第六章DNA的损伤修复和基因突变课件.ppt

《第六章DNA的损伤修复和基因突变课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第六章DNA的损伤修复和基因突变课件.ppt（58页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第1页，此课件共58页哦第第6 6章章 DNADNA的损伤、修复和基因突变的损伤、修复和基因突变 6.16.1 DNA DNA损伤的概念损伤的概念 6.26.2 DNA DNA的修复的修复 6.36.3 基因突变基因突变第2页，此课件共58页哦6.1 DNA6.1 DNA损伤的概念损伤的概念是指在生物体生命过程中是指在生物体生命过程中DNADNA双螺旋结构发生的任何改变。包括：双螺旋结构发生的任何改变。包括：第3页，此课件共58页哦引起引起DNADNA损伤的因素：损伤的因素：（1 1）自发性损伤自发性损伤(复制中的损伤、碱基的自发性化复制中的损伤、碱基的自发性化学改变、自发脱碱基、细胞的代谢产

2、物对学改变、自发脱碱基、细胞的代谢产物对DNADNA的损伤的损伤)；（2 2）物理因素引起的损伤物理因素引起的损伤(电离辐射、紫外线电离辐射、紫外线)；（3 3）化学因素引起的损伤化学因素引起的损伤（烷化剂、碱基类似物）（烷化剂、碱基类似物）。第4页，此课件共58页哦6.1.1 DNA6.1.1 DNA分子的自发性损伤分子的自发性损伤 是指是指DNADNA在复制过程中碱基配对时产生的误差，经过在复制过程中碱基配对时产生的误差，经过DNADNA聚合酶聚合酶“校正校正”和单链结合蛋白等综合校对因素和单链结合蛋白等综合校对因素作用下仍未被校正的作用下仍未被校正的DNADNA的损伤。包括：的损伤。包括

3、：1.1.互变异构移位互变异构移位 2.2.脱氨基作用脱氨基作用 3.DNA3.DNA复制中的错误复制中的错误 碱基错配碱基错配 DNADNA聚合酶的聚合酶的“打滑打滑”4.4.活性氧引起的诱变活性氧引起的诱变 5.5.碱基丢失碱基丢失 第5页，此课件共58页哦1.1.互变异构移位互变异构移位 DNADNA碱基上的酮基或氨基都位于杂环上碱基上的酮基或氨基都位于杂环上N N原子邻位，能形成氨原子邻位，能形成氨基基-亚氨基互变异构或酮式亚氨基互变异构或酮式-烯醇式互变异构。烯醇式互变异构。氨基氨基-亚氨基互变异构亚氨基互变异构酮式酮式-烯醇式互变异构烯醇式互变异构第6页，此课件共58页哦碱基发生氨

4、基碱基发生氨基-亚氨基互变异构时，发生亚氨基互变异构时，发生A-CA-C、G-TG-T错配。错配。碱基发生酮式与烯醇式结构互变，碱基发生酮式与烯醇式结构互变，发生发生A-CA-C、T-GT-G错配。错配。每条新生每条新生DNADNA链上这种由碱基异构化所导致的突变率在链上这种由碱基异构化所导致的突变率在1010-8-81010-9-9。第7页，此课件共58页哦2.2.脱氨基作用脱氨基作用 碱基的环外碱基的环外NHNH2 2有时会自发脱落有时会自发脱落，使，使CUCU、AA次黄嘌呤（次黄嘌呤（H H）、）、GG黄嘌呤（黄嘌呤（X X），），DNADNA复制时，复制时，U-AU-A、I-CI-C、

5、X-CX-C配对，导致子代配对，导致子代DNADNA序序列错误。列错误。胞嘧啶自发脱氨基的频率为每胞嘧啶自发脱氨基的频率为每个细胞每天个细胞每天200200个左右。个左右。第8页，此课件共58页哦自发脱氨基作用自发脱氨基作用引起的碱基转换引起的碱基转换 第9页，此课件共58页哦3.DNA3.DNA聚合酶的聚合酶的“打滑打滑”DNADNA聚合酶易在模板上有几个相同碱基串联（微卫星）的部位打滑，聚合酶在聚合酶易在模板上有几个相同碱基串联（微卫星）的部位打滑，聚合酶在模板链上的滑移易于造成缺失，在生长链上的滑移易于造成插入。模板链上的滑移易于造成缺失，在生长链上的滑移易于造成插入。第10页，此课件共

