DNA的复制培训课件.ppt

（一）引起DNA损伤的因素： 1．自发因素： 1)．脱嘌呤和脱嘧啶 在生理条件下，DNA分子通过自发水解经常发生脱嘧啶和脱嘌呤反应，使嘌呤碱和嘧啶碱从DNA分子的脱氧核糖-磷酸骨架上脱落下来。例如，在腺嘌呤和鸟嘌呤的N- 9及脱氧核糖C-1′之间的N-糖苷键常发生自发水解反应而断裂，从而失去嘌呤碱基，使该嘌呤碱基所编码的遗传信息丢失。Lindahl估计，一个哺乳动物 精品 　细胞在37℃条件下，20小时内通过自发水解可从DNA链上脱落约10000个嘌呤碱和500个嘧啶碱。在一个长寿命的非复制的哺乳动物细胞（如人的神经细胞）的整个生活中自发脱嘌呤数约为108个嘌呤碱，它们占细胞DNA中总嘌呤数的3%。每个细胞每小时脱去的嘌呤碱和嘧啶碱分别约为580个和29个。自发脱嘧啶反应一般频率很低。 精品 　2）．碱基的脱氨基作用 碱基中的胞嘧啶（C）、腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G）都含有环外氨基，氨基有时会自发脱落，从而使胞嘧啶变为尿嘧啶（U），腺嘌呤变为次黄嘌呤（I）, 鸟嘌呤变为黄嘌呤（X）。这些脱氨基产物的配对性质与原来的碱基不同，即U与A配对，I和X均与C配对。而且DNA复制时，它们将会在子链中产生错误而导致DNA损伤。例如，胞嘧啶自发水解脱氨变成尿 精品 　嘧啶后，如果未被修复，产生的尿嘧啶会在接下来的复制中与腺嘌呤配对，从而产生点突变。DNA分子以这种方式产生尿嘧啶很可能就是DNA含有胸腺嘧啶而不是尿嘧啶的原因。因为这样可使DNA分子中发现的任何尿嘧啶，均可被一种称为尿嘧啶DNA糖化酶所切除，并由胞嘧啶所替代。胞嘧啶自发脱氨基成为尿嘧啶的频率估计约为每小时每个细胞8次，即每天每个细胞192次。 精品 　3）．碱基的互变异构 DNA中的四个碱基都可能自发地使氢原子改变位置而产生互变异构体，从而使碱基的配对形式发生改变。如腺嘌呤的稀有互变异构体与胞嘧啶配对，胸腺嘧啶的稀有互变异构体与鸟嘌呤配对。当DNA复制时，如果模板链上存在着这样形式的互变异构体，在子链上就可以产生错误，造成DNA损伤。例如稀有碱基腺嘌呤和胞嘧啶，或稀有碱基胸腺嘧啶与 精品 　鸟嘌呤形成氢键，便可导致下一世代中G-C配对取代A-T配对（图6-1）。 4）．细胞正常代谢产物对DNA的损伤 在所有需氧细胞中，细胞呼吸作用产生的副产物超氧阴离子（O2-）和H2O2非常活跃，由于这些超氧化物、氢过氧化物及羟基自由基（·OH）等活性氧的存在，导致DNA在正常条件下发生氧化损伤。这些自由基可在许多位点上攻击DNA，产生一系列特性变化了的氧化产物， 精品 　如8-氧化鸟嘌呤，2-氧化腺嘌呤和5-羟甲基尿嘧啶等（见图6-2）。而且电离辐射引起水分解所产生的羟基自由基，会提高这些氧化产物的水平。氧自由基对DNA的损伤是由金属离子，尤其是铁离子所介导的，因此，螯合剂、自由基清除剂、超氧化物歧化酶、二氧化物酶和过氧化物酶活力的增强，都能降低氧自由基的毒性。 精品 　此外，葡萄糖和6-磷酸葡萄糖，可能还有其他的糖分子也能和DNA反应，产生明显的结构和生物学改变，这些改变的累积可导致细胞老化。 　　除上述自发性损伤外，DNA分子还会自发产生单链断裂、链间交联和形成一些甲基加合物等。 精品 2．物理因素： 由紫外线、电离辐射、X射线等引起的DNA损伤。其中，X射线和电离辐射常常引起DNA链的断裂，而紫外线常常引起嘧啶二聚体的形成，如TT，TC，CC等二聚体。这些嘧啶二聚体由于形成了共价键连接的环丁烷结构，因而会引起复制障碍。 精品 3．化学因素： (1)脱氨剂：如亚硝酸与亚硝酸盐，可加速C脱氨基生成U，A脱氨基生成I。 精品 (2)烷基化剂：这是一类带有活性烷基的化合物，可提供甲基或其他烷基，引起碱基或磷酸基的烷基化，甚至可引起邻近碱基的交联。 (3)DNA加合剂：如苯并芘，在体内代谢后生成四羟苯并芘，与嘌呤共价结合引起损伤。 (4)碱基类似物：如5-FU，6-MP等，可掺入到DNA分子中引起损伤或突变。 (5)断链剂：如过氧化物，含巯基化合物等，可引起DNA链的断裂。 精品 二、DNA损伤的修复 人们对DNA的修复机理进行了深入研究，发现在生物体内存在多种修复途径，如能纠正复制错误的尿嘧啶－N－糖基修复酶系统和错配修复系统，以及能修复环境因素和体内化学物质造成DNA分子损伤的光复活修复系统、切除修复系统、重组修复系统和SOS修复系统等。DNA分子的双螺旋结构是其损伤修复的重要基础，因为DNA的互补双链可保证其一股链上的损伤被切除后，能从另一股链上获得修复所需要的信息。 精品 （一）直接修复： 1．光复活： （light repairing）： 这是一种广泛存在的修复作用。光复活能够修复