统（原核生物） DNA聚合酶ζ（真核生物 ）
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
重组修复名词解释
重组修复名词解释重组修复是一种在生物学中常见的修复机制，指的是染色体上发生重组的过程。
染色体是一种由DNA和蛋白质组成的结构，承载着细胞遗传信息。
重组修复是指在染色体上的DNA分子发生断裂时，通过重新组合、修复过程来恢复DNA的完整性。
在细胞分裂和繁殖过程中，染色体上的DNA分子会不可避免地发生断裂。
这些断裂源自于内外部因素的影响，如辐射、化学物质等。
DNA分子的断裂会导致基因丢失、基因排列的错位等问题，对细胞的遗传稳定性和正常功能产生重大影响。
重组修复的目的是恢复DNA的完整性。
当DNA分子发生断裂时，细胞中的相关酶和蛋白质会介入修复过程。
首先，DNA链断裂的两端会被特定的酶修剪，形成过度悬挂的单链末端。
然后，细胞会寻找到与分裂片段相互匹配的相同或相似的DNA序列，并将其用作模板。
接下来，DNA链的重组修复就会发生，通过将损坏的DNA断裂端与模板DNA分子进行配对，恢复DNA的完整性。
最后，经过连接酶的作用，两端的DNA分子重新连接在一起，形成完整的染色体结构。
重组修复的机制有多种方式。
最常见的是同源重组修复（homologous recombination repair，HR），它发生在有着相同或相似序列的两条DNA分子之间。
当一条DNA分子发生断裂时，细胞会通过寻找另一条同源的DNA分子作为模板，来修复断裂的DNA。
此外，还有非同源末端连接（non-homologous end joining，NHEJ）和替身链合成（translesion synthesis，TLS）等重组修复机制。
重组修复在生物体中起着至关重要的作用。
它不仅有助于维持基因组的稳定性，还可以修复DNA上的各种损伤，如双链断裂、碱基损伤等。
如果重组修复机制发生异常，将导致染色体不稳定、基因突变等严重后果。
染色体不稳定性与癌症等疾病的发生密切相关。
总之，重组修复是一种细胞内的修复机制，通过重新组合和修复 DNA 分子来恢复染色体的完整性。
DNA 损伤修复机制
DNA 损伤修复机制是维持生命稳定性和有序性的一个重要环节。
人类体内的DNA受到很多外部和内部因素的干扰，如紫外线、化学物质等，还有DNA本身存在的错误复制、重组等问题。
这些因素都会导致DNA损伤和异常，如果不及时修复，将会引起细胞的异常增殖和突变，进而导致癌症等疾病的发生。
DNA损伤修复包括 4 种基本类型：错配修复、碱基切除修复、直接损伤逆转修复和同源重组修复。
每种类型都有自己的特定方式。
错配修复（Mismatch Repair, MM）是修复DNA链复制过程中的错误配对。
在DNA发生失配错误的时候，Mismatch repair酶会在一端连接DNA链，并找到错误的碱基。
然后进行一系列酶催化反应，删去错误的碱基，进行DNA链合并后恢复正常序列。
MM 失效的话会导致基因突变、微卫星不稳性等。
碱基切除修复（Base Excision Repair, BER）是修复因鸟嘌呤、胸腺嘧啶等导致DNA单碱基改变的损伤。
这种损伤往往是由化学因素引起的，如机体内分泌功能异常、环境污染等，这些因素都会破坏DNA的碱基，使其失去其正常的结构和功能。
BER最主要特点是寻找已经被损害碱基团；切除损伤以及配对、合成，以便恢复原有碱基序列，保障基因组的稳定性。
直接损伤逆转修复（Direct Reversal, DR）是针对较小的损伤，如紫外线造成的嘌呤二聚体、内生性化学修饰等进行修复。
这种修复机制最为简单和直接，直接将损伤逆转就能修复了。
同源重组修复（Homologous Recombination，HR）主要用于修复DNA中较大的断裂而不是像其他几种修复方式一样用于修复单个损伤。
它有别于其它三种基本类型的修复，因为HR需要扩展完全逆转基因物质损伤。
这种修复机制在真核细胞中起着很大的作用，特别是在有丝分裂中的亚泥核分裂阶段，出现染色体断裂的情况。
HR的功能在胚胎生长、衰老和在某种程度上是维护基因组的稳定性中具有很重要的意义。
基因损伤修复方法