6、58页哦4.4.活性氧引起的诱变活性氧引起的诱变 细胞代谢副产物细胞代谢副产物O O2-2-、H H2 2O O2 2等会造成碱基损伤等会造成碱基损伤，产生胸腺嘧啶乙二醇，产生胸腺嘧啶乙二醇、羟甲基尿嘧啶等碱基、羟甲基尿嘧啶等碱基修饰物，引起碱基配对修饰物，引起碱基配对错误。错误。活性氧造成的碱基损伤活性氧造成的碱基损伤 第11页，此课件共58页哦第12页，此课件共58页哦5.碱基丢失碱基丢失 自发的脱嘌呤和脱嘧啶：自发的脱嘌呤和脱嘧啶：DNA分子在生理条件下可通过自发分子在生理条件下可通过自发性水解，使嘌呤碱和嘧啶碱从磷酸脱氧核糖骨架上脱落下来。据统性水解，使嘌呤碱和嘧啶碱从磷酸脱氧核糖骨架

7、上脱落下来。据统计，一个哺乳动物细胞在计，一个哺乳动物细胞在37，20小时内通过自发水解可从小时内通过自发水解可从DNA 链上脱落约链上脱落约1000个嘌呤碱和个嘌呤碱和500个嘧啶碱。在一个长寿命的个嘧啶碱。在一个长寿命的哺乳动物细胞（如人神经细胞）的整个生活周期中自发性脱落嘌呤哺乳动物细胞（如人神经细胞）的整个生活周期中自发性脱落嘌呤数约为数约为108个嘌呤碱，占细胞个嘌呤碱，占细胞DNA中总嘌呤数的中总嘌呤数的30%。每个细。每个细胞每小时脱去的嘌呤碱和嘧啶碱数分别平均为胞每小时脱去的嘌呤碱和嘧啶碱数分别平均为580个和个和29个。个。碱基脱落形成碱基脱落形成AP位点位点。热和酸等都可使

8、嘌呤和嘧啶从热和酸等都可使嘌呤和嘧啶从DNA链的核糖磷酸骨架上脱链的核糖磷酸骨架上脱落，形成落，形成AP位点位点（Apurinic or Apyrimidinic site）。）。第13页，此课件共58页哦6.1.2 6.1.2 物理因素引起的物理因素引起的DNADNA损伤损伤 1 1、紫外线引起的、紫外线引起的DNADNA损伤损伤 DNADNA分子损伤最早就是从研究紫外线分子损伤最早就是从研究紫外线(ultra violet,(ultra violet,UV)UV)的效应开始的。当的效应开始的。当DNADNA受到最易被其吸收波长（受到最易被其吸收波长（260 260 nmnm）的紫外线照射时

9、，主要是使同一条）的紫外线照射时，主要是使同一条DNADNA链上相邻的嘧链上相邻的嘧啶以共价键连成二聚体，其中最容易形成的是啶以共价键连成二聚体，其中最容易形成的是TTTT二聚体。二聚体。第14页，此课件共58页哦 人皮肤因受紫外线照射而形成二聚体的频率可达每小时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 510104 4个个/细胞，但只局限在皮肤中，因为紫外线不能穿透皮肤。细胞，但只局限在皮肤中，因为紫外线不能穿透皮肤。但微生物受紫外线照射后，就会影响其生存。但微生物受紫外线照射后，就会影响其生存。UV第15页，此课件共58页哦2 2、电离辐射引起的、电离辐射引起的DNADNA损伤损

10、伤 电离辐射损伤电离辐射损伤DNADNA有直接和间有直接和间接的效应，接的效应，直接效应直接效应是是DNADNA直接吸收射线能量而遭损伤，直接吸收射线能量而遭损伤，间接效应间接效应是指是指DNADNA周围其他分子（主要是水分子）吸收射周围其他分子（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线能量产生具有很高反应活性的自由基进而损伤DNADNA。电离。电离辐射可导致辐射可导致DNADNA分子的多种变化：分子的多种变化：碱基变化碱基变化 主要是由主要是由OHOH-自由基引起，包括自由基引起，包括DNADNA链上的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碱基氧化修饰

