文档介绍：课次:26
教学目的:使学生了解DNA损伤的类型,DNA修复系统,掌握DNA修复方式。
重点:DNA修复系统。
难点:
复习旧课:提问1人,了解教学效果。
导入新课:
DNA的损伤修复与基因突变
第一节 DNA的损伤
DNA复制中的错误
碱基配对的错误频率约为10-4-10-5;
DNA聚合酶本身具有校对作用:将不正确插入的核苷酸切除掉,重新加上正确的核苷酸。这样,每掺入一个核苷酸,发生错误的机会有10-8-10-10。
碱基的自发性化学变化
:异构体间自发地相互变化形成导致下一世代中G-C配对取代A-T配对。
(deamination)作用
碱基的环外氨基有时会自发脱落,从而胞嘧啶会变成尿嘧啶、腺嘌呤会变成次黄嘌呤(H)、鸟嘌呤会变成黄嘌呤(X)等。
胞嘧啶自发脱氨基的频率约为每个细胞每天190个。
(depurination)与脱嘧啶
自发的水解可使嘌呤和嘧啶从DNA链的核糖磷酸骨架上脱落下来。
一个哺乳类细胞37℃,20h内DNA链自发脱落的嘌呤约1000个、嘧啶约500个,
长寿命不复制繁殖的哺乳类细胞(如神经细胞)在整个生活期间自发脱嘌呤数约为108,约占细胞DNA中总嘌呤数的3%。
细胞呼吸的副产物O2、H2O2等会造成DNA损伤,能产生胸腺嘧啶乙二醇、羟甲基尿嘧啶等碱基修饰物,引起DNA单链断裂等损伤,每个哺乳类细胞每天DNA单链断裂发生的频率约为5万次。
DNA的甲基化、结构的其他变化等,这些损伤的积累可能导致老化。
2. 物理因素引起的DNA损伤
紫外线引起的DNA损伤
紫外线照射,同一条DNA链上相邻的嘧啶以共价键连成二聚体,相邻的两个T、或两个C、或C与T间都可以环丁基环(cyclobutane ring)连成二聚体。
人皮肤因受紫外线照射而形成二聚体的频率可达每小时5×104/细胞,只局限在皮肤中。
微生物受紫外线照射后,会影响其生存。
紫外线照射还能引起DNA链断裂等损伤。
电离辐射引起的DNA损伤
直接效应是DNA直接吸收射线能量而遭损伤,
间接效应是指DNA周围其他分子(主要是水分子)吸收射线能量产生具有很高反应活性的自由基进而损伤DNA。
电离辐射可导致DNA分子的多种变化:
:主要是由OH-自由基引起,包括DNA链上的碱基氧化修饰、过氧化物的形成、碱基环的破坏和脱落等。一般嘧啶比嘌呤更敏感。
:脱氧核糖上的每个碳原子和羟基上的氢都能与OH-反应,导致脱氧核糖分解,引起DNA链断裂。
:射线的直接和间接作用都可能使脱氧核糖破坏或磷酸二酯键断开。
单链断裂(single strand broken),双链断裂(double strand broken)。
单链断裂发生频率为双链断裂的10-20倍,但比较容易修复;对单倍体细胞来说(如细菌)一次双链断裂就是致死事件。
DNA链交联:同一条DNA链上或两条DNA链上的碱基间可以共价键结合,
DNA-蛋白质交联:组蛋白、染色质中的非组蛋白、调控蛋白、与复制和转录有关的酶都会与DNA共价键连接。