dna的复制损伤与修复

dna的复制损伤与修复dna的复制损伤与修复第1页半保留复制（semiconservativereplication）

DNA复制是将两条亲本链分开，每一条作为合成新链模板，按碱基配正确规则合成新链，形成两个子代DNA双螺旋结构。子代DNA双链中一条是原来链，另一条是新合成链。2复习dna的复制损伤与修复第2页半不连续复制（semidiscontinuousreplication）3

在DNA复制过程中，亲代DNA分子中以3’→5’方向母链作为模板指导新链以5’→3’方向连续合成；另一股以5’→3’为方向母链则指导新合成链以5’→3’方向合成不连续片段（岗崎片段），这种复制方式称之为半不连续复制。复习dna的复制损伤与修复第3页4复习dna的复制损伤与修复第4页含有半保留和半不连续特征；需要特定酶和蛋白质；复制过程都包含起始、延伸和终止三个阶段；共同点原核生物及真核生物DNA复制比较复习dna的复制损伤与修复第5页不一样点真核生物有多个复制起点，原核生物只有1个复制起点；真核生物一轮复制单独进行，原核生物能够同时连续复制；

复制过程所需要酶和蛋白因子不一样。原核生物及真核生物DNA复制比较复习dna的复制损伤与修复第6页7DNA聚合酶（DNApolymerase）原核细胞DNA-polIDNA-polIIDNA-polⅢ真核细胞DNA聚合酶α、βDNA聚合酶δ、νDNA聚合酶ε复习dna的复制损伤与修复第7页8原核细胞中DNA聚合酶polⅠ除去RNA引物和填补冈崎片段间的空缺。DNA修复作用polⅡDNA修复作用不参与DNA复制。polⅢDNA复制过程中的主要酶类。复习dna的复制损伤与修复第8页第二章DNA复制、损伤与修复第一节DNA复制第二节DNA损伤第三节DNA修复9dna的复制损伤与修复第9页第二节DNA损伤DNA损伤：指一些外界原因使DNA双螺旋结构发生不正常改变，或者因为DAN链中某一核苷酸发生突变，使DNA碱基序列改变从而干扰复制和转录。dna的复制损伤与修复第10页DNA损伤概念：1、DNA双螺旋结构发生任何改变。2、改变主要分为两种：单个碱基改变（点突变）双螺旋结构异常扭曲第二节DNA损伤dna的复制损伤与修复第11页一、DNA损伤原因第二节DNA损伤内源性损伤DNA分子自发性损伤外源性损伤物理化学因素引起的损伤dna的复制损伤与修复第12页一、DNA损伤原因（一）内源性损伤碱基配正确错误概率约为10-1_10-2；在DNA聚合酶校对作用下，错配概率降到10-5_10-6

；DNA结合蛋白和其它原因作用下，错配率降至10-10。第二节DNA损伤dna的复制损伤与修复第13页1、DNA复制错误2、因为碱基础身存在互变异构体，可能形成错误碱基配对3、自发化学改变4、氧化作用损伤碱基引发内源性损伤原因第二节DNA损伤dna的复制损伤与修复第14页DNA复制错误举例：如G与T配对复制时，在两条子链该位点将产生G-C与A-T两条子链，造成子代DNA在该位点碱基对从G-C转换成了A-T，产生点突变。第二节DNA损伤dna的复制损伤与修复第15页第二节DNA损伤dna的复制损伤与修复第16页碱基异构体互变DNA每种碱基有几个形式，称互变异构体，异构体中原子位置及原子之间键有所不一样；碱基各自异构体间能够自发发生改变（烯醇式与酮基间互变）;

A=C、T=G错误配对发生在DNA复制时，即造成子代DNA序列错误损伤。第二节DNA损伤dna的复制损伤与修复第17页核酸中五种碱基中酮基和氨基，均位于碱基环中氮原子邻位，能够发生酮式-烯醇式或氨基-亚氨基之间结构互变。这种互变异构在基因突变和生物进化中含有主要作用。碱基异构体互变第二节DNA损伤dna的复制损伤与修复第18页酮式-烯醇式互变异构第二节DNA损伤dna的复制损伤与修复第19页氨基-亚胺基互变异构第二节DNA损伤dna的复制损伤与修复第20页

DNA分子中4种碱基各自异构体间都能够自发地相互改变，使碱基配对间氢键改变，造成腺嘌呤配上胞嘧啶、胸腺嘧啶配上鸟嘌呤。碱基异构互变第二节DNA损伤dna的复制损伤与修复第21页第二节DNA损伤dna的复制损伤与修复第22页脱嘌呤作用脱氨基作用指在DNA双螺旋链上脱氧核糖和嘌呤之间糖苷键断裂，A或G被切下，成为无嘌呤位点。DNA双链碱基上除去氨基,如胞嘧啶上有一个易被氧化氨基，该氨基变成羰基（去氨基）后，该位点上胞嘧啶就变成尿嘧啶。自发化学改变

