第九章DNA的复制与修复下册P406 DNA是生物遗传的主要物质,DNA复制即以原来DNA分子为模板合成出相同分子的 过程。 9-1DNA复制 生物系统的遗传信息主要表现为DNA分子中特异的核苷酸排列顺序。DNA整个分子 复制,可以将遗传信息由亲代传给子代,碱基配对原理是遗传信息传递的基本机制 (一)DNA的半保留复制 个亲代DNA分子变成两个子代分子,每个子代分子双链中一条来自亲代分子,一条 是新合成的互补链,这种复制方式称为半保留复制。见P407图34-2 证实:同位素标记法 1.在15NH4Cl培养基中连续培养E.coli12代,制备1N标记的 E coli的DNA。 2.半保留复制证实:将15NDNA的Ecoi转移到lN氮源中培养,一代后,所有DNA 密度介于15N-DNA和14N-DNA之间,形成一半含15N,一半含1N的杂合分子。两 代后,1N分子和14N-15N杂合分子等量出现 当把14N-15N杂合分子加热变性,可分开成14N-链和15N-链两条链,且这些亚单位经 许多代复制仍保持完整性 DNA半保留复制机制可以说明DNA在代谢上的稳定性,是所有已知基因的复制 形式。即使一些病毒在生命周期一部分中出现单链DNA,但复制时必为双链DNA。 (二)DNA复制的起点和方式 复制叉:DNA复制生长点处形为叉形,故称为复制叉。新DNA合成与亲代DNA解链 在同一部位同时进行 DNA复制时大多是双向进行,形成两个复制叉或生长点。也有单向的,只形成一个复 制叉或生长点。见P408图34-4 对称复制:两条链同时进行复制。 不对称复制:一条链复制后再进行另一链的复制。 环形DNA复制时在显微镜下可以看到形如眼形的θ型结构。P409图34-5。 P4l图34-8显示了DNA不同复制方式。 A:直线双向, B:多起点双向 C:0型双向 D:0型单向 E:滚动环, D环 G:2D环。 细菌DNA复制叉移动速度大约为5万bp/分,E.co完成复制40分钟,在丰富培养基 中20分钟即可分裂一次 (三)DNA聚合反应有关的酶 (1)DNA聚合反应和聚合酶 DNA聚合反应需要下面五个要素 ①底物:四种脱氧核苷三磷酸(dATP,dGTP,dCTP和dTTP),统称为dNIP, 且四种都必须存在 模版:指导反应进行。模版可以是单链DNA,也可以是在一处或几处断 开的双链DNA ③引物链:为具有3‘-OH的RNA(体内)或DNA(体外)短链。 ④DNA聚合酶:为模板指导酶,按模版将一个个dNIP根据碱基配对原则催 化加成在引物链的3-OH端上
第九章 DNA 的复制与修复 下册 P406 DNA 是生物遗传的主要物质，DNA 复制即以原来 DNA 分子为模板合成出相同分子的 过程。 9-1 DNA 复制 生物系统的遗传信息主要表现为 DNA 分子中特异的核苷酸排列顺序。DNA 整个分子 复制，可以将遗传信息由亲代传给子代，碱基配对原理是遗传信息传递的基本机制。 （一） DNA 的半保留复制： 一个亲代 DNA 分子变成两个子代分子，每个子代分子双链中一条来自亲代分子，一条 是新合成的互补链，这种复制方式称为半保留复制。见 P407 图 34-2。 证实：同位素标记法 1. 在 15NH4Cl 培养基中连续培养 E. coli 12 代，制备 15N 标记的 E. coli 的 DNA。 2. 半保留复制证实：将 15N DNA 的 E. coli 转移到 14N 氮源中培养，一代后，所有 DNA 密度介于 15N-DNA 和 14N-DNA 之间，形成一半含 15N，一半含 14N 的杂合分子。