dna的復制損傷與修復dna的復制損傷與修復第1頁半保留復制（semiconservativereplication）

DNA復制是將兩條親本鏈分開，每一條作為合成新鏈模板，按堿基配正確規(guī)則合成新鏈，形成兩個子代DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。子代DNA雙鏈中一條是原來鏈，另一條是新合成鏈。2復習dna的復制損傷與修復第2頁半不連續(xù)復制（semidiscontinuousreplication）3

在DNA復制過程中，親代DNA分子中以3’→5’方向母鏈作為模板指導新鏈以5’→3’方向連續(xù)合成；另一股以5’→3’為方向母鏈則指導新合成鏈以5’→3’方向合成不連續(xù)片段（崗崎片段），這種復制方式稱之為半不連續(xù)復制。復習dna的復制損傷與修復第3頁4復習dna的復制損傷與修復第4頁含有半保留和半不連續(xù)特征；需要特定酶和蛋白質(zhì)；復制過程都包含起始、延伸和終止三個階段；共同點原核生物及真核生物DNA復制比較復習dna的復制損傷與修復第5頁不一樣點真核生物有多個復制起點，原核生物只有1個復制起點；真核生物一輪復制單獨進行，原核生物能夠同時連續(xù)復制；

復制過程所需要酶和蛋白因子不一樣。原核生物及真核生物DNA復制比較復習dna的復制損傷與修復第6頁7DNA聚合酶（DNApolymerase）原核細胞DNA-polIDNA-polIIDNA-polⅢ真核細胞DNA聚合酶α、βDNA聚合酶δ、νDNA聚合酶ε復習dna的復制損傷與修復第7頁8原核細胞中DNA聚合酶polⅠ除去RNA引物和填補岡崎片段間的空缺。DNA修復作用polⅡDNA修復作用不參與DNA復制。polⅢDNA復制過程中的主要酶類。復習dna的復制損傷與修復第8頁第二章DNA復制、損傷與修復第一節(jié)DNA復制第二節(jié)DNA損傷第三節(jié)DNA修復9dna的復制損傷與修復第9頁第二節(jié)DNA損傷DNA損傷：指一些外界原因使DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)生不正常改變，或者因為DAN鏈中某一核苷酸發(fā)生突變，使DNA堿基序列改變從而干擾復制和轉(zhuǎn)錄。dna的復制損傷與修復第10頁DNA損傷概念：1、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)生任何改變。2、改變主要分為兩種：單個堿基改變（點突變）雙螺旋結(jié)構(gòu)異常扭曲第二節(jié)DNA損傷dna的復制損傷與修復第11頁一、DNA損傷原因第二節(jié)DNA損傷內(nèi)源性損傷DNA分子自發(fā)性損傷外源性損傷物理化學因素引起的損傷dna的復制損傷與修復第12頁一、DNA損傷原因（一）內(nèi)源性損傷堿基配正確錯誤概率約為10-1_10-2；在DNA聚合酶校對作用下，錯配概率降到10-5_10-6

；DNA結(jié)合蛋白和其它原因作用下，錯配率降至10-10。第二節(jié)DNA損傷dna的復制損傷與修復第13頁1、DNA復制錯誤2、因為堿基礎(chǔ)身存在互變異構(gòu)體，可能形成錯誤堿基配對3、自發(fā)化學改變4、氧化作用損傷堿基引發(fā)內(nèi)源性損傷原因第二節(jié)DNA損傷dna的復制損傷與修復第14頁DNA復制錯誤舉例：如G與T配對復制時，在兩條子鏈該位點將產(chǎn)生G-C與A-T兩條子鏈，造成子代DNA在該位點堿基對從G-C轉(zhuǎn)換成了A-T，產(chǎn)生點突變。第二節(jié)DNA損傷dna的復制損傷與修復第15頁第二節(jié)DNA損傷dna的復制損傷與修復第16頁堿基異構(gòu)體互變DNA每種堿基有幾個形式，稱互變異構(gòu)體，異構(gòu)體中原子位置及原子之間鍵有所不一樣；堿基各自異構(gòu)體間能夠自發(fā)發(fā)生改變（烯醇式與酮基間互變）;

