生物化学及分子生物学(人卫第九版)-13DNA损伤和损伤修复教学教材共48页文档
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生物化学及分子生物学(人卫第九版)-12DNA合成教学教材
核心酶由、和亚基组成： 亚基（130 000）主要功能是合成DNA 亚基具有35外切酶活性（复制保真性 所必需）亚基可增强其活性 亚基可能起组装作用
两侧的β亚基发挥夹稳DNA模板链，并使酶沿模 板滑动的作用
-复合物由6种亚基组成：、、、、、
2个-亚基分别和1个核心酶相互作用， 其柔性连接区可以确保在复制叉1个全酶分子 的2个核心酶能够相对独立运动，分别负责合 成前导链和后随链
第二代
半保留复制的意义:
依据半保留复制的方式，子代DNA中保留了亲代的全部遗 传信息，亲代与子代DNA之间碱基序列的高度一致 遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，但不是绝对的
AT GC GC TA AT CG TA GC CG CG AT CG TA GC GC
母链DNA
C
G
C
G
A
T
C
G
T
A
5´ A G C T T C A G G A T A
3´
? | | |T C G A A G T C C T A G C G A C 5´
➢ 3’5’外切酶活性: 能辨认错配的碱基对，并将其水解
➢ 5’3’外切酶活性: 能切除突变的 DNA片段
（一）原核生物有3种DNA聚合酶 ➢ DNA-pol Ⅰ ➢ DNA-pol Ⅱ ➢ DNA-pol Ⅲ
原核生物的DNA聚合酶
DNA-pol Ⅰ
分子量（kD） 组成
分子数/细胞 5’3’核酸外切酶活性
基因突变后的致死性
109 单肽链
400 有 可能
DNA-pol Ⅱ
DNA-pol Ⅲ
120 ？ ？ 无 不可能
250 多亚基不对称二聚体
20 无 可能
医学DNA损伤和损伤修复专题课件
错配修复包括复制后错配修复和复制前错配修复两种途径。
复制前错配修复是指细胞内另一种酶在DNA复制开始前，对出现的错配进行纠正。
DNA损伤修复的生物学意义
03
防止基因组发生大规模突变
DNA损伤修复机制可以及时发现并修复DNA链上的损伤，防止因基因组发生大规模突变而导致细胞功能异常甚至癌变。
保持基因组的完整性
展望与未来研究方向
06
肿瘤的预防
通过研究DNA损伤和修复机制，可以更深入地了解肿瘤的发生和发展过程，从而制定出更加有效的预防措施。
肿瘤的治疗
通过研究DNA损伤和修复机制，可以发现新的治疗靶点，从而开发出更加有效的抗肿瘤药物和治疗方案。
在肿瘤的预防和治疗中的应用前景
通过研究DNA损伤和修复机制，可以深入了解某些遗传性疾病的发病机制，从而为这些疾病的治疗提供新的思路和方法。
Hale Waihona Puke 卵巢癌DNA损伤修复与抗肿瘤药物的研发
05
针对DNA聚合酶的药物研发
这类药物主要针对DNA聚合酶的活性中心，抑制其活性，从而抑制肿瘤细胞的DNA复制和损伤修复。
针对DNA连接酶的药物研发
这类药物主要针对DNA连接酶的活性中心，抑制其活性，从而影响肿瘤细胞的DNA损伤修复能力。
针对DNA损伤修复酶的药物研发
总结词
多个DNA修复基因突变与乳腺癌的发生有关，这些突变导致细胞对DNA损伤的修复能力下降，从而增加癌变的风险。
详细描述
乳腺癌
总结词
卵巢癌的发生与DNA损伤修复基因突变有关。
详细描述
BRCA1和BRCA2等DNA修复基因的突变与卵巢癌的发生密切相关。这些突变导致细胞对DNA双链断裂的修复能力下降，从而增加癌变的风险。
生物化学与分子生物学(人卫版)教材课件全集
合成生物学研究内容
主要涉及基因编辑、基因组重构、人工细胞和人工生命等方面的研究，以及设计和构建具有特定功能的生物系统。
合成生物学应用
