DNA的損傷修復(fù)及突變

第五章DNA的損傷、修復(fù)和突變1目前一頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)第一節(jié)DNA的損傷2目前二頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)根據(jù)受損的部位，DNA損傷可以為兩種：堿基損傷DNA鏈的損傷DNA損傷：一切使DNA結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變的DNA變化，都可稱為基因的損傷。3目前三頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)DNA存儲(chǔ)著生物體賴以生存和繁衍的遺傳信息，維護(hù)DNA分子的完整性對(duì)細(xì)胞至關(guān)緊要；修復(fù)DNA損傷的能力是生物能保持遺傳穩(wěn)定性所在；DNA分子的變化并不是全部都能被修復(fù)成原樣的，因此生物才會(huì)有變異、有進(jìn)化。DNA損傷修復(fù)的重要性：4目前四頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)細(xì)胞內(nèi)在的因素和環(huán)境中的因素都可能導(dǎo)致DNA損傷，根據(jù)損傷的原因可以分為：

DNA分子自發(fā)性損傷物理因素導(dǎo)致的DNA損傷化學(xué)因素導(dǎo)致的DNA損傷5目前五頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)一、DNA分子自發(fā)性損傷堿基的異構(gòu)互變2.堿基的脫氨基作用3.脫嘌呤與脫嘧啶(堿基丟失)4.活性氧引起的堿基修飾與鏈斷裂6目前六頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)1.堿基的互變異構(gòu)DNA每種堿基有幾種形式，稱互變異構(gòu)體，異構(gòu)體中原子的位置及原子之間的鍵有所不同。堿基各自的異構(gòu)體間可以自發(fā)發(fā)生變化（烯醇式與酮基間互變）;A=CT=G上述配對(duì)發(fā)生在DNA復(fù)制時(shí)，會(huì)造成子代DNA序列與親代DNA不同的錯(cuò)誤損傷.7目前七頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)同型異構(gòu)體轉(zhuǎn)換=O-OH8目前八頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)同型異構(gòu)體轉(zhuǎn)換-NH2-NH9目前九頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)10目前十頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)異構(gòu)互變?cè)斐傻膹?fù)制損傷11目前十一頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)2.堿基的脫氨基作用堿基的環(huán)外氨基自發(fā)脫落，C變?yōu)閁，A變?yōu)榇吸S嘌呤（I），G變?yōu)辄S嘌呤（X）。

復(fù)制時(shí)，U與A配對(duì)、H和X都與C配對(duì)會(huì)導(dǎo)致子代DNA序列的錯(cuò)誤變化。12目前十二頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)13目前十三頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)3.脫嘌呤與脫嘧啶(堿基丟失)自發(fā)水解使嘌呤和嘧啶從DNA鏈的核糖磷酸骨架上脫落。哺乳類動(dòng)物細(xì)胞，在30oC下，20h內(nèi)DNA鏈自發(fā)脫落嘌呤約1000個(gè)，嘧啶約500個(gè)。14目前十四頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)4.活性氧引起的堿基修飾與鏈斷裂細(xì)胞呼吸的副產(chǎn)物O2-,H2O2造成DNA損傷，產(chǎn)生一些堿基修飾物（胸腺嘧啶乙二醇、羥甲基尿嘧啶等），還可引起DNA單鏈斷裂等損傷;這些損失的積累可導(dǎo)致老化。15目前十五頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)16目前十六頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)二、物理因素引起的DNA損傷紫外線（UV）引起的DNA損傷電輻射引起的DNA損傷17目前十七頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)1.紫外線（UV）引起的DNA損傷DNA受到大劑量紫外線（260nm）照射時(shí)，同一條鏈上相鄰的嘧啶以共價(jià)鍵連成二聚體；TT,CC,CT之間都可形成二聚體。復(fù)制時(shí)，此處產(chǎn)生空耗過(guò)程，DNA不能復(fù)制，細(xì)胞不能分裂，導(dǎo)致凋亡。18目前十八頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)紫外線引起的DNA損傷－－最易形成胸腺嘧啶二聚體（TT）19目前十九頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)2.電輻射引起的DNA損傷堿基變化細(xì)胞中的水經(jīng)輻射解離后產(chǎn)生大量OH-自由基，使DNA鏈上的堿基氧化修飾、形成過(guò)氧化物的、導(dǎo)致堿基環(huán)的破壞和脫落等。脫氧核糖變化