两 代后，14N 分子和 14N- 15N 杂合分子等量出现。 当把 14N- 15N 杂合分子加热变性，可分开成 14N-链和 15N-链两条链，且这些亚单位经 许多代复制仍保持完整性。 DNA 半保留复制机制可以说明 DNA 在代谢上的稳定性，是所有已知基因的复制 形式。即使一些病毒在生命周期一部分中出现单链 DNA，但复制时必为双链 DNA。 （二） DNA 复制的起点和方式： 复制叉：DNA 复制生长点处形为叉形，故称为复制叉。新 DNA 合成与亲代 DNA 解链 在同一部位同时进行。 DNA 复制时大多是双向进行，形成两个复制叉或生长点。也有单向的，只形成一个复 制叉或生长点。见 P408 图 34-4。 对称复制：两条链同时进行复制。 不对称复制：一条链复制后再进行另一链的复制。 环形 DNA 复制时在显微镜下可以看到形如眼形的θ型结构。P409 图 34-5。 P411 图 34-8 显示了 DNA 不同复制方式。 A：直线双向， B：多起点双向， C：θ型双向， D：θ型单向， E：滚动环， F：D 环， G：2D 环。 细菌 DNA 复制叉移动速度大约为 5 万 bp/分，E. coli 完成复制 40 分钟，在丰富培养基 中 20 分钟即可分裂一次。 （三） DNA 聚合反应有关的酶： （1） DNA 聚合反应和聚合酶 1. DNA 聚合反应需要下面五个要素 ① 底物：四种脱氧核苷三磷酸（dATP，dGTP，dCTP 和 dTTP），统称为 dNTP， 且四种都必须存在。 ② 模版：指导反应进行。模版可以是单链 DNA，也可以是在一处或几处断 开的双链 DNA。 ③ 引物链：为具有 3 ‘ -OH 的 RNA（体内）或 DNA（体外）短链。 ④ DNA 聚合酶：为模板指导酶，按模版将一个个 dNTP 根据碱基配对原则催 化加成在引物链的 3 ‘ -OH 端上。 ⑤ Mg2+
2.DNA聚合酶反应特点: ①以四种脱氧核糖核苷三磷酸为底物。 ②反应需接受模板指导。 ③反应需引物3-OH存在 ④DNA生长方向为5→3,新合成链与模板链互补 ⑤产物DNA性质与模板相同,为模板复制物,与何种聚合酶及四种核苷酸前体的 相对比例无关 (2)大肠杆菌DNA聚合酶 E.coli共含有五种不同的DNA聚合酶。 1.DNA聚合酶I 单一多肽链,分子量103000,是一个多功能酶,可以催化以下反应: ①聚合反应,使DNA链沿5→3方向延伸 ②由3端水解DNA链,为3→5核酸外切酶,可迅速切除错配的核苷酸, 具有校对功能,使DNA复制错误率从105降至5×107。 ③由5端水解DNA链,为5→3核酸外切酶,用于DNA合成中切除引 物及DNA损伤修复。 ④由3端使DNA链发生焦磷酸解,为聚合反应逆反应。 ⑤无机焦磷酸盐与dNIP之间焦磷酸基交换 此酶在E.col体内由于催化聚合速度慢,主要负责切除和修复。 DNA聚合酶Ⅰ被蛋白水解酶有限水解,可生成两个片断:大片断称为 Klenow片断,有聚合酶和3→5核酸外切酶活性;小片断具有5→3核 酸外切酶活性 2.DNA聚合酶Ⅱ和Ⅲ 均为多亚基酶,均有聚合DNA和3→5核酸外切酶活力,但无5→3外 切酶活力。聚合酶Ⅱ可能与DNA修复有关,聚合酶Ⅲ由于催化合成速度达到 了体内DNA合成速度(为聚合酶I的100倍),是E.coli真正负责重新合成 DNA的复制酶 新近发现的DNA聚合酶Ⅳ和Ⅴ,参与易错链的修复 3.DNA连接酶: DNA聚合酶只能催化链延长,而催化两条链的末端之间形成共价连接则由 连接酶完成 连接酶要求 条DNA链3端有自由OH,另一条DNA链5端有一磷酸基因,连接反应 需供能,细菌由NAD供能,动物和噬菌体由AP供能。 