11、、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。等。一般嘧啶比嘌呤更敏感。脱氧核糖变化脱氧核糖变化 脱氧核糖上的每个碳原子和羟基上的脱氧核糖上的每个碳原子和羟基上的氢都能与氢都能与OHOH-反应，导致脱氧核糖分解，最后会引起反应，导致脱氧核糖分解，最后会引起DNADNA链断裂链断裂。第16页，此课件共58页哦 DNA DNA链断裂链断裂 DNADNA双链中一条链断裂称双链中一条链断裂称单链断裂单链断裂（single strand brokensingle strand broken），），DNADNA双链在同一处或相近处断双链在同一处或相近处断裂称为裂称为双链断裂双链断裂（dou

12、ble strand brokendouble strand broken）。虽然单断发）。虽然单断发生频率为双断的生频率为双断的10-2010-20倍，但还比较容易修复；倍，但还比较容易修复；对单倍体对单倍体细胞（如细菌）一次双断就是致死事件。细胞（如细菌）一次双断就是致死事件。交联交联 DNADNA分子中一条链上碱基与另一条链上的碱分子中一条链上碱基与另一条链上的碱基以共价键结合时称基以共价键结合时称DNADNA链间交联链间交联。DNADNA与蛋白质以共价键与蛋白质以共价键结合，称为结合，称为DNADNA蛋白质交联蛋白质交联。第17页，此课件共58页哦6.1.3 6.1.3 化学因素引起的

13、化学因素引起的DNADNA损伤损伤1.1.烷化剂对烷化剂对DNADNA的损伤的损伤 烷化剂有两类，一类是烷化剂有两类，一类是单功能烷化剂单功能烷化剂，只能使一个位点，只能使一个位点烷基化；另一类为烷基化；另一类为双功能烷化剂双功能烷化剂，如氮芥，可同时使两处，如氮芥，可同时使两处烷基化，如果这两个位点在同一条链上，则产生烷基化，如果这两个位点在同一条链上，则产生链内交链内交联联，如果两个受作用碱基位于两条核苷酸链上，则形成，如果两个受作用碱基位于两条核苷酸链上，则形成链间交链间交联联。烷化剂的作用可使烷化剂的作用可使DNADNA发生各种类型的损伤：发生各种类型的损伤：碱基烷基化碱基烷基化 烷化

14、剂很容易将烷基加到烷化剂很容易将烷基加到DNADNA链中嘌链中嘌呤或嘧啶的呤或嘧啶的N N或或O O上，烷基化的嘌呤碱基配对会发生变化上，烷基化的嘌呤碱基配对会发生变化，例如鸟嘌呤，例如鸟嘌呤N N7 7被烷化后就不再与胞嘧啶配对、而改与胸腺被烷化后就不再与胞嘧啶配对、而改与胸腺嘧啶配对，结果会使嘧啶配对，结果会使G-CG-C转变成转变成A-TA-T。第18页，此课件共58页哦 碱基脱落碱基脱落 烷化碱基的糖苷键不稳定，容易脱落形烷化碱基的糖苷键不稳定，容易脱落形成成DNADNA上无碱基的位点，复制时可以插入任何核苷酸，造上无碱基的位点，复制时可以插入任何核苷酸，造成序列的改变。成序列的改变。

15、断链断链 DNADNA链的磷酸二酯键上的氧也容易被烷化，链的磷酸二酯键上的氧也容易被烷化，结果形成不稳定的磷酸三酯键，易在糖与磷酸间发生水解结果形成不稳定的磷酸三酯键，易在糖与磷酸间发生水解，使，使DNADNA链断裂。链断裂。交联交联 双功能基烷化剂双功能基烷化剂化学武器如氮芥、硫化学武器如氮芥、硫芥等、一些抗癌药物如环磷酰胺、苯丁酸氮芥、丝裂霉芥等、一些抗癌药物如环磷酰胺、苯丁酸氮芥、丝裂霉素等、某些致癌物如二乙基亚硝胺等均属此类，其两个素等、某些致癌物如二乙基亚硝胺等均属此类，其两个功能基可同时使两处烷基化，结果就能造成功能基可同时使两处烷基化，结果就能造成DNADNA链内、链内、DNAD

