《DNA的损伤和修复》课件.pptVIP

DNA的损伤和修复DNA是生命遗传信息的载体，其完整性对于维持生命活动至关重要。DNA在各种环境因素的影响下，会发生损伤，例如紫外线照射、化学物质、辐射等。

DNA的结构概述DNA是生物体内主要的遗传物质，它存储着生物体生长、发育和繁殖所需的全部遗传信息。DNA结构类似于螺旋梯，由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成，两条链通过氢键连接在一起，形成双螺旋结构。每个脱氧核苷酸由磷酸基团、脱氧核糖和碱基构成。碱基有四种：腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）。

DNA损伤的原因11.内源性因素DNA在正常代谢过程中会发生自发性损伤，例如碱基脱落、水解、氧化损伤等。22.外源性因素环境中的物理、化学因素会对DNA造成损伤，如紫外线、电离辐射、化学致癌剂等。33.复制错误DNA复制过程中的错误也可能导致DNA损伤，例如碱基配对错误、DNA链断裂等。

自发性DNA损伤水解水解是导致自发性DNA损伤的主要原因，会导致碱基从DNA骨架上脱落。脱氨基细胞内环境中的水和氧气可以导致碱基脱氨基，改变碱基配对。氧化活性氧物质会引起碱基氧化，导致碱基结构发生改变。

辐射对DNA的损害电离辐射X射线、伽马射线和α粒子等高能辐射可直接破坏DNA，造成单链断裂、双链断裂和碱基修饰。电离辐射还可诱发活性氧，导致氧化损伤，进而损伤DNA。

化学物质导致的DNA损伤烷化剂烷化剂可与DNA碱基反应，形成加合物，从而改变DNA结构，影响复制和转录。抗癌药物某些抗癌药物，如顺铂，可与DNA形成加合物，破坏DNA结构，阻止细胞分裂。环境污染物某些环境污染物，如多环芳烃，可与DNA发生反应，导致DNA损伤，增加患癌风险。吸烟香烟烟雾中含有大量致癌物质，例如苯并芘，可与DNA反应，造成DNA损伤。

复制错误引起的DNA损伤复制过程中的错误DNA复制是一个复杂的过程，容易发生错误。DNA聚合酶负责复制DNA，但其精确性并非完美，偶尔会插入错误的碱基。校对机制DNA聚合酶本身具有一定的校对功能，可以识别和修复一些复制错误，但并非所有错误都能被纠正。未修复的错误一些未被校对机制修复的复制错误会保留下来，导致DNA序列发生突变，进而可能影响基因功能和细胞行为。

DNA损伤的类型双链断裂DNA双链断裂是最严重的损伤类型之一，可能导致基因组不稳定。单链断裂单链断裂通常较容易修复，但如果未及时修复，可能导致突变。碱基损伤碱基损伤包括碱基修饰、缺失或错误配对，可能导致基因表达错误。其他损伤DNA损伤还包括去甲基化、交联、DNA链间断裂等，这些损伤类型会影响DNA的结构和功能。

双链断裂严重损伤DNA双链断裂是最为严重的DNA损伤类型，会导致染色体断裂，并造成基因组不稳定性。这种断裂会阻碍DNA复制和转录，影响基因表达和细胞功能。

单链断裂单链断裂的发生当一条DNA链上的磷酸二酯键断裂时，就会发生单链断裂。修复机制单链断裂的修复相对简单，可以通过DNA聚合酶和连接酶修复。对基因组的影响单链断裂通常不会造成严重后果，但如果未及时修复，可能导致基因组不稳定。

碱基损伤11.氧化损伤活性氧物种攻击DNA碱基，造成碱基修饰。22.烷基化损伤烷基化试剂导致碱基结构变化，影响DNA复制和转录。33.紫外线损伤紫外线辐射导致相邻嘧啶碱基形成二聚体，影响DNA复制。44.水解损伤脱嘌呤或脱嘧啶，导致DNA链中缺失碱基，影响DNA复制和转录。

去甲基化去甲基化是指从DNA中去除甲基基团的过程。去甲基化由去甲基化酶催化，这些酶可以识别和去除甲基基团。去甲基化可以改变基因表达，影响细胞功能和发育。去甲基化与一些疾病有关，例如癌症和神经发育障碍。

DNA修复的重要性细胞存活DNA修复对于维持基因组完整性和细胞生存至关重要。遗传稳定性它可以防止有害突变的积累，从而维持遗传稳定性和正常细胞功能。疾病预防DNA修复缺陷与多种疾病相关联，包括癌症和遗传性疾病。

细胞对DNA损伤的响应细胞周期停滞DNA损伤可触发细胞周期停滞，为修复提供时间。DNA修复机制启动细胞会启动各种DNA修复机制，试图修复受损的DNA。凋亡程序如果损伤过于严重，细胞会启动凋亡程序，自我毁灭，防止损伤遗传给后代。

细胞周期检查点11.G1检查点确保细胞有足够的营养物质和生长因子，并且DNA没有损伤，确保细胞能安全地进入S期。22.G2检查点检查DNA复制是否完整，确保DNA没有损伤，确保细胞能安全地进入有丝分裂。33.M检查点确保染色体正确地连接到纺锤体上，确保细胞能安全地进入细胞分裂。

调亡程序细胞程序性死亡调亡是一种受控的细胞自杀过程，用于清除受损或不必要的细胞。细胞器分解细胞凋亡涉及细胞器分解、染色质浓缩和细胞膜完整性的丧失。细胞碎片凋亡细胞会分解成小碎片，被邻近细胞吞噬