课件：第十三章基因突变与DNA损伤修复.ppt

第十三章第十三章第十三章第十三章 基因突变与基因突变与基因突变与基因突变与 DNADNA损伤修复损伤修复损伤修复损伤修复 第一节第一节第一节第一节 基因突变的相关概念基因突变的相关概念基因突变的相关概念基因突变的相关概念 一、突变的概念一、突变的概念一、突变的概念一、突变的概念 突变突变突变突变 ( (mutation) :mutation) :基因结构的改变，导致表型的改变的变化基因结构的改变，导致表型的改变的变化基因结构的改变，导致表型的改变的变化基因结构的改变，导致表型的改变的变化 突变体突变体突变体突变体 ( (mutant)mutant)：具有突变表型的细胞或个体具有突变表型的细胞或个体具有突变表型的细胞或个体具有突变表型的细胞或个体 正向突变正向突变正向突变正向突变 ( (forward mutation)forward mutation)：偏离野生型性状的突变偏离野生型性状的突变偏离野生型性状的突变偏离野生型性状的突变 反向突变反向突变反向突变反向突变 ( (back mutation)back mutation)：由偏离的性状回复为野生型性状的由偏离的性状回复为野生型性状的由偏离的性状回复为野生型性状的由偏离的性状回复为野生型性状的 突变突变突变突变 自发突变自发突变自发突变自发突变 ( (spontaneous mutation)spontaneous mutation)：在自然条件下产生的突变在自然条件下产生的突变在自然条件下产生的突变在自然条件下产生的突变 诱发突变诱发突变诱发突变诱发突变 ( (induced mutationinduced mutation）：）：）：）： 机体在诱发环境下产生的突变机体在诱发环境下产生的突变机体在诱发环境下产生的突变机体在诱发环境下产生的突变 生化突变生化突变生化突变生化突变 ( (biochemical mutationbiochemical mutation）：）：）：）： 使机体的代谢过程发生改变使机体的代谢过程发生改变使机体的代谢过程发生改变使机体的代谢过程发生改变 或丧失的突变或丧失的突变或丧失的突变或丧失的突变 无效突变无效突变无效突变无效突变 ( (null mutaion)null mutaion)：完全丧失原有基因功能的突变完全丧失原有基因功能的突变完全丧失原有基因功能的突变完全丧失原有基因功能的突变 渗漏突变渗漏突变渗漏突变渗漏突变 ( (leaky mutation)leaky mutation) ：部分丧失原有基因功能的突变：部分丧失原有基因功能的突变：部分丧失原有基因功能的突变：部分丧失原有基因功能的突变 致死突变致死突变致死突变致死突变 ( (lethal mutation) lethal mutation) ：影响生物体的生活力，导致个体死影响生物体的生活力，导致个体死影响生物体的生活力，导致个体死影响生物体的生活力，导致个体死 亡的突变亡的突变亡的突变亡的突变 条件致死突变条件致死突变条件致死突变条件致死突变 ( (conditional lethal mutation)conditional lethal mutation)：在给定的某种条件在给定的某种条件在给定的某种条件在给定的某种条件 下可以存活，如果缺少这种条件就会致死的突变下可以存活，如果缺少这种条件就会致死的突变下可以存活，如果缺少这种条件就会致死的突变下可以存活，如果缺少这种条件就会致死的突变 二、突变类型二、突变类型二、突变类型二、突变类型 1. 1.突变发生的突变发生的突变发生的突变发生的 细胞类型细胞类型细胞类型细胞类型 体细胞突变体细胞突变体细胞突变体细胞突变 ( (somatic mutation)somatic mutation) Clone Clone：无性繁殖。无性繁殖。无性繁殖。无性繁殖。 生殖细胞突变生殖细胞突变生殖细胞突变生殖细胞突变 ( (germinal mutation)germinal mutation) 2. 