基因突變與DNA的損傷及

1、會計學1基因突變與基因突變與DNA的損傷及的損傷及第1頁/共51頁 遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變而引起的遺傳 信息改變，均可稱為突變 mutation） 在復制過程中發(fā)生的DNA突變稱為DNA損傷（DNA damage） 從分子水平來看，突變就是DNA分子上堿基的改變。 第1頁/共51頁第2頁/共51頁第2頁/共51頁第3頁/共51頁第一節(jié)DNA的損傷DNA損傷正常DNA分子的化學結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)發(fā)生改變射線化學試劑DNA堿基雜環(huán) NC環(huán)外基團化學結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)改變DNA損傷單鏈斷裂雙鏈斷裂糖基化堿基修飾DNA鏈間交聯(lián)DNA與蛋白質(zhì)交聯(lián)第3頁/共51頁第4頁/共51頁一、DNA的自發(fā)性損傷E cloi錯配

2、10-110-2校正10-1第4頁/共51頁第5頁/共51頁1、脫嘌呤和脫嘧啶哺乳動物29/cellhr脫嘧啶脫嘌呤580/cellhr91第5頁/共51頁第6頁/共51頁2、堿基的脫氨基（次黃嘌呤）（黃嘌呤）第6頁/共51頁第7頁/共51頁3、堿基的互變異構(gòu)氨基亞氨基羰基烯醇基第7頁/共51頁第8頁/共51頁4、細胞正常代謝產(chǎn)物對DNA的損傷O2H2o2OH8-氧鳥嘌呤2-氧腺嘌呤5-羥甲基尿嘧啶第8頁/共51頁第9頁/共51頁二、物理因素導致的DNA損傷紫外線UV：主要是形成嘧啶二聚體；電離輻射：引起DNA堿基損傷、鏈的斷裂、DNA交聯(lián)等第9頁/共51頁第10頁/共51頁HNO2Nitro

3、us acid1、亞硝酸：使胞嘧啶脫氨生在尿嘧啶，A脫氨基生成I。 三、化學因素導致的DNA損傷第10頁/共51頁第11頁/共51頁烷化劑：堿基烷基化；堿基脫落；斷鏈；交聯(lián)單功能烷化劑：甲基磺酸甲酯雙功能烷化劑：可同時和DNA中兩個不同的親核位點反應DNA鏈內(nèi)交聯(lián)DNA鏈間交聯(lián)2、烷化劑導致的DNA損傷第11頁/共51頁第12頁/共51頁3 3、堿基類似物：、堿基類似物：結(jié)構(gòu)與堿基相似，可改變堿結(jié)構(gòu)與堿基相似，可改變堿基配對特性的正常堿基衍生物或人工合成基配對特性的正常堿基衍生物或人工合成的化合物。的化合物。n如：如：5-5-溴尿嘧啶（與溴尿嘧啶（與A A或或G G配對）、配對）、 2- 2-

4、氨基氨基嘌呤（與嘌呤（與T T或或C C配對）配對）第12頁/共51頁第13頁/共51頁第13頁/共51頁第14頁/共51頁第二節(jié)第二節(jié)DNA損傷的修復損傷的修復第14頁/共51頁第15頁/共51頁一、直接修復一、直接修復n直接修復：直接修復：指的是不需要移去任何堿基或指的是不需要移去任何堿基或核苷酸就可以將損傷逆轉(zhuǎn)到正常狀態(tài)的修核苷酸就可以將損傷逆轉(zhuǎn)到正常狀態(tài)的修復機制。復機制。n是生物體內(nèi)最簡單的修復方式，屬于無差是生物體內(nèi)最簡單的修復方式，屬于無差錯直接修復。錯直接修復。第15頁/共51頁第16頁/共51頁第16頁/共51頁第17頁/共51頁第17頁/共51頁第18頁/共51頁第18頁/

5、共51頁第19頁/共51頁第19頁/共51頁第20頁/共51頁第20頁/共51頁第21頁/共51頁二、切除修復：二、切除修復： 切除修復：切除修復：指在一系列酶的作用下，將指在一系列酶的作用下，將DNADNA分子中受損傷部分切除，然后以另一條完分子中受損傷部分切除，然后以另一條完整的互補鏈為模板，重新合成切去的部分，整的互補鏈為模板，重新合成切去的部分，使使DNADNA恢復正常結(jié)構(gòu)的過程?；謴驼＝Y(jié)構(gòu)的過程。第21頁/共51頁第22頁/共51頁n修復的基本步驟：修復的基本步驟： 識別識別切除切除修補修補連接連接n修復過程中需要多種酶；修復過程中需要多種酶；n修復主要有兩種方式：堿基切除修復和核

6、修復主要有兩種方式：堿基切除修復和核苷酸切除修復。苷酸切除修復。第22頁/共51頁第23頁/共51頁第23頁/共51頁第24頁/共51頁第24頁/共51頁第25頁/共51頁第25頁/共51頁第26頁/共51頁GATC sequences are targets for the Dam methylase after replication. During the period before this methylation occurs, the nonmethylated strand is the target for repair of mismatched bases. mismatc