基因损伤修复方法一、直接修复直接修复是一种简单的修复机制，它通过直接逆转基因损伤来修复DNA。
该过程通常需要DNA合成酶或其他蛋白质参与。
这种修复机制对于嘧啶二聚体、DNA-RNA杂交体中的DNA损伤以及某些碱基类似物等较为有效。
二、切除修复切除修复是一种通过切除受损DNA片段，然后以未受损的DNA为模板合成新的片段进行替换的修复机制。
该过程可以分为碱基切除修复和核苷酸切除修复两种类型。
切除修复对于多种不同类型的DNA损伤具有修复作用，是生物体内最主要的DNA损伤修复机制。
三、重组修复重组修复是一种通过重组机制来修复DNA损伤的修复方式。
该过程涉及到DNA的复制和重组，通常需要多种蛋白质的参与。
重组修复对于DNA双链断裂等严重损伤具有较好的修复效果。
四、错配修复错配修复是一种针对DNA复制过程中出现的碱基错配进行修复的机制。
该过程涉及到DNA错配的识别和校正，通常需要特异的蛋白质参与。
错配修复对于维持基因组的稳定性和准确性具有重要意义。
五、转录偶联修复转录偶联修复是一种与DNA转录过程偶联的修复机制。
当DNA在转录过程中出现损伤时，该机制能够通过暂停转录、修复损伤和恢复转录的方式进行修复。
转录偶联修复对于维持转录过程的正常进行和基因表达的稳定性具有重要作用。
六、跨损伤修复跨损伤修复是一种能够修复多种不同类型的DNA损伤的修复机制。
该机制涉及到一些特定的蛋白质和酶，通过特定的反应途径进行修复。
跨损伤修复在某些特定情况下发挥着重要作用，例如在DNA损伤较为严重或常规修复途径受阻时。
七、表观遗传修饰修复表观遗传修饰是指DNA序列不发生变化的情况下，基因的表达却发生了改变，这种改变包括基因型未发生变化时基因的表达水平改变，以及基因型发生改变后基因的表达水平变化。
这种变化可以通过一些特殊的反应途径进行修复，如DNA 甲基化、组蛋白乙酰化等。
表观遗传修饰修复对于维持基因表达的稳定性和细胞的正常生长具有重要意义。
DNA损伤与修复分子机制调节
DNA损伤与修复分子机制调节DNA是细胞内储存遗传信息的重要分子，然而，环境因素和内在性的DNA 损伤常常会引发细胞死亡或不可逆的突变。
为了应对这种情况，细胞拥有一套复杂的DNA修复机制来修复被损伤的 DNA，以确保细胞的正常生存和传递正确的遗传信息到下一代。
DNA的损伤形式多种多样，包括单链断裂、双链断裂、碱基损伤和交联等等。
细胞通过不同的修复机制来修复不同类型的损伤，主要包括直接修复、错配修复、碱基切除修复和重组修复。
直接修复是一种较为简单的修复机制，适用于一些较为轻微的 DNA 损伤。
它不需要任何酶的参与，而是通过直接修改损伤的 DNA 碱基来进行修复。
一种常见的直接修复机制是光修复，即通过光激活的酶来修复损伤的DNA碱基。
例如，光激活的酶光解胸腺嘧啶二聚体结构，从而修复受热和紫外线等因素引起的损伤。
错配修复主要用于修复一些起源于 DNA 复制错误或某些环境因素引起的损伤。
这种修复机制通过识别和修复DNA 中的碱基对不匹配而进行修复。
错配修复通常涉及到多个酶和蛋白质的协同作用，如错配修复酶复合体和DNA 聚合酶等。
这些酶能够识别和修复 DNA 中不匹配的碱基对，从而保持DNA 序列的准确性。
碱基切除修复是一种通过识别和移除带有损伤碱基的 DNA 片段，并通过 DNA 聚合酶和连接酶等酶的协同作用来修复的机制。
碱基切除修复主要用于修复由于氧化、化学物质或离子辐射等引起的 DNA 损伤。
这一修复机制还包括两个不同的途径，即核苷酸切除修复和碱基切除修复。
重组修复是一种复杂的 DNA 修复机制，它主要用于修复双链断裂和其他类型的严重 DNA 损伤。
这种修复机制涉及一系列的酶和蛋白质的协同作用，包括核酸内切酶、外切酶、重组酶等。
在重组修复过程中，损伤的DNA 将通过酶的作用来识别、移除和替换，最终恢复到正常的 DNA 结构。
DNA 损伤与修复的分子机制调节在细胞内发挥着关键作用。
细胞内的DNA 损伤修复系统受到多种调控因子的影响，包括转录因子、启动子区域甲基化、非编码RNA、DNA损伤响应蛋白等。
DNA损伤,修复与重组
━→ A T G ▋C T ▋A C G
TACXGA YTGC ┴┴┴┴┴┴┴┴┴┴
DNA损伤,修复与重组