2.突变突变突变突变 的表型的表型的表型的表型 : : (1) (1)形态突变形态突变形态突变形态突变 morphological mutaion morphological mutaion (2) (2)生化突变生化突变生化突变生化突变 biochemical mutaionbiochemical mutaion (3) (3)失去功能突变失去功能突变失去功能突变失去功能突变 loss-of-function mutationloss-of-function mutation (4) (4)获得功能突变获得功能突变获得功能突变获得功能突变 gain-of-function mutationgain-of-function mutation (5) (5)致死突变致死突变致死突变致死突变 lethal mutaionlethal mutaion (6) (6)条件致死突变条件致死突变条件致死突变条件致死突变 conditional lethal mutaion conditional lethal mutaion 第二节第二节第二节第二节 基因突变的分子基础基因突变的分子基础基因突变的分子基础基因突变的分子基础 一、自发突变一、自发突变一、自发突变一、自发突变 ( (spontaneous mutation)spontaneous mutation) 自发突变可能由复制错误、自发突变可能由复制错误、自发突变可能由复制错误、自发突变可能由复制错误、DNADNA损伤和转座作用等引起。损伤和转座作用等引起。损伤和转座作用等引起。损伤和转座作用等引起。 1.DNA 1.DNA复制错误复制错误复制错误复制错误 ( (errors of DNA replication)errors of DNA replication) DNA DNA碱基有互变异构体，造成碱基有互变异构体，造成碱基有互变异构体，造成碱基有互变异构体，造成DNADNA复制过程中的复制过程中的复制过程中的复制过程中的 DNADNA错配错配错配错配 。 转换：转换：转换：转换： Purine Pu;Purine Pu;或者或者或者或者 Pyrimidine Py Pyrimidine Py 颠换：颠换：颠换：颠换： Pu Py; Pu Py; 或者或者或者或者 PyPuPyPu 移码突变：增加或减少几个碱基移码突变：增加或减少几个碱基移码突变：增加或减少几个碱基移码突变：增加或减少几个碱基, ,导致蛋白质翻译错位。导致蛋白质翻译错位。导致蛋白质翻译错位。导致蛋白质翻译错位。 缺失和重复：大片段碱基的缺失或重复，如缺失和重复：大片段碱基的缺失或重复，如缺失和重复：大片段碱基的缺失或重复，如缺失和重复：大片段碱基的缺失或重复，如E.coliE.coli乳糖发乳糖发乳糖发乳糖发 酵调节基因酵调节基因酵调节基因酵调节基因 laclac 中四碱基重复序列。中四碱基重复序列。中四碱基重复序列。中四碱基重复序列。 野生型野生型野生型野生型 : 5-: 5-GTGTCTGGCTGGCTGGCTGGCTGGCTGGC-3C-3 突变型突变型突变型突变型 FS5: 5-GTFS5: 5-GTCTGGCTGGCTGGCTGGCTGGCTGGCTGGC-3CTGGC-3 突变型突变型突变型突变型 FS2FS2: 5-: 5-GTCTGGCTGGC-3GTCTGGCTGGC-3 返回返回返回返回 二、诱发突变（二、诱发突变（二、诱发突变（二、诱发突变（ induced mutaioninduced mutaion） 多种理化因素都可以诱导多种理化因素都可以诱导多种理化因素都可以诱导多种理化因素都可以诱导DNADNA的突变的突变的突变的突变 1.1.诱变机制诱变机制诱变机制诱变机制 碱基类似物碱基类似物碱基类似物碱基类似物 eg. 5-BU eg. 5-BU 和和和和5-5-BrdUBrdU是胸腺嘧啶是胸腺嘧啶是胸腺嘧啶是胸腺嘧啶 ( (T)T)的结构的结构的结构的结构 类似物，酮式结构易与类似物，酮式结构易与类似物，酮式结构易与类似物，酮式结构易与A A配对；烯醇式结构易与配对；烯醇式结构易与配对；烯醇式结构易与配对；烯醇式结构易与GG配对。