基因突变和DNA的损伤和修复

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DNA损伤的后果：①点突变、②缺失、③ 插入、④倒位或转位、⑤双链断裂
对生物可能产生4种后果： ①致死性； ②丧失某些功能； ③改变基因型而不改变表现型； ④发生了有利于物种生存的结果，使生物进
化。
第二节
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DNA损伤的修复
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（1）光修复或光复活： 光修复：利用可见光能量将DNA中的嘧啶二聚体通
过光解作用恢复为单体，从而恢复DNA正常结构 的DNA修复过程。 这是最早发现的DNA修复方式。DNA中的嘧啶二 聚体可通过可见光(300～600nm)的光解作用而恢 复为单体。 催化这一过程的酶为光复活酶或光裂合酶。
被DNA嘌呤插入酶识别结合，在K+存在的 条件下，催化游离嘌呤或脱氧嘌呤核苷插 入生成糖苷键，且催化插入的碱基有高度 专一性、与另一条链上的碱基严格配对， 使DNA完全恢复。
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（4）烷基的转移修复 在细胞中发现有一种O6甲
基鸟嘌呤甲基转移酶，能 直接将甲基从DNA链鸟 嘌呤O6位上的甲基移到蛋 白质的半胱氨酸残基上而 修复损伤的DNA。这个 酶的修复能力并不很强， 但在低剂量烷化剂作用下 能诱导出此酶的修复活性。
电离辐射：引起DNA碱基 损伤、链的断裂、DNA交 联等
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三、化学因素导致的DNA损伤
1、亚硝酸：使胞嘧啶脱氨生在尿嘧啶，A脱氨基生 成I。
Nitrous acid
HNO2
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2、烷化剂导致的DNA损伤
烷化剂：①碱基烷基化；②碱基脱落；③断 链；④交联
苷酸切除修复。
基本步骤如图所示：资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
①首先由核酸酶识别DNA的 损伤位点，在损伤部位的5’ 侧切开磷酸二酯键。
②由5’—3’核酸外切酶将 有损伤的DNA片段切除。
③在DNA聚合酶的催化下， 以完整的互补链为模板， 按5’—3’方向DNA链， 填补已切除的空隙。
④由DNA连接酶将新合成的 DNA片段与原来的DNA断 链连接起来。
产生严重的细胞学后果
生物细胞中形成了多种多样的DNA修复系统
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第一节 DNA的损伤
DNA损伤
正常DNA分子的化学结构与 C
环外基团
化学结 构与物 理结构
单链断裂
双链断裂
DNA损伤
糖基化 碱基修饰
DNA链间交联
DNA与蛋白质交联
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（2）断裂链的重接 DNA单链断裂是常见的
损伤，其中一部分可仅由 DNA连接酶参与而完全 修复。此酶在各类生物各 种细胞中都普遍存在，修 复反应容易进行。但双链 断裂缺几乎不能修复。
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（3）直接插入嘌呤 DNA链上嘌呤的脱落造成无嘌呤位点，能
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遗传物质的结构改变而引起的遗传
信息改变，均可称为突变 mutation）
从分子水平来看，突变就是DNA分 子上碱基的改变。
在复制过程中发生的DNA突变称为
DNA损伤（DNA damage）
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在DNA复制过程中，仍难免会存在少量未被校正 的差错。此外，DNA还会受到各种物理和化学因 素的损伤。这些差错和损伤如果不被修复，将会
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3、碱基的互变异构 氨基 亚氨基 羰基 烯醇基
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4、细胞正常代谢产物对DNA的损伤 O·2 H2o2 ·OH
5-羟甲基82--尿氧氧嘧鸟腺啶嘌嘌呤呤
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二、物理因素导致的DNA损伤
紫外线UV：主要是形成嘧 啶二聚体；
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三、错配修复 错配修复：按模板的遗传信息来修复错配
碱基的修复方式。 错配碱基的修复会使复制的保真性提高
102～103倍。 现已在大肠杆菌、酵母和哺乳动物中发现
了这一系统。
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基本步骤如图所示： ①此酶能特异性识别紫外线造
成的核酸链上相邻嘧啶共价 结合的二聚体，并与其结合， 这步反应不需要光； ②结合后如受300-600nm波长 的光照射，则光复活酶就被 激活，将二聚体分解为两个 正常的嘧啶单体， ③然后酶从DNA链上释放， DNA恢复正常结构。
单功能烷化剂：甲基磺酸甲酯 DNA链内交联
双功能烷化剂： 可同时和DNA DNA链间交联 中两个不同的 亲核位点反应
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3、碱基类似物：结构与碱基相似，可改变碱 基配对特性的正常碱基衍生物或人工合成 的化合物。
如：5-溴尿嘧啶（与A或G配对）、 2-氨基 嘌呤（与T或C配对）
DNA损伤的修复：是指DNA受到损伤后， 细胞内发生的使DNA的化学组成和核苷酸 序列重新恢复或使细胞对DNA损伤产生耐 受的一系列反应。
DNA是细胞中唯一具修复系统的生物大分 子。
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一、直接修复 直接修复：指的是不需要移去任何碱基或
核苷酸就可以将损伤逆转到正常状态的修 复机制。 是生物体内最简单的修复方式，属于无差 错直接修复。
改变
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一、DNA的自发性损伤
E cloi 错配10-1—10-2
校正10-1０
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1、脱嘌呤和脱嘧啶 哺乳动物
脱嘌呤 580/cell·hr
脱嘧啶
9
29/cell·hr
1
2、碱基的脱氨基
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（（次黄黄嘌嘌呤呤））
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二、切除修复： 切除修复：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， 使DNA恢复正常结构的过程。
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修复的基本步骤： 识别——切除——修补——连接
修复过程中需要多种酶； 修复主要有两种方式：碱基切除修复和核