16、NA链间、以及链间、以及DNADNA与蛋白质间的交联。与蛋白质间的交联。第19页，此课件共58页哦第20页，此课件共58页哦2.2.碱基类似物对碱基类似物对DNADNA的损伤的损伤 碱基类似物是一类结构与碱基相似的碱基类似物是一类结构与碱基相似的人工合成的化合物，由于其结构与正常的人工合成的化合物，由于其结构与正常的碱基相似，进入细胞后能替代正常的碱基碱基相似，进入细胞后能替代正常的碱基参入到参入到DNADNA链中而干扰链中而干扰DNADNA复制合成。复制合成。第21页，此课件共58页哦ATABU酮酮BU烯醇烯醇GGCAT2-AP氨基氨基TC2-AP亚氨基亚氨基GC第22页，此课件共58页哦6

17、.2 DNA6.2 DNA的修复的修复 修复是指在修复是指在DNADNA损伤时，细胞对损伤的反应。损伤时，细胞对损伤的反应。目前已知有五种目前已知有五种DNADNA修复系统：修复系统：1 1、切除修复、切除修复 2 2、直接修复、直接修复 3 3、错配修复、错配修复 4 4、重组修复、重组修复 5 5、易错修复（、易错修复（SOSSOS修复）修复）第23页，此课件共58页哦6.2.1 6.2.1 切除修复（切除修复（excision repairingexcision repairing）也叫复制前修复、暗修复，该修复过程发生在也叫复制前修复、暗修复，该修复过程发生在DNADNA复制之复制之前

18、，在一系列酶的作用下，将前，在一系列酶的作用下，将DNADNA分子中受损伤的部分切除后分子中受损伤的部分切除后，以另一条完整的链为模板，合成出切除部分，从而恢复，以另一条完整的链为模板，合成出切除部分，从而恢复DNADNA正常结构的过程。正常结构的过程。切除修复又包括：切除修复又包括：1 1、碱基的切除修复（、碱基的切除修复（BERBER）2 2、核苷酸的切除修复（、核苷酸的切除修复（NERNER）第24页，此课件共58页哦1.1.碱基切除修复碱基切除修复(Base(Base excision repairexcision repair、BER)BER)主要修复单个碱基缺陷的损主要修复单个碱基

19、缺陷的损伤。伤。包括包括4 4步反应：步反应：识别切除碱基：识别切除碱基：DNADNA糖苷酶糖苷酶识识别切除改变的碱基，产生无碱基别切除改变的碱基，产生无碱基的位点；的位点；酶切：酶切：APAP内切核酸酶内切核酸酶在损伤部在损伤部位旁边切一个缺口；位旁边切一个缺口；修补：修补：DNADNA聚合酶聚合酶填补；填补；连接：连接：DNA连接酶连接酶连接。连接。第25页，此课件共58页哦 碱基切除修复（碱基切除修复（BERBER）途径中的重要糖苷酶：）途径中的重要糖苷酶：(1)(1)尿嘧啶尿嘧啶-N N-糖苷酶，从糖苷酶，从DNADNA中除去尿嘧啶碱基；中除去尿嘧啶碱基；(2)(2)次黄嘌呤次黄嘌呤-

20、N N-糖苷酶，从糖苷酶，从DNADNA中除去腺嘌呤脱氨中除去腺嘌呤脱氨后形成的次黄嘌呤；后形成的次黄嘌呤；(3)(3)33甲基腺嘌呤甲基腺嘌呤DNADNA糖苷酶，可修复烷化剂产糖苷酶，可修复烷化剂产生的损伤。生的损伤。第26页，此课件共58页哦2.2.核苷酸片段切除修复核苷酸片段切除修复(Nucleotide excision repair(Nucleotide excision repair，NER)NER)DNA DNA螺旋结构有较大损伤变形时，则以核苷酸螺旋结构有较大损伤变形时，则以核苷酸切除修复方式进行修复。切除修复方式进行修复。暗修复（暗修复（dark repairdark rep

21、air）。短短-补丁修复（补丁修复（short-patch repairshort-patch repair）长长-补丁修复（补丁修复（long-patch repairlong-patch repair）第27页，此课件共58页哦原核生物原核生物DNADNA损伤切除修复：损伤切除修复：识别：识别：UvrAUvrA，UvrBUvrB辨认及结辨认及结合合DNADNA损伤部位。损伤部位。UvrAUvrA释放，释放，UvrCUvrC结合上来结合上来。切除：切除：UvrBUvrB、UvrCUvrC在损伤在损伤部位的两侧切开。部位的两侧切开。UvrDUvrD使被切开的部分解旋，使被切开的部分解旋，释放被