碱基类似物 ─→错配 ─→复制 ─→突变
5-BrU or 5-BrdU 更高比例的烯醇式，与G配对； 8-oxo-dGTP 更多地与 A配对
H
A
N–H
H―O
8-oxo-dGTP
DNA损伤,修复与重组
第二节 DNA 损伤
2.1 DNA损伤 ❖ DNA损伤是指DNA正常理化结构的改变。 ❖ DNA损伤可因碱基杂环和环外功能基化学活性而引起
诱变剂→碱基的―┬→不配对或错配→直接或间接突变发生 理化损伤 └→物理扭曲→复制中断→细胞死亡
❖ 直接作用：指诱变剂直接与DNA反应所引起的损伤；
第六章 DNA损伤,修复,突变与重组
1 基因突变 2 DNA 损伤与 3 DNA 损伤的修复 4 DNA重组
DNA损伤,修复与重组
第一节 基因突变
突变的概念的提出：
❖ 德弗里斯 — 突变论
1888 用一种红杆月见草，与 常规品种杂交，选育出4个稳 定的新品种：小月见草、晚月 见草、红斑月见草和巨形月见 草。把生物中出现的突然的、 明显的性状变异称为突变。
└ 无义突变：产生新的终止密码→多肽链合成 提前终止
◆ 移码突变┬碱基删除→读码框前移┬删除或插入点→肽段 └碱基插加→读码框后移┘后的密码改变 的变化 ↓ 突变蛋白质 ↓ 变异
◆无表型效应的基因突变的累积与可导致DNA多态性产生。
◆复制的忠实性原因： 半保留复制； 校正机制(DNA pol I、DNA polε)； 修复机制。
DNA损伤,修复与重组
烷化作用
烷化剂 → 碱基烷化 ┬→ 干扰DNA解旋 → 致死 └→ 复制异常 → 直接或间接诱变
dna的四个修复机制
dna的四个修复机制
DNA的修复机制是生物体内非常重要的一种自我保护机制，它能够有效地修复因各种因素导致的DNA损伤，从而保证遗传信息的稳定传递。
以下是DNA的四个主要修复机制：
直接修复：此机制主要针对的是DNA碱基的修饰，如嘧啶二聚体的形成。
通过特定的酶直接将受损的碱基修复为正常状态。
切除修复：当DNA链上存在化学损伤或核苷酸错误时，细胞会利用特殊的酶将损伤部分从DNA链上切去，然后由DNA聚合酶填补新的核苷酸，最后再由DNA连接酶完成修复工作。
重组修复：当DNA双链都受到损伤时，细胞会暂时停止复制，并利用另一条未受损伤的DNA链作为模板，通过重组的方式完成损伤链的修复。
错配修复：此机制主要针对复制过程中出现的碱基错配进行修复。
当DNA聚合酶发现碱基错配时，会暂停复制，并利用校对酶修正错误，确保遗传信息的准确性。
这四种修复机制在生物体内协同作用，确保DNA的完整性不受损害。
每种机制都有其独特的修复特点和适用范围，但它们共同的目标都是维护基因组的稳定性。
当这些修复机制出现异常或功能障碍时，可能会导致基因突变、癌症等多种疾病的发生。
因此，深入了解这些修复机制对于理解生物体的生命活动、预防和治疗相关疾病具有重要意义。
第4章 DNA损伤、修复及重组
• TT 、 CC 、 CT 之间都可 形成二聚体。
• 紫外线引起的DNA损伤最易形成胸腺嘧啶二聚 体（TT）。
（2）电离辐射造成的DNA损伤 • 碱基的变化：细胞中的H2O经辐射分解后产生•OH， 使碱基氧化修饰，形成过氧化物，导致碱基的破 坏和脱落。 • 脱氧核糖的变化：•OH可以使脱氧核糖分解，引 起DNA单链或双链断裂。 • DNA的交联，包括DNA链间交联和DNA与蛋白质 的交联。
• 以胸腺嘧啶二聚体为例，含有二聚体的DNA仍可 进行复制，但复制到二聚体时要暂停一下，然后 越过此处障碍，在二聚体的后面以未知的机制开 始复制，这种起始复制可能不需引发。 • 这样在合成的子链上留下一个大缺口，而其互补 链则复制成完整的双链。然后由完整双链中的母 链与带缺口的子链发生重组。
• DNA合成时，复制叉遇到嘧 啶二聚体，会跳跃过损伤部 位，在下游约1000个核苷酸 处重新开始。复制的子链形 成一个缺口。 • recA蛋白可以识别并结合于 此，并同时识别同源双链区。 • 在recA蛋白的作用下，同源 双链发生重组交换，无损伤 的母链断裂修补缺损的空隙。 • 母链的缺损部位以互补链为 模板，进行合成修复。
（四）烷基转移修复
• 烷化剂所引起的最常见的DNA损伤时使鸟嘌呤O6 甲基化。在大肠杆菌中存在 O6-甲基鸟嘌呤转移酶， 可修复甲基化的碱基。将O6甲基鸟嘌呤的甲基转 移至该酶的一个半胱氨酸上，酶自身失活。