P417图34-17DNA连接酶催化的反应。 一般要求需要连接的两条链,由互补链将它们聚在一起形成双螺旋结构(使 缺口闭合),而不能将两条游离的DNA分子连接起来 (四)DNA的半不连续复制 (1)问题的提出: DNA两条链反向平行,一条链走向为5→3,另一条链为3→5,但 所有DNA聚合酶合成方向都是在引物3-OH上合成,使链从5→3延长 那么5→3链是如何同时作为模板复制呢? 1968年冈崎提出DNA不连续复制模型(P418图34-18),认为新合成的3 5走向的DNA链实际上是有许多5→3方向合成的DNA片断连接起来的
2． DNA 聚合酶反应特点： ① 以四种脱氧核糖核苷三磷酸为底物。 ② 反应需接受模板指导。 ③ 反应需引物 3 ‘ -OH 存在。 ④ DNA 生长方向为 5 ‘ → 3 ‘，新合成链与模板链互补。 ⑤ 产物 DNA 性质与模板相同，为模板复制物，与何种聚合酶及四种核苷酸前体的 相对比例无关。 （2） 大肠杆菌 DNA 聚合酶 E. coli 共含有五种不同的 DNA 聚合酶。 1. DNA 聚合酶Ⅰ 单一多肽链，分子量 103000，是一个多功能酶，可以催化以下反应： ① 聚合反应，使 DNA 链沿 5 ‘ → 3 ‘方向延伸。 ② 由 3 ‘端水解 DNA 链，为 3 ‘ → 5 ‘核酸外切酶，可迅速切除错配的核苷酸， 具有校对功能，使 DNA 复制错误率从 10-5 降至 5×10-7。 ③ 由 5 ‘端水解 DNA 链，为 5 ‘ → 3 ‘核酸外切酶，用于 DNA 合成中切除引 物及 DNA 损伤修复。 ④ 由 3 ‘端使 DNA 链发生焦磷酸解，为聚合反应逆反应。 ⑤ 无机焦磷酸盐与 dNTP 之间焦磷酸基交换。 此酶在 E. coli 体内由于催化聚合速度慢，主要负责切除和修复。 DNA 聚合酶Ⅰ被蛋白水解酶有限水解，可生成两个片断：大片断称为 Klenow 片断，有聚合酶和 3 ‘ → 5 ‘核酸外切酶活性；小片断具有 5 ‘ → 3 ‘核 酸外切酶活性。 2. DNA 聚合酶Ⅱ和Ⅲ： 均为多亚基酶，均有聚合 DNA 和 3 ‘ → 5 ‘核酸外切酶活力，但无 5 ‘ → 3 ‘ 外 切酶活力。聚合酶Ⅱ可能与 DNA 修复有关，聚合酶Ⅲ由于催化合成速度达到 了体内 DNA 合成速度（为聚合酶Ⅰ的 100 倍），是 E. coli 真正负责重新合成 DNA 的复制酶。 新近发现的 DNA 聚合酶Ⅳ和Ⅴ，参与易错链的修复。 3. DNA 连接酶： DNA 聚合酶只能催化链延长，而催化两条链的末端之间形成共价连接则由 连接酶完成。 连接酶要求： 一条 DNA 链 3 ‘端有自由 OH，另一条 DNA 链 5 ‘端有一磷酸基因，连接反应 需供能，细菌由 NAD 供能，动物和噬菌体由 ATP 供能。 P417 图 34-17 DNA 连接酶催化的反应。 一般要求需要连接的两条链，由互补链将它们聚在一起形成双螺旋结构（使 缺口闭合），而不能将两条游离的 DNA 分子连接起来。 （四） DNA 的半不连续复制： （1） 问题的提出： DNA 两条链反向平行，一条链走向为 5 ‘ → 3 ‘，另一条链为 3 ‘ → 5 ‘，但 所有 DNA 聚合酶合成方向都是在引物 3 ‘ -OH 上合成，使链从 5 ‘ → 3 ‘延长， 那么 5 ‘ → 3 ‘链是如何同时作为模板复制呢？ 1968 年冈崎提出 DNA 不连续复制模型（P418 图 34-18），认为新合成的 3 ‘ → 5 ‘走向的 DNA 链实际上是有许多 5 ‘ → 3 ‘方向合成的 DNA 片断连接起来的