22、损伤的链。释放被损伤的链。修补和连接：修补和连接：DNA-polDNA-pol和连和连接酶填补空隙和连接。接酶填补空隙和连接。第28页，此课件共58页哦原核细胞原核细胞NER系统蛋白质和酶的功能系统蛋白质和酶的功能 第29页，此课件共58页哦第30页，此课件共58页哦着色性干皮病（着色性干皮病（Xeroderma Xeroderma pigmentosumpigmentosum）是一种切除修是一种切除修复酶的缺陷。复酶的缺陷。患者对日光或紫患者对日光或紫外线特别敏感，对紫外线引起外线特别敏感，对紫外线引起的的DNADNA损伤不能修复，容易诱发损伤不能修复，容易诱发皮肤癌。皮肤癌。第31页，此课

23、件共58页哦6.2.2 6.2.2 错配修复错配修复(Mismatch repair(Mismatch repair，MMR)MMR)负责修复负责修复DNADNA复制过程中由于错误掺入而产生的错配复制过程中由于错误掺入而产生的错配。是一种复制后修复。是一种复制后修复。(1)(1)识别错配的碱基对。识别错配的碱基对。(2)(2)对错配的一对碱基要能准确区别哪一个是错的，哪对错配的一对碱基要能准确区别哪一个是错的，哪一个是对的。一个是对的。错配修复能区分新链及模板链。区分方式是错配修复能区分新链及模板链。区分方式是用用DamDam甲基化酶在模板链甲基化酶在模板链GATCGATC中的中的A A（N-

24、6N-6）上甲基化修）上甲基化修饰。因此错配修复也称饰。因此错配修复也称甲基指导的错配修复甲基指导的错配修复。(3)(3)切除错误的碱基，并进行修复合成。切除错误的碱基，并进行修复合成。原则是原则是保存母链保存母链，修正子链，修正子链。第32页，此课件共58页哦：在水解在水解ATPATP的作用下，的作用下，MutSMutS、MutLMutL在在DNADNA双链上移动，发现甲基化双链上移动，发现甲基化DNADNA，DNADNA由此形成突环。由此形成突环。MutS MutS 二聚体二聚体识别并结合到识别并结合到DNADNA错错配碱基部位；配碱基部位；MutL MutL 二聚体二聚体与与MutSMu

25、tS二聚体二聚体结合，形成四聚体。结合，形成四聚体。MutHMutH内切核酸酶结合到内切核酸酶结合到MutSLMutSL上，上，由由MutHMutH切开非甲基化的子链。切开非甲基化的子链。DNA helicase DNA helicase II,SSB,exonuclease III,SSB,exonuclease I去除包括错配碱基的去除包括错配碱基的10001000个核苷酸片段。个核苷酸片段。DNA polymerase IIIDNA polymerase III和和DNA ligase DNA ligase 填充缺口。填充缺口。昂贵的代价用于保证昂贵的代价用于保证DNADNA的准确性。的

26、准确性。错配修复过程：错配修复过程：第33页，此课件共58页哦 如果如果MutHMutH的切点在错配的切点在错配碱基的碱基的5 5端，则由外切核酸端，则由外切核酸酶酶VII VII 或核酸酶或核酸酶RecJRecJ来降解来降解含有错配碱基的片段。含有错配碱基的片段。如果如果MutHMutH的切点在错配碱的切点在错配碱基的基的33端，将由外切核酸端，将由外切核酸酶酶I I或或X X从从3 355方向水解含有方向水解含有错配碱基的片段。错配碱基的片段。最后由最后由DNA pol IIIDNA pol III和和连接酶分别填补缺口和连接连接酶分别填补缺口和连接切口。切口。第34页，此课件共58页哦6

27、.2.3 6.2.3 直接修复（损伤逆转）直接修复（损伤逆转）直接修复（直接修复（direct repairdirect repair）是把被损伤的碱基回复到原来状态的一种修复。）是把被损伤的碱基回复到原来状态的一种修复。有以下三种方式：有以下三种方式：（1 1）光复活作用）光复活作用 在可见光在可见光（400 nm400 nm）存在的条件下，在光复活酶作用下将）存在的条件下，在光复活酶作用下将UVUV引起嘧啶二聚体分解为单体的过程。光复活是原核生物中的一种主要修复形式引起嘧啶二聚体分解为单体的过程。光复活是原核生物中的一种主要修复形式（单（单细胞生物到鸟类均有此酶，这种修复方式对植物体特别重