另有配对。另有配对。另有配对。另有 2-2-氨基嘌呤氨基嘌呤氨基嘌呤氨基嘌呤 (2-(2-AP, AAP, A类似物类似物类似物类似物 ) )、5- 5- 氟尿嘧啶、氟尿嘧啶、氟尿嘧啶、氟尿嘧啶、 5-5-氯尿嘧啶等。氯尿嘧啶等。氯尿嘧啶等。氯尿嘧啶等。 特异性错配特异性错配特异性错配特异性错配 eg.eg.烷化剂烷化剂烷化剂烷化剂 : : 甲磺酸乙酯甲磺酸乙酯甲磺酸乙酯甲磺酸乙酯 ( (EMS)EMS)、亚硝基胍亚硝基胍亚硝基胍亚硝基胍 ( ( NG)NG)、芥子气等。通过改变碱基结构使碱基错配。芥子气等。通过改变碱基结构使碱基错配。芥子气等。通过改变碱基结构使碱基错配。芥子气等。通过改变碱基结构使碱基错配。 如：如：如：如： G-C; G-C; 当当当当GG烷基化后可与烷基化后可与烷基化后可与烷基化后可与 T T配对，导致碱基转换。配对，导致碱基转换。配对，导致碱基转换。配对，导致碱基转换。 或者烷化剂使嘌呤脱落，造成转换、颠换、断裂或其他突变或者烷化剂使嘌呤脱落，造成转换、颠换、断裂或其他突变或者烷化剂使嘌呤脱落，造成转换、颠换、断裂或其他突变或者烷化剂使嘌呤脱落，造成转换、颠换、断裂或其他突变 嵌合剂的致突作用嵌合剂的致突作用嵌合剂的致突作用嵌合剂的致突作用 eg. . eg. .吖啶类染料吖啶类染料吖啶类染料吖啶类染料 : : 吖啶橙、吖啶黄素、原黄素等碱基对的类吖啶橙、吖啶黄素、原黄素等碱基对的类吖啶橙、吖啶黄素、原黄素等碱基对的类吖啶橙、吖啶黄素、原黄素等碱基对的类 似物，易造成移码突变。似物，易造成移码突变。似物，易造成移码突变。似物，易造成移码突变。 辐射诱导效应辐射诱导效应辐射诱导效应辐射诱导效应 (1) (1)紫外线紫外线紫外线紫外线 UV:UV:形成嘧啶二聚体，如形成嘧啶二聚体，如形成嘧啶二聚体，如形成嘧啶二聚体，如T T二聚体，二聚体，二聚体，二聚体， 同一条单链内同一条单链内同一条单链内同一条单链内 ，影响复制时与，影响复制时与，影响复制时与，影响复制时与 A A的配对，使复制中止；的配对，使复制中止；的配对，使复制中止；的配对，使复制中止；双链之间，影响双双链之间，影响双双链之间，影响双双链之间，影响双 链变性，并影响复制。链变性，并影响复制。链变性，并影响复制。链变性，并影响复制。 重复、缺失、移码突变重复、缺失、移码突变重复、缺失、移码突变重复、缺失、移码突变 (2) (2)电离辐射：如电离辐射：如电离辐射：如电离辐射：如 X-rayX-ray、可引起碱基的降解或脱落，可引起碱基的降解或脱落，可引起碱基的降解或脱落，可引起碱基的降解或脱落，A A变成变成变成变成 H;CH;C 变成变成变成变成 T T，出现转换。出现转换。出现转换。出现转换。 物理物理物理物理 物理化学物理化学物理化学物理化学 生物化学生物化学生物化学生物化学 大分子损伤大分子损伤大分子损伤大分子损伤 黄曲霉的作用黄曲霉的作用黄曲霉的作用黄曲霉的作用 使鸟嘌呤使鸟嘌呤使鸟嘌呤使鸟嘌呤 GG脱落，脱落，脱落，脱落， SOSSOS修复引入修复引入修复引入修复引入 A, A, 造成突变。造成突变。造成突变。造成突变。 2.2.碱基替换的遗传效应碱基替换的遗传效应碱基替换的遗传效应碱基替换的遗传效应 ( ( ) ) 同义突变（同义突变（同义突变（同义突变（ samesense mutationsamesense mutation）不改变氨基酸的密不改变氨基酸的密不改变氨基酸的密不改变氨基酸的密 码子变化，与密码子的兼并性有关码子变化，与密码子的兼并性有关码子变化，与密码子的兼并性有关码子变化，与密码子的兼并性有关. . 