7、h repair第26頁/共51頁第27頁/共51頁第27頁/共51頁第28頁/共51頁第28頁/共51頁第29頁/共51頁第29頁/共51頁第30頁/共51頁第30頁/共51頁第31頁/共51頁第31頁/共51頁第32頁/共51頁第三節(jié)第三節(jié) 基因突變與生物進化基因突變與生物進化n基因突變：基因突變：DNADNA分子堿基序列水平上發(fā)生的分子堿基序列水平上發(fā)生的永久、可遺傳的變化。永久、可遺傳的變化。n人類遺傳性疾病已發(fā)現(xiàn)人類遺傳性疾病已發(fā)現(xiàn)40004000多種，其中不多種，其中不少與少與DNADNA修復缺陷有關(guān)，這些修復缺陷有關(guān)，這些DNADNA修復缺陷修復缺陷的細胞表現(xiàn)出對輻射和致癌劑的敏

8、感性增的細胞表現(xiàn)出對輻射和致癌劑的敏感性增加。加。第32頁/共51頁第33頁/共51頁基因突變輕為有害或有利不利于生存和發(fā)育致死有利生存和發(fā)育生物學效應生物群體的遺傳多樣性遺傳性疾病促進生物進化生物個體發(fā)育過程中死亡第33頁/共51頁第34頁/共51頁第34頁/共51頁第35頁/共51頁 -T-C-G-G-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-C-C-G-A-C-A-T-G-C-轉(zhuǎn)換 -T-C-G-A-G-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-C-T-C-G-A-C-A-T-G-C-插入A -T-C-G-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-C-G-A-C-A-T-G-C-缺失T野生型基

9、因 -T-C-G-A-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-C-T-G-A-C-A-T-G-C- -T-C-G-T-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-C-A-G-A-C-A-T-G-C-顛換堿基對的置換(substitution)移碼突變(framesshift mutation)第35頁/共51頁第36頁/共51頁堿基置換突變：堿基置換突變：（1 1）同義突變：沉默突同義突變：沉默突變變 突變發(fā)生在密碼子的突變發(fā)生在密碼子的第三位堿基位置，但第三位堿基位置，但所編碼的氨基酸并沒所編碼的氨基酸并沒改變，這種突變稱改變，這種突變稱同同義突變。義突變。第36頁/共51頁第37頁/共51頁(

10、2)(2)、錯義突變錯義突變 基因編碼序列中堿基基因編碼序列中堿基的置換發(fā)生在密碼子的置換發(fā)生在密碼子的第的第1 1或第或第2 2位堿基，位堿基，導致密碼子改變，并導致密碼子改變，并編碼另一種氨基酸，編碼另一種氨基酸，這種突變稱這種突變稱錯義突變。錯義突變。第37頁/共51頁第38頁/共51頁(3)(3)、無義突變：無義突變： 指基因編碼序列中指基因編碼序列中堿基置換使氨基酸密堿基置換使氨基酸密碼子轉(zhuǎn)變?yōu)榻K止密碼碼子轉(zhuǎn)變?yōu)榻K止密碼子的突變稱為子的突變稱為無義突無義突變變。第38頁/共51頁第39頁/共51頁第39頁/共51頁第40頁/共51頁第40頁/共51頁第41頁/共51頁二、突變的意義二

11、、突變的意義1 1、突變是進化的分子基礎(chǔ)、突變是進化的分子基礎(chǔ)2 2、突變可產(chǎn)生遺傳多樣性、突變可產(chǎn)生遺傳多樣性3 3、致死性突變可用于消滅有害病原體、致死性突變可用于消滅有害病原體4 4、突變可創(chuàng)造新類型物種、突變可創(chuàng)造新類型物種5 5、突變是某些疾病的發(fā)病原因、突變是某些疾病的發(fā)病原因第41頁/共51頁第42頁/共51頁1 1、什么是、什么是 DNADNA損傷？損傷？ DNADNA損傷有哪些類型？損傷有哪些類型？結(jié)果結(jié)果對生物細胞會有些什么影響？對生物細胞會有些什么影響？ 2 2、什么是、什么是 DNADNA損傷的修復？對損傷的修復？對DNADNA損傷的修復有哪損傷的修復有哪些方式，各有什

12、么特點？些方式，各有什么特點？3 3、敘述對、敘述對DNADNA損傷的光修復過程。損傷的光修復過程。4 4、什么是基因突變？基因突變有哪些類型？基因突、什么是基因突變？基因突變有哪些類型？基因突變有什么意義？變有什么意義？第42頁/共51頁第43頁/共51頁一、DNA的自發(fā)性損傷E cloi錯配10-110-2校正10-1第43頁/共51頁第44頁/共51頁3、堿基的互變異構(gòu)氨基亞氨基羰基烯醇基第44頁/共51頁第45頁/共51頁烷化劑：堿基烷基化；堿基脫落；斷鏈；交聯(lián)單功能烷化劑：甲基磺酸甲酯雙功能烷化劑：可同時和DNA中兩個不同的親核位點反應DNA鏈內(nèi)交聯(lián)DNA鏈間交聯(lián)2、烷化劑導致的DNA損傷第45頁/共51頁第46頁/共51頁烷化劑：堿基烷基化；堿基脫落；斷鏈；交聯(lián)單功能烷化劑：甲基磺酸甲酯雙功能烷化劑：可同時和DNA中兩個不同的親核位點反應DNA鏈內(nèi)交聯(lián)DNA鏈間交聯(lián)2、烷化劑導致的DNA損傷第46頁/共51頁第47頁/共51頁烷化劑：堿基烷基化；堿基脫落；斷鏈；交聯(lián)單功能烷化劑：甲基磺酸甲酯雙功能烷化劑：可同時和DNA中兩個不