脫氧核糖上的每個(gè)碳原子和羥基上的氫都能與OH-反應(yīng)，導(dǎo)致脫氧核糖分解，最后會(huì)引起DNA鏈斷裂。20目前二十頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)

DNA鏈斷裂脫氧核糖破壞或磷酸二酯鍵斷開而導(dǎo)致DNA鏈斷裂。一條鏈斷裂稱單鏈斷裂（singlestrandbroken）；DNA雙鏈在同一處或相近處斷裂稱為雙鏈斷裂（doublestrandbroken

）。21目前二十一頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)交聯(lián)（binding）同一條DNA鏈上或兩條DNA鏈上的堿基間以共價(jià)鍵結(jié)合；DNA與蛋白質(zhì)之間也以共價(jià)鍵相連；組蛋白、染色質(zhì)中的非組蛋白、調(diào)控蛋白、與復(fù)制和轉(zhuǎn)錄有關(guān)的酶都會(huì)與DNA以共價(jià)鍵連接。

膠聯(lián)是細(xì)胞受電離輻射后在顯微鏡下看到的染色體畸變的分子基礎(chǔ)，會(huì)影響細(xì)胞的功能和DNA復(fù)制。22目前二十二頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)輻射引起DNA分子結(jié)構(gòu)的多種變化23目前二十三頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)堿基類似物、修飾劑對(duì)DNA的損傷；2.烷化劑對(duì)DNA的損傷；3.嵌合劑對(duì)DNA的損傷。

三、化學(xué)因素引起的DNA損傷24目前二十四頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)1.堿基類似物對(duì)DNA的損傷某些化學(xué)物質(zhì)和正常的堿基在結(jié)構(gòu)上類似，有時(shí)會(huì)替代正常堿基而摻入DNA分子，一旦這些堿基類似物進(jìn)人DNA后，由于它們的配對(duì)能力不同于正常堿基，便引起DNA復(fù)制過(guò)程中其對(duì)應(yīng)位置上插入不正確堿基。

25目前二十五頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)

例如5-溴尿嘧啶（BU）和5-溴脫氧尿嘧啶（BrdU）是T結(jié)構(gòu)類似物。細(xì)菌在含BU的培養(yǎng)基中培養(yǎng)時(shí)，部分DNA中的T被BU取代，BU有兩種互變異構(gòu)體，一種是酮式結(jié)構(gòu)（第6位上有一個(gè)酮基），它可以代替T而摻入DNA，并與A配對(duì)；當(dāng)BU發(fā)生互變異構(gòu)成為烯醇式（第6位上是一個(gè)羥基）后，就容易和G配對(duì)。通常以酮式存在，有時(shí)也以烯醇式存在。當(dāng)BU先以酮式摻入DNA，繼而又變成烯醇式時(shí)，進(jìn)一步復(fù)制使DNA中A-T對(duì)變成G-C對(duì)。同樣道理也引起G-C向A-T的轉(zhuǎn)換，BU可以使細(xì)菌的突變率提高近萬(wàn)倍。26目前二十六頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)

除BU外，還有5-溴脫氧尿苷、5-氟尿嘧啶、5-氯尿嘧啶及它們的脫氧核苷。

另一種被廣泛應(yīng)用的堿基類似物是2-氨基嘌呤（2-AP），是一種腺嘌呤A類似物，可和胸腺嘧啶T配對(duì)?？稍俸桶奏配對(duì)，產(chǎn)生A-T、G-C的轉(zhuǎn)換，或2-AP以和胞嘧啶C配對(duì)形式進(jìn)入DNA后再和胸腺嘧啶T配對(duì)后產(chǎn)生G-C、A-T的轉(zhuǎn)換。27目前二十七頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)2.烷化劑引起的DNA損傷（特異性錯(cuò)配）

某些誘變劑不摻入DNA，而通過(guò)改變堿基的結(jié)構(gòu)從而引起特異性錯(cuò)配，如烷化劑（是一類親電子的化合物，具有一個(gè)或多個(gè)活性烷基）。它們的誘變作用是使DNA中的堿基烷化。活性烷基不穩(wěn)定，能轉(zhuǎn)移到其他分子的電子密度較高的位置上，并置換其中的氫原子，使其成為不穩(wěn)定的物質(zhì)。烷化劑的種類很多，常見的有甲磺酸乙酯（EMS）、亞硝基胍（NG）和芥子氣等。28目前二十八頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)