如如如如GAU/GACAsp.GAU/GACAsp. ( ( ) ) 错义突变（错义突变（错义突变（错义突变（ missense mutationmissense mutation） 碱基替换的结果引起碱基替换的结果引起碱基替换的结果引起碱基替换的结果引起 氨基酸序列的改变氨基酸序列的改变氨基酸序列的改变氨基酸序列的改变 . . ( ( ) ) 无义突变（无义突变（无义突变（无义突变（ nonsense mutationnonsense mutation）编码区的单碱基突变编码区的单碱基突变编码区的单碱基突变编码区的单碱基突变 导致终止密码子导致终止密码子导致终止密码子导致终止密码子 ( (UAG/UGA/UAA)UAG/UGA/UAA)的形成的形成的形成的形成 , , 使使使使 mRNAmRNA的翻译提前的翻译提前的翻译提前的翻译提前 终止终止终止终止 , , 形成不完全的肽链形成不完全的肽链形成不完全的肽链形成不完全的肽链 . . 如镰刀型贫血症：血红蛋白如镰刀型贫血症：血红蛋白如镰刀型贫血症：血红蛋白如镰刀型贫血症：血红蛋白B B链链链链(146(146Aa)Aa)，6 6号氨基酸的替号氨基酸的替号氨基酸的替号氨基酸的替 换换换换, , 导致明显的表型症状。导致明显的表型症状。导致明显的表型症状。导致明显的表型症状。GluVal, GluVal, 若若若若Glu AspGlu Asp则影响较小则影响较小则影响较小则影响较小 。 形成原因：形成原因：形成原因：形成原因： 1. 1. 5-5-MeCMeC的存在，的存在，的存在，的存在， 5-5-甲基胞嘧啶甲基胞嘧啶甲基胞嘧啶甲基胞嘧啶 ( (MeC)MeC)脱氨基后变成脱氨基后变成脱氨基后变成脱氨基后变成 T, T, 使使使使G-CG-C部位部位部位部位 转变成转变成转变成转变成 A-TA-T部位；部位；部位；部位； 2. 2. 短的重复序列短的重复序列短的重复序列短的重复序列 的存在，容易配对错位，造成重复或缺失的存在，容易配对错位，造成重复或缺失的存在，容易配对错位，造成重复或缺失的存在，容易配对错位，造成重复或缺失 3. 3. 与与与与诱变剂类型诱变剂类型诱变剂类型诱变剂类型 有关，不同诱变剂出现不同的热点。有关，不同诱变剂出现不同的热点。有关，不同诱变剂出现不同的热点。有关，不同诱变剂出现不同的热点。 4. 4. 增变基因增变基因增变基因增变基因 ( (mutator gene)mutator gene)：该基因的突变会使整个基因组的突该基因的突变会使整个基因组的突该基因的突变会使整个基因组的突该基因的突变会使整个基因组的突 变频率增高，变频率增高，变频率增高，变频率增高， eg. eg. A. DNA A. DNA多聚酶基因，突变后使多聚酶的多聚酶基因，突变后使多聚酶的多聚酶基因，突变后使多聚酶的多聚酶基因，突变后使多聚酶的3 53 5校正功能降低校正功能降低校正功能降低校正功能降低 或丧失，使基因组突变频率增高；或丧失，使基因组突变频率增高；或丧失，使基因组突变频率增高；或丧失，使基因组突变频率增高； B. damB. dam基因，突变后使碱基的错配修复功能降低或丧失，使基因，突变后使碱基的错配修复功能降低或丧失，使基因，突变后使碱基的错配修复功能降低或丧失，使基因，突变后使碱基的错配修复功能降低或丧失，使 基因组突变频率增高。基因组突变频率增高。基因组突变频率增高。基因组突变频率增高。 五五五五 动态突变（动态突变（动态突变（动态突变（ dynamic mutationdynamic mutation） DNADNA序列中由于寡核苷酸拷贝数目的变化，引起生物表型序列中由于寡核苷酸拷贝数目的变化，引起生物表型序列中由于寡核苷酸拷贝数目的变化，引起生物表型序列中由于寡核苷酸拷贝数目的变化，引起生物表型 改变的突变，称为动态突变。动态突变通常是由三联改变的突变，称为动态突变。动态突变通常是由三联改变的突变，称为动态突变。动态突变通常是由三联改变的突变，称为动态突变。动态突变通常是由三联 体密码子重复数目的增加而形成的。体密码子重复数目的增加而形成的。体密码子重复数目的增加而形成的。体密码子重复数目的增加而形成的。 