合成生物学在医疗、能源、环保和工业等领域有广泛的应用，例如在基因治疗、生物燃料开发和生物制 药等方面发挥重要作用。同时，合成生物学也在伦理和社会方面面临一些挑战和问题，需要引起关注和 思考。
历史回顾
生物化学与分子生物学的发展可以追溯到20世纪初，当时科学家开始研究生物大 分子的结构和功能。随着技术的不断进步，人们对生物大分子的认识也越来越深 入。
发展趋势
未来，生物化学与分子生物学的发展将更加注重跨学科的研究，涉及的领域也将 更加广泛。同时，随着技术的不断创新，如基因编辑、蛋白质组学等新技术的发 展，生物化学与分子生物学将在医学、农业等领域发挥更加重要的作用。
02
生物化学基础
糖类化学
总结词
糖类是生物体中重要的能量来 源和物质构成成分，具有多种
结构和功能。
单糖
单糖是构成糖类的基本单位， 包括五碳糖和六碳糖等，具有 醛基或酮基。
双糖
双糖是由两个单糖通过脱水缩 合形成的，如蔗糖、麦芽糖等 ，具有甜味。
多糖
多糖是由多个单糖聚合而成， 如淀粉、纤维素等，在生物体 中具有储存能量和构成细胞壁
基因组学与蛋白质组学
基因组学
01
研究生物体基因组的组成、结构、功能和进化等方面的学科。
蛋白质组学
02
研究生物体内蛋白质的组成、结构、功能和相互作用等方面的
学科。
基因组学与蛋白质组学的意义
03
揭示生命活动的本质和规律，为疾病诊断和治疗提供新的思路
和方法。
基因编辑技术
基因编辑技术
主要涉及基因编辑、基因组重构、人工细胞和人工生命等方面的研究，以及设计和构建具有特定功能的生物系统。
合成生物学应用
合成生物学在医疗、能源、环保和工业等领域有广泛的应用，例如在基因治疗、生物燃料开发和生物制 药等方面发挥重要作用。同时，合成生物学也在伦理和社会方面面临一些挑战和问题，需要引起关注和 思考。
历史回顾
生物化学与分子生物学的发展可以追溯到20世纪初，当时科学家开始研究生物大 分子的结构和功能。随着技术的不断进步，人们对生物大分子的认识也越来越深 入。
发展趋势
未来，生物化学与分子生物学的发展将更加注重跨学科的研究，涉及的领域也将 更加广泛。同时，随着技术的不断创新，如基因编辑、蛋白质组学等新技术的发 展，生物化学与分子生物学将在医学、农业等领域发挥更加重要的作用。
02
生物化学基础
糖类化学
总结词
糖类是生物体中重要的能量来 源和物质构成成分，具有多种
结构和功能。
单糖
单糖是构成糖类的基本单位， 包括五碳糖和六碳糖等，具有 醛基或酮基。
双糖
双糖是由两个单糖通过脱水缩 合形成的，如蔗糖、麦芽糖等 ，具有甜味。
多糖
多糖是由多个单糖聚合而成， 如淀粉、纤维素等，在生物体 中具有储存能量和构成细胞壁
基因组学与蛋白质组学
基因组学
01
研究生物体基因组的组成、结构、功能和进化等方面的学科。
蛋白质组学
02
研究生物体内蛋白质的组成、结构、功能和相互作用等方面的
学科。
基因组学与蛋白质组学的意义
03
揭示生命活动的本质和规律，为疾病诊断和治疗提供新的思路
和方法。
基因编辑技术
基因编辑技术
分子生物学： DNA损伤与修复课件
第二章 染色体与DNA
遗传物质的分子结构和性质 基因组和染色体 DNA的复制 DNA损伤与修复 重组和转座
DNA损伤与基因突变
损伤 VS 突变
损伤：DNA简单的化学变化 G-C → mG-C
突变：DNA碱基对的改变 G-C →A-T
损伤 → 突变
DNA损伤
互变异构移位（tautomeric shifts ）
碱基可以自发地相互变化，例如烯 醇式与酮式碱基间的互变。
这种变化就会使碱基配对间的氢键 改变，可使碱基配对异常。
移码（frameshift）
脱嘌呤
一 个 哺 乳 类 细 胞 在 37℃ 条 件下，20h内DNA链上自发 脱落的嘌呤约10,000个；估 计一个长寿命不复制繁殖的 哺乳类细胞（如神经细胞） 在整个生活期间自发脱嘌呤 数约为108，这占细胞DNA 中总嘌呤数约3%。
两条基本修复途径 直接去除损伤 移去损伤的DNA片段，补上新的DNA
