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《生物化学原理》DNA 的损伤、修复和突变

2024-11-09 16:25:40   2  举报

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AI智能生成

该思维导图是以杨荣武先生的《生物化学原理》为基础写成的思维导图

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大纲/内容

DNA的突变

突变类型

点突变

指DNA分子某一位点的碱基对的突变

转换

指的是嘌呤与嘌呤之间，嘧啶与嘧啶之间的交换

颠换

指的是嘌呤与嘧啶之间的交换

突变的不同位置可以产生不同的影响

如果发生在垃圾DNA，就可能没有任何后果

如果发生在基因内部情况较为复杂

如果发生在编码蛋白质的基因上有两种情况

非编码区上

这将会影响蛋白质的转录、转录后加工和翻译过程

编码区上

沉默突变

产生的突变对蛋白质结果不会有任何影响

错义突变

突变导致产生错误的突变

中性突变

如果产生的突变虽然改变了氨基酸但功能相同就称为中性突变

无义突变

突变位点为起始或终点

可能导致一条多肽链被截短

可能导致一条多肽链加长

如果发生在基因的启动子或者其他调节基因上，可能会影响基因表达的效率

移框突变

指的是在一个蛋白质上的基因编码区发生一个或者多个核苷酸的缺失或插入

对于蛋白质到底有何影响，取决于突变点的距离起始密码子远近，离起始密码子越近，功能丧失的可能性越大

显性与隐性 （真核）

如果突变仅仅灭活一种蛋白质，那么将会产生隐性性状

如果突变产生的蛋白质有毒无法被另一条上的蛋白质抵消则为显性

导致突变的因素

自发突变

自发点突变

DNA复制时的错配

自发脱氨基

活性氧的氧化

碱基的烷基化

自发移框突变

复制滑移

通常出现在一些具有段重复序列的部位，这些部位容易发生错配，形成突环

发生在子链上则会导致复制向前滑移，造成插入突变

发生在母链则会导致复制向后滑移，导致缺失突变

转座作用

转座子是一个细胞内可以移动的DNA片段当一个基因内部被转座子插入后可能引起移框突变基因中断的情况

诱发突变

诱发点突变

碱基类似物

常见的碱基类似物

5-嗅尿嘧啶（5-BrU）

代替T，与G配对

2-氨基嘌呤

能与T和C配对

利用DNA的补救途径转变成相应的dNTP的类似物代替正常的碱基

烷基化试剂

某些双功能烷基化试剂可以使DNA间交联，致使染色体断裂

脱氨基试剂

羟胺

羟胺在体内可以直接修饰碱基，从而改变配对性质

诱发移框突变

利用嵌入试剂，他们都是扁平的多环分子，能够与DNA上的碱基相互作用插入碱基之间

离子辐射

特殊的突变情况

回复突变

DNA突变如果在老的突变位点上进行突变，导致之前的表型回复则称回复突变

校正突变

突变位点不在老位置，但是能够掩盖起始突变的突变叫校正突变

两种校正类型

基因内校正

发生在同一个基因里面

基因间校正

发生在不同基因上，绝大多数的是翻译水平

校正基因通常编码tRNA,通过改变tRNA上的反密码子来完成校正

迂回校正

DNA的损伤

损伤原因

内因

复制时可能发生错误

DNA的结构不稳定

细胞内的自由基造成的破坏

外因

辐射

化学诱变

病毒

损伤类型

碱基损伤

碱基脱落

碱基转换

碱基修饰

碱基交联

碱基错配

DNA链的损伤

核苷酸的参入

DNA链的断裂

DNA之间的交联

DNA与蛋白质之间的交联

DNA的修复

直接修复

不需要切除错误的片段，直接修饰错误的碱基改为正确的

嘧啶二聚体

利用DNA光裂合酶（光复活酶）

分为两类

含有两种辅基

以半醌形式存在的FADH

5,10-甲炔基-四氢叶酸MTHF

只含有一个辅基

以半醌形式存在的FADH

作用方式

酶的作用机制

-烷基鸟嘌呤

这是烷基化碱基修复最为常见的一种

烷基化的酶需要使用转移酶

烷基化错误的代价较大，每纠正一个错误，就需要一个蛋白质

作用方式

切口修复

切除修复

碱基切除修复BER

主要识别碱基问题

作用方式

最初切点为β-N-糖苷键

AP位点称为无碱基位点

核苷酸切除修复NER 注：该图是大肠杆菌的

主要识别DNA损伤时的DNA扭曲

真核NER有两条途径

全局性GGR

转录偶联性TCR

错配修复MMR

可能是碱基修饰

可能是不完全同源的序列发生重组

原核的错配修复方式

利用甲基化来区分子链和母链

真核与之相近，但缺少MutH

错配修复一般是低效，高耗能的他的低效程度取决于错误的位置距离GATC位点的距离

双链断裂修复

通常情况下是修复极为严重的损伤

两种修复方式

同源重组修复

利用姐妹染色单体哪里对应的位点信息，进行修复，精确性较高

但可能发生移框突变

非同源末端连接NHEJ

在没有同源序列的条件下直接连接断裂位点

是人类处理双链断裂的主要方式

哺乳动物细胞DNA双链的非同源末端连接流程图

损伤跨越

这是出现在当在复制过程中模板链断裂时的一种临时补救方式

严格来说不是DNA修复，他并没有修复损伤

两种跨越方式

重组跨越

流程

跨越合成

最后手段，随机插入碱基保证复制进行

细菌的跨越损伤合成

真核的跨越损伤合成

分为易错和无错两种方式

易错先由Rev1合成第一个核苷酸再由ζ聚合酶合成几个核苷酸最后由δ和ε取代这两个酶继续DNA复制

直接用η合成核苷酸最后再取代回来

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