化学物质对DNA复制的抑制作用.docx

化学物质对DNA复制的抑作用摘要：DNA合成是多种物质参加的多步骤的过程，其中每一种物质，每一个步骤或过程都起着至关重要的作用，一旦那个环节出现问题，那么DNA的和成复制就会受到很大影响，甚至合成受阻。本篇主要介绍小分子化学物质对DNA合成复制的抑制作用，其抑制作用主要通过抑癌作用和化学诱变中的某些形式来阐述正文：DNA的合成复制通过学习可以知道，DNA作为生物体的遗传物质，它的合成是个很复杂的过程，主要包括蛋白质的合成和DNA的复制两个过程。其中每个过程都由化学物质的参与，且这些化学物质起着至关重要的作用。也就是说，每个过程都受化学物质的影响，显然其作用有促进也有抑制。一、 化学物质对DNA合成的抑制作用本文中的化学物质主要指的是小分子物质。我们知道不同的化学物质对该过程的抑制作用机理和时间不同，究竟那些化学物质会在何时在何处产生抑制作用呢？作用的方式又有那些呢？下面给与一一介绍 化学诱导中的抑制作用化学诱变是用化学诱变剂处理植物材料，以诱发遗传物质的突变，从而引起形态变化。诱变其实也有多种方式，有放射和药物，由于本文分析的是化学物质的抑制作用，那么就直接考虑化学物质在诱变中的抑制作用，并举例分析。一方面，这种抑制作用变现为以为靶的诱变(一) 碱基类似物取代有些化学物的结构与碱基非常相似，称碱基类似物。它们能在DNA合成的S期中可与天然碱基竞争，并取代其位置。例如5溴脱氧尿嘧啶核苷能取代胸腺嘧啶，2氨基嘌呤(2-AP）能取代鸟嘌呤。(二) 烷化剂的影响烷化剂是对DNA和蛋白质都有强烈烷化作用的物质能与细胞中的亲核集团发生烷化反应。双功能基的烷化剂长可与DNA双链上各一鸟嘌呤结合形成交叉联结妨碍DNA复制，也可使染色体断裂。DNA结构功能的破坏可导致细胞分裂、增裂停止或死亡。烷烃剂的种类很多，最常见的有烷基硫酸酯、N亚硝基化合物、氮芥和硫芥等环状烷化剂和卤代亚硝基脲等。各类烷化剂其分子上的烷基各不相同，因而烷化活性有别，有一般情况下甲基化乙基化高碳烷基化。目前认为最常受到烷化的是鸟嘌呤的N7位，其次是O6位。而腺嘌呤的N1、N3和N7也易烷化。认为鸟嘌呤的N7位发生烷化后可导致鸟嘌呤从DNA链上脱落，称为脱嘌呤作用。致使在该位点上出现空缺，即碱基缺失，其结果是移码突变。(三) 致突变物改变或破坏碱基的化学结构有些化学物可对碱基产生氧化作用，从而破坏或改变碱基的结构，有时还引起链断裂，由此DNA合成受阻。例如，亚硝酸根能使腺嘌呤和胞嘧啶发生氧化性脱氨，相应变为次黄嘌呤和尿嘧啶。羟胺能使胞嘧啶C6位的氨基变成羟氨基。这些改变都会造成转换型碱基置换。但是亚硝酸虽然也能使鸟嘌呤变为黄嘌呤，但是由于黄嘌呤的配对性能与鸟嘌呤一致，故并不发生碱基置换。还有些化学物质可在体内形成有机过氧化物或自由基，如甲醛、氨基甲酸乙酯和乙氧咖啡碱等，可间接使嘌呤的化学结构破坏，容易出现DNA链断。另外：化学物的间接诱变可能是通过对纺锤体作用或干扰与DNA合成和修复有关的酶系统。(一)纺锤体抑制一些化学物能作用于纺锤体，中心粒或其他核内细胞器，从而干扰有丝分裂过程。诱发这种作用的物质称为有丝分裂毒物，又称干扰剂。无论纺锤体是部份或完全受抑制，都称为有丝分裂效应。完全抑制时细胞分裂完全抑制，细胞停滞于分裂中期。秋水仙碱是典型的引起细胞分裂完全抑制的物质，因此这种效应又称秋水仙碱效应或C有丝分裂。有些干扰剂仅使细胞群体的有丝分裂数减少，被称之为抗有丝分裂剂。干扰剂不直接作用于遗传物质，故严格说来并非真正的致突变物，但它同样可诱发突变，特别是诱发与遗传性疾病有密切关系的非整倍体，故引起密切注意，并作为致突变物的一个特殊类型来看待。