光复活作用模型
光裂合酶的结合
嘧啶二聚体断裂， 酶被释放
（三）O6-甲基鸟嘌呤甲基转移酶的作用机制
所有的生命有机体都存在该修复机制 O6-甲基鸟嘌呤甲基转移酶是一种自杀性酶 在E.coli细胞中能被烷基化的DNA所诱导。
无嘌呤位点会随机的插入一 个碱基，从而导致突变。
脱氨基
C·G→ T·A 5mC·G→ T·A
（二）物理因素引起的DNA损伤 （1）紫外线辐射引起的DNA损伤
环丁烷环
（三）化学因素引起的DN啶（5-BU）：与T相似，分酮式和烯醇式
➢ 2-氨基嘌呤（2-AP）：一种是正常状态，一种是稀有状态
请查阅文献回答： 在大多数着色性干皮病患者体内，哪种DNA修复系统发生了缺陷？ 为什么XP患者对UV光线十分敏感？ XP患者修复损伤的主要替代 系统是什么？
遗传物质的分子结构和性质 基因组和染色体 DNA的复制 DNA损伤与修复 重组和转座
DNA损伤与基因突变
损伤 VS 突变
损伤：DNA简单的化学变化 G-C → mG-C
突变：DNA碱基对的改变 G-C →A-T
损伤 → 突变
DNA损伤
互变异构移位（tautomeric shifts ）
碱基可以自发地相互变化，例如烯 醇式与酮式碱基间的互变。
这种变化就会使碱基配对间的氢键 改变，可使碱基配对异常。
移码（frameshift）
脱嘌呤
一 个 哺 乳 类 细 胞 在 37℃ 条 件下，20h内DNA链上自发 脱落的嘌呤约10,000个；估 计一个长寿命不复制繁殖的 哺乳类细胞（如神经细胞） 在整个生活期间自发脱嘌呤 数约为108，这占细胞DNA 中总嘌呤数约3%。
两条基本修复途径 直接去除损伤 移去损伤的DNA片段，补上新的DNA
光复活作用模型
光裂合酶的结合
嘧啶二聚体断裂， 酶被释放
（三）O6-甲基鸟嘌呤甲基转移酶的作用机制
所有的生命有机体都存在该修复机制 O6-甲基鸟嘌呤甲基转移酶是一种自杀性酶 在E.coli细胞中能被烷基化的DNA所诱导。
无嘌呤位点会随机的插入一 个碱基，从而导致突变。
脱氨基
C·G→ T·A 5mC·G→ T·A
（二）物理因素引起的DNA损伤 （1）紫外线辐射引起的DNA损伤
环丁烷环
（三）化学因素引起的DN啶（5-BU）：与T相似，分酮式和烯醇式
➢ 2-氨基嘌呤（2-AP）：一种是正常状态，一种是稀有状态
请查阅文献回答： 在大多数着色性干皮病患者体内，哪种DNA修复系统发生了缺陷？ 为什么XP患者对UV光线十分敏感？ XP患者修复损伤的主要替代 系统是什么？
分子生物学第六章：DNA损伤与修复课件
SOS修复存在于大肠杆菌，不存在于人类。
PPT学习交流
69
PPT学习交流
70PPT学习交流 Nhomakorabea71RecA-P的三种功能
a. DNA 重组活性 b. 与S.S. DNA结合活性 c. proteinase活性
当DNA正常复制时 （无复制受阻，无DNA损伤， 无TT dimer） RecA-p不表现proteinase活性
PPT学习交流
12
4．碱基修饰与链断裂
细胞在正常生理活动中产生的活性氧会造成 DNA损伤，产生胸腺嘧啶乙二醇、羟甲基尿嘧啶 等碱基修饰物，还可引起DNA单链断裂等损伤。 每个哺乳类细胞每天DNA单链断裂发生的频率约 为五万次。
PPT学习交流
13
5.环出效应
PPT学习交流
14
二、物理因素引起的DNA损 伤
PPT学习交流
49
三、碱基切除修复（Base Excision Repair，BER）
指切除和替换由内源性化学物作用产生的 DNA碱基损伤, 是切除修复的一种。
受损碱基移除是由多个酶来完成的。
主要针对DNA单链断裂和小的碱基改变 及氧化性损伤。
PPT学习交流
50
PPT学习交流
51
PPT学习交流
收射线能量而产生具有很高反应活性的自由基，进 而损伤DNA。
PPT学习交流
19
电离辐射引起DNA损伤的机理
PPT学习交流
20
电离辐射引起DNA损伤的机制