二、切除修复
• 切除修复是指在一系列酶的作用下，将DNA分子 中受损伤部分切除，然后以另一条完整的互补链 为模板，重新合成切去的部分，是DNA恢复正常 结构的过程。
5´ 3´
T
G
GATC
GATC
3´ 5´
CH3
dNTPs
DNA的损伤和修复
请老师及各位同学批评指正！ 谢谢！
修复。
切除修复是一种.外切酶除去两个切口之间的核苷酸 3).DNA合成
4).连接酶连接接口
着色性干皮病（xeroderma pigmentosis，XP）
是一种切除修复有缺陷的遗传性疾病。 XP病人是由于XP基因有缺陷，缺乏核酸内切酶，不能修复 紫外线照射引起的DNA损伤，易发生皮肤癌。 暴露皮肤暗棕色斑、干燥、萎缩、角化及癌变
DNA的损伤的修复
一·DNA损伤的概念
DNA损伤 (DNA damage) ： DNA分子结构的改变。
从分子水平看，DNA损伤指DNA分子上碱基的改变。
DNA损伤又称基因突变（gene mutation），由于DNA分子中
发生碱基对的替换、插入和缺失等,从而引起基因结构上发生
碱基对组成或排列顺序的改变。
(1)复制：损伤母链复制时，越过损伤部位，子链对应位
点留下缺口；无损母链复制成完整双链。
(2)重组：有缺子链与无损母链重组，缺口转移到无损母
链，使损伤单链的互补链完整，损伤母链仍然保留。
(3)再合成：转移后的母链缺口以新的互补链为模板聚合补齐。
重组修复： DNA链的损伤并未除去，随着复制的继续，
损伤ＤＮＡ链将在群体中逐步“稀释”。
③光复活酶从DNA链解离。
(二)切除修复 (excission repairing)
在DNA内切酶、外切酶、DNA聚合酶、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。
切除片段可由几十到上万bp，分别称短补丁修复、长补丁
8.9DNA损伤修复
第九节DNA损伤修复
DNA损伤的修复类型
1、光复活作用
2、切除修复
3、重组修复
4、SOS修复
1、光复活作用
2、切除修复
不依赖可见光来切除胸腺嘧啶二聚体的修复系统，所以也称暗修复。
UvrABC切下受损碱基
在内的12-14个核苷酸
DNA酶I补平缺口
DNA连接酶作用下形成完
整的DNA链
由甲基化引导的修复系统
由MutS 、MutL 、MutH 组成
3
、错配修复系统
4、重组修复
一种依赖于重组酶的修复系统重组修复发生在复制后
5、SOS修复
DNA分子受到较大范围的重大损伤时诱导产生的一种应急反应。
错误倾向的SOS修复
小结
•DNA 损伤修复的方式
•思考题：如果怀疑自己受损伤了，应采取什么应急措施？。
DNA损伤修复及癌症发生机理
DNA损伤修复及癌症发生机理DNA是构成一个生物体的遗传信息分子，它的完整性对细胞的正常功能和生存至关重要。
然而，DNA会经常受到内外部因素的损伤，如辐射、化学物质和代谢产物等。
为了维护基因组的稳定性和整体的生命活动正常进行，细胞内存在着一套复杂的DNA损伤修复机制。
当这些DNA损伤修复机制发生缺陷或失调时，将会导致DNA的错误修复或未修复，进而引发突变和基因组的不稳定性，增加肿瘤发生的风险。
DNA损伤修复主要包括直接损伤修复、错配修复、核苷酸切割修复、交联修复和重组修复等几个主要机制。
直接损伤修复是最简单、最常见的一种修复机制，它主要在DNA链发生损伤时，通过原位修复恢复DNA链的完整性。
错配修复则主要是指在DNA复制过程中，发生碱基替换错误时的修复机制。
核苷酸切割修复主要用于修复单链和双链DNA断裂，并且在维持染色体结构和稳定性中起着重要作用。
交联修复用于修复由DNA分子间的交联引起的损伤。
而重组修复则主要涉及到受损的DNA链的重组和修复。
在DNA损伤修复的过程中，有一些特定的蛋白质才能正常发挥其作用。
例如，PARP（聚合酶1）在某些基因组损伤条件下发挥重要作用。
它能够修复DNA链断裂，并参与错误拼接的过程。
另外，TP53蛋白也扮演着维护基因组安全的关键角色。
当检测到严重的DNA损伤时，TP53会停止细胞周期进程和修复过程，以防止错误修复引起的突变。
