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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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）
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）
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
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
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
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
5 Uracil o H Glycosylase Missing base
Glycosylase H Lyase ENH