(2)DNA半不连续复制 DNA复制时,以3→5走向为模板的一条链合成方向为5→3,与复 制叉方向一致,称为前导链;另一条以5→3走向为模板链的合成链走向与 复制叉移动的方向相反,称为滞后链,其合成是不连续的,先形成许多不连续 的片断(冈崎片断),最后连成一条完整的DNA链。 (3)DNA合成由RNA引物引发: DNA聚合酶不能发动新链的合成,只能催化已有链的延长;RNA聚合酶则 不同,只要有模板存在,不需引物,就可以合成新RNA链。因此在体内先由 RNA聚合酶合成RNA引物,DNA聚合酶再从RNA引物的3-OH端开始合成 新的DNA链。催化RNA引物合成的酶称为引物合成酶。 引物长度通常只有几个~10多个核苷酸,冈崎片断合成也需要引物。RNA引 物的消除和缺口填补是由DNA聚合酶I完成的,最后由DNA连接酶连接 4)DNA复制的复杂性保证了复制的高度忠实性 E.coli复制时,每个碱基对错配频率为10°~-10-1°,是高保真系统 新DNA链合成时需引物,引物后又要切除,再以DNA链取代,DNA聚合酶 在合成时还有校对功能,每引入一个核苷酸都要复查一次,未核实则不能继续 进行聚合反应 在复制过程中还有许多辅助蛋白,E.coli就至少有15种。复制叉的复杂结构 进一步提高复制准确性 DNA复制还存在正调控和负调控,调控分子可以是蛋白质,也可以是RNA。 (五)DNA复制的拓扑性质: DNA复制时首先需将超螺旋解开。DNA拓扑异构酶Ⅰ通过切断与封闭DNA骨 架上的磷酸二酯键而使DNA解旋,此过程热力学有利,不需AIP,每次反应改变 △L=+1:具有类似功能还有拓扑异构酶Ⅲ。DNA复制后,由拓扑异构酶Ⅱ使DNA 连续引入负超螺旋,需能由AP供给,每次反应改变DNA连环数为ΔL=-2 在DNA解链后,由单链结合蛋白(SSB)覆盖,稳定DNA单链,阻止DNA 复性和保护不被核酸酶降解 (六)DNA复制的过程: DNA复制可分为三个阶段:起始、延伸和终止。其间的反应和参与作用的酶与 辅助因子各有不同。在DNA合成的生长点即复制叉上分布着各种各样与复制有关 的酶和蛋白因子(至少50种以上),它们构成的复合物称为复制体。大肠杆菌复制 体结构示意图如P423图34-22所示。 复制体的基本活动包括:①双链的解开;②RNA引物的合成:③DNA链的 延长;④切除RNA引物,填补缺口,连接DNA片断;⑤切除和修复错配碱基 真核生物的DNA通常都与组蛋白结合,构成核小体,以染色质的形式存在于 细胞核中。复制过程需疏松染色质和解开核小体,复制后又需装配并凝缩成染色体, 再分配到两个子细胞中去。真核生物有五种DNA聚合酶,其中DNA聚合酶a合成 引物,δ是复制酶,γ是线粒体合成酶,B和ε是修复酶 真核生物染色体DNA的末端有端粒结构,端粒是由端粒酶合成的。端粒是由许 多成串短的重复序列组成,该重复序列通常一条链上富含G,而其互补链上富含C 人的端粒为 TTAGGG,TG链常比AC链更长些,形成3单链末端。端粒的功能为 稳定染色体末端结构,防止染色体间末端连接,并可补偿滞后链5ˆ末端在消除RNA 引物后造成的空缺。复制使端粒5末端缩短,而端粒酶可外加重复单位到5末端上, 结果维持端粒一定长度
