DNA损伤修复和基因突变
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的损伤修复及突变PPT课件
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。
在研究其发病机制时，发现一些相关的基 因，称为 XPA、XPB、XPC等。这些基因的表达产物起辨认 和切除损伤DNA作用的。
XP病人是由于XP基因有缺陷，不能修复紫外 线照射引起的DNA损伤，因此易发生皮肤癌。
•19
➢ DNA链断裂 脱氧核糖破坏或磷酸二酯键断开而导致DNA链断裂。 一条链断裂称单链断裂（single strand broken）； DNA双链在同一处或相近处断裂称为双链断裂（double strand broken ）。
•20
➢交联（binding） 同一条DNA链上或两条DNA链上的碱基间以共价
烷化剂的种类很多，常见的有甲磺酸乙酯（EMS）、 亚硝基胍（NG）和芥子气等。
•27
EMS能使鸟嘌呤的 N位置上有乙基，成为7一 乙基鸟嘌呤。与胸腺嘧啶配对，故能使G-C转换成 A-T。
烷化剂的另一作用是脱嘌呤。例如烷基在鸟嘌 呤N位上活化糖苷键引起断裂，使嘌呤从DNA链上 脱掉，产生缺口。复制时，与缺口对应的位点上可 能配上任一碱基，从而引起转换或颠换；而且去嘌 呤后的DNA容易发生断裂，引起缺失或其他突变。
•46
• 管理基因( caretaker genes) : 执行DNA的损伤修复， 维持基因组的完整性。如着色性干皮病的修复基因 XPA→XPF。
• 看门基因( gatekeeper genes) : 控制细胞信号传导， 调控细胞的增殖、分化和凋亡。如p53、patched基 因和ras等。皮肤癌的发生与看门基因突变关系密 切。
移码突变： 由于插入或缺失突变引起DNA的阅读框（ORF）
发生改变，从而产生不同蛋白质的过程。
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损伤突变和修复
的一段DNA切除，再以互补链 为 模 板 重 新 合 成 DNA ， 又 称
DNA非程序合成。
脱氨基:A、G、C环外氨基丢失 3、碱基的自发突变
碱基丢失:无碱基位点(AP部位)
4、正常代谢产物对DNA的损伤
氧自由基 造成DNA链断裂
P70
嘌呤碱( purine bases)
NH2
H C N1 6 5C
DNA损伤的后果:
(1) DNA的结构发生永久性改变，即突变 (2) 导致DNA失去作为复制和/或转录的模 板的功能，
使细胞的功能出现障碍，重则死亡。
受损细胞的转归，很大程度上取决于DNA的 修复效果：
（1）正确有效的修复 （2）损伤严重，不能被有效修复 （3）不完全修复
生物多样性依赖于：
DNA突变
黄曲霉素B：专一攻击DNA上碱基，导致序列变化 这些均为诱发突变的化学诱变剂或致癌剂
黄曲霉素是致肝癌的重要危险因子
——黄曲霉素B1经CYP作用生成的黄曲霉素2,3-环氧化物可
与DNA分子中鸟嘌呤结合，引起DNA突变。
O
O
O
O
NADPH+H+ + O2
O O
O
H2N
NH
N
O
O
O
N
N+
OH O
O
P450
C CH ON
O
HC2 1 6 CH N
H 胞嘧啶（C） O （2-氧,4-氨基嘧啶）
C HN C CH3
C HN CH
O
C
CH
N
O
H
胸腺嘧啶（T）
（5-甲基尿嘧啶）
C
N H
CH
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。
DNA修复和基因突变的机制
DNA修复和基因突变的机制DNA是构成一切生命的基础，它携带着生物体的遗传信息。
然而，DNA在细胞分裂过程中会遭受损伤，或者由于外界因素的干扰而发生突变。
为了维持基因组的稳定性和遗传信息的准确传递，细胞拥有一系列的DNA修复机制。
本文将会讨论DNA修复的三个主要机制：直接修复、错配修复和切割修复，以及影响基因突变的因素。
一、直接修复机制直接修复机制是指修复DNA中发生的一些常见损伤，而无需改变DNA序列。
这种修复过程通常通过特定酶类来完成。
最常见的直接修复机制是光修复，其中存在一个称为光酶的酶，可以修复由紫外线辐射引起的嘌呤二聚体损伤。
二、错配修复机制错配修复机制用于修复DNA中的配对错误，这些错误通常由DNA复制过程中的错误配对引起。
错配修复系统中的一个重要酶是互补染色体系统，它可以识别新合成的链和模板链之间的不匹配，并移除错误的新合成碱基，并用正确的碱基进行替换。
这种修复机制保证了DNA复制的准确性和完整性。
三、切割修复机制切割修复机制是一种保守的修复过程，它使用外源DNA模板来修复大片段的DNA损伤。
在这个过程中，损伤的DNA被剪切并去除，然后使用类似复制过程的方法，使用外源DNA模板合成新的DNA链。
切割修复机制包括纠正双链断裂和修复DNA脱氧核糖核酸（dNTP）污染等情况。
基因突变是遗传变异的重要原因之一，它对个体的遗传性状和进化起着关键作用。
基因突变可以分为两类：点突变和染色体结构变化。
点突变是指某个DNA碱基的发生变化，它可以分为三种类型：错义突变、无义突变和同义突变。
错义突变是指一个碱基被替换为另一个碱基，导致编码氨基酸发生改变。
无义突变是指一个碱基被替换为引起终止密码子的碱基，导致蛋白质合成过程终止。
同义突变是指一个碱基被替换为编码相同氨基酸的另一个碱基，不会改变蛋白质的氨基酸组成。
染色体结构变化是指染色体上的基因组织结构发生变化，包括染色体缺失、染色体重复、倒位和染色体颠倒等。
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
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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2. 碱基的自发性化学改变