28、要，细胞生物到鸟类均有此酶，这种修复方式对植物体特别重要，而哺乳动物无此酶）。而哺乳动物无此酶）。第35页，此课件共58页哦(2)O(2)O6 6-甲基鸟嘌呤甲基鸟嘌呤-DNA-DNA甲基转移酶甲基转移酶(MGMT)(MGMT)直接修复直接修复 以防止形成以防止形成G T G T 配对。配对。MGMTMGMT能防止能防止DNADNA链烷基化导致的死亡和突变效应。链烷基化导致的死亡和突变效应。MGMTMGMT存在于酵母和人类细胞中。存在于酵母和人类细胞中。第36页，此课件共58页哦(3)(3)单链断裂修复单链断裂修复 只需要只需要DNADNA连接酶参与，属于直接修复。连接酶参与，属于直接修复。D

29、NADNA连接酶催化连接酶催化DNADNA双螺旋结构中双链之一的缺口处的双螺旋结构中双链之一的缺口处的55磷酸与相邻的磷酸与相邻的33羟基形成磷酸二酯键。羟基形成磷酸二酯键。第37页，此课件共58页哦6.2.4 6.2.4 重组修复重组修复(recombination repair)(recombination repair)也称复制后修复、链转移修复、同源重组修复也称复制后修复、链转移修复、同源重组修复 复制：复制：受损伤的受损伤的DNADNA链复制时，产生的子链复制时，产生的子代代DNADNA在损伤的对应部位出现缺口。在损伤的对应部位出现缺口。重组：重组：在在RecARecA酶的作用下，完

30、整母链酶的作用下，完整母链DNADNA与有缺口子链与有缺口子链DNADNA进行重组交换，将母链上相进行重组交换，将母链上相应片段填补子链缺口处，而母链出现缺口。应片段填补子链缺口处，而母链出现缺口。再合成：再合成：以另一条子链以另一条子链DNADNA为模板，经为模板，经DNA DNA polpol合成一新合成一新DNADNA片段填补母链片段填补母链DNADNA缺口，最后由缺口，最后由DNA ligaseDNA ligase连接完成修补。连接完成修补。第38页，此课件共58页哦 重组修复不能完全去除损伤，损伤的重组修复不能完全去除损伤，损伤的DNADNA片段仍然片段仍然保留在亲代保留在亲代DNA

31、DNA链上，只是重组修复后合成的链上，只是重组修复后合成的DNADNA分子是不分子是不带有损伤的。带有损伤的。但经多次复制后，损伤就被但经多次复制后，损伤就被“稀释稀释”了，在子代了，在子代细胞中只有一个细胞是带有损伤细胞中只有一个细胞是带有损伤DNADNA的。的。重组修复机制的缺陷重组修复机制的缺陷,有可能导致肿瘤发生。有可能导致肿瘤发生。第39页，此课件共58页哦6.2.5 6.2.5 易错修复和易错修复和SOSSOS反应反应第40页，此课件共58页哦 SOS SOS反应反应(SOS response)(SOS response)是细胞是细胞DNADNA受到损伤或复制系受到损伤或复制系统受

32、到抑制的紧急情况下，细胞为求生存而产生的一种应急反统受到抑制的紧急情况下，细胞为求生存而产生的一种应急反应。应。SOSSOS反应诱导的修复系统包括：反应诱导的修复系统包括：1 1、避免差错的修复、避免差错的修复（error free repairerror free repair）：错配）：错配修复、直接修复、切除修复和重组修复。修复、直接修复、切除修复和重组修复。2 2、易产生差错的修复、易产生差错的修复（error prone repairerror prone repair）：）：易错易错修复（修复（SOSSOS修复）。修复）。SOSSOS反应可诱导产生反应可诱导产生DNADNA聚合酶聚

33、合酶和和，它们不具有，它们不具有33核酸外切酶校正功能，但在核酸外切酶校正功能，但在DNADNA链的损伤部链的损伤部位即使出现不配对的碱基，仍然能催化核苷酸的聚合，使复位即使出现不配对的碱基，仍然能催化核苷酸的聚合，使复制继续进行。这种情况下允许错配可增加细胞存活的机会。制继续进行。这种情况下允许错配可增加细胞存活的机会。第41页，此课件共58页哦SOSSOS反应：反应：0 0期：期：还没有出现还没有出现SOSSOS应答，应答，MMRMMR（错配修复）。（错配修复）。1 1期：期：NERNER（核苷酸片段切除修复）。（核苷酸片段切除修复）。2 2期：期：重组修复，主要是针对重组修复，主要是针对

