第四章 DNA损伤与修复
第四章 DNA损伤与修复
（一）选择题A型题<font color="#.下列哪种紫外线最易造成DNA损伤A.400-350nmB.350-320nm&&C.320-290nm&D.290-100nm&E.以上都不是<font color="#.以下各种物质是自由基的是A.·CH3B.OH–C.H＋D.O2E.H2O3.高能量紫外线最常导致的DNA损伤类型是A.DNA交联B.DNA单链断裂C.DNA双链断裂D.错配E.嘧啶二聚体形成<font color="#.碱基修饰剂导致DNA损伤的机制是A.与DNA正常碱基结构类似B.直接插入到DNA碱基对中C.造成DNA两条链错位D.能引起碱基的脱氨基E.可取代正常碱基掺入DNA链中<font color="#.下列几种物质中属于碱基修饰剂的是A.氮芥B.溴化乙锭C.5-溴尿嘧啶D.MTXE.别嘌呤醇<font color="#.&致DNA损伤因素的作用靶点有A.嘌呤碱B.嘧啶碱C.脱氧核糖D.磷酸二酯键E.以上都是<font color="#.最严重的DNA损伤是A.错配B.碱基置换C.DNA双链断裂D.DNA交联E.移码突变<font color="#.不会造成DNA损伤的是A.glucoseB.base analogueC.free radicalD.active oxygen speciesE.ultraviolet9.最简单的修复方式是A.&回复修复B.&切除修复C.&重组修复D.&错配修复E.&SOS修复<font color="#.Rec蛋白在哪种修复机制中起作用A.非同源性重组B.同源性重组C.切除修复D.错配修复E.回复修复<font color="#.容易产生突变的修复方式是A.SOS修复B.同源性重组C.切除修复D.错配修复E.回复修复<font color="#.关于嘧啶二聚体形成下列说法错误的是A.属于DNA链内交联B.形式有TT、CT、CCC.属于DNA链间交联D.可由光复活酶修复E.紫外线照射可引起此种损伤<font color="#.关于XP蛋白下列说法错误的是A.参与DNA损伤的切除修复B.该基因的遗传缺陷可导致着色性干皮病C.是一种光复活酶D.与“毛发硫营养不良病”有关E.是一个多基因家族<font color="#.关于非同源性重组下列说法错误的是A.是双链断裂损伤的一种修复方式B.是一种不精确修复C.需要连接酶参与D.Rec蛋白起关键作用E.DNA-PK起关键作用<font color="#.关于光复活修复的叙述中错误的是A.是高等生物修复嘧啶二聚体的主要方式B.光复活酶受紫外线作用而激活C.是修复DNA链上嘧啶二聚体的最直接方式D.光复活酶能与嘧啶二聚体结合E.可使DNA结构完全恢复正常<font color="#.关于DNA双链断裂的叙述错误的是A.是最严重的DNA损伤B.有DNA-PK参与修复C.靠同源性重组修复D.其修复不是原位修复E.靠非同源性重组修复<font color="#.关于5-溴尿嘧啶的叙述哪一项错误A.可取代正常碱基与互补链上碱基配对B.是碱基类似物C.可引起点突变D.可引起移码突变E.是胸腺嘧啶类似物<font color="#.关于DNA单链断裂的叙述哪一项错误A.可以得到完全修复B.对真核生物来说是致死性的C.电离辐射可以导致该类损伤D.碱基破坏和脱落易导致DNA单链断裂E.脱氧核糖破坏是直接原因之一<font color="#.有关同源性重组的叙述错误的是A.原核生物中起关键作用的是Rec A蛋白B.真核生物中起关键作用的是Rad51蛋白C.是哺乳动物双链断裂的修复方式D.具有很高的忠实性E.需要ATP参与<font color="#.关于错配修复下列说法正确的是A.Rad51蛋白参与B.没有连接酶参与C.可对DNA双链断裂进行修复D.Mut蛋白参与E.是一种不精确的修复<font color="#.关于DNA损伤的修复下列说法错误的是A.单链断裂及单碱基损伤可以完全修复B.一种损伤可由多种途径修复C.一种修复途径可参与多种DNA的损伤修复D.各种损伤都可以完全修复E.经修复后可能存在突变<font color="#.与修复过程缺陷有关的疾病是A.着色性干皮病B.黄嘌呤尿症C.卟啉病D.痛风E.黄疸<font color="#.嘧啶二聚体最简单的解聚方式是A.SOS修复B.切除修复C.重组修复D.错配修复E.