（2） DNA 半不连续复制： DNA 复制时，以 3 ‘ → 5 ‘走向为模板的一条链合成方向为 5 ‘ → 3 ‘，与复 制叉方向一致，称为前导链；另一条以 5 ‘ → 3 ‘走向为模板链的合成链走向与 复制叉移动的方向相反，称为滞后链，其合成是不连续的，先形成许多不连续 的片断（冈崎片断），最后连成一条完整的 DNA 链。 （3） DNA 合成由 RNA 引物引发： DNA 聚合酶不能发动新链的合成，只能催化已有链的延长；RNA 聚合酶则 不同，只要有模板存在，不需引物，就可以合成新 RNA 链。因此在体内先由 RNA 聚合酶合成 RNA 引物，DNA 聚合酶再从 RNA 引物的 3 ‘ -OH 端开始合成 新的 DNA 链。催化 RNA 引物合成的酶称为引物合成酶。 引物长度通常只有几个~10 多个核苷酸，冈崎片断合成也需要引物。RNA 引 物的消除和缺口填补是由 DNA 聚合酶Ⅰ完成的，最后由 DNA 连接酶连接。 （4） DNA 复制的复杂性保证了复制的高度忠实性。 E. coli 复制时，每个碱基对错配频率为 10-9~10-10，是高保真系统。 新 DNA 链合成时需引物，引物后又要切除，再以 DNA 链取代，DNA 聚合酶 在合成时还有校对功能，每引入一个核苷酸都要复查一次，未核实则不能继续 进行聚合反应。 在复制过程中还有许多辅助蛋白，E. coli 就至少有 15 种。复制叉的复杂结构 进一步提高复制准确性。 DNA 复制还存在正调控和负调控，调控分子可以是蛋白质，也可以是 RNA。 （五） DNA 复制的拓扑性质： DNA 复制时首先需将超螺旋解开。DNA 拓扑异构酶Ⅰ通过切断与封闭 DNA 骨 架上的磷酸二酯键而使 DNA 解旋，此过程热力学有利，不需 ATP，每次反应改变 ΔL=+1；具有类似功能还有拓扑异构酶Ⅲ。DNA 复制后，由拓扑异构酶Ⅱ使 DNA 连续引入负超螺旋，需能由 ATP 供给，每次反应改变 DNA 连环数为ΔL=-2。 在 DNA 解链后，由单链结合蛋白（SSB）覆盖，稳定 DNA 单链，阻止 DNA 复性和保护不被核酸酶降解。 （六） DNA 复制的过程： DNA 复制可分为三个阶段：起始、延伸和终止。其间的反应和参与作用的酶与 辅助因子各有不同。在 DNA 合成的生长点即复制叉上分布着各种各样与复制有关 的酶和蛋白因子（至少 50 种以上），它们构成的复合物称为复制体。大肠杆菌复制 体结构示意图如 P423 图 34-22 所示。 复制体的基本活动包括：① 双链的解开；② RNA 引物的合成；③ DNA 链的 延长；④ 切除 RNA 引物，填补缺口，连接 DNA 片断；⑤ 切除和修复错配碱基。 真核生物的 DNA 通常都与组蛋白结合，构成核小体，以染色质的形式存在于 细胞核中。复制过程需疏松染色质和解开核小体，复制后又需装配并凝缩成染色体， 再分配到两个子细胞中去。真核生物有五种 DNA 聚合酶，其中 DNA 聚合酶α合成 引物，δ是复制酶，γ是线粒体合成酶，β和ε是修复酶。 真核生物染色体 DNA 的末端有端粒结构，端粒是由端粒酶合成的。端粒是由许 多成串短的重复序列组成，该重复序列通常一条链上富含 G，而其互补链上富含 C。 人的端粒为 TTAGGG，TG 链常比 AC 链更长些，形成 3 ‘单链末端。端粒的功能为 稳定染色体末端结构，防止染色体间末端连接，并可补偿滞后链 5 ‘末端在消除 RNA 引物后造成的空缺。复制使端粒 5 ‘末端缩短，而端粒酶可外加重复单位到 5 ‘末端上， 结果维持端粒一定长度