EMS能使鳥嘌呤的N位置上有乙基，成為7一乙基鳥嘌呤。與胸腺嘧啶配對(duì)，故能使G-C轉(zhuǎn)換成A-T。烷化劑的另一作用是脫嘌呤。例如烷基在鳥嘌呤N位上活化糖苷鍵引起斷裂，使嘌呤從DNA鏈上脫掉，產(chǎn)生缺口。復(fù)制時(shí)，與缺口對(duì)應(yīng)的位點(diǎn)上可能配上任一堿基，從而引起轉(zhuǎn)換或顛換；而且去嘌呤后的DNA容易發(fā)生斷裂，引起缺失或其他突變。29目前二十九頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)3.嵌合劑的致突變作用

嵌合染料是另一類重要的DNA修飾劑。包括吖啶橙（acridineorange）、原黃素（proflavin）、溴化乙錠（EB）等染料。這些試劑為平面分子，其分子大小與堿基對(duì)大小差不多，可以嵌入到DNA雙鏈堿基對(duì)之間，在嵌入位置上引起單個(gè)堿基對(duì)的插入或缺失突變。嵌合染料也能嵌入單鏈DNA的堿基之間，這些突變都會(huì)引起閱讀框的改變，造成移碼突變。30目前三十頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)熒光顯微鏡下（選用藍(lán)色激發(fā)濾片），可見含DNA的細(xì)胞核顯示黃綠色熒光，含RNA的細(xì)胞質(zhì)及核仁顯示橘紅色熒光。體外培養(yǎng)的肝癌細(xì)胞吖啶橙熒光染色31目前三十一頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)第二節(jié)DNA的突變32目前三十二頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)如果DNA的損傷得不到有效的修復(fù)，就會(huì)造成DNA分子上可遺傳的永久性結(jié)構(gòu)變化，稱為突變（mutation）。少數(shù)突變甚至有可能對(duì)細(xì)胞是有利的。有利突變的累積可以使生物進(jìn)化，使其能更好地適合于其生存的環(huán)境。但絕大部分突變是有害的，對(duì)于單細(xì)胞生物，不少有害突變是致死的，對(duì)于多細(xì)胞的高等生物，有害突變會(huì)造成病變，如代謝病和腫瘤。

33目前三十三頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)導(dǎo)致DNA分子結(jié)構(gòu)變化（亦即發(fā)生突變）；生物體在表型上突變。34目前三十四頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)1.突變類型(1)點(diǎn)突變（pointmutation）也稱為簡(jiǎn)單突變或單一位點(diǎn)突變。其最主要的形式為堿基對(duì)置換，專指DNA分子單一位點(diǎn)上所發(fā)生的堿基對(duì)改變，分為轉(zhuǎn)換（transitions）和顛換（transversions）兩種形式。35目前三十五頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)轉(zhuǎn)換（transition）：兩種嘧啶堿基（T和G）或兩種嘌呤堿基（A和G）之間的相互轉(zhuǎn)變。顛換（transvertion）：嘧啶堿基和嘌呤堿基之間的互變。36目前三十六頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)點(diǎn)突變帶來(lái)的后果取決于其發(fā)生的位置和具體的突變方式。如果是發(fā)生在基因組的垃圾DNA上，就可能不產(chǎn)生任何后果，引物其上的堿基序列缺乏編碼和調(diào)節(jié)基因表達(dá)的功能；如果發(fā)生在一個(gè)基因的啟動(dòng)子或其他調(diào)節(jié)基因表達(dá)的區(qū)域，則可能會(huì)影響到基因表達(dá)的效率；如果發(fā)生在一個(gè)基因的內(nèi)部，就有多種可能性，這一方面取決于突變基因的終產(chǎn)物是蛋白質(zhì)還是RNA，即是蛋白質(zhì)基因還是RNA基因，另一方面如果是蛋白質(zhì)基因，還取決于究竟發(fā)生在它的編碼區(qū)，還是非編碼區(qū)，是內(nèi)含子，還是外顯子。37目前三十七頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)發(fā)生在蛋白質(zhì)基因編碼區(qū)的點(diǎn)突變有三種不同的結(jié)果：