X X脆性染色体综合症是由于在脆性染色体综合症是由于在脆性染色体综合症是由于在脆性染色体综合症是由于在X X染色体染色体染色体染色体 P27.3P27.3位置上位置上位置上位置上 CGGCGG拷拷拷拷 贝数目增加到贝数目增加到贝数目增加到贝数目增加到 200200以上，引起基因的改变，形成痕迹很以上，引起基因的改变，形成痕迹很以上，引起基因的改变，形成痕迹很以上，引起基因的改变，形成痕迹很 重的染色体，突变的部分很容易被打断，所以被称为重的染色体，突变的部分很容易被打断，所以被称为重的染色体，突变的部分很容易被打断，所以被称为重的染色体，突变的部分很容易被打断，所以被称为 是脆性染色体。是脆性染色体。是脆性染色体。是脆性染色体。 Fig 6.11a The fragile X and a normal X Fig 6.11a The fragile X and a normal X chromosome from a female (left), and the chromosome from a female (left), and the fragile X and a normal Y chromosome from fragile X and a normal Y chromosome from a male (right).a male (right). 2003 John Wiley and Sons Publishers Credit: From Richards and Sutherland, Trends in Genetics, vol. 8(7), p. 249, 1992. Photo courtesy Grant Sutherland. 脆性脆性脆性脆性 X X综合症为综合症为综合症为综合症为 X X连锁遗传连锁遗传连锁遗传连锁遗传 ，出现几率在男婴中为，出现几率在男婴中为，出现几率在男婴中为，出现几率在男婴中为 1/25001/2500，常由表型正常但带，常由表型正常但带，常由表型正常但带，常由表型正常但带 有一个主要成因可能是因有一个主要成因可能是因有一个主要成因可能是因有一个主要成因可能是因 为为为为CGGCGG三核苷片段重复数三核苷片段重复数三核苷片段重复数三核苷片段重复数 目的变化。目的变化。目的变化。目的变化。 三联体密码子的重复与疾病三联体密码子的重复与疾病三联体密码子的重复与疾病三联体密码子的重复与疾病 疾疾疾疾 病病病病 密码子密码子密码子密码子 正常拷贝正常拷贝正常拷贝正常拷贝 患者拷贝患者拷贝患者拷贝患者拷贝 脊髓肌肉萎缩症脊髓肌肉萎缩症脊髓肌肉萎缩症脊髓肌肉萎缩症 CAG(gln) 11-33 40-62CAG(gln) 11-33 40-62 亨廷顿症亨廷顿症亨廷顿症亨廷顿症 CAG(gln) 11-34 42-100CAG(gln) 11-34 42-100 X X脆性染色体脆性染色体脆性染色体脆性染色体 CGG(arg) 6-54 250-4000CGG(arg) 6-54 250-4000 强直型肌营养不良强直型肌营养不良强直型肌营养不良强直型肌营养不良 CTG(leu) 7-23 49-75CTG(leu) 7-23 49-75 小脑共济失调小脑共济失调小脑共济失调小脑共济失调 CAG(glu) 4-18 40-200CAG(glu) 4-18 40-200 第三节生物体对突变的修复机制第三节生物体对突变的修复机制第三节生物体对突变的修复机制第三节生物体对突变的修复机制 一一一一 光复活光复活光复活光复活 (photoreactivation)(photoreactivation) 1. 1. 概念：在可见光存在的条件下，在光复活酶作用下将概念：在可见光存在的条件下，在光复活酶作用下将概念：在可见光存在的条件下，在光复活酶作用下将概念：在可见光存在的条件下，在光复活酶作用下将UVUV引引引引 起嘧啶二聚体分解为单体的过程。起嘧啶二聚体分解为单体的过程。