(二) 对酶促过程的作用对DNA合成和复制有关的酶系统作用也可间接影响遗传物质。例如，一些氨基酸类似物可使与DNA合成有关的酶系统遭受破坏从而诱发突变，脱氧核糖核苷三磷酸在DNA合成时的不平衡也可诱发突变。再有，铍和锰除可直接与DNA相互作用外，还可与酶促防错修复系统相作用而产生突变，此外，硼砂中的硼在细菌体内也是在酶促过程起抑制作用，以抑制DNA的正常合成。2. 抑癌表现的抑制作用提及抑癌，可能都会想到原癌基因和抑癌基因。抑癌基因也称为抗癌基因，编码对肿瘤形成起阻抑作用的蛋白质的基因。正常情况下负责控制细胞生长和增殖。当这些基因不能表达，或者当其产物失去活性时，可导致细胞癌变。由其定义可知，抗癌基因也有对DNA合成的抑制作用，然而这种抑制作用则是通过抗癌基因产生的化学物质起抑制作用的。抑癌基因的产物主要包括：转录调节因子，如Rb、p53；负调控转录因子，如WT；周期蛋白依赖性激酶抑制因子（CKI），如p15、p16、p21；信号通路的抑制因子，如ras GTP酶活化蛋白（NF-1），磷脂酶（PTEN）；DNA修复因子，如BRCA1、BRCA2。与发育和干细胞增殖相关的信号途径组分，如：APC、Axin等。其中 p53是一种肿瘤抑制基因，由这种基因编码的蛋白质是一种转录因子，其控制着细胞周期的启动，许多有关细胞健康的信号向p53蛋白发送。P53基因具有阻滞细胞周期、促进细胞调亡、维持基因组稳定和抑制肿瘤血管生成等调控作用。P53基因突变后，由于其空间构象发生改变，将失去了对细胞生长、凋亡和DNA 修复的调控作用。这里可以引入一个实例，研究人员发现西兰花这种药物就有抗癌机理，他先其中富含的一种被称作异硫酸氰酯的化合物（ITC），其可以优先杀死无效的变异P53基因，并留下有效的P53基因，由其产生的蛋白质阻止癌细胞的生长，微观上就是说抑制癌细胞内DNA的合成复制，从而到达抗癌的作用。另外，还有一些干扰蛋白质合成的药物起着抑制DNA复制的作用。上文有提到，DNA复制有个蛋白质的合成过程，而且这个过程是DNA合成的第一个环节，是为整个过程准备物质和条件的，一旦蛋白质的合成受阻，整个DNA的合成就很难进行下去，也就是起着抑制DNA复制的作用了。这个过程起作用的化学物质称为蛋白质合成抑制剂，我们知道蛋白质的合成包括转录和翻译，不过该过程离不开能量和酶系统的参与，这里主要介绍影响翻译的抑制剂。、链霉素、卡那霉素、新霉素等：这类抗生素属于基甙类，它们主要抑制革兰氏阴性细菌蛋白质合成的三个阶段：S起始复合物的形成，使氨基酰tRNA从复合物中脱落；在肽链延伸阶段，使氨基酰tRNA与mRNA错配；在终止阶段，阻碍终止因了与核蛋白体结合，使已合成的多肽链无法释放，而且还抑制70S核糖体的介离。、四环素和土霉素：作用于细菌内30S小亚基，抑制起始复合物的形成，抑制氨西藏酰tRNA进入核糖体的A位，阻滞肽链的延伸；影响终止因子与核糖体的结合，使已合成的多肽链不能脱落离核糖体。四环素类抗生素除对菌体70S核糖体有抑制作用外，对人体细胞的80S核糖体也有抑制作用，但对70S核糖体的敏感性更高，故对细菌蛋白质合成抑制作用更强。、嘌呤霉素（Puromycin）结构与酪氨酰-tRNA相似，从而取代一些氨基酰tRNA进入核糖体的A位，当延长中的肽转入此异常A位时，容易脱落，终止肽链合成。由于嘌呤霉素对原核和真核生物的翻译过程均有干扰干扰作用，故难于用做抗菌药物，有人试用于肿瘤治疗。化学物质对DNA的复制的抑制作用完全不止这些，表现在方方面面