突變的密碼子編碼同樣的氨基酸，這樣的突變對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能不會(huì)產(chǎn)生任何影響，因此被稱為沉默突變或同義突變。突變的密碼子編碼不同的氨基酸，導(dǎo)致一種氨基酸殘基取代另一種氨基酸殘基，這樣的突變可能對(duì)蛋白質(zhì)的功能不產(chǎn)生任何影響或影響微乎其微，也可能產(chǎn)生災(zāi)難性的影響而帶來(lái)分子病。突變的密碼子變?yōu)榻K止密碼子或相反。38目前三十八頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)(2)移碼突變（frame-shiftmutation）又稱移框突變，是指一個(gè)蛋白質(zhì)基因的編碼區(qū)發(fā)生的一個(gè)或多個(gè)核苷酸（非3的整數(shù)倍）的缺失和插入。由于遺傳密碼是由3個(gè)核苷酸構(gòu)成的三聯(lián)體密碼，因此，這樣的突變將會(huì)導(dǎo)致翻譯的閱讀框架發(fā)生改變，致使插入點(diǎn)或缺失點(diǎn)下游的氨基酸序列發(fā)生根本性的變化，但也可能會(huì)提前引入終止密碼子而使多肽鏈被裁短。移碼突變對(duì)蛋白質(zhì)功能的影響取決于插入點(diǎn)或缺失點(diǎn)于起始密碼子的距離。39目前三十九頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)a.缺失（deletion）/插入（insertion）DNA鏈上一個(gè)或一段核苷酸的消失或加入。40目前四十頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)移碼突變：

例如在E.coli的lacl基因中發(fā)現(xiàn)一種4個(gè)堿基序列(CTGG)在野生型中連續(xù)重復(fù)了3次。J.Miller等人研究了這個(gè)基因突變熱點(diǎn)（hotSpots）產(chǎn)生的原因。發(fā)現(xiàn)某些熱點(diǎn)是由重復(fù)序列引起的。所謂熱點(diǎn)即一個(gè)基因中比其他位點(diǎn)更容易發(fā)生突變的位點(diǎn)。由于插入或缺失突變引起DNA的閱讀框（ORF）發(fā)生改變，從而產(chǎn)生不同蛋白質(zhì)的過(guò)程。41目前四十一頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)b.倒位(inversion)或轉(zhuǎn)位（translocation）DNA重組使其中一段核苷酸倒置，或從一處遷移到另一處。c.雙鏈斷裂42目前四十二頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)2.突變后果（1）致死性:突變發(fā)生在對(duì)生命至關(guān)重要的基因上，可導(dǎo)致個(gè)體或細(xì)胞的死亡。43目前四十三頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)致死突變：嚴(yán)重影響生物體生活力，導(dǎo)致個(gè)體死亡的突變?？煞譃轱@性致死突變（雜合態(tài)即可致死）和隱性致死突變（純合態(tài)才致死）。44目前四十四頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)（2）基因功能的改變突變是某些疾病的發(fā)病基礎(chǔ)，包括遺傳病、腫瘤及有遺傳傾向的病。有些已知其遺傳缺陷所在。但大多數(shù)尚在研究中。突變影響生物的代謝過(guò)程，導(dǎo)致一個(gè)特定生化功能的改變或喪失。45目前四十五頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)突變導(dǎo)致生物體外觀上可見的形態(tài)結(jié)構(gòu)的改變。例如果蠅的紅眼→白眼突變：46目前四十六頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)例:UVB所致的基因突變

UVB:

290-320nm由于修復(fù)系統(tǒng)的缺陷或偶發(fā)的錯(cuò)誤修復(fù)，則會(huì)導(dǎo)致某些基因突變，使得角質(zhì)形成細(xì)胞的細(xì)胞周期的調(diào)控出現(xiàn)異常，進(jìn)一步發(fā)生克隆性增生和永生化生長(zhǎng)而導(dǎo)致皮膚癌的發(fā)生。47目前四十七頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)管理基因(caretakergenes):執(zhí)行DNA的損傷修復(fù)，維持基因組的完整性。如著色性干皮病的修復(fù)基因XPA→XPF?？撮T基因(gatekeepergenes):控制細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)，調(diào)控細(xì)胞的增殖、分化和凋亡。如p53、patched基因和ras等。皮膚癌的發(fā)生與看門基因突變關(guān)系密切。48目前四十八頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)