然而，当DNA损伤修复机制发生缺陷时，细胞的基因组稳定性将受到严重威胁，从而导致癌症的发生。
癌症是一种遗传和环境因素相互作用的复杂疾病，其中基因突变是癌症发生的关键驱动因素之一。
DNA损伤修复机制的异常功能可以导致DNA损伤和突变的积累，从而增加癌症发生的风险。
例如，BRCA1和BRCA2基因的突变与乳腺癌和卵巢癌的发生密切相关。
这两个基因在DNA双链断裂的切割修复中发挥关键作用。
当BRCA1和BRCA2基因发生突变时，会导致DNA断裂的错误修复和不稳定性，从而增加遗传性乳腺癌和卵巢癌的风险。
第13章 损伤、修复和重组
• Damaged DNA of λ-phage be repaired more in E.coli A
• SOS repair in E. coli have to be induced by U.V.（A） • High frequency mutation by SOS repair（Error-prone）
颠换（transversion）：DNA分子中嘌呤被嘧
啶所取代或嘧啶被嘌呤所取代而引起的突变；
transition transversion Py Py Py Pu Pu Pu
点突变的效应：
无义突变（nonsense ~）：使氨基酸密码子转变为终止密码
子（UGA、UAG、UAA）的突变.
错义突变（missense ~）：三联体密码子发生突变导致蛋白 质中原来的氨基酸被另一氨基酸取代 同义突变（samesense ~）：虽然三联体密码子发生突变， 但仍然编码同一种AA。
单/多个不稳定的烷基，可将烷基加入到核酸上 各种位点的亲电化学试剂。
O EMS（Ethyl methane sulfonate） 已基甲烷磺酸 MMS （methylmethane sulfonate） 甲烷磺酸甲酯 SM（Sulfur Mustards gas）硫芥 CH3-S-O-CH2CH3 O O CH3-S-O-CH3
3’－（3-4） 5‘-7 5’－22
3、重组修复（recombination repair）
实质：并非修复，而是“稀释”。
4、错配修复（mismatch repair）
DNA polymerase ligase dam gene m6A甲基化酶
MCE（mismatch correct enzyme） 3 subunits mutH, L, S
DNA损伤与修复
DNA损伤与修复
突变 (mutation)：
是指遗传物质结构改变而引起 的遗传信息的改变，也称为DNA损伤 (DNA damage)。
从分子水平来看，突变就是DNA 分子上碱基的改变。
一、突变的意义
(一) 突变是进化、分化的分子基础
• 进化过程是突变的不断发生所造成的。没
有突变就没有今天的五彩缤纷的世界。遗传 学家认为：没有突变就不会有遗传学。
——DNA分子内发生较大片段的交换， 也称为重组。
移位的DNA可以在新位点上颠倒 方向反置（倒位），也可以在染色体 之间发生交换重组。
四、DNA的损伤和修复
修复 (repairing)：是指针对已发 生的缺陷而进行的补救机制。
(一)光修复 (light repairing)
O
RN
P
O
RN
N O
UV
• 大量的突变都属于由遗传过程自然发生的，
叫自发突变或自然突变（spontaneous mutation）。
(二) 突变导致基因型改变 • 这种突变只有基因型的改变，而没有可察
觉的表型改变。
• 多态性 (polymophism)：是用来描述个体
之间的基因型差别现象。利用DNA多态性 分析技术，可识别个体差异和种、株间差 异。
镰形红细胞贫血病人的Hb (HbS) 与正常成人的Hb (HbA)比较
基因模板链 mRNA
肽链第6位氨基酸
HbS CAC GUG Val
HbA CTC GAG Glu
(二)缺失(deletion)和插入(insertion)
1. 缺失：一个碱基或一段核苷酸链从
DNA大分子上消失
2. 插入： DNA大分子上多了一个碱
DNA修复机制
DNA修复机制DNA是细胞内最重要的生物大分子之一，它携带着生物体遗传信息的蓝图。
然而，DNA分子在细胞复制和环境因素的作用下容易受到损伤，这种损伤可能引发遗传病变和致命的细胞突变。