最常见是脱嘌呤和脱氨基作用第二节DNA损伤dna的复制损伤与修复第23页脱嘌呤作用dna的复制损伤与修复第24页脱氨基作用dna的复制损伤与修复第25页氧化损伤碱基细胞代谢产生一些活性氧基团，如过氧化物（O2‐）、过氧化氢（H2O2）和羟基（－OH）等，可使DNA氧化损伤，从而造成突变。第二节DNA损伤dna的复制损伤与修复第26页第二节DNA损伤dna的复制损伤与修复第27页一、DNA损伤原因第二节DNA损伤内源性损伤DNA分子自发性损伤外源性损伤物理、化学因素引起的损伤dna的复制损伤与修复第28页1、DNA复制错误2、因为碱基础身存在互变异构体，可能形成错误碱基配对3、自发化学改变4、氧化作用损伤碱基引发内源性损伤原因第二节DNA损伤dna的复制损伤与修复第29页物理原因：非离子射线和离子射线化学原因：碱基类似物、修饰剂对DNA损伤引发外源性损伤原因第二节DNA损伤dna的复制损伤与修复第30页31（1）紫外线（UV）引发DNA损伤据UV波长和生物学作用，可分成三个波段第二节DNA损伤1.物理原因引发DNA损伤dna的复制损伤与修复第31页（1）紫外线（UV）引发DNA损伤

DNA受到大剂量紫外线（260nm）照射时，同一条链上相邻嘧啶以共价键连成二聚体；TT、CC、CT之间都可形成二聚体。复制时，此处产生空耗过程，DNA不能复制，细胞不能分裂，造成凋亡。第二节DNA损伤1.物理原因引发DNA损伤dna的复制损伤与修复第32页紫外线引发DNA损伤－－最易形成胸腺嘧啶二聚体（TT）第二节DNA损伤TTTT引发双螺旋变形,阻断转录和复制,引发细胞死亡。dna的复制损伤与修复第33页第二节DNA损伤单链断裂：破坏DNA链中戊糖和磷酸骨架双链解开碱基改变：细胞中水经辐射解离后产生大量OH-自由基，使DNA链上碱基氧化修饰、形成过氧化物、造成碱基环破坏和脱落等。（2）离子化射线引发DNA损伤dna的复制损伤与修复第34页物理原因：非离子射线和离子射线化学原因：碱基类似物、修饰剂及DNA插入剂引发外源性损伤原因第二节DNA损伤dna的复制损伤与修复第35页(1)碱基类似物对DNA损伤

一些化学物质和正常碱基在结构上类似，有时会替换正常碱基而掺入DNA分子，一旦这些碱基类似物进入DNA后，因为它们配对能力不一样于正常碱基，便引发DNA复制过程中其对应位置上插入不正确碱基。

2、化学原因引发DNA损伤第二节DNA损伤dna的复制损伤与修复第36页5-BU有两种互变异构体：酮式结构（第6位上有一个酮基），与A配对；烯醇式（第6位上是一个羟基），和G配对。当5-BU先以酮式掺入DNA，继而又变成烯醇式时，深入复制使DNA中A-T对变成G-C对。一样道理也引发G-C向A-T转换。即引发碱基转换突变。5-BU应用于细胞选择性破坏和人工突变诱发。第二节DNA损伤比如5-溴尿嘧啶（5-BU）是T结构类似物，它能够代替T而掺入DNA。dna的复制损伤与修复第37页(2)碱基修饰剂对DNA损伤

经过直接修饰碱基化学结构，造成碱基改变而诱导突变。如亚硝酸、羟胺、烷化剂等。2、化学原因引发DNA损伤第二节DNA损伤dna的复制损伤与修复第38页比如烷化剂引发DNA损伤（特异性错配）烷化剂是一类亲电子化合物，含有一个或多个活性烷基，它们诱变作用是使DNA中碱基烷化,。烷化剂属于细胞毒类药品，抗肿瘤活性强。不过这类药品在抑制增生活跃肿瘤细胞同时，对增生较快正常细胞（骨髓细胞，肠上皮细胞等）也一样产生抑制，有较严重毒副作用。代表药环磷酰胺。第二节DNA损伤dna的复制损伤与修复第39页(3)DNA插入剂（嵌合剂）对DNA损伤为平面分子，其分子大小与碱基对大小差不多，能够嵌入到DNA双链碱基对之间，在嵌入位置上引发单个碱基正确插入或缺失突变，造成移码突变。包含吖啶橙、原黄素等嵌合染料。2、化学原因引发DNA损伤第二节DNA损伤dna的复制损伤与修复第40页第二节DNA损伤吖啶橙(AcridineOrange，AO)可与核酸亲和荧光活体染料。荧光显微镜下核呈绿色，细胞质呈黄色。吖啶橙染液有毒，操作时要戴手套，需避光。dna的复制损伤与修复第41页第二节DNA损伤二、DNA损伤在药品评价中应用药品是进入身体特殊商品,安全用药是一个大家尤其关心一个问题。一个化合物能研发成药品,除了要必定它药效外,还要进行一系列安全性评价,才能进入临床试验。dna的复制损伤与修复第42页第二节DNA损伤二、DNA损伤在药品评价中应用药品普通毒性：