著色性干皮病（xerodermapigmentosis，XP）是一種切除修復(fù)有缺陷的遺傳性疾病。在研究其發(fā)病機(jī)制時(shí)，發(fā)現(xiàn)一些相關(guān)的基因，稱為XPA、XPB、XPC等。這些基因的表達(dá)產(chǎn)物起辨認(rèn)和切除損傷DNA作用的。XP病人是由于XP基因有缺陷，不能修復(fù)紫外線照射引起的DNA損傷，因此易發(fā)生皮膚癌。49目前四十九頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)p53當(dāng)UVB損傷DNA造成p53突變后，突變型p53因失去了對(duì)細(xì)胞周期的正常調(diào)控，使得損傷的DNA繼續(xù)復(fù)制，從而提高了染色體畸變的偶發(fā)率和遺傳的不穩(wěn)定性，角質(zhì)形成細(xì)胞極易發(fā)生克隆增生和惡性轉(zhuǎn)化。50目前五十頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)（3）突變導(dǎo)致基因型改變:

這種突變只有基因型的改變，而沒(méi)有可察覺(jué)的表型改變。多態(tài)性

(polymorphism)：是用來(lái)描述個(gè)體之間的基因型差別現(xiàn)象。利用DNA多態(tài)性分析技術(shù)，可識(shí)別個(gè)體差異和種、株間差異?？刂埔恍┐我誀罨蚣词拱l(fā)生突變，也不會(huì)影響生物的正常生理活動(dòng)，仍能保持其正常的生活力和繁殖力，為自然選擇保留下來(lái)。51目前五十一頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)