起嘧啶二聚体分解为单体的过程。起嘧啶二聚体分解为单体的过程。 2. 2. 条件：可见光条件：可见光条件：可见光条件：可见光 (300600(300600nm)nm)、PRPR酶、嘧啶二聚体酶、嘧啶二聚体酶、嘧啶二聚体酶、嘧啶二聚体 3. 3. 作用过程：作用过程：作用过程：作用过程： 光复活酶与光复活酶与光复活酶与光复活酶与 T=TT=T结合形成复合物结合形成复合物结合形成复合物结合形成复合物 ; ; 复合物吸收可见光切断复合物吸收可见光切断复合物吸收可见光切断复合物吸收可见光切断T=TT=T之间的之间的之间的之间的 C-CC-C共价键共价键共价键共价键 , ,使二聚体变成使二聚体变成使二聚体变成使二聚体变成 单体单体单体单体 ; ; 光复酶从光复酶从光复酶从光复酶从 DNADNA链解离链解离链解离链解离 . . * *光复活是原核生物中的一种主要修复形式。光复活是原核生物中的一种主要修复形式。光复活是原核生物中的一种主要修复形式。光复活是原核生物中的一种主要修复形式。 光复活过程已在细菌、酵母、光复活过程已在细菌、酵母、 原生动物、哺乳动物乃至人类细原生动物、哺乳动物乃至人类细 胞中发现。胞中发现。 二二二二 切除修复切除修复切除修复切除修复 1.1.概念概念概念概念 : :（核苷酸外切修复、暗修复）先在损伤的任何一端打开（核苷酸外切修复、暗修复）先在损伤的任何一端打开（核苷酸外切修复、暗修复）先在损伤的任何一端打开（核苷酸外切修复、暗修复）先在损伤的任何一端打开 磷酸二酯键，然后外切掉一段寡核苷酸；留下的缺口由修复磷酸二酯键，然后外切掉一段寡核苷酸；留下的缺口由修复磷酸二酯键，然后外切掉一段寡核苷酸；留下的缺口由修复磷酸二酯键，然后外切掉一段寡核苷酸；留下的缺口由修复 性合成来填补，再由连接酶将其连接起来。酶作用不需要光性合成来填补，再由连接酶将其连接起来。酶作用不需要光性合成来填补，再由连接酶将其连接起来。酶作用不需要光性合成来填补，再由连接酶将其连接起来。酶作用不需要光 的激活，但黑暗不是必要条件。的激活，但黑暗不是必要条件。的激活，但黑暗不是必要条件。的激活，但黑暗不是必要条件。 2.2.特点：消除由特点：消除由特点：消除由特点：消除由 UVUV引起的损伤，也能消除由电离辐射和化学诱引起的损伤，也能消除由电离辐射和化学诱引起的损伤，也能消除由电离辐射和化学诱引起的损伤，也能消除由电离辐射和化学诱 变剂引起的其他损伤。切除的片段可由几十到上万变剂引起的其他损伤。切除的片段可由几十到上万变剂引起的其他损伤。切除的片段可由几十到上万变剂引起的其他损伤。切除的片段可由几十到上万bpbp，分别分别分别分别 称短补丁修复、长补丁修复。称短补丁修复、长补丁修复。称短补丁修复、长补丁修复。称短补丁修复、长补丁修复。 3.3.过程：过程：过程：过程： 内切酶的作用在内切酶的作用在内切酶的作用在内切酶的作用在 DNADNA损伤的一端损伤的一端损伤的一端损伤的一端 , ,切开形成一个切口切开形成一个切口切开形成一个切口切开形成一个切口 ; ; 外切酶的作用将损伤部位切除外切酶的作用将损伤部位切除外切酶的作用将损伤部位切除外切酶的作用将损伤部位切除 ; ; 聚合酶的作用将切口补齐聚合酶的作用将切口补齐聚合酶的作用将切口补齐聚合酶的作用将切口补齐, ,留下一个切口留下一个切口留下一个切口留下一个切口 ; ; 连接酶的作用将连接酶的作用将连接酶的作用将连接酶的作用将 DNADNA连接形成完整的连接形成完整的连接形成完整的连接形成完整的 DNADNA链。链。链。链。 4.4.特异性切除修复特异性切除修复特异性切除修复特异性切除修复 E.coli E.coli 中明显的损伤，可在中明显的损伤，可在中明显的损伤，可在中明显的损伤，可在UvrAUvrA、 UvrB UvrB、 UvrC UvrC的作用下得的作用下得的作用下得的作用下得 以修复，但不明显的损伤需要特异性修复。以修复，但不明显的损伤需要特异性修复。以修复，但不明显的损伤需要特异性修复。