自由基损害
损伤DNA修复系统
MCI假说(mobile charge interaction) 直接与DNA分子链发生作用，作用的靶 点是DNA分子中移动的电子。
56
PPT学习交流
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PPT学习交流
70PPT学习交流 Nhomakorabea71RecA-P的三种功能
a. DNA 重组活性 b. 与S.S. DNA结合活性 c. proteinase活性
当DNA正常复制时 （无复制受阻，无DNA损伤， 无TT dimer） RecA-p不表现proteinase活性
PPT学习交流
12
4．碱基修饰与链断裂
细胞在正常生理活动中产生的活性氧会造成 DNA损伤，产生胸腺嘧啶乙二醇、羟甲基尿嘧啶 等碱基修饰物，还可引起DNA单链断裂等损伤。 每个哺乳类细胞每天DNA单链断裂发生的频率约 为五万次。
PPT学习交流
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5.环出效应
PPT学习交流
14
二、物理因素引起的DNA损 伤
PPT学习交流
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三、碱基切除修复（Base Excision Repair，BER）
指切除和替换由内源性化学物作用产生的 DNA碱基损伤, 是切除修复的一种。
受损碱基移除是由多个酶来完成的。
主要针对DNA单链断裂和小的碱基改变 及氧化性损伤。
PPT学习交流
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51
PPT学习交流
收射线能量而产生具有很高反应活性的自由基，进 而损伤DNA。
PPT学习交流
19
电离辐射引起DNA损伤的机理
PPT学习交流
20
电离辐射引起DNA损伤的机制
自由基损害
损伤DNA修复系统
MCI假说(mobile charge interaction) 直接与DNA分子链发生作用，作用的靶 点是DNA分子中移动的电子。
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生物化学和分子生物学：第十五章 DNA损伤与修复
相邻T交联形成 胸腺嘧啶二聚体
6
5. 导致DNA损伤的化学因素 自由基导致碱基、核糖、磷酸基的损伤 碱基类似物导致碱基配对转换
7
碱基修饰剂、烷化剂修饰碱基导致碱基错配或脱落 嵌入性染料插入碱基对中引起插入、缺失或移码突变
8
Ames 试验（沙门氏菌回复突变试验）
致突变物检测。鼠伤寒 沙门氏菌组氨酸营养缺 陷型（his-）菌株，在 组氨酸缺失培养基不生 长。受诱变剂作用后， 发生回复突变，自行合 成组氨酸，形成肉眼可 见的菌落。某些化学物 质需经代谢活化才有致 变作用，故在测试系 统中加入哺乳动物微粒 体酶。
两个DNA分子的末端无需同源性而发生连接。
27
四、DNA损伤严重时启动应急修复（SOS修复） 跨越DNA损伤部位，先复制后修复，出错率高
E. coli中SOS修复中LexA-RecA 操纵子的作用机制:
28
第三节 DNA损伤和修复的意义
The significance of DNA damage and repair
MutH仅切割新合成的DNA单链
E.coli 甲基化酶（methylase）使DNA双链处于暂时的 半甲基化状态，仅模板链甲基化标记，从而使新合成 的DNA单链被MMR识别并修复。
25
The Nobel Prize in Chemistry 2015 was awarded jointly to Tomas Lindahl, Paul Modrich and Aziz Sancar "for mechanistic studies of DNA repair".
