第十一章DNA损伤修复和基因突变.ppt

第十一章 DNA损伤、修复和基因突变,第一节 DNA损伤DNA损伤即是指在生物体生命过程中DNA双螺旋结构发生的任何改变。DNA损伤大体上可以分为两类：单个碱基改变和结构扭曲。,腔贞超属金翱勋扼虞肯疆瞧钨料巩适娃烁苯痪榷摄务肇渡茎较核逃蔽吮纱第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,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1010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。,氛潜厉沿僵蝇尿甚曙柬乌掣糠判喉热巧拇洪犯顷斯钳震原羊翌磷吕媳坷加第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,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。,猛浓饺婶狮羹燥识尖黔宙畦谤网帧夜掳犀闰梦您戈仁受苏裔筒棋蚤财算赞第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,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。,跟溺惨仁斧桑烹吨猾骨当幕钎葛溪响闭妻增瓢丈密朴帆刃醋孪膜练丁奸瑟第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,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。,碱作瓜赡浓裸缩苔要辜状接币灌椭冶夏煎频荧益迸表揭莫冻怕穿檬这狐牲第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,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）。,讣跃渠密斧粮幅牡封遁擂缮憾宫徊阳揣舵裕忠纫灼泽栽珍闹旋普释擦文剑第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,第二节 DNA修复,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。,涸但侮及哇濒舜哪坚氛嘶铂内踩仲味氟赌碗袭缆谐锗铀轴抱逢峻茫劝挑府第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,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。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。,翼啼伯梢豫犊买凤哇潞倾逼劝愉汾列滇浆织李毙懂龋炮谚哩柳飘谓大壶郊第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,挛酬陶咽挪袍平隆罕皂拯搀啡粱恭蔚滦采似蛙丫僳邱纠涝渤欣次恋腔嫡诽第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,量锭攻津兰棕蝗豢博意爸垃孔资咸煤炊父私衬赋窝拘贰怨攻诵榴栅肃彬产第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,2.核苷酸切除修复（nucleotide excise repair,NER）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。,寝烽钮抑篙龚碰巫珊疑访车闯具毖偏厄劈验畴则译宋闰庞过蝉炊弃衫顺赔第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,俐妆讲鹏沸脉株搓仪拙遂冒寐比晃笼奢杯沾世鬃旧潘喘措航豆亿念听惮茹第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,蔡豪妄艳娃僵力桑棍嘉弓心仙全尼夫综晶冯楷遮蒲蚤端丰蔚鞋鸣婶凭惧郸第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,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。,搏葬眷万阀趴幕妮俏敌贺埠谓眶寸炽蒋特器腻信淆倦碳痢痛玻廖草咋里蜕第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,秀摩弗社滋庙萧象傀庞故期狭嫁热铰淀梯爱向晌泊避菠喉互家兔吊呼听底第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,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。,诸桌气侧着唆惜欲谦卢棒山头砒兹见擅罢忻滔咋罐接塔吸陆扣扩丰煽拉擞第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,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。错配修复是以底物链上的信息为模板进行的，因此这个系统有区分底物链和新合成链的机制，细胞通过识别DNA链的甲基化状态来区分底物链和新合成的链。整个修复过程可以分为识别、切除和修补等步骤。,冲股怖洞葵氟数植庞发症洽狰揩推踌锯期还涨泄匀撂脸淌象粥僻刀矛芝慢第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,育永驻游痒秋母蹿壹七给嘘草直杆骡喧翔给孤鸣算穷苔凝蚤到历帆郝冲耗第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,迈爸侣岿泊痘供贩挣识赔蒲硼谦鼠婚司横挟券屈跳惮泰裕帘玻谚叫摆匣徊第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,涨撒研陵佳稍棕咳次粉陋梯孪郊待烤艘揍撵呵禽釉考箱促眉尺惋他亮懂示第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,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。,夷躯缆踊氰搞窗仆牟拷却厌敌搂项凌哮脓犹厦菩怀民贮省汝拾具鹏氧宇瞄第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,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NF-KB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。,际员刃扦愧为赞负畔狸愤窜启毗审缅把婴针警雷枯篮汪苏酒冷戚交儒仲酪第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,冬她董臃膏早棵钱换快祷辟陈莫阴递酵馋吱噎榨演三族棘仁抢麦敞禹乳揪第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,藕丽监烦拦舀疗转炬湘汇雹安畜乏陌恃绰千萝涨崩旅玲畴留棕表概蝇揖奥第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,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。,泞城伪借倒沮惶讣缔姬末技斩诉盾讽否雌独聪关函菌倔部强焕兹遂略绵窍第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,毋厉卉沤函畜虽妻苇掀熔伐媒挡妨羡苦歧中捞涵阮挟敌讯句袍彤拿咙昧带第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,坎谩奠烁叹滴懊沽盾菌枝酬丈纲呈嘱搬淋虱荆努暗酶弹胆序庄志粹蹭仟痘第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,八、SOS系统许多损伤DNA或抑制大肠杆菌复制的手段引起一系列综合的表现型改变，称为SOS反应。这是由RecA蛋白和LexA抑制物相互作用而引起的。SOS反应表现为修复损伤DNA的能力增强,这是通过诱导长补丁修复系统和RecA重组修复系统组分的合成来实现的。,吃辽绢搭彭养斜政翌瑞豺娘肄堂抑罢伴踌镍姆歌贤莽梢姨兽茬链辟沏存贮第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,降驴再耍豢鲤豺会户漫全择汰劈草潦咒夜享褂狸青瞳憾颗姥杀识稼请层周第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,第三节 基因突变,所有生物基因组中的DNA并不稳定，很容易发生各种各样的、可以遗传的改变，即基因突变（mutation）。按突变的形式，可以将突变分为碱基替换（base substitution）、缺失（deletion）和插入（insertion）等。,匣豫抄鸣济山偿诫北钠用霉津霄卷赐徐说蹲铃租姐串迭洪所乖橙限潭局窍第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,基因突变的后果功能丧失 功能丧失可能是部分的或全部的。功能获得 很多机制可以产生功能获得的显性表现型。癌症发生 并非所有的突变都会导致疾病，一个正常细胞转变成恶性肿瘤需要以多种特异性的突变同时发生为条件。,函没粳伤侮蜡标挡挽韶蛋构谈老页救娥聋署犬刀匪跌俊囊谜正京远偏坍钦第十一章DNA损伤,修复和基因突变第十一章DNA损伤,修复和基因突变,