以修复，但不明显的损伤需要特异性修复。 (1) (1)糖基化酶修复：如果碱基被共价修饰，糖基化酶可作用于糖基化酶修复：如果碱基被共价修饰，糖基化酶可作用于糖基化酶修复：如果碱基被共价修饰，糖基化酶可作用于糖基化酶修复：如果碱基被共价修饰，糖基化酶可作用于 C C -N-N糖苷键，使碱基释放，产生无碱基糖苷键，使碱基释放，产生无碱基糖苷键，使碱基释放，产生无碱基糖苷键，使碱基释放，产生无碱基( (AP)AP)位点位点位点位点 , , 再由再由再由再由 APAP内切酶内切酶内切酶内切酶 修复系统修复。修复系统修复。修复系统修复。修复系统修复。 (2) (2)APAP内切酶修复系统修复：也由内切酶修复系统修复：也由内切酶修复系统修复：也由内切酶修复系统修复：也由内切内切内切内切 、外切外切外切外切 、聚合聚合聚合聚合 和和和和连接连接连接连接 四四四四 种酶活性来完成，以修复种酶活性来完成，以修复种酶活性来完成，以修复种酶活性来完成，以修复APAP位点。位点。位点。位点。 * *以上两种修复过程都没有涉及到以上两种修复过程都没有涉及到以上两种修复过程都没有涉及到以上两种修复过程都没有涉及到DNADNA的重组的重组的重组的重组 , ,属于无误差的属于无误差的属于无误差的属于无误差的 修复修复修复修复 。 p221切除修复有两种情况切除修复有两种情况: 一一 是先补后切是先补后切 ,一是先切后补。一是先切后补。 一般认为先补后切比较合理一般认为先补后切比较合理 。 切除修复不仅能除去切除修复不仅能除去T=T,还还 可以除去可以除去 DNA上的其它损害上的其它损害 。 三三三三 重组修复重组修复重组修复重组修复 1.1.概念概念概念概念 : : 通过对通过对通过对通过对 DNADNA的复制和同源链的重组，来完成对损伤部位的复制和同源链的重组，来完成对损伤部位的复制和同源链的重组，来完成对损伤部位的复制和同源链的重组，来完成对损伤部位 的修复，又称复制后修复。的修复，又称复制后修复。的修复，又称复制后修复。的修复，又称复制后修复。 2.2.特点特点特点特点 : : 修复过程伴随修复过程伴随修复过程伴随修复过程伴随 DNADNA的复制和重组；的复制和重组；的复制和重组；的复制和重组； 仅修复新合成的不完整的单链，原先的损伤单链仍然保留仅修复新合成的不完整的单链，原先的损伤单链仍然保留仅修复新合成的不完整的单链，原先的损伤单链仍然保留仅修复新合成的不完整的单链，原先的损伤单链仍然保留 ； 部分重组蛋白的精确性差，修复的出错率较高。部分重组蛋白的精确性差，修复的出错率较高。部分重组蛋白的精确性差，修复的出错率较高。部分重组蛋白的精确性差，修复的出错率较高。 3.3.重组修复过程：重组修复过程：重组修复过程：重组修复过程： (1) (1)复制：以损伤单链为模板复制时，越过损伤部位，对应位复制：以损伤单链为模板复制时，越过损伤部位，对应位复制：以损伤单链为模板复制时，越过损伤部位，对应位复制：以损伤单链为模板复制时，越过损伤部位，对应位 点留下缺口；未损伤单链复制成完整双链。点留下缺口；未损伤单链复制成完整双链。点留下缺口；未损伤单链复制成完整双链。点留下缺口；未损伤单链复制成完整双链。 (2) (2)重组：缺口单链与完整同源单链重组，缺口转移到完整链重组：缺口单链与完整同源单链重组，缺口转移到完整链重组：缺口单链与完整同源单链重组，缺口转移到完整链重组：缺口单链与完整同源单链重组，缺口转移到完整链 ，使损伤单链的互补链完整，损伤单链仍然保留。，使损伤单链的互补链完整，损伤单链仍然保留。，使损伤单链的互补链完整，损伤单链仍然保留。，使损伤单链的互补链完整，损伤单链仍然保留。 (3) (3)再合成：转移后的缺口以新的互补链为模板聚合补齐。再合成：转移后的缺口以新的互补链为模板聚合补齐。再合成：转移后的缺口以新的互补链为模板聚合补齐。再合成：转移后的缺口以新的互补链为模板聚合补齐。 重组修复并重组修复并 没有从亲代没有从亲代 中除去中除去 T 二聚体，在以二聚体，在以 后的复制中还后的复制中还 必须经过重组必须经过重组 修复的过程。