對(duì)生物個(gè)體而言，基因突變的影響不外乎以下四種：產(chǎn)生輕微的、不易被察覺(jué)的有害或有利的生物學(xué)效應(yīng)，或者形成生物群體的遺傳多態(tài)性；產(chǎn)生不利于個(gè)體生存或發(fā)育，但可遺傳的生物學(xué)效應(yīng)，導(dǎo)致遺傳學(xué)疾?。划a(chǎn)生有利于個(gè)體生存和發(fā)育，且可遺傳的生物學(xué)效應(yīng)，促使生物進(jìn)化；產(chǎn)生致死性突變，導(dǎo)致生物個(gè)體在發(fā)育過(guò)程中死亡，因而不將突變傳遞給后代。52目前五十二頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)突變是進(jìn)化、分化的分子基礎(chǔ): 進(jìn)化過(guò)程是突變的不斷發(fā)生所造成的。沒(méi)有突變就沒(méi)有今天的五彩繽紛的世界。遺傳學(xué)家認(rèn)為：沒(méi)有突變就不會(huì)有遺傳學(xué)。 大量的突變都屬于由遺傳過(guò)程自然發(fā)生的，叫自發(fā)突變或自然突變（spontaneousmutation）。53目前五十三頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)3.突變的原因（1）自發(fā)突變（spontaneousmutations）由內(nèi)在因素引起的突變稱為自發(fā)突變。自發(fā)點(diǎn)突變自發(fā)移碼突變54目前五十四頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)由外在因素引發(fā)的突變。主要有堿基類似物、烷基化試劑、脫氨基試劑、羥胺等各種誘變劑。每一種誘變劑有其對(duì)應(yīng)的特異性（如對(duì)G-C，A-T轉(zhuǎn)換）和對(duì)特定的突變位點(diǎn)的偏好，例如：甲磺酸乙酯（EMS）和紫外線（UV）“偏好”G-C，A-T轉(zhuǎn)換，黃曲霉素B1（AFB1）則偏好于C-G，A-T顛換。誘變機(jī)制：誘變劑通過(guò)3種機(jī)制誘發(fā)突變：取代DNA中的一個(gè)堿基；改變一個(gè)堿基使之發(fā)生錯(cuò)配；破壞一個(gè)堿基使之在正常情況下無(wú)法配對(duì)。（2）誘發(fā)突變（inducedmutations）55目前五十五頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)誘發(fā)突變與人類的癌癥黃曲霉素（AFB）引起肝癌，紫外線（UV）照射會(huì)導(dǎo)致皮膚癌。腫瘤抑制基因是一種編碼抑制腫瘤形成的蛋白質(zhì)基因。如果發(fā)生突變則會(huì)致癌。對(duì)南非和東亞肝癌病人的P53基因的分析發(fā)現(xiàn)，AFB特異性誘導(dǎo)G-T顛換，引起P53發(fā)生突變，而在同一地區(qū)的肺癌、腸癌和乳腺癌的病人中未發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象。56目前五十六頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)黃曲霉素B1（aflatoxinB1，AFB1）一種很強(qiáng)的致癌劑。在鳥嘌呤N-7位置上形成一加成復(fù)合物后產(chǎn)生無(wú)嘌呤位點(diǎn)。修復(fù)要求SOS系統(tǒng)參與。SOS越過(guò)無(wú)嘌呤位點(diǎn)并在這些位點(diǎn)對(duì)應(yīng)處選擇性插入腺嘌呤，使鳥嘌呤殘基脫嘌呤的試劑偏向于產(chǎn)生G-C，T-A顛換。57目前五十七頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)現(xiàn)代生活環(huán)境使人可能接觸各種各樣藥品、化妝品、食物防腐劑、殺蟲劑、工業(yè)用試劑、污染物等，其中很多化合物已被證明具有致癌性質(zhì)。研究表明在175種已知的致癌劑中，有157種是誘變劑。這些物質(zhì)是通過(guò)誘導(dǎo)體細(xì)胞突變而致癌的。例如食物防腐劑AF-2。食物熏蒸劑二溴乙烯、抗血吸蟲藥物、多種染發(fā)添加劑以及工業(yè)化合物氯乙烯等都具致癌性。58目前五十八頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)有害物質(zhì)富集例:DDT在水環(huán)境中存在量?jī)H為3×10-6ppm(mg/L)的時(shí)候，當(dāng)它進(jìn)入浮游動(dòng)物體內(nèi)就被富集為0.04ppm；浮游動(dòng)物被小魚吃了，小魚體內(nèi)DDT富集量就變?yōu)?.5ppm；當(dāng)小魚被大魚吃了，大魚體內(nèi)DDT富集量就升高為2ppm；當(dāng)大魚被鷹吃了，鷹體內(nèi)DDT富集量就變?yōu)?5ppm，DDT濃度整整富集了1000萬(wàn)倍。如果人吃了魚或鷹，那么人體內(nèi)DDT富集量更是高得可怕。會(huì)引起突變“低劑量、長(zhǎng)期暴露的蓄積作用”59目前五十九頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)60目前六十頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)野生型等位基因：將自然界中普遍出現(xiàn)或指定實(shí)驗(yàn)用的某一品系的性狀作為“野生型”或“正?！钡男誀睿c這種性狀相關(guān)的等位基因稱為野生型等位基因。突變型等位基因：任何不同于野生型等位基因的相同座位的基因稱為突變型等位基因。正向突變：從野生型等位基因變?yōu)橥蛔冃偷任换?。回?fù)突變：從突變型等位基因變?yōu)橐吧偷任换颉?1目前六十一頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)突變的多方向性和復(fù)等位基因一個(gè)基因內(nèi)有很多突變位點(diǎn)，所以，一個(gè)基因的突變也有多方向性，從而導(dǎo)致一個(gè)基因可以有兩個(gè)以上的等位形式——復(fù)等位基因。62目前六十二頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)第三節(jié)DNA的修復(fù)63目前六十三頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)為了保證遺傳信息的高度穩(wěn)定性，生物細(xì)胞在進(jìn)化過(guò)程中形成了一系列多步驟的修復(fù)機(jī)制。目前對(duì)DNA損傷和修復(fù)的研究還不多，僅限于輻射－生物反應(yīng)方面。64目前六十四頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)一.