这类损伤包括互变异构、碱基的脱氨基作 用、自发的脱嘌呤和脱嘧啶、以及细胞代 谢产物对DNA的损伤。例如，腺嘌呤的互 变异构体（A’）可以与胞嘧啶配对，模板链 上存在这些异构体的时候，子代链上就可 能发生错误，形成损伤。细胞呼吸的副产 物O2－和H2O2都能造成DNA的氧化损伤。
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二、物理因素引起的损伤
1. 紫外线引起的DNA损伤
紫外线（UV）照射引起的DNA损伤主要是形成 嘧啶二聚体。
2. 电离辐射引起的DNA损伤
电离辐射对DNA的损伤有直接效应和间接效应两 种途径。前者指辐射对DNA直接沉积能量，并引 起理化改变；后者是指电离辐射在DNA周围环境 的其它成分上沉积能量，而引起DNA分子的变化。 电离辐射的结果可以引起DNA的碱基损伤、链断 裂以及DNA的交联。
2. 光解酶复活 酶学光复活过程是修复UV导致的环丁烷嘧
啶二聚体的直接机制，这种修复具有高度 的专一性。
3. 单链断裂修复 DNA单链断裂是损伤的一种常见形式，可
以通过DNA连接酶的重接而修复。
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三、错配修复
错配修复可以纠正几乎所有的错配。此外 对于对于插入或删除引起的DNA遗传信息 的改变也有作用。
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2. 碱基类似物对DNA的损伤 碱基类似物是一类结构与碱基相似的人工
合成的化合物，它们进入细胞以后，便能 替代正常的碱基而掺入到DNA链中，干扰 了DNA的正常合成。最常见的碱基类似物 是5-溴尿嘧啶（5-BU）。
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第二节 DNA修复
NER可以修复UV照射形成的嘧啶二聚体以 外，还能消除体内产生的各种嘌呤和嘧啶 加合物。NER的关键特征是对损伤的DNA 链的两端进行切割。
NER在已研究过的真核生物中都很相似， 说明其在进化过程中高度保守。
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三、化学因素引起的DNA损伤
1.烷化剂对DNA的损伤
烷化剂是一类亲电子的化合物，极容易与 生物体内的有机物大分子的亲核位点起反 应烷化剂核DNA作用时，就可以将烷基加 到核酸的碱基上去。DNA链上的磷酸二酯 键被烷化则形成不稳定的磷酸三酯键，可 能在糖与磷酸间发生水解作用，导致DNA 链的断裂。
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四、交联修复 链间交联是由多种多样的致癌剂和化疗药物
等引起的。大肠杆菌和哺乳动物细胞内都存 在这种修复机制，但细节还不清楚。
五、双链断裂修复 双链断裂（DSB）发生在体细胞重组和转座
的生理条件下，也是电离辐射和氧化应激的 主要损伤形式。依赖DNA的蛋白激酶对哺乳 动物细胞中的双链断裂重接是必需的。
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六、转录和修复
从目前的研究来看，修复发生于转录的整 个过程，如激活、起始和延伸都与修复有 关。在转录激活过程中，主要是AP-1和NFKB两种转录因子可能参与转录－偶联修复。 在转录起始过程中转录辅助因子TFII H也是 一种修复因子。转录的延伸过程中，转录 的序列修复比非转录的序列更迅速。
二、直接（回复）修复
直接修复即简单地把损伤的碱基回复到原来 状态的修复，可分为以下几种：
1. O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶直接修复 通过从O6-甲基鸟嘌呤上把甲基直接转移到 酶的半胱氨酸残基上来直接回复DNA的损 伤。
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七、大肠杆菌的挽回系统 挽回系统（retrieval system）也称“复制后
修复”（post-replication repair）因为它们在 复制后起作用，也称为“重组修复” （recombination-repair）。此系统在处理复 制含有损伤碱基模板后产生的子代二倍体 的缺陷中起作用。
为了保证遗传信息的高度稳定性，生物细 胞在进化过程中形成了一系列多步骤的修 复机制。
目前对DNA损伤和修复的研究还不多，仅 限于辐射－生物反应方面。
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一、切除修复
1. 碱基切除修复（base excise repair，BER）
BER可以去除因脱氨基或碱基丢失，无氧射线 辐射或内源性物质引起的环氮类的甲基化等 因素产生的DNA损伤。
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一、自发性损伤
1. 复制中的损伤
复制中的损伤指复制过程中碱基配对时发 生的误差再经过DNA聚合酶“校读”和单 链结合蛋白等综合因素作用下仍然存在的 DNA损伤。正常情况下，大肠杆菌复制过 程中的错配率为10－10左右。
影响复制过程诸因素中的某一环节出现问 题，错配率就会增高，如DNA本身功能和 底物的改变，二价阳离子的改变等。
BER是维持DNA稳定的重要修复方式，其步 骤是N-糖苷键水解，从而切除发生变化的碱 基。碱基释放过程是由DNA糖苷酶催化的。
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2. 核苷酸切除修复（nucleotide excise repair, NER）
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八、SOS系统 许多损伤DNA或抑制大肠杆菌复制的手段