31
16
1. 碱基切除修复的过程
②
③ ④
① 识别水解：DNA糖基化 酶特异性识别并水解受损 碱基，产生无碱基位点
6
5. 导致DNA损伤的化学因素 自由基导致碱基、核糖、磷酸基的损伤 碱基类似物导致碱基配对转换
7
碱基修饰剂、烷化剂修饰碱基导致碱基错配或脱落 嵌入性染料插入碱基对中引起插入、缺失或移码突变
8
Ames 试验（沙门氏菌回复突变试验）
致突变物检测。鼠伤寒 沙门氏菌组氨酸营养缺 陷型（his-）菌株，在 组氨酸缺失培养基不生 长。受诱变剂作用后， 发生回复突变，自行合 成组氨酸，形成肉眼可 见的菌落。某些化学物 质需经代谢活化才有致 变作用，故在测试系 统中加入哺乳动物微粒 体酶。
两个DNA分子的末端无需同源性而发生连接。
27
四、DNA损伤严重时启动应急修复（SOS修复） 跨越DNA损伤部位，先复制后修复，出错率高
E. coli中SOS修复中LexA-RecA 操纵子的作用机制:
28
第三节 DNA损伤和修复的意义
The significance of DNA damage and repair
MutH仅切割新合成的DNA单链
E.coli 甲基化酶（methylase）使DNA双链处于暂时的 半甲基化状态，仅模板链甲基化标记，从而使新合成 的DNA单链被MMR识别并修复。
25
The Nobel Prize in Chemistry 2015 was awarded jointly to Tomas Lindahl, Paul Modrich and Aziz Sancar "for mechanistic studies of DNA repair".
31
16
1. 碱基切除修复的过程
②
③ ④
① 识别水解：DNA糖基化 酶特异性识别并水解受损 碱基，产生无碱基位点
生物化学与分子生物学人卫版教材课件全集
生物化学与分子 生物学人卫版教 材课件全集
汇报人：可编辑
2024-01-10
目录
• 生物化学与分子生物学概述 • 生物化学基础知识 • 分子生物学基础 • 生物化学与分子生物学的应用 • 展望未来
01
生物化学与分子生物学概 述
生物化学与分子生物学的基本概念
生物化学与分子生物学是研究生 物大分子结构和功能的科学，包 括蛋白质、核酸、糖类、脂质等
20世纪中叶，科学家发现了基 因表达的调控机制，推动了基 因工程和生物技术的快速发展 。
生物化学与分子生物学的研究领域
01
02
03
04
蛋白质结构与功能
研究蛋白质的三维结构、功能 和相互作用，以及蛋白质的合
成和降解机制。
基因表达与调控
研究基因的表达过程、调控机 制以及基因突变对表型的影响
。
细胞信号转导
生物催化
利用酶或微生物进行催化反应， 生产高附加值的化学品、燃料和 材料等，降低生产成本和提高产
品质量。
生物制药
利用生物工程技术生产新型药物 ，如重组蛋白、单克隆抗体等，
满足人类对药品的需求。
生物材料
利用生物工程技术生产可降解的 生物材料，替代传统的塑料制品
，减少环境污染。
生物技术在环境中的应用
生物修复
利用微生物和植物的净化功能， 处理废水、废气和固体废弃物等 ，降低环境污染和生态破坏。
生态恢复
利用生态工程技术恢复退化生态 系统，提高生态系统的稳定性和 生态服务功能。
05
展望未来
生物化学与分子生物学的发展趋势
基因组学
随着测序技术的进步，基因组学的研究将更加深入，有望揭示更 多生命活动的奥秘。
汇报人：可编辑
2024-01-10
目录
• 生物化学与分子生物学概述 • 生物化学基础知识 • 分子生物学基础 • 生物化学与分子生物学的应用 • 展望未来
01
生物化学与分子生物学概 述
生物化学与分子生物学的基本概念
生物化学与分子生物学是研究生 物大分子结构和功能的科学，包 括蛋白质、核酸、糖类、脂质等
20世纪中叶，科学家发现了基 因表达的调控机制，推动了基 因工程和生物技术的快速发展 。
生物化学与分子生物学的研究领域
01
02
03
04
蛋白质结构与功能
研究蛋白质的三维结构、功能 和相互作用，以及蛋白质的合
