1、DNA损伤:在生物体生命过程中 DNA双螺旋结构发生的任何改变。 内源因素: DNA复制错误、细胞代谢活动产生化学物质(如自由基、烷化剂)的攻击。 外源因素:紫外线、放射线、污染物、香烟燃烧剩余物和病毒等。第五章 DNA的损伤、修复和基因突变 DNA存储着生物体赖以生存和繁衍的遗传信息,维护 DNA分子的完整性对细胞至关紧要 ; 修复 DNA损伤的能力是生物能保持遗传稳定性所在; DNA分子的变化并不是全部都能被修复成原样的,因此生物才会有变异、有进化。DNA损伤修复的重要性第一节 基因结构异常的分子机制 一、 DNA一级结构变异的分子机制DNA一级结构改变的主要原因引起 DNA一级结构改变的
2、原因主要有两类:一类是复制时碱基的偶然性错配,由此引起的突变称为 自发性突变( spontaneous mutation)。 这种突变频率极低,约为 10-9,即每合成 109核苷酸可能会有一次碱基与模板不相配的错误。另一类是体内代谢过程中产生的自由基由某些环境因素引起的 DNA一级结构改变,由此引起的突变称为 诱发突变( induced mutagenesis)。(一)诱发因素能引起突变的理化因素或物质称为诱变剂( mutagen),主要有以下一些类型:1、碱基和核苷酸类似物,如 5-氟尿嘧啶( 5-Fu)、 6-巯基嘌呤( 6-MP)等。2、烷化剂,如氮芥、环磷酰胺。3、抗生素类,如放线菌
3、素 D、丝裂霉素、博来霉素 等。4、染色剂,如吖啶黄、二氨基吖啶等。5、亚硝酸盐。6、电离辐射和紫外线照射。(二)诱变剂的作用机制1、碱基类似物诱发突变、碱基类似物诱发突变碱基和核苷酸类似物,如 5-氟尿嘧啶( 5-Fu)、 6-巯基嘌呤( 6-MP),能取代正常的碱基而掺入到 DNA当中去,并通过互变异构引起复制错误,或掺入到 RNA影响 RNA的转录和翻译。2、烷化剂引起染色体损伤、烷化剂引起染色体损伤烷化剂,如氮芥和环磷酰胺的分子有一个或多个活性烷基,可使 DNA分子中的鸟嘌呤N7烷化后除去,留下缺失碱基后的空隙。如:甲基磺酸乙酯 EMS, CH3SO2(OC2H5)硫酸二乙酯 DES,
4、 SO2(OC2H5)2EMS、 MMS等烷化剂都带有 1个或多个活泼的烷基,这些烷基能够加入碱基的许多位置形成烷基化碱基,改变氢键的结合能力3、抗生素类,使、抗生素类,使 DNA失去模板作用失去模板作用抗生素类,如放线菌素 D、丝裂霉素和博来霉素能与 DNA上脱氧鸟苷形成复合物,使 DNA失去模板作用,抑制 DNA聚合酶。丝裂霉素为细胞毒药物,在 DNA的两条链之间形成共价键,使双链不能分开。这种作用效应是 不可逆 的,具杀菌作用。但是由于缺乏选择性,其毒性很大,不能用作抗微生物剂,但作为 抗肿瘤 剂。4、染色剂与双螺旋结合,引起、染色剂与双螺旋结合,引起 DNA变构变构染色剂,如吖啶黄和二氨基吖啶,通过与双螺旋结合引起 DNA变构,并激活修复性核酸内切酶,影响 DNA复制和转录。