引发肝、肾、神经功效损伤。致突变作用：

引发遗传物质损伤,与致癌作用关系亲密。dna的复制损伤与修复第43页第二节DNA损伤二、DNA损伤在药品评价中应用遗传毒性评价：评价一个化合物引发遗传损伤作用。这些损伤能够固定并遗传。其造成后果是引发遗传病或肿瘤。遗传毒性试验：进行遗传毒性评价一系列体内、体外试验，是药品安全性评价一项主要指标。dna的复制损伤与修复第44页第二节DNA损伤二、DNA损伤在药品评价中应用依据其检测遗传学终点可分为4种类型:①检测基因突变：Ames试验、转基因小鼠基因突变试验；②检测染色体畸变和染色体组畸变：微核试验（依然是检测化学物质染色体损伤基础方法）；③检测DNA原始损伤：单细胞凝胶电泳。dna的复制损伤与修复第45页第二节DNA损伤二、DNA损伤在药品评价中应用1997年统一了检测遗传毒性标准试验组：1、细菌基因突变试验（Ames试验）2、体外哺乳动物细胞试验（染色体畸变试验或小鼠淋巴瘤tk基因突变试验）3、体内微核试验dna的复制损伤与修复第46页4720世纪最大药品灾难——反应停事件是特定环境原因与人类健康之间因果关系经典范例第二节DNA损伤dna的复制损伤与修复第47页第二章DNA复制、损伤与修复第一节DNA复制第二节DNA损伤第三节DNA修复48dna的复制损伤与修复第48页DNA存放着生物体赖以生存和繁衍遗传信息，维护DNA分子完整性对细胞至关紧要；修复DNA损伤能力是生物能保持遗传稳定性所在；DNA分子改变并不是全部都能被修复成原样，所以生物才会有变异、有进化。DNA损伤修复主要性第三节DNA修复dna的复制损伤与修复第49页DNA损伤修复系统复制修复：校正复制过程中产生碱基错误连接。包含尿嘧啶糖基酶系统、错配修复系统、无嘌呤修复。损伤修复：

光复活修复、甲基转移酶、切除修复复制后修复：

大肠埃希菌重组修复系统、SOS修复第三节DNA修复dna的复制损伤与修复第50页一、复制修复系统尿嘧啶糖基酶系统（复制错误修复）现象：U和A在复制中配对，C自发脱氨基氧化而生成U修复机制：尿嘧啶－N－糖基酶系统参加酶：尿嘧啶－N－糖基酶AP内切核酸酶(APendonucleases)DNA聚合酶I

DNA连接酶第三节DNA修复dna的复制损伤与修复第51页修复机制：尿嘧啶－N－糖基酶系统1、切除U2、切除相邻一段核苷酸3、填补缺口4、封闭缺口第三节DNA修复dna的复制损伤与修复第52页错配修复系统（mismatchrepair，MMR）现象：复制中错配；修复机制：错配修复系统识别标识---母链上甲基化腺嘌呤GA*TC4碱基序列；参加酶：错配矫正酶、DNA聚合酶、

DNA连接酶第三节DNA修复一、复制修复系统dna的复制损伤与修复第53页第三节DNA修复DNA甲基化DNA半甲基化dna的复制损伤与修复第54页修复机制：错配修复系统DNA半甲基化第三节DNA修复dna的复制损伤与修复第55页DNA损伤修复系统复制修复：校正复制过程中产生碱基错误连接。包含尿嘧啶糖基酶系统、错配修复系统、无嘌呤修复。损伤修复：

光复活修复、甲基转移酶、切除修复复制后修复：

大肠埃希菌重组修复系统、SOS修复第三节DNA修复dna的复制损伤与修复第56页第三节DNA修复二、损伤修复系统1、光复活修复——（胸腺嘧啶二聚体）修复机制：在可见光（300~600nm）活化之下，由光复活酶催化胸腺嘧啶二聚体分解为单体。参加酶：光复活酶（photoreactivatingenzyme，

PR）dna的复制损伤与修复第57页

光复活酶修复：波长400nm可见光激活光复活酶修复第三节DNA修复dna的复制损伤与修复第58页

光复活酶修复：波长400nm可见光激活第三节DNA修复1、光复活修复光复活酶存在于细菌、酵母菌低等生物；有袋类哺乳动物和人类淋巴细胞和皮肤成纤维细胞中也有。这种修复功效即使普遍存在，但主要是低等生物一个修复方式。dna的复制损伤与修复第59页DNA损伤修复系统复制修复：校正复制过程中产生碱基错误连接。包含尿嘧啶糖基酶系统、错配修复系统、无嘌呤修复。损伤修复：

光复活修复、甲基转移酶、切除修复复制后修复：

大肠埃希菌重组修复系统、SOS修复第三节DNA修复dna的复制损伤与修复第60页DNA损伤修复系统