錯(cuò)配修復(fù)一旦在DNA復(fù)制過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)配，細(xì)胞能夠通過(guò)準(zhǔn)確的錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)識(shí)別新合成鏈中的錯(cuò)配并加以校正，DNA子鏈中的錯(cuò)配幾乎完全能被修正，充分反映了母鏈序列的重要性。因此，錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)對(duì)DNA復(fù)制忠實(shí)性有很大的貢獻(xiàn)。65目前六十五頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)錯(cuò)配修復(fù)可以糾正幾乎所有的錯(cuò)配。此外對(duì)于對(duì)于插入或刪除引起的DNA遺傳信息的改變也有作用。錯(cuò)配修復(fù)是以底物鏈上的信息為模板進(jìn)行的，因此這個(gè)系統(tǒng)有區(qū)分底物鏈和新合成鏈的機(jī)制，細(xì)胞通過(guò)識(shí)別DNA鏈的甲基化狀態(tài)來(lái)區(qū)分底物鏈和新合成的鏈。整個(gè)修復(fù)過(guò)程可以分為識(shí)別、切除和修補(bǔ)等步驟。66目前六十六頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)Dam甲基化酶使母鏈位于5’GATC序列中腺甘酸的N6位甲基化；一旦復(fù)制叉通過(guò)復(fù)制起始位點(diǎn)，母鏈就會(huì)再開始DNA合成前的幾秒至幾分鐘內(nèi)被甲基化；此后，只要兩條DNA鏈上堿基配對(duì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)“保存母鏈，修正子鏈”的原則，找出錯(cuò)誤堿基所在的DNA鏈，并在對(duì)應(yīng)于母鏈甲基化腺苷酸上游鳥苷酸的5‘位置切口子鏈，再根據(jù)錯(cuò)配堿基相對(duì)于DNA切口的方位啟動(dòng)修復(fù)途徑，合成新的子鏈DNA片段。67目前六十七頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)DNA的半甲基化修復(fù)機(jī)制：錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)GATCsequencesaretargetsfortheDammethylaseafterreplication.Duringtheperiodbeforethismethylationoccurs,thenonmethylatedstrandisthetargetforrepairofmismatchedbases.68目前六十八頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)1.堿基切除修復(fù)（base-exciserepair，BER）一些堿基在自發(fā)或誘變下會(huì)發(fā)生脫酰胺，然后改變配對(duì)性質(zhì)，造成氨基轉(zhuǎn)換突變。腺嘌呤變?yōu)榇吸S嘌呤與胞嘧啶配對(duì)；鳥嘌呤變?yōu)辄S嘌呤與胞嘧啶配對(duì)；胞嘧啶變?yōu)槟蜞奏づc腺嘌呤配對(duì)；二.切除修復(fù)69目前六十九頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)BER可以去除因脫氨基或堿基丟失，無(wú)氧射線輻射或內(nèi)源性物質(zhì)引起的環(huán)氮類的甲基化等因素產(chǎn)生的DNA損傷。BER是維持DNA穩(wěn)定的重要修復(fù)方式，其步驟是N-糖苷鍵水解，從而切除發(fā)生變化的堿基。堿基釋放過(guò)程是由DNA糖苷酶催化的。70目前七十頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)胞嘧啶去氨基生成尿嘧啶71目前七十一頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)如果復(fù)制發(fā)生就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)突變72目前七十二頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)糖甘水解酶識(shí)別改變了的堿基，把堿基從N-β-糖苷鍵處切下來(lái)，在DNA鏈上形成去嘌呤或去嘧啶位點(diǎn)，統(tǒng)稱為AP位點(diǎn)。73目前七十三頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)由AP磷酸內(nèi)切酶將受損核甘酸的糖甘-磷酸鍵切開74目前七十四頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)DNA連接酶連接利用DNA聚合酶I切除損傷部位，補(bǔ)上核苷酸75目前七十五頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)2.核苷酸切除修復(fù)（nucleotideexciserepair,NER）當(dāng)DNA鏈上相應(yīng)位置的核苷酸發(fā)生損傷，導(dǎo)致雙鏈之間無(wú)法形成氫鍵，則由NER負(fù)責(zé)修復(fù)。NER的關(guān)鍵特征是對(duì)損傷的DNA鏈的兩端進(jìn)行切割。NER可以修復(fù)UV照射形成的嘧啶二聚體以外，還能消除體內(nèi)產(chǎn)生的各種嘌呤和嘧啶加合物。NER在已研究過(guò)的真核生物中都很相似，說(shuō)明其在進(jìn)化過(guò)程中高度保守。76目前七十六頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)1）通過(guò)特異的核酸內(nèi)切酶識(shí)別損傷部位；2）由酶的復(fù)合物在損傷的兩邊切除幾個(gè)核苷酸；3）DNA聚合酶以母鏈為模板復(fù)制合成新子鏈；4）DNA連接酶將切口補(bǔ)平。77目前七十七頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)識(shí)別損傷部位損傷的兩邊切除幾個(gè)核苷酸（核酸外切酶）DNA聚合酶以母鏈為模板復(fù)制合成新子鏈DNA連接酶將切口補(bǔ)平78目前七十八頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)切除修復(fù)(excisionrepair)“切－補(bǔ)－切－封”79目前七十九頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)