为了保护DNA的完整性和稳定性，生物体进化出了多种DNA修复机制，以修复各种不同类型的损伤。
本文将介绍三种主要的DNA修复机制：直接损伤修复、错配修复和同源重组修复。
一、直接损伤修复直接损伤修复主要是对DNA中发生的某些化学修饰进行修复，包括碱基修复和链修复。
1. 碱基修复当DNA分子中的碱基受到损伤，例如氧化、甲基化或者酸化等，碱基修复机制会介入，修复被损伤的碱基。
最常见的碱基修复机制是碱基切除修复（base excision repair，BER），它通过一系列酶的作用，将损伤的碱基切除，并用新的基因碱基替代。
2. 链修复链修复主要针对DNA分子中的单链断裂和双链断裂。
单链断裂通过链切割修复机制进行修复，该机制利用与DNA损伤部位互补的碱基配对，将断裂链接起来。
而双链断裂修复则主要通过同源重组修复进行，后面将详细介绍。
二、错配修复错配修复主要对DNA分子中的碱基配对错误进行修复，确保DNA中的遗传信息的准确性。
错配修复主要分为两种：错配切割修复（mismatch repair，MMR）和核苷酸切割修复。
MMR通过检测新合成的DNA链与母亲链之间的配对错误，识别和修复这些错误的碱基配对。
而核苷酸切割修复主要是在DNA复制时修复由于DNA聚合酶错误识别所带来的错误配对。
三、同源重组修复同源重组修复是一种重要的DNA修复机制，它主要用于修复双链DNA断裂，尤其是在两个染色体间的DNA断裂。
同源重组修复主要依赖于两个DNA分子之间的同源区域。
当DNA分子发生双链断裂时，同源重组修复利用另一个同源区域完整的染色体作为模板，将断裂的DNA链与模板DNA进行配对，形成新的DNA 链。
同源重组修复除了修复DNA断裂之外，还可以修复DNA分子上的结构变异，例如染色体交换和基因重排等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
DNA损伤修复---重组修复的。
关键词：重组修复、同源重组修复、DNA损伤DNA damage and repair --- recombination repairAbstract: DNA damage repair (repair of DNA damage) in the role of a variety of enzymes, the DNA molecules within living cells by the phenomenon of structural damage after recovery. DNA damage and repair studies help to understand the reasons for the gene mutation mechanisms, aging and cancer, can also be applied to the detection of the environmental carcinogen. DNA damage repair model there are many, here mainly with regard to recombination repair.Key words: recombination repair, homologous recombination repair, DNA damage简史1949年A.凯尔纳偶然发现灰色链丝菌等微生物经紫外线(UV)照射后如果立即暴露在可见光下则可减少死亡。
此后在大量的微生物实验中都发现了这种现象，并证明这是许多种微生物固有的DNA损伤修复功能,并把这一修复功能称为光复活。
1958年R.L.希尔证明即使不经可见光的照射，大肠杆菌也能修复它的由紫外线所造成的DNA损伤，而后又证明其他微生物也有这种功能,当时就把这种修复功能称为暗复活或暗修复。
此后发现暗修复普遍地存在于原核生物、低等真核生物、高等真核生物的两栖类乃至哺乳动物中，并证实暗修复包括切除修复和复制后修复两种。
1968年美国学者J.E.克利弗首先发现人类中的常染色体隐性遗传的光化癌变疾病──着色性干皮病(XP)是由基因突变造成的DNA损伤切除修复功能的缺陷引起的。
