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2. 烷化剂引起的DNA损伤（特异性错配）
某些诱变剂不掺入DNA，而通过改变碱基的结构 从而引起特异性错配，如烷化剂（是一类亲电子的化 合物，具有一个或多个活性烷基）。它们的诱变作用 是使DNA中的碱基烷化。
活性烷基不稳定，能转移到其他分子的电子密度较 高的位置上，并置换其中的氢原子，使其成为不稳定 的物质。
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3. 嵌合剂的致突变作用
嵌合染料是另一类重要的DNA修饰剂。包括 吖啶橙（acridine orange）、原黄素（proflavin）、 溴化乙锭（EB）等染料。
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2. 电辐射引起的DNA损伤
➢ 碱基变化
细胞中的水经辐射解离后产生大量OH-自由基，使 DNA链上的碱基氧化修饰、形成过氧化物的、导致碱 基环的破坏和脱落等。
➢ 脱氧核糖变化
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，最后会引起DNA链断裂。
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➢ DNA链断裂 脱氧核糖破坏或磷酸二酯键断开而导致DNA链断裂。 一条链断裂称单链断裂（single strand broken）； DNA双链在同一处或相近处断裂称为双链断裂（double strand broken ）。
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1. 紫外线（UV）引起的DNA损伤
DNA受到大剂量紫外线（260nm）照射时，同 一条链上相邻的嘧啶以共价键连成二聚体；TT, CC, CT之间都可形成二聚体。
复制时，此处产生空 耗过程，DNA不能 复制，细胞不能分裂， 导致凋亡。
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紫外线引起的DNA损伤 －－最易形成胸腺嘧啶二聚体（TT）
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➢交联（binding） 同一条DNA链上或两条DNA链上的碱基间以共价
键结合；DNA与蛋白质之间也以共价键相连；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以共价键连接。
胶联是细胞受电离辐射后在显微镜下看到的染色 体畸变的分子基础，会影响细胞的功能和DNA复制。21
因此生物才会有变异、有进化。
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细胞内在的因素和环境中的因素都可能 导致DNA损伤，根据损伤的原因可以分为： • DNA分子自发性损伤 • 物理因素导致的DNA损伤 • 化学因素导致的DNA损伤
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一、 DNA分子自发性损伤
1. 碱基的异构互变 2. 碱基的脱氨基作用 3. 脱嘌呤与脱嘧啶 (碱基丢失) 4. 活性氧引起的碱基修饰与链断裂
-NH2
-NH
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异构互变造成的复制损伤
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2. 碱基的脱氨基作用
碱基的环外氨基自发脱落，C变为U，A变为次黄 嘌呤（I ），G变为黄嘌呤（X） 。
复制时，U与A配对、H和X都与C配对会导致子代 DNA序列的错误变化。
11Leabharlann 123. 脱嘌呤与脱嘧啶 (碱基丢失)
自发水解使嘌呤和嘧啶从DNA链的核糖磷酸骨架上脱落。 哺乳类动物细胞，在30ºC下，20h内DNA链自发脱落嘌呤 约1000个，嘧啶约500个。
辐射引起DNA分子结构的多种变化
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三、化学因素引起的DNA损伤
1. 碱基类似物、修饰剂对DNA的损伤； 2. 烷化剂对DNA的损伤； 3. 嵌合剂对DNA的损伤。
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1. 碱基类似物对DNA的损伤
某些化学物质和正常的碱基在结构上类似，有 时会替代正常碱基而掺入DNA分子，一旦这些碱基 类似物进人DNA后，由于它们的配对能力不同于正 常碱基，便引起DNA复制过程中其对应位置上插入 不正确碱基。
DNA的损伤修复及突变
DNA损伤：一切使DNA结构和功能发生
改变的DNA变化，都可称为基因的损伤 。
根据受损的部位，DNA损伤可以为两种： 碱基损伤 DNA链的损伤
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DNA损伤修复的重要性：
• DNA存储着生物体赖以生存和繁衍的遗传信息，维 护DNA分子的完整性对细胞至关紧要；
• 修复DNA损伤的能力是生物能保持遗传稳定性所在； • DNA分子的变化并不是全部都能被修复成原样的，
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例如 5-溴尿嘧啶（BU）和 5-溴脱氧尿嘧啶 （BrdU）是T结构类似物。细菌在含BU的培养基中培 养时，部分DNA中的T被BU取代，BU有两种互变异 构体，一种是酮式结构（第6位上有一个酮基），它 可以代替T而掺入DNA，并与A配对；当BU发生互变 异构成为烯醇式（第6位上是一个羟基）后，就容易 和G配对。
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4. 活性氧引起的碱基修饰与链断裂 细胞呼吸的副产物O2-, H2O2造成DNA损伤，产
生一些碱基修饰物（胸腺嘧啶乙二醇、羟甲基尿嘧 啶等），还可引起DNA单链断裂等损伤; 这些损失 的积累可导致老化。
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二、物理因素引起的DNA损伤
1. 紫外线（UV）引起的DNA损伤 2. 电辐射引起的DNA损伤
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1. 碱基的互变异构 DNA每种碱基有几种形式，称互变异构体，
异构体中原子的位置及原子之间的键有所不同。 碱基各自的异构体间可以自发发生变化（烯
醇式与酮基间互变）; A=C T=G
上述配对发生在DNA复制时，会造成子代 DNA序列与亲代DNA不同的错误损伤.
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同型异构体转换 = O -OH
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同型异构体转换
烷化剂的种类很多，常见的有甲磺酸乙酯（EMS）、 亚硝基胍（NG）和芥子气等。
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EMS能使鸟嘌呤的 N位置上有乙基，成为7一 乙基鸟嘌呤。与胸腺嘧啶配对，故能使G-C转换成 A-T。
烷化剂的另一作用是脱嘌呤。例如烷基在鸟嘌 呤N位上活化糖苷键引起断裂，使嘌呤从DNA链上 脱掉，产生缺口。复制时，与缺口对应的位点上可 能配上任一碱基，从而引起转换或颠换；而且去嘌 呤后的DNA容易发生断裂，引起缺失或其他突变。
通常以酮式存在，有时也以烯醇式存在。当BU先以 酮式掺入DNA，继而又变成烯醇式时，进一步复制使 DNA中 A- T对变成 G- C对。同样道理也引起 G- C向 A- T的转换，BU可以使细菌的突变率提高近万倍。25
除BU外，还有5-溴脱氧尿苷、5-氟尿嘧啶、5氯尿嘧啶及它们的脱氧核苷。
另一种被广泛应用的碱基类似物是2-氨基嘌呤 （2-AP），是一种腺嘌呤A类似物，可和胸腺嘧 啶T配对。可再和胞嘧啶C 配对，产生A-T 、G-C 的转换，或2-AP以和胞嘧啶C 配对形式进入DNA 后再和胸腺嘧啶T 配对后产生G-C、A-T的转换。