切除修復(fù)（excisionrepair）系統(tǒng)在幾種酶的協(xié)同作用下，先在損傷的任一端打開磷酸二酯鍵，然后外切掉一段寡核苷酸；留下的缺口由修復(fù)性合成來(lái)填補(bǔ)，再由連接酶連接。由于這些酶的作用不需可見光激活，也叫暗修復(fù)。切除修復(fù)不僅能消除由紫外線引起的損傷，也能消除由電離輻射和化學(xué)誘變劑引起的其他損傷。切除修復(fù)一般發(fā)生在下一輪DNA復(fù)制之前，又稱復(fù)制前復(fù)制。80目前八十頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)三.直接（回復(fù)）修復(fù)

直接修復(fù)只指不需要移去任何堿基或核苷酸就可以將損傷逆轉(zhuǎn)到正常狀態(tài)的修復(fù)?？煞譃橐韵聨追N：1）光復(fù)活

酶學(xué)光復(fù)活過(guò)程是修復(fù)UV導(dǎo)致的環(huán)丁烷嘧啶二聚體的直接機(jī)制，這種修復(fù)具有高度的專一性。81目前八十一頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)光修復(fù)（photoreactivation）——（主要對(duì)胸腺嘧啶二聚體而言）修復(fù)機(jī)制：在可見光（300~600nm）活化之下，由光復(fù)活酶（photoreactivatingenzyme，

PR）催化胸腺嘧啶二聚體分解為單體。參與的酶：光復(fù)活酶（PR）82目前八十二頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)

光復(fù)活酶修復(fù)：波長(zhǎng)400nm可見光激活83目前八十三頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)

光復(fù)活是針對(duì)紫外線引起DNA損傷而形成的胸腺嘧啶二聚體，在損傷部位進(jìn)行修復(fù)的修復(fù)途徑。光復(fù)活作用在可見光的活化下，由光復(fù)活酶（PR)，又稱光解酶催化胸腺嘧啶二聚體分解成為單體。PR酶先與DNA鏈上的胸腺嘧啶二聚體結(jié)合成復(fù)合物；復(fù)合物以某種方式吸收可見光，并利用光能切斷二聚體之間的兩個(gè)C-C鍵，使胸腺嘧啶二聚體變?yōu)閮蓚€(gè)單體，恢復(fù)正常，而后PR酶就從DNA上解離下來(lái)。84目前八十四頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)

過(guò)去認(rèn)為，光復(fù)活酶存在于細(xì)菌和低等真核生物體內(nèi)。研究發(fā)現(xiàn)在鳥類和有袋類中也有存在。B．M．Sutherland（1974）報(bào)道，在人類白細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)光復(fù)活酶。隨后發(fā)現(xiàn)存在于人類的成纖維細(xì)胞和淋巴細(xì)胞中。說(shuō)明這種酶在生物界分布廣泛，這一修復(fù)機(jī)制在哺乳動(dòng)物中也起重要作用。在E．coli中，光復(fù)活酶（471aa）是由Phr基因編碼，酶在暗處不能起作用，還需要其他的酶來(lái)修復(fù)UV損傷。在植物和果蠅中也發(fā)現(xiàn)能逆轉(zhuǎn)6-4光生成物的光解酶。光復(fù)活的修復(fù)功能雖然普遍存在，但主要是原核生物中的一種修復(fù)方式。85目前八十五頁(yè)\總數(shù)九十四頁(yè)\編于十二點(diǎn)2）單鏈斷裂修復(fù)

DNA單鏈斷裂是損傷的一種常見形式，其中有一部分單鏈斷裂是通過(guò)DNA連接酶的簡(jiǎn)單重接而修復(fù)的。

DNA連接酶能催化DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中的一條鏈上缺口處的5’磷酸末端與相鄰的3’羥基末端形成3‘，5’-磷酸二酯鍵，連接需要的能量來(lái)自NAD+（E.coi