光复活酶的作用<font color="#.DNA损伤后，切除修复过程需要&&1.DNA连接酶；&2.DNA聚合酶δ或ε；3.XP蛋白类，以上各种物质作用的先后顺序是A.1, 2, 3B.2, 1, 3C.2, 3, 1D.3, 2, 1E.3, 1, 225.着色性干皮病是人类的一种遗传性皮肤病，患者皮肤经阳光照射后易发展为皮肤癌，该病的分子机理是A.细胞膜通透性升高引起失水B.在阳光下温度敏感性转移酶类失活C.因紫外线照射诱导了有毒力的前病毒D.细胞不能合成类胡萝卜素型化合物E.DNA修复系统有缺陷&B型题A.&紫外线B.&电离辐射C.&烷化剂D.&嵌入染料E.&碱基类似物<font color="#.与移码突变有关的是<font color="#.引起DNA双链断裂的主要因素是<font color="#.与嘧啶二聚体形成有关的是&X型题29.DNA损伤的切除修复A.&是除去冈崎片段后再连接B.&原核生物需Uvr蛋白类C.&真核生物需XP蛋白类D.&涉及填补空隙和连接等过程E.&需要经过DNA片段交换30.SOS修复A.&只能修复嘧啶二聚体B.&是一种不精确修复C.&只要光复活酶即可完成D.端粒酶是起主要作用的酶E.&需要多种基因共同参与完成&（二）&名词解释1.碱基类似物（base analogue）2.自由基&（free radical）3.重组修复（recombination repairing）&4.胸腺嘧啶二聚体（thymine dimer TT）5.DNA交联&（DNA cross-linking）6.着色性干皮病（xeroderma pigmentosum）7.光复活酶（photolyase）8.错配修复（mismatch repairing）9.活性氧（active oxygen species）10.移码突变（frame-shifting mutation）11.颠换与转换（transversion and transition）&（三）&简答题1.DNA损伤的因素有哪些？2.简述DNA损伤与肿瘤发生的关系。3.DNA损伤修复的机制有哪几种？4.简述DNA损伤的类型。5.简述Ames试验原理。&（四）&论述题<font color="#.试述DNA损伤对细胞功能的影响。<font color="#.试述DNA损伤修复与疾病的关系。<font color="#.试述DNA突变的意义。&参考答案与提示（一）选择题题号答案考察的知识点题号答案考察的知识点<font color="#D辐射致DNA损伤<font color="#A自由基致DNA损伤<font color="#E辐射致DNA损伤<font color="#D化学物质致DNA损伤<font color="#A化学物质致DNA损伤<font color="#EDNA损伤因素作用靶点<font color="#CDNA损伤类型<font color="#ADNA&损伤因素<font color="#ADNA回复修复<font color="#B重组修复<font color="#ASOS修复<font color="#C紫外线致DNA损伤<font color="#CDNA损伤的切除修复<font color="#D重组修复<font color="#A回复修复<font color="#C重组修复<font color="#D嵌入染料致DNA损伤<font color="#BDNA单链断裂<font color="#C重组修复<font color="#D碱基类似物致DNA损伤<font color="#D损伤修复<font color="#A损伤的修复与疾病<font color="#E回复修复<font color="#D切除修复的过程<font color="#EDNA损伤的修复与疾病<font color="#D嵌入染料致DNA损伤<font color="#BDNA链断裂<font color="#A紫外线致DNA损伤<font color="#BCD切除修复<font color="#BESOS修复&（二）名词解释1.是一类与正常碱基结构类似的化合物，在DNA复制时可取代正常碱基掺入并与互补链上碱基配对，从而引起碱基对的置换。2.指能够独立存在，核外带有未配对电子的原子或分子。3.指依靠重组酶系将另一段未受损伤的DNA移到损伤部位，提供正确的模板，进行修复的过程。4.在紫外线照射下，相邻的两个DNA分子上的胸腺嘧啶之间共价结合而成的。5.DNA双螺旋上的碱基之间或与蛋白质分子之间共价结合。6.DNA损伤修复缺陷而造成的一种遗传性疾病，患者有较高的皮肤癌发病倾向。