成和降解机制。
基因表达与调控
研究基因的表达过程、调控机 制以及基因突变对表型的影响
。
细胞信号转导
生物催化
利用酶或微生物进行催化反应， 生产高附加值的化学品、燃料和 材料等，降低生产成本和提高产
品质量。
生物制药
利用生物工程技术生产新型药物 ，如重组蛋白、单克隆抗体等，
满足人类对药品的需求。
生物材料
利用生物工程技术生产可降解的 生物材料，替代传统的塑料制品
，减少环境污染。
生物技术在环境中的应用
生物修复
利用微生物和植物的净化功能， 处理废水、废气和固体废弃物等 ，降低环境污染和生态破坏。
生态恢复
利用生态工程技术恢复退化生态 系统，提高生态系统的稳定性和 生态服务功能。
05
展望未来
生物化学与分子生物学的发展趋势
基因组学
随着测序技术的进步，基因组学的研究将更加深入，有望揭示更 多生命活动的奥秘。
大学课程生物化学DNA损伤与修复课件
目录
碱基切除修复（base excision repair）
目录
核苷酸切除修复 （nucleotide
excision repair）
UvrC
UvrA
UvrB
E.coli的切 除修复机制
OH
P
DNA聚合酶
OH P
DNA连接酶 ATP
目录
三、重组修复
DNA严重损伤 ➢同源重组修复
目录
先复制后修复
➢插入
➢链的断裂
目录
镰形红细胞贫血病人
正常成人Hb (HbA)β亚基
肽链 N-val ·his ·leu ·thr ·pro ·glu ·glu ······C
基因
CTC GAG
镰形红细胞贫血病人Hb (HbS) β亚基
肽链 N-val ·his ·leu ·thr ·pro ·val ·glu ······C
第十五章
DNA损伤与修复
DNA Damage and Repair
目录
本章重点
１DNA损伤的因素（熟悉） ２DNA损伤的类型（了解） ３DNA损伤的修复（掌握切除修复，其
它了解）
目录
➢ 各种体内外因素所导致的DNA组成与结构 的变化称为DNA损伤（DNA damage）
DNA损伤的后果: 1 DNA的结构发生永久性改变，即突变 2 DNA失去作为复制和/或转录的模板的功能
➢ 是 机 体 维 持 DNA 结 构 的 完 整 性 与 稳 定 性 ， 保证生命延续和物种稳定的重要环节。
目录
一、直接修复
➢ 嘧啶二聚体的直接修复 ➢ 烷基化碱基的直接修复 ➢ 无嘌呤位点的直接修复 ➢ 单链断裂的直接修复
目录
嘧啶二聚体的直接修复
碱基切除修复（base excision repair）
目录
核苷酸切除修复 （nucleotide
excision repair）
UvrC
UvrA
UvrB
E.coli的切 除修复机制
OH
P
DNA聚合酶
OH P
DNA连接酶 ATP
目录
三、重组修复
DNA严重损伤 ➢同源重组修复
目录
先复制后修复
➢插入
➢链的断裂
目录
镰形红细胞贫血病人
正常成人Hb (HbA)β亚基
肽链 N-val ·his ·leu ·thr ·pro ·glu ·glu ······C
基因
CTC GAG
镰形红细胞贫血病人Hb (HbS) β亚基
肽链 N-val ·his ·leu ·thr ·pro ·val ·glu ······C
第十五章
DNA损伤与修复
DNA Damage and Repair
目录
本章重点
１DNA损伤的因素（熟悉） ２DNA损伤的类型（了解） ３DNA损伤的修复（掌握切除修复，其
它了解）
目录
➢ 各种体内外因素所导致的DNA组成与结构 的变化称为DNA损伤（DNA damage）
DNA损伤的后果: 1 DNA的结构发生永久性改变，即突变 2 DNA失去作为复制和/或转录的模板的功能
➢ 是 机 体 维 持 DNA 结 构 的 完 整 性 与 稳 定 性 ， 保证生命延续和物种稳定的重要环节。
目录
一、直接修复
➢ 嘧啶二聚体的直接修复 ➢ 烷基化碱基的直接修复 ➢ 无嘌呤位点的直接修复 ➢ 单链断裂的直接修复
目录
嘧啶二聚体的直接修复