这一发现为恶性肿瘤的发生机理提供了一个重要的分子生物学证据,也使DNA损伤修复的研究进入了医学领域。
损伤类型DN A分子的损伤类型有多种。
UV照射后DNA分子上的两个相邻的胸腺嘧啶 (T)或胞嘧啶(C)之间可以共价键连结形成环丁酰环，这种环式结构称为二聚体。
胸腺嘧啶二聚体的形成是UV对DNA分子的主要损伤方式。
Χ射线、γ射线照射细胞后，由细胞内的水所产生的自由基既可使DNA分子双链间氢键断裂,也可使它的单链或双链断裂。
化学物中的博莱霉素、甲基磺酸甲烷等烷化剂也能造成链的断裂。
丝裂霉素C可造成DNA分子单链间的交联，这种情况常发生在两个单链的对角的鸟嘌呤之间。
链的交联也往往带来DNA分子的断裂。
DNA分子还可以发生个别碱基或核苷酸的变化。
例如碱基结构类似物5-溴尿嘧啶等可以取代个别碱基，亚硝酸能引起碱基的氧化脱氨反应，原黄素（普鲁黄）等吖啶类染料和甲基氨基偶氮苯等芳香胺致癌物可以造成个别核苷酸对的增加或减少而引起移码突变（见基因突变）。
修复方式DNA的修复方式有很多，包括重组修复、直接修复、切除修复、SOS修复、适应性修复、链交联修复、链断裂修复.重组修复重组修复(recombination repairing)：复制含有嘧啶二聚体或其它结构损伤的DNA，但当复制到损伤的部位时，子代DNA链中与损伤部位相对应的部位出现缺口，新合成的子链比未损伤的DNA链要短一些。
完整的母链与有缺口的子链重组，缺口由母链来的核苷酸片段弥补。
合成重组后，母链中的缺口通过DNA多聚酶的作用，合成核苷酸片段，然后由连接酶使新片段与旧链联结，重组修复完成。
是DNA修复机制之一，即双链DNA中的一条链发生损伤，在DNA进行复制时，由于该损伤部位不能成为模板，不能合成互补的DNA链，所以产生缺口，而从原来DNA的对应部位切出相应的部分将缺口填满，从而产生完整无损的子代DNA的这种修复现象。
这种修复现象最初是在大肠杆菌中发现的，对修复能力缺乏的菌株recA-，由于在接合时没有遗传重组的能力，所以DNA损伤的这种修复机制就被命名为重组修复。
可是recA-株表现出多方面的缺陷，所以没有理由把这种修复现象理解为一定是通过遗传重组机制而产主的。
①受损伤的DNA链复制时，产生的子代DNA在损伤的对应部位出现缺口。
②完整的另一条母链DNA与有缺口的子链DNA进行重组交换，将母链DNA上相应的片段填补子链缺口处，而母链DNA出现缺口。
③以另一条子链DNA为模板，经DNA聚合酶催化合成一新DNA片段填补母链DNA 的缺口，最后由DNA连接酶连接，完成修补。
重组修复不能完全去除损伤，损伤的DNA段落仍然保留在亲代DNA链上，只是重组修复后合成的DNA分子是不带有损伤的，但经多次复制后，损伤就被“冲淡”了，在子代细胞中只有一个细胞是带有损伤DNA的。
母链中只有一条链有损伤，而不能被复制，在子链中产生缺口，这条子链与另一条完整的母链一样，可以用另一条母链的相应部位重组交换而不齐，所以补上的缺口与损伤DNA互补 DNA复制是半保留的，产生缺口的母链再以互补的子链为模版，互补合成缺口，补齐重组修复的主要步骤有：1．复制: 含有TT或其他结构损伤的DNA仍然可以正常的进行复制，但当复制到损伤部位时，子代DNA链中与损伤部位相对应的位置出现切口，新合成的子链比未损伤的DNA 链要短。
2．重组: 完整的母链与有缺口的子链重组，缺口由母链来的核苷酸片段弥补。
3．再合成: 重组后母链中的缺口通过DNA多聚酶的作用合成核酸片段，然后由连接酶使新片段与旧链连接，至此重组修复完成。
重组修复并没有从亲代DNA中去除二聚体。
当第二次复制时，留在母链中的二聚体仍使复制不能正常进行，复制经过损伤部位时所产生的切口，仍旧要用同样的重组过程来弥补，随着DNA复制的继续，若干代以后，虽然二聚体始终没有除去，但损伤的DNA链逐渐“稀释”，最后无损于正常生理功能，损伤也就得到了修复。
同源重组修复Rad51 及其同系物与DNA 同源重组修复同源重组在由于电离辐射或复制叉受损所致的DNA双链断裂的修复过程中发挥重要作用。
以姐妹染色质为模板进行DNA 双链断裂修复对于维持基因组的稳定性十分必要。
Rad51蛋白质催化双链断裂的DNA末端侵入完整的姐妹染色质而促进DNA重组过程。