端粒酶是一种催化合成含有约150个碱基的RNA链的逆转录酶,它以酶中所含 RNA为模板合成DNA的3末端(P427图34-24),合成一个重复单位后酶再向前 移动一个单位。 在动物生殖细胞中,由于端粒酶的存在,端粒一直保持着一定的长度,体细胞 随着分化而失去端粒酶活性。在缺乏端粒酶活性时,细胞连续分裂将使端粒不断缩 短,短到一定程度即引起细胞生长停止或凋亡。端粒在决定细胞寿命中起重要作用, 经过多代培养老化的细胞端粒变短,染色体也变得不稳定。然而,主要的肿瘤细胞 中均发现存在端粒酶活性,因此设想端粒酶可作为抗癌治疗的靶位点 92DNA的损伤修复 DNA复制过程中可能产生错配,DNA重组,基因的整合等都会局部破坏DNA双螺 旋结构。某些物理化学因素,如紫外线,辐射和化学诱变剂等都能使DNA结构和功能破坏, 从而引起生物突变、致癌甚至死亡。 为此生物已进化了如下一些保护自己,修复损伤DNA的系统。 (一)错配修复:识别错配位点以及“新”“旧”链,将错配新链切除并加以修复。如E.coli 体内有一种甲基化酶,使DNA序列中腺嘌呤N位甲基化(可维持数分钟),发现错 配碱基,即将未甲基化的新链切除。E.coli参与错配修复的蛋白质至少有12种 (二)光复活修复(直接修复):它分解紫外线引起的嘧啶二聚体。光照下光复活酶激活 分解嘧啶二聚体,如P429图34-28。这种修复对植物特别重要,高等动物没有 (三)切除修复:在一系列酶作用下,将DNA分子中受损伤部分切除掉,并以完整的那一 条链为模板,合成切去的部分,然后使DNA恢复正常。是比较普遍的修复机制,有 多种酶参加,见P430图34-29。切除修复若有关酶缺乏,可导致癌症,如紫外线引 起的DNA损失若不能修复,会出现皮肤癌 切除修复为复制前修复 (四)重组修复:为复制后修复。当DNA发动复制时尚未修复的损伤部位先复制再修复, 如P430图34-30所示。复制时遇损伤部位先跳过去,在子代链对应损伤处先留下缺 口,然后从另一条完整DNA母链上将相应核苷酸序列片断移至子链缺口处,最后再 用合成的序列来补上母链的空缺。也有一系列酶参加。 (五)应急反应(SOS)和易错修复:上述DNA损伤修复功能可以不经诱导而发生。而许 多能造成DNA损伤或抑制复制的处理却能引起一系列复杂的诱导效应,称为应急反 应。SOS反应包括诱导DNA损伤修复、诱变效应、细胞分裂的抑制等。细胞癌变可 能与SOS反应有关。 SOS反应是细胞DNA受到损伤或复制系统受到抑制的紧急情况下,为求生存而出 现的应急效应。SOS反应诱导的修复系统包括避免差错的修复和易产生差错的修复 两类。易产生差错的修复会导致变异,变异一方面有利于生物进化,另一方面可致癌。 大多致癌因素如Ⅹ-射线,黄曲霉素等都能在细菌中诱导产生SOS反应,由此可根据 细菌的SOS反应检测对动物诱发肿瘤的致癌物 9-3DNA的突变 DNA作为遗传物质有三个功能:复制,转录和变异(包括突变和遗传重组) (一)突变类型 (1)碱基对置换:原来一个碱基被另一碱基所取代 (2)移码突变:由于一个或多个非三整倍数的核苷酸对的插入或缺失,使该位点后三 联体密码改变,导致后向氨基酸都发生错误
端粒酶是一种催化合成含有约 150 个碱基的 RNA 链的逆转录酶，它以酶中所含 RNA 为模板合成 DNA 的 3 ‘末端（P427 图 34-24），合成一个重复单位后酶再向前 移动一个单位。 在动物生殖细胞中，由于端粒酶的存在，端粒一直保持着一定的长度，体细胞 随着分化而失去端粒酶活性。在缺乏端粒酶活性时，细胞连续分裂将使端粒不断缩 短，短到一定程度即引起细胞生长停止或凋亡。端粒在决定细胞寿命中起重要作用， 经过多代培养老化的细胞端粒变短，染色体也变得不稳定。然而，主要的肿瘤细胞 中均发现存在端粒酶活性，因此设想端粒酶可作为抗癌治疗的靶位点。 9-2 DNA 的损伤修复 DNA 复制过程中可能产生错配，DNA 重组，基因的整合等都会局部破坏 DNA 双螺 旋结构。某些物理化学因素，如紫外线，辐射和化学诱变剂等都能使 DNA 结构和功能破坏， 从而引起生物突变、致癌甚至死亡。 