A=C、T=G錯誤配對發(fā)生在DNA復制時，即造成子代DNA序列錯誤損傷。第二節(jié)DNA損傷dna的復制損傷與修復第17頁核酸中五種堿基中酮基和氨基，均位于堿基環(huán)中氮原子鄰位，能夠發(fā)生酮式-烯醇式或氨基-亞氨基之間結(jié)構(gòu)互變。這種互變異構(gòu)在基因突變和生物進化中含有主要作用。堿基異構(gòu)體互變第二節(jié)DNA損傷dna的復制損傷與修復第18頁酮式-烯醇式互變異構(gòu)第二節(jié)DNA損傷dna的復制損傷與修復第19頁氨基-亞胺基互變異構(gòu)第二節(jié)DNA損傷dna的復制損傷與修復第20頁

DNA分子中4種堿基各自異構(gòu)體間都能夠自發(fā)地相互改變，使堿基配對間氫鍵改變，造成腺嘌呤配上胞嘧啶、胸腺嘧啶配上鳥嘌呤。堿基異構(gòu)互變第二節(jié)DNA損傷dna的復制損傷與修復第21頁第二節(jié)DNA損傷dna的復制損傷與修復第22頁脫嘌呤作用脫氨基作用指在DNA雙螺旋鏈上脫氧核糖和嘌呤之間糖苷鍵斷裂，A或G被切下，成為無嘌呤位點。DNA雙鏈堿基上除去氨基,如胞嘧啶上有一個易被氧化氨基，該氨基變成羰基（去氨基）后，該位點上胞嘧啶就變成尿嘧啶。自發(fā)化學改變

最常見是脫嘌呤和脫氨基作用第二節(jié)DNA損傷dna的復制損傷與修復第23頁脫嘌呤作用dna的復制損傷與修復第24頁脫氨基作用dna的復制損傷與修復第25頁氧化損傷堿基細胞代謝產(chǎn)生一些活性氧基團，如過氧化物（O2‐）、過氧化氫（H2O2）和羥基（－OH）等，可使DNA氧化損傷，從而造成突變。第二節(jié)DNA損傷dna的復制損傷與修復第26頁第二節(jié)DNA損傷dna的復制損傷與修復第27頁一、DNA損傷原因第二節(jié)DNA損傷內(nèi)源性損傷DNA分子自發(fā)性損傷外源性損傷物理、化學因素引起的損傷dna的復制損傷與修復第28頁1、DNA復制錯誤2、因為堿基礎(chǔ)身存在互變異構(gòu)體，可能形成錯誤堿基配對3、自發(fā)化學改變4、氧化作用損傷堿基引發(fā)內(nèi)源性損傷原因第二節(jié)DNA損傷dna的復制損傷與修復第29頁物理原因：非離子射線和離子射線化學原因：堿基類似物、修飾劑對DNA損傷引發(fā)外源性損傷原因第二節(jié)DNA損傷dna的復制損傷與修復第30頁31（1）紫外線（UV）引發(fā)DNA損傷據(jù)UV波長和生物學作用，可分成三個波段第二節(jié)DNA損傷1.物理原因引發(fā)DNA損傷dna的復制損傷與修復第31頁（1）紫外線（UV）引發(fā)DNA損傷

DNA受到大劑量紫外線（260nm）照射時，同一條鏈上相鄰嘧啶以共價鍵連成二聚體；TT、CC、CT之間都可形成二聚體。復制時，此處產(chǎn)生空耗過程，DNA不能復制，細胞不能分裂，造成凋亡。第二節(jié)DNA損傷1.物理原因引發(fā)DNA損傷dna的復制損傷與修復第32頁紫外線引發(fā)DNA損傷－－最易形成胸腺嘧啶二聚體（TT）第二節(jié)DNA損傷TTTT引發(fā)雙螺旋變形,阻斷轉(zhuǎn)錄和復制,引發(fā)細胞死亡。dna的復制損傷與修復第33頁第二節(jié)DNA損傷單鏈斷裂：破壞DNA鏈中戊糖和磷酸骨架雙鏈解開堿基改變：細胞中水經(jīng)輻射解離后產(chǎn)生大量OH-自由基，使DNA鏈上堿基氧化修飾、形成過氧化物、造成堿基環(huán)破壞和脫落等。（2）離子化射線引發(fā)DNA損傷dna的復制損傷與修復第34頁物理原因：非離子射線和離子射線化學原因：堿基類似物、修飾劑及DNA插入劑引發(fā)外源性損傷原因第二節(jié)DNA損傷dna的復制損傷與修復第35頁(1)堿基類似物對DNA損傷

一些化學物質(zhì)和正常堿基在結(jié)構(gòu)上類似，有時會替換正常堿基而摻入DNA分子，一旦這些堿基類似物進入DNA后，因為它們配對能力不一樣于正常堿基，便引發(fā)DNA復制過程中其對應(yīng)位置上插入不正確堿基。