修复的过程。 但是随着复制但是随着复制 的继续，损伤的继续，损伤 的链将的链将 在群体中逐步在群体中逐步 被被“稀释稀释 ” 四四四四 SOSSOS修复修复修复修复 1. 1. 概念：是在概念：是在概念：是在概念：是在 DNADNA分子受损伤的范围较大而且复制受到抑制时分子受损伤的范围较大而且复制受到抑制时分子受损伤的范围较大而且复制受到抑制时分子受损伤的范围较大而且复制受到抑制时 出现的一种应急修复作用。出现的一种应急修复作用。出现的一种应急修复作用。出现的一种应急修复作用。 2.2.可能的机理可能的机理可能的机理可能的机理 : :过程过程过程过程 当当当当DNADNA损伤较大时损伤较大时损伤较大时损伤较大时 ( (如产生很多的如产生很多的如产生很多的如产生很多的 T=T)T=T)，正常的正常的正常的正常的 DNADNA多聚多聚多聚多聚 酶复制到损伤位点时，其活性受到抑制；酶复制到损伤位点时，其活性受到抑制；酶复制到损伤位点时，其活性受到抑制；酶复制到损伤位点时，其活性受到抑制； 短暂抑制后产生一种新的短暂抑制后产生一种新的短暂抑制后产生一种新的短暂抑制后产生一种新的DNADNA多聚酶，催化损伤部位多聚酶，催化损伤部位多聚酶，催化损伤部位多聚酶，催化损伤部位DNADNA 的复制，由于新的的复制，由于新的的复制，由于新的的复制，由于新的DNADNA多聚酶的修复校正功能较低，新合成多聚酶的修复校正功能较低，新合成多聚酶的修复校正功能较低，新合成多聚酶的修复校正功能较低，新合成 的碱基错配频率较高，易引起突变。的碱基错配频率较高，易引起突变。的碱基错配频率较高，易引起突变。的碱基错配频率较高，易引起突变。 3.3.特点：特点：特点：特点： 修复系统需要在修复系统需要在修复系统需要在修复系统需要在 DNADNA分子受损伤的范围较大而且复制受到分子受损伤的范围较大而且复制受到分子受损伤的范围较大而且复制受到分子受损伤的范围较大而且复制受到 抑制时才能够启动。抑制时才能够启动。抑制时才能够启动。抑制时才能够启动。 修复系统对错配碱基的修复校正功能低下，从而增加突变修复系统对错配碱基的修复校正功能低下，从而增加突变修复系统对错配碱基的修复校正功能低下，从而增加突变修复系统对错配碱基的修复校正功能低下，从而增加突变 的频率。的频率。的频率。的频率。 在紧急情况下，细胞通过一定水平的变异来换取细胞的幸存在紧急情况下，细胞通过一定水平的变异来换取细胞的幸存在紧急情况下，细胞通过一定水平的变异来换取细胞的幸存在紧急情况下，细胞通过一定水平的变异来换取细胞的幸存 ，有利于细胞逃生。，有利于细胞逃生。，有利于细胞逃生。，有利于细胞逃生。 4.SOS4.SOS系统的启动：系统的启动：系统的启动：系统的启动： 通过操纵子通过操纵子通过操纵子通过操纵子 ( (结构基因、启动子、操纵基因、调节基因结构基因、启动子、操纵基因、调节基因结构基因、启动子、操纵基因、调节基因结构基因、启动子、操纵基因、调节基因) )来实来实来实来实 现：现：现：现： A. SOS A. SOS基因：基因：基因：基因： recArecA基因、基因、基因、基因、 UvrAUvrA、UvrBUvrB、UmuCUmuC等，也称等，也称等，也称等，也称 dindin 基因基因基因基因 ( (damage inducible gene)damage inducible gene)，为操纵子的结构基因；为操纵子的结构基因；为操纵子的结构基因；为操纵子的结构基因； B. lex B. lex基因：阻遏蛋白基因，正常情况下结合在操纵基因上基因：阻遏蛋白基因，正常情况下结合在操纵基因上基因：阻遏蛋白基因，正常情况下结合在操纵基因上基因：阻遏蛋白基因，正常情况下结合在操纵基因上 ； C. recA C. recA基因：重组蛋白基因，应急状态下启动蛋白质水解基因：重组蛋白基因，应急状态下启动蛋白质水解基因：重组蛋白基因，应急状态下启动蛋白质