电离辐射的分子生物学效应- 南京航空航天大学.pptVIP

第二章电离辐射的分子生物学效应 核酸是一类重要的生物大分子，担负着生命信息的储存与传递。 核酸是现代生物化学、分子生物学的重要研究领域，是基因工程操作的核心分子。 核酸的种类和分布 核酸分为两大类： 脱氧核糖核酸 （Deoxyribonucleic acid ，DNA） 核糖核酸 （Ribonucleic acid，RNA） 98％核中（染色体中） 真核 线粒体（mDNA） 核外 叶绿体（ctDNA） DNA 拟核 原核 核外：质粒（plasmid） 病毒：DNA病毒 RNA主要存在于细胞质中 核酸的基本化学组成 一、戊糖 四、核苷酸（nucleotide） 核苷酸 核苷+磷酸  戊糖+碱基+磷酸 五、多聚核苷酸（核酸） 多聚核苷酸是通过一个核苷酸的C3’-OH 与另一分子核苷酸的5’-磷酸基形成3’,5’-磷酸二酯键相连而成的链状聚合物。 第一节  辐射所致DNA损伤及其生物学意义 DNA的结构 DNA的一级结构 脱氧核糖核酸的排列顺序 可以用碱基排列顺序表示 连接键：3’，5’-磷酸二酯键 磷酸与戊糖顺序相连形成主链骨架 碱基形成侧链 多核苷酸链均有5’-末端和3’-末端 基因与基因组 基因（gene） 编码有功能的蛋白质多肽链或RNA所必需的全部核酸序列（DNA序列） 一段有功能的DNA片段，生物细胞中DNA分子的最小功能单位（交换单位）。 一个基因不仅包括编码蛋白质肽链或RNA的核酸序列，还包括保证转录所需的调控序列，，位于编码上游5‘端的非编码序列、内含子和位于编码下游3’端的非编码序列。 基因组（genome） 某生物体（完整单倍体）所含全部遗传物质的总和。 包括：核基因组（拟核/核DNA）及核外（质粒/质体DNA） 一）、DNA链断裂的分子机制 （1）脱氧戊糖和磷酸二酯键的破坏（直接） 三种自由基：eaq-，.OH，H. DNA链断裂主要与.OH作用有关，从脱氧戊糖抽氢，形成了5中不同的反应产物。 碱不稳定性位点（ ALS） .OH对C（1’）， C（2 ’）， C（3’）， C（4’）攻击后的产物，在与六氢吡啶供热后都能导致DNA链的断裂。所以，在DNA链上含有损失后经碱处理后导致DNA链断裂的位点，这些位点称为碱不稳定性位点（ ALS） （2）碱基损伤 (base damage) 1、充氧溶液中碱基损伤 嘧啶碱：羟自由基攻击5、6位 腺嘌呤：羟自由基攻击8位 鸟嘌呤：羟自由基攻击4、5、8位 2、细胞中碱基损伤 进展不大，用电子自旋共振仪 二）、不同条件下辐射所致的DNA链断裂 1、充氧溶液中 DNA双链上引起SSB的概率均等，产额与放置时间、溶液PH有关。 2、固态下照射DNA 产生SSB与 PH有关。 以上两种情况均可产生ALS。 3、细胞中DNA受照射：与周围介质有关 三）、辐射引起DNA链断裂的主要特点 1、SSB与DSB的比值：10～20 2、LET对链断裂的影响：随LET增加，SSB降低，DSB增加。 3、氧效应对链断裂的影响：断裂增加，SSB增加明显。 4、DNA链断裂的部位：有争议。与ALS与碱基本身有关。 二、DNA交联（DNA cross-linking) 交联种类 1、链间交联：DNA双螺旋结构中，一条链上的碱基与其互补链上的碱基以共价键结合。 2、链内交联：DNA分子同一条链上的两个碱基相互以共价键结合 3、DNA－蛋白质交联（DNA-protein cross-linking ，DPC）：DNA与蛋白质以共价键结合 一）、DNA-Protein cross-linking （DPC) 1．DPC存在的证据 小牛胸腺脱氧核糖核蛋白(DNP)在UV或γ射线照射后，其中DNA的不能被提取的部分随着照射剂量的增加而增多，但如果用胰蛋白酶处理，则观察到这部分DNA 。这是因为UV和γ射线照射导致了DNA与核蛋白的交联，影响了DNP中DNA的提出，胰蛋白酶能够裂解DNA与蛋白质之间的共价键，消化DNP中的蛋白质部分．所以全部DNA都能被提取出来. 2、DPC形成的分子