34、DNADNA双链断裂的修复。双链断裂的修复。3 3期：期：SOSSOS修复（易错修复）。修复（易错修复）。4 4期：期：凋亡。凋亡。第42页，此课件共58页哦RecARecA与与LexALexA组成组成调控环路调控环路RecARecA在在SOSSOS反应反应中起核心中起核心作用作用未诱导的细胞未诱导的细胞 诱导的细胞诱导的细胞第43页，此课件共58页哦当当DNADNA复制度过难关后复制度过难关后SOS repair 是一种错误倾向性极强的修复机制是一种错误倾向性极强的修复机制是进化中形成的是进化中形成的“竭尽全力，治病救人竭尽全力，治病救人”的措施的措施（正常状态下，（正常状态下，SOS是关闭

35、的）是关闭的）RecA-p很快消失很快消失LexA gene onSOS off1、DNA的修复；的修复；2、导致变异。许多细胞的死亡只是为一些细胞的存导致变异。许多细胞的死亡只是为一些细胞的存活所付的代价。活所付的代价。第44页，此课件共58页哦6.3 6.3 基因突变基因突变突变：突变：是指遗传物质发生可遗传的变异。是指遗传物质发生可遗传的变异。基因突变（基因突变（Gene mutation Gene mutation）：基因的核苷酸顺序或数目：基因的核苷酸顺序或数目发生改变。发生改变。：染色体数目和结构的改变。：染色体数目和结构的改变。第45页，此课件共58页哦6.3.1 6.3.1 基

36、因突变的类型基因突变的类型（1）点突变）点突变(point mutation)（2）缺失）缺失(deletion)（3）插入）插入(insertion)（4）重排）重排(rearrangement)：倒位或移位：倒位或移位第46页，此课件共58页哦（一）点突变（碱基替换）（一）点突变（碱基替换）点突变点突变(point mutation)(point mutation)是指是指DNADNA分子上发生了单个碱基分子上发生了单个碱基的改变。的改变。点突变点突变的特征是它具有很高的的特征是它具有很高的回复率回复率。1 1.转换：转换：发生在同型碱基之间，即嘌呤代替另一嘌呤，发生在同型碱基之间，即嘌呤

37、代替另一嘌呤，或嘧啶代替另一嘧啶。或嘧啶代替另一嘧啶。Purine Pu或者或者 Pyrimidine Py 2.2.颠换：颠换：发生在异型碱基之间，即嘌呤变嘧啶或嘧啶变嘌发生在异型碱基之间，即嘌呤变嘧啶或嘧啶变嘌呤。呤。Pu Py或者或者PyPu第47页，此课件共58页哦从对遗传信息的改变上定义从对遗传信息的改变上定义 同义突变（无声突变、中性突变，沉默突变）：同义突变（无声突变、中性突变，沉默突变）：没有改变产物氨基酸序列的密码子。没有改变产物氨基酸序列的密码子。错义突变：错义突变：碱基序列的改变引起了氨基酸序列的碱基序列的改变引起了氨基酸序列的改变。改变。渗漏突变：渗漏突变：是突变基因的

38、产物尚有部分活性的错是突变基因的产物尚有部分活性的错义突变，是表型界于野生型与完全突变型之间的某种义突变，是表型界于野生型与完全突变型之间的某种状态。状态。第48页，此课件共58页哦 回复突变回复突变:使突变体在表型上回复到野生型状态的突使突变体在表型上回复到野生型状态的突变。变。无义突变：无义突变：碱基的改变使代表某种氨基酸的密码子变碱基的改变使代表某种氨基酸的密码子变为蛋白合成的终止密码子。为蛋白合成的终止密码子。突变热点（突变热点（Mutation HotpointMutation Hotpoint）：）：基因自发突变的基因自发突变的频率是一定的，频率是一定的，DNADNA分子上某些位点