Rad51、Rad51同系物及其他相关重组蛋白在受损DNA部位形成螺旋核蛋白细丝,其中DNA 链呈伸展状态形成网络结构, 这是同源配对的先决条件, 因为杂合性二倍体的建立首先需要DNA-DNA相互作用。
重组蛋白质则可能通过其蛋白质间相互作用而组成大的蛋白质复合物或重组体( recombinosome) , 并装配于DNA 受损部位以启动同源重组修复。
在对DNA 损伤剂反应时,Rad51、Rad51同系物及其他许多已知的重组蛋白质共定位于核内, 这类核灶区( nuclear foci ) 的形成表明DNA 双链断裂修复正在进行[ 1] 。
Rad51及其同系物蛋白质在DNA同源重组修复的早期阶段发挥作用, 当一条DNA 链上出现缺口而使复制叉不能工作时, Rad51同系物复合物促使Rad51蛋白质识别DNA裂口,与DNA及其他重组蛋白质一起装配Rad51核灶区, Rade51蛋白质促使裂口处的两条单链DNA尾识别同源DNA 模板并配对, 通过分枝移行而延伸加长并形成四道连接( 4-w ayjunction, Holliday junction) 而完成链转移。
另外,该复制叉也可回行并以一条原始链为模板而进行断裂链修复, 这将导致新合成的两条链退火和在复制叉处形成四道联接, 从而完成Rad51依赖性的DNA同源重组修复[ 2] 。
在同源重组配对及链交换过程中Rad51 必须首先装配于单链DNA 而形成核蛋白细丝, 在该核蛋白细丝中, DNA 以高度伸展状态与蛋白质结合。
Rad51同系物及其复合物以AT P依赖性方式介导Rad51-单链DNA 核蛋白细丝的装配, 该装配过程受单链DNA模板的二级结构的强烈抑制。
单链DNA结合蛋白RPA 可解除单链DNA 的二级结构而成为Rad51 催化的同源DNA配对及链交换过程的辅助因子, 但是RPA也可与Rad51竞争单链模板上的结合位点, 从而又可抑制Rad51介导的同源DNA 配对和链交换效率。
迄今已发现的Rad51同系物和/ 或Rad51同系物的杂合复合物均具有单链DNA结合活性和单链DN A刺激性AT P 酶活性, Rad51B/ Rad51C等同系物复合物可促进缺乏RPA时由Rad51 催化的DNA 交联形成。
重组酶-单链DNA 核蛋白细丝的装配是同源DNA配对及链交换反应的关键性第一步。
Rad51核灶区的形成实际上是为受损DNA的同源重组修复过程提供工作平台, Rad51催化的断端单链DNA寻找DN A 同源物、DNA 交联形成及DNA链交换过程均发生于Rad51-单链DNA核蛋白细丝内。
虽然尚未完全确定各种Rad51同系物和/ 或其复合物的精确的生物学功能及其分子作用机制, 但在5 种人类Rad51同系物分别缺陷的5 种突变细胞中由DNA 损伤而诱导的Rad51核灶区的形成均显著减弱, 因而提示5 种人类Rad51同系物均参与将Rad51送至DNA 损伤部位的过程[ 3] 。
同源重组修复( HR) 是一种重要的修复机制, 对维持遗传物质的正常功能和稳定性具有重要作用[ 4]。
X线修复交叉互补基因2 ( X-ray repair cross-complementinggroup 2, XRCC2) 和X 线修复交叉互补基因3( XRCC3) 编码的蛋白是参与HR 的重要元件, 可修复DNA 链的断裂和交联损伤[ 5] 。
目前研究认为, XRCC2c.Arg 188His和XRCC3c. Thr 241Met的多态是两个基因最为重要的多态, 影响到它们编码产物修复DNA损伤的能力[ 6,7] , 与机体对多种毒物或致癌物的易感性有关。
DNA 双链断裂与同源重组修复在多种多样的生物体中, 基因组保持完整具有极为重要的意义。
它是细胞发挥功能和维持生存的必要条件。
生物体基因组暴露于离子射线或者受内切酶作用, 特别是在染色体自我复制过程中都会出现双链断裂。
如果这些断裂未能及时修复就会引起细胞的染色体丢失或导致细胞的死亡。
修复不正确也会引起基因的突变和染色体的重组。
真核生物对这些断裂的修复有两种机理: 非同源末端连接( nonhomologyend joining , NHEJ ) 和同源重组( homology recombinat ion, HR)。