对该病研究，发现了一些与切除损伤部位有关的蛋白质，称为XP蛋白。7.可被紫外线激活而结合到嘧啶二聚体部位使之解聚的酶。8.是碱基切除修复的一种特殊形式，可纠正复制和重组中的碱基配对错误及因碱基损伤所致的碱基配对错误、碱基插入、缺失等损伤。9.较O2的化学性质更为活泼的O2的代谢产物或由其衍生的含氧物质，包括&&&.O2-、.OH、H2O2等10.在编码序列中，单个碱基、数个碱基及片段的缺失/插入可以使突变位点之后的三联体密码阅读框发生改变，不能编码原来的蛋白质。11.DNA链中一种嘌呤被另一种嘌呤取代，或嘧啶被另一种嘧啶所取代，称为转换。嘌呤被嘧啶取代或反之，称为颠换。&（三）简答题<font color="#.DNA损伤的因素包括电离辐射、紫外线、碱基类似物、碱基修饰剂、某些化学染料和自由基。<font color="#.DNA是电离辐射、遗传性毒性致癌物以及病毒作用的重要靶点，DNA修复异常导致基因突变，DNA损伤可通过基因易位、重排、基因扩增、点突变等机制导致原癌基因的激活或者抑癌基因失活。癌基因、抑癌基因的失衡是细胞恶变的重要机制。<font color="#.DNA损伤修复的机制有回复修复、切除修复、重组修复、错配修复、SOS修复等。<font color="#.DNA损伤的类型有碱基和糖基破坏、错配、DNA链断裂、DNA交联等。<font color="#.Ames试验可以用来评估某一化合物是否致癌。其原理为诱变剂的共性原则，即化学药剂对细菌的诱变率与其对动物的致癌性成正比，超过95%的致癌物质对微生物有诱变作用，而90%以上的非致癌物质对微生物没有诱变作用。利用细菌突变来检测某一化合物是否致癌，试验用组氨酸异养型、胞壁缺陷及修复系统不活化的沙门菌。被检测药物涂布于不含组氨酸的培养平板上，用含组氨酸及无缺陷的菌作对照，如果待测物质能够引起缺陷型沙门菌发生突变，则可以形成菌落，观察细菌的成活菌落数目，经过推算，确定被检药物是否为致突变剂。&（四）论述题<font color="#.(1)可导致DNA碱基的改变、链的断裂，并可影响染色体高级结构。(2)转换和颠换可引起碱基错配。(3)插入和缺失可引起移码突变。(4)DNA链断裂阻止复制和转录。(5)DNA损伤引起的染色体结构变化也可造成转录异常。&<font color="#.(1)DNA损伤伴随有修复机制的启动。(2)碱基损伤可引起密码子变化，产生异常蛋白，导致细胞功能的衰退、凋亡或恶性转化。(3)双链DNA断裂由非同源性重组修复时可造成染色体畸形。(4)与肿瘤、衰老等多种疾病有关。&<font color="#.(1)进化的分子基础。(2)某些疾病的发病基础。(3)只有基因型改变的突变，例如人群中的遗传多态性现象。(4)致死性突变。&
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第五章 化学物质的毒理机制
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1. DNA聚合酶的 “校正”修复DNA复制具有非常高的精确度,平均每复制109个核苷酸,才出现一个核苷酸的差错.虽然复制是以碱基的精确互补配对为基础,但碱基配对有时仍然会出错.DNA聚合酶的 “校对”机制可不断地纠正复制过程中可能出现的差错.DNA聚合酶在复制DNA时,首先对新参与合成的核苷酸要进行筛选；其次对错误掺入的核苷酸则利用其3′→5′外切酶活性进行切除,使得DNA复制中出现配的概率大大减少.另外,DNA聚合酶5′→3′合成方向也是确保DNA复制准确的机制之一.2.　光复活修复光复活修复 ,也称直接修复,紫外线损伤的光复活过程是一种广泛存在的修复作用,从低等单细胞生物到鸟类都有,但高等哺乳动物中没有.紫外线照射可能引起DNA链上两个相邻的嘧啶发生聚合反应,形成嘧啶二聚体,其中主要是胸腺嘧啶二聚体,这些二聚体能阻止DNA的复制和转录.光复活修复能够修复任何嘧啶二聚体的损伤,其修复过程为：光复活酶识别嘧啶二聚体并与之结合形成复合物；在300～600nm可见光照射下,酶获得能量,将嘧啶二聚体的丁酰环打开,使之完全修复；光复活酶从DNA上解离. 3.　切除修复切除修复 是指在一系列酶的作用下,将DNA分子中受损伤的部分切除,并以完整的链为模板,合成切去的部分,使DNA恢复正常结构的过程.切除修复有以下两种方式：（1）碱基切除修复 　主要修复单个碱基缺陷的损伤,即小段DNA的损伤.