为此生物已进化了如下一些保护自己，修复损伤 DNA 的系统。 （一）错配修复：识别错配位点以及“新”“旧”链，将错配新链切除并加以修复。如 E. coli 体内有一种甲基化酶，使 DNA 序列中腺嘌呤 N6 位甲基化（可维持数分钟），发现错 配碱基，即将未甲基化的新链切除。E. coli 参与错配修复的蛋白质至少有 12 种。 （二）光复活修复（直接修复）：它分解紫外线引起的嘧啶二聚体。光照下光复活酶激活， 分解嘧啶二聚体，如 P429 图 34-28。这种修复对植物特别重要，高等动物没有。 （三）切除修复：在一系列酶作用下，将 DNA 分子中受损伤部分切除掉，并以完整的那一 条链为模板，合成切去的部分，然后使 DNA 恢复正常。是比较普遍的修复机制，有 多种酶参加，见 P430 图 34-29。切除修复若有关酶缺乏，可导致癌症，如紫外线引 起的 DNA 损失若不能修复，会出现皮肤癌。 切除修复为复制前修复。 （四）重组修复：为复制后修复。当 DNA 发动复制时尚未修复的损伤部位先复制再修复， 如 P430 图 34-30 所示。复制时遇损伤部位先跳过去，在子代链对应损伤处先留下缺 口，然后从另一条完整 DNA 母链上将相应核苷酸序列片断移至子链缺口处，最后再 用合成的序列来补上母链的空缺。也有一系列酶参加。 （五）应急反应（SOS）和易错修复：上述 DNA 损伤修复功能可以不经诱导而发生。而许 多能造成 DNA 损伤或抑制复制的处理却能引起一系列复杂的诱导效应，称为应急反 应。SOS 反应包括诱导 DNA 损伤修复、诱变效应、细胞分裂的抑制等。细胞癌变可 能与 SOS 反应有关。 SOS 反应是细胞 DNA 受到损伤或复制系统受到抑制的紧急情况下，为求生存而出 现的应急效应。SOS 反应诱导的修复系统包括避免差错的修复和易产生差错的修复 两类。易产生差错的修复会导致变异，变异一方面有利于生物进化，另一方面可致癌。 大多致癌因素如 X-射线，黄曲霉素等都能在细菌中诱导产生 SOS 反应，由此可根据 细菌的 SOS 反应检测对动物诱发肿瘤的致癌物。 9-3 DNA 的突变 DNA 作为遗传物质有三个功能：复制，转录和变异（包括突变和遗传重组）。 （一）突变类型： （1） 碱基对置换：原来一个碱基被另一碱基所取代。 （2） 移码突变：由于一个或多个非三整倍数的核苷酸对的插入或缺失，使该位点后三 联体密码改变，导致后向氨基酸都发生错误
(二)诱变剂的作用 提高突变率的物理或化学因子称为诱变剂,常见的有 (1)碱基类似物,如5-溴尿嘧啶。 (2)碱基修饰剂,HNO2脱去碱基上氨基:氮芥等烷基化剂,使碱基N-烷基化后断糖 苷键而脱落,又可使同一条链或两条不同链上鸟嘌呤连成二聚体,两条DNA链 交连而致癌 (3)嵌入染料:一些扁平的稠环分子,如吖啶等造成链错位,导致移码突变。 (三)诱变剂和致癌剂的检测 (1)Ames试验:检测诱变剂和致癌剂。 (2)利用溶原菌被诱导产生噬菌斑法检测致癌剂
（二）诱变剂的作用： 提高突变率的物理或化学因子称为诱变剂，常见的有： （1） 碱基类似物，如 5-溴尿嘧啶。 （2） 碱基修饰剂，HNO2 脱去碱基上氨基；氮芥等烷基化剂，使碱基 N-烷基化后断糖 苷键而脱落，又可使同一条链或两条不同链上鸟嘌呤连成二聚体，两条 DNA 链 交连而致癌。 （3） 嵌入染料：一些扁平的稠环分子，如吖啶等造成链错位，导致移码突变。 （三）诱变剂和致癌剂的检测： （1） Ames 试验：检测诱变剂和致癌剂。 （2） 利用溶原菌被诱导产生噬菌斑法检测致癌剂