2、化學原因引發(fā)DNA損傷第二節(jié)DNA損傷dna的復制損傷與修復第36頁5-BU有兩種互變異構(gòu)體：酮式結(jié)構(gòu)（第6位上有一個酮基），與A配對；烯醇式（第6位上是一個羥基），和G配對。當5-BU先以酮式摻入DNA，繼而又變成烯醇式時，深入復制使DNA中A-T對變成G-C對。一樣道理也引發(fā)G-C向A-T轉(zhuǎn)換。即引發(fā)堿基轉(zhuǎn)換突變。5-BU應(yīng)用于細胞選擇性破壞和人工突變誘發(fā)。第二節(jié)DNA損傷比如5-溴尿嘧啶（5-BU）是T結(jié)構(gòu)類似物，它能夠代替T而摻入DNA。dna的復制損傷與修復第37頁(2)堿基修飾劑對DNA損傷

經(jīng)過直接修飾堿基化學結(jié)構(gòu)，造成堿基改變而誘導突變。如亞硝酸、羥胺、烷化劑等。2、化學原因引發(fā)DNA損傷第二節(jié)DNA損傷dna的復制損傷與修復第38頁比如烷化劑引發(fā)DNA損傷（特異性錯配）烷化劑是一類親電子化合物，含有一個或多個活性烷基，它們誘變作用是使DNA中堿基烷化,。烷化劑屬于細胞毒類藥品，抗腫瘤活性強。不過這類藥品在抑制增生活躍腫瘤細胞同時，對增生較快正常細胞（骨髓細胞，腸上皮細胞等）也一樣產(chǎn)生抑制，有較嚴重毒副作用。代表藥環(huán)磷酰胺。第二節(jié)DNA損傷dna的復制損傷與修復第39頁(3)DNA插入劑（嵌合劑）對DNA損傷為平面分子，其分子大小與堿基對大小差不多，能夠嵌入到DNA雙鏈堿基對之間，在嵌入位置上引發(fā)單個堿基正確插入或缺失突變，造成移碼突變。包含吖啶橙、原黃素等嵌合染料。2、化學原因引發(fā)DNA損傷第二節(jié)DNA損傷dna的復制損傷與修復第40頁第二節(jié)DNA損傷吖啶橙(AcridineOrange，AO)可與核酸親和熒光活體染料。熒光顯微鏡下核呈綠色，細胞質(zhì)呈黃色。吖啶橙染液有毒，操作時要戴手套，需避光。dna的復制損傷與修復第41頁第二節(jié)DNA損傷二、DNA損傷在藥品評價中應(yīng)用藥品是進入身體特殊商品,安全用藥是一個大家尤其關(guān)心一個問題。一個化合物能研發(fā)成藥品,除了要必定它藥效外,還要進行一系列安全性評價,才能進入臨床試驗。dna的復制損傷與修復第42頁第二節(jié)DNA損傷二、DNA損傷在藥品評價中應(yīng)用藥品普通毒性：

引發(fā)肝、腎、神經(jīng)功效損傷。致突變作用：

引發(fā)遺傳物質(zhì)損傷,與致癌作用關(guān)系親密。dna的復制損傷與修復第43頁第二節(jié)DNA損傷二、DNA損傷在藥品評價中應(yīng)用遺傳毒性評價：評價一個化合物引發(fā)遺傳損傷作用。這些損傷能夠固定并遺傳。其造成后果是引發(fā)遺傳病或腫瘤。遺傳毒性試驗：進行遺傳毒性評價一系列體內(nèi)、體外試驗，是藥品安全性評價一項主要指標。dna的復制損傷與修復第44頁第二節(jié)DNA損傷二、DNA損傷在藥品評價中應(yīng)用依據(jù)其檢測遺傳學終點可分為4種類型:①檢測基因突變：Ames試驗、轉(zhuǎn)基因小鼠基因突變試驗；②檢測染色體畸變和染色體組畸變：微核試驗（依然是檢測化學物質(zhì)染色體損傷基礎(chǔ)方法）；③檢測DNA原始損傷：單細胞凝膠電泳。dna的復制損傷與修復第45頁第二節(jié)DNA損傷二、DNA損傷在藥品評價中應(yīng)用1997年統(tǒng)一了檢測遺傳毒性標準試驗組：1、細菌基因突變試驗（Ames試驗）2、體外哺乳動物細胞試驗（染色體畸變試驗或小鼠淋巴瘤tk基因突變試驗）3、體內(nèi)微核試驗dna的復制損傷與修復第46頁4720世紀最大藥品災(zāi)難——反應(yīng)停事件是特定環(huán)境原因與人類健康之間因果關(guān)系經(jīng)典范例第二節(jié)DNA損傷dna的復制損傷與修復第47頁第二章DNA復制、損傷與修復第一節(jié)DNA復制第二節(jié)DNA損傷第三節(jié)DNA修復48dna的復制損傷與修復第48頁DNA存放著生物體賴以生存和繁衍遺傳信息，維護DNA分子完整性對細胞至關(guān)緊要；修復DNA損傷能力是生物能保持遺傳穩(wěn)定性所在；DNA分子改變并不是全部都能被修復成原樣，所以生物才會有變異、有進化。DNA損傷修復主要性第三節(jié)DNA修復dna的復制損傷與修復第49頁DNA損傷修復系統(tǒng)復制修復：校正復制過程中產(chǎn)生堿基錯誤連接。包含尿嘧啶糖基酶系統(tǒng)、錯配修復系統(tǒng)、無嘌呤修復。損傷修復：