这是在DNA聚合酶、DNA糖苷酶 、内切酶和连接酶等参与下完成的.DNA糖苷酶能特异性识别并将不正常的碱基水解切除,形成无碱基的AP位点,由AP核酸内切酶在AP位点附近将DNA链切开,然后外切酶切除包括 AP位点在内的DNA链,聚合酶填补单链缺口,最后连接酶将链连接.（2）核苷酸切除修复: 当 DNA链上相应位置的核苷酸发生损伤,导致双链之间无法形成氢键,由核苷酸切除修复系统负责进行修复.这是大段 DNA 损伤修复系统,由ATP依赖的切除核酸酶进行双切除,即在损伤部位的两侧切开磷酸二酯键,除去损伤的寡核苷酸.留下的缺口由DNA聚合酶Ⅰ、DNA聚合酶δ或ε进行修补合成,最后由DNA连接酶连接.4.重组修复光复活修复和切除修复是先修复,后复制,又称为复制前修复,而重组修复是 复 制 后 修 复,是用DNA重组的方法修复DNA损伤.分三个步骤：①复制,损伤的DNA仍可复制,但复制到损伤部位时,子链就出现了缺口；②重组,从完整的母链将相应的片段移到缺口,而母链上形成缺口；③填补和连接,母链上的缺口由DNA聚合酶进行填补合成,最后由DNA连接酶连接 重组修复是DNA的复制过程中所采用的一种有差错的修复方式,修复过程中,DNA 损伤并未除去.但是,随着复制的不断进行,若干代后,损伤部分逐渐被稀释,实际上消除了损伤的影响.5.错配修复DNA复制是一个高保真过程,但其正确性毕竟不是绝对的,复制产物中仍会存在少数未被校出的错配碱基.错配修复是一种特殊的核苷酸切除修复,用来切除复制中新合成DNA链上的错配碱基.通过对错配碱基的修复将使复制的精确性提高102～103倍.现已在大肠杆菌、酵母和哺乳动物中都发现了错配修复系统.复制错配中的错配碱基存在于新合成的子代链中,错配修复是按模板的遗传信息来修复错配碱基的.因此,该修复系统必须有一种能在复制叉通过之后识别模板链与新合成DNA链的机制,以保证只从新合成的DNA链中去除错配碱基.原核生物主要通过对模板链的甲基化来区分新合成的DNA链,大肠杆菌通常利用腺嘌呤甲基化酶 （Dam甲基化酶）将双链DNA的5′GATC序列中的腺嘌呤N6甲基化,利用胞嘧啶甲基化酶可将5′CCAGG和5′CCTGG序列中的胞嘧啶转变为5′甲基胞嘧啶.当复制完成后,在短暂的时间内 （几秒或几分钟）,只有模板链是甲基化的,而新合成的链是非甲基化的.正是子代DNA链中的这种暂时半甲基化,可以作为一种链的识别标志,以区别模板链和新合成的链,从而使存在于GATC等序列附近的复制错配将按亲代链为模板进行修复.几分钟后新合成链也将在Dam甲基化酶作用下被甲基化,从而成为全甲基化DNA.一旦两条链都被甲基化,这种错配修复过程几乎不再发生.由于甲基化DNA成为识别模板链和新合成链的基础,且错配修复发生在GATC的邻近处,故这种修复也称为甲基指导的错配修复 .真核生物的错配修复与大肠杆菌基本相似,例如哺乳动物也广泛地利用核苷酸甲基化来识别子链和亲链.错配修复是一个非常耗能的修复过程,错配的碱基离5′GATC等序列越远,被切除的核苷酸就越多,重新合成新链消耗的dNTP就越多.碱基错配修复对DNA复制忠实性的贡献极大,DNA子链中的错配几乎完全都被修正.6.SOS修复SOS修复 又称差错倾向性修复.这是一种在DNA分子受到较大范围损伤并且使复制受到抑制时出现的修复机制,以SOS借喻细胞处于危急状态.DNA分子受到长片段高密度损伤,使DNA复制过程在损伤部位受到抑制.损伤诱导一种特异性较低的新DNA聚合酶和重组酶等一整套与SOS修复相关的酶.由这些特异性较低的酶继续催化损伤部位DNA的复制,复制完成后,虽然可维持基因组的完整性,提高细胞的生存概率,但保留许多错误的碱基,从而造成突变.SOS修复广泛存在于原核生物和真核生物的细胞中,是生物体在不利环境中求得生存的应急反应.主要受recA、lexA 两个基因的控制,当DNA受损伤时生成足够量的RecA蛋白,然后RecA蛋白水解LexA蛋白而使许多与修复有关的基因激活.所有细胞都有许多修复DNA损伤的方法或途径,采用哪种途径取决于在什么情况下和产生的是什么类型的损伤.如尿嘧啶N糖基修复酶系统和错配修复系统能纠正复制的错误,光复活修复系统、切除修复系统、重组修复系统和SOS修复系统等能修复环境因素和体内化学物质造成的DNA分子损伤.DNA分子的双螺旋结构是其损伤修复的重要基础,因为DNA的互补双链可保证其一股链上的损伤被切除后,能从另一股链上获得修复所需要的信息.
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