39、的突变频率大于平均分子上某些位点的突变频率大于平均数，这样的位点称为突变热点。数，这样的位点称为突变热点。第49页，此课件共58页哦（二）缺失（二）缺失缺失：缺失：一个碱基或一段核苷酸链从一个碱基或一段核苷酸链从DNA大分子上丢失大分子上丢失。特点：回复突变率极低。特点：回复突变率极低。插入：插入：原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插入到原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插入到DNA大分子中间。特点：回复突变率极低。大分子中间。特点：回复突变率极低。移码突变（框移突变）是指移码突变（框移突变）是指三联体密码的阅读方式三联体密码的阅读方式改变，造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变。改变，造成蛋白质氨基酸

40、排列顺序发生改变。缺失或插入都可导致缺失或插入都可导致移码突变移码突变。（三）插入（三）插入第50页，此课件共58页哦（四）重排（四）重排 DNADNA分子内较大片段的颠倒、重复、交换，分子内较大片段的颠倒、重复、交换，称为重排或重组。称为重排或重组。第51页，此课件共58页哦5.3.2 5.3.2 诱变剂的作用诱变剂的作用1 1、碱基类似物（碱基类似物（Base analog）：）：是与是与DNADNA正常碱基类似的化合物，也能在正常碱基类似的化合物，也能在DNADNA复制时取代正常碱基掺入并与互补链的碱基配对复制时取代正常碱基掺入并与互补链的碱基配对。但这些类似物易发生互变异构，在复制时改

41、变。但这些类似物易发生互变异构，在复制时改变配对性质，引起碱基对转换。配对性质，引起碱基对转换。5-BrU:G:A 烯醇式烯醇式enolenolBrOHHOBr 酮式酮式KetoKetoHO第52页，此课件共58页哦 2 2、碱基的修饰剂：、碱基的修饰剂：某些化学诱变剂通过对某些化学诱变剂通过对DNADNA分子上碱基的修分子上碱基的修饰，改变其配对性质。又称化学突变剂：饰，改变其配对性质。又称化学突变剂：脱氨基试剂：脱氨基试剂：亚硝酸亚硝酸（nitrous acid，HNO2，NA）羟基化试剂：羟基化试剂：羟胺羟胺（hydroxylamine，NH2OH，HA）烷基化试剂：烷基化试剂：硫芥、氮

42、芥、乙基甲烷磺酸硫芥、氮芥、乙基甲烷磺酸（ethyl mathanesulfonate，EMS）、）、N-N-甲基甲基-N-N-硝基硝基-N-N-亚硝基胍亚硝基胍（N-mathyl-N-nitro-N-nitrosoguanidion，NNG）第53页，此课件共58页哦ATICGCHNO2GCAUATHNO2CG4-OH-CATANH2OHGCO-6-E-GTAT烷化剂烷化剂TAO-4-E-TGCG烷化剂烷化剂第54页，此课件共58页哦3 3、嵌入染料、嵌入染料吖啶橙吖啶橙 (Acridine Orange(Acridine Orange，AO)AO)溴化乙锭溴化乙锭 (Ethidium Br

43、omide(Ethidium Bromide，EB)EB)扁平染料分子扁平染料分子结果产生移码突变结果产生移码突变第55页，此课件共58页哦第56页，此课件共58页哦4、紫外线和电离辐、紫外线和电离辐射射 紫外线紫外线使同一条使同一条DNADNA链上相邻的嘧啶以共价链上相邻的嘧啶以共价键连成二聚体，其中最键连成二聚体，其中最容易形成的是容易形成的是TTTT二聚体。二聚体。电离辐射电离辐射可导致可导致DNADNA分子的多种损伤：分子的多种损伤：碱基损伤。碱基损伤。脱氧核糖损伤。脱氧核糖损伤。DNADNA链断裂。链断裂。交联。交联。第57页，此课件共58页哦6.3.3 6.3.3 诱变剂和致癌剂的检测诱变剂和致癌剂的检测（1 1）AmesAmes试验试验 使鼠伤寒沙门氏杆菌的营养缺陷型细菌与待测使鼠伤寒沙门氏杆菌的营养缺陷型细菌与待测物一起培养，因回复突变而产生菌落，根据菌落物一起培养，因回复突变而产生菌落，根据菌落的多少可判断诱变力的强弱。的多少可判断诱变力的强弱。（2 2）DevoretDevoret试验试验 利用溶源菌被诱导产生噬菌斑的方法来检测致利用溶源菌被诱导产生噬菌斑的方法来检测致癌剂，简化了检测手段。癌剂，简化了检测手段。第58页，此课件共58页哦