光復活修復、甲基轉(zhuǎn)移酶、切除修復復制后修復：

大腸埃希菌重組修復系統(tǒng)、SOS修復第三節(jié)DNA修復dna的復制損傷與修復第50頁一、復制修復系統(tǒng)尿嘧啶糖基酶系統(tǒng)（復制錯誤修復）現(xiàn)象：U和A在復制中配對，C自發(fā)脫氨基氧化而生成U修復機制：尿嘧啶－N－糖基酶系統(tǒng)參加酶：尿嘧啶－N－糖基酶AP內(nèi)切核酸酶(APendonucleases)DNA聚合酶I

DNA連接酶第三節(jié)DNA修復dna的復制損傷與修復第51頁修復機制：尿嘧啶－N－糖基酶系統(tǒng)1、切除U2、切除相鄰一段核苷酸3、填補缺口4、封閉缺口第三節(jié)DNA修復dna的復制損傷與修復第52頁錯配修復系統(tǒng)（mismatchrepair，MMR）現(xiàn)象：復制中錯配；修復機制：錯配修復系統(tǒng)識別標識---母鏈上甲基化腺嘌呤GA*TC4堿基序列；參加酶：錯配矯正酶、DNA聚合酶、

DNA連接酶第三節(jié)DNA修復一、復制修復系統(tǒng)dna的復制損傷與修復第53頁第三節(jié)DNA修復DNA甲基化DNA半甲基化dna的復制損傷與修復第54頁修復機制：錯配修復系統(tǒng)DNA半甲基化第三節(jié)DNA修復dna的復制損傷與修復第55頁DNA損傷修復系統(tǒng)復制修復：校正復制過程中產(chǎn)生堿基錯誤連接。包含尿嘧啶糖基酶系統(tǒng)、錯配修復系統(tǒng)、無嘌呤修復。損傷修復：

光復活修復、甲基轉(zhuǎn)移酶、切除修復復制后修復：

大腸埃希菌重組修復系統(tǒng)、SOS修復第三節(jié)DNA修復dna的復制損傷與修復第56頁第三節(jié)DNA修復二、損傷修復系統(tǒng)1、光復活修復——（胸腺嘧啶二聚體）修復機制：在可見光（300~600nm）活化之下，由光復活酶催化胸腺嘧啶二聚體分解為單體。參加酶：光復活酶（photoreactivatingenzyme，

PR）dna的復制損傷與修復第57頁

光復活酶修復：波長400nm可見光激活光復活酶修復第三節(jié)DNA修復dna的復制損傷與修復第58頁

光復活酶修復：波長400nm可見光激活第三節(jié)DNA修復1、光復活修復光復活酶存在于細菌、酵母菌低等生物；有袋類哺乳動物和人類淋巴細胞和皮膚成纖維細胞中也有。這種修復功效即使普遍存在，但主要是低等生物一個修復方式。dna的復制損傷與修復第59頁DNA損傷修復系統(tǒng)復制修復：校正復制過程中產(chǎn)生堿基錯誤連接。包含尿嘧啶糖基酶系統(tǒng)、錯配修復系統(tǒng)、無嘌呤修復。損傷修復：

光復活修復、甲基轉(zhuǎn)移酶、切除修復復制后修復：

大腸埃希菌重組修復系統(tǒng)、SOS修復第三節(jié)DNA修復dna的復制損傷與修復第60頁DNA損傷修復系統(tǒng)