DNA損傷

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DNA損傷是中國科技名詞。

世界上所有的國家中，只有我們中國的文化是始終沒有間斷過的傳承下來，也只有 「漢字」是世界上唯一的古代一直演變過來沒有間斷過的文字形式。

目錄

名詞解釋

DNA損傷是複製過程中發生的DNA核苷酸序列永久性改變，並導致遺傳特徵改變的現象。情況分為：substitutation （替換）deletion （刪除）insertion （插入）exon skipping （外顯子跳躍）

改變類型

點突變

指DNA上單一鹼基的變異。嘌呤替代嘌呤（A與G之間的相互替代）、嘧啶替代嘧啶（C與T之間的替代）稱為轉換（transition）；嘌呤變嘧啶或嘧啶變嘌呤則稱為顛換（transvertion）。

缺失

指DNA鏈上一個或一段核苷酸的消失。

插入

指一個或一段核苷酸插入到DNA鏈中。在為蛋白質編碼的序列中如缺失及插入的核苷酸數不是3的整倍數，則發生讀框移動（reading frame shift），使其後所譯讀的氨基酸序列全部混亂，稱為移碼突變（frame-shift mutaion）。

倒位轉位

（transposition） 指DNA鏈重組使其中一段核苷酸鏈方向倒置、或從一處遷移到另一處。

雙鏈斷裂

已如前述，對單倍體細胞一個雙鏈斷裂就是致死性事件。

損傷原因

DNA存儲着生物體賴以生存和繁衍的遺傳信息，因此維護DNA分子的完整性對細胞至關緊要。外界環境和生物體內部的因素都經常會導致DNA分子的損傷或改變，而且與RNA及蛋白質可以在細胞內大量合成不同，一般在一個原核細胞中只有一份DNA，在真核二倍體細胞中相同的DNA也只有一對，如果DNA的損傷或遺傳信息的改變不能更正，對體細胞就可能影響其功能或生存，對生殖細胞則可能影響到後代。 所以在進化過程中生物細胞所獲得的修復DNA損傷的能力就顯得十分重要，也是生物能保持遺傳穩定性之所在。在細胞中能進行修復的生物大分子也就只有DNA，反映了DNA對生命的重要性。另一方面，在生物進化中突變又是與遺傳相對立統一而普遍存在的現象，DNA分子的變化並不是全部都能被修復成原樣的，正因為如此生物才會有變異、有進化。

自發性損傷

複製錯誤

以DNA為模板按鹼基配對進行DNA複製是一個嚴格而精確的事件，但也不是完全不發生錯誤的。鹼基配對的錯誤頻率約為10-1-10-2，在DNA複製酶的作用下鹼基錯誤配對頻率降到約10-5-10-6，複製過程中如有錯誤的核苷酸參入，DNA聚合酶還會暫停催化作用，以其3』-5』外切核酸酶的活性切除錯誤接上的核苷酸，然後再繼續正確的複製，這種校正作用廣泛存在於原核和真核的DNA聚合酶中，可以說是對DNA複製錯誤的修復形式，從而保證了複製的準確性。但校正後的錯配率仍約在10-10左右，即每複製1010個核苷酸大概會有一個鹼基的錯誤。

化學變化

生物體內DNA分子可以由於各種原因發生變化，至少有以下類型：

①鹼基的異構互變 DNA中的4種鹼基各自的異構體間都可以自發地相互變化（例如烯醇式與酮式鹼基間的互變），這種變化就會使鹼基配對間的氫鍵改變，可使腺嘌呤能配上胞嘧啶、胸腺嘧啶能配上鳥嘌呤等，如果這些配對發生在DNA複製時，就會造成子代DNA序列與親代DNA不同的錯誤性損傷。

②鹼基的脫氨基作用 鹼基的環外氨基有時會自發脫落，從而胞嘧啶會變成尿嘧啶、腺嘌呤會變成次黃嘌呤（H）、鳥嘌呤會變成黃嘌呤（X）等，遇到複製時，U與A配對、H和X都與C配對就會導致子代DNA序列的錯誤變化。胞嘧啶自發脫氨基的頻率約為每個細胞每天190個。

③脫嘌呤與脫嘧啶 自發的水解可使嘌呤和嘧啶從DNA鏈的核糖磷酸骨架上脫落下來。一個哺乳類細胞在37℃條件下，20h內DNA鏈上自發脫落的嘌呤約1000個、嘧啶約500個；估計一個長壽命不複製繁殖的哺乳類細胞（如神經細胞）在整個生活期間自發脫嘌呤數約為108，這占細胞DNA中總嘌呤數約3%。

④鹼基修飾與鏈斷裂 細胞呼吸的副產物O2-、H2O2等會造成DNA損傷，能產生胸腺嘧啶乙二醇、羥甲基尿嘧啶等鹼基修飾物，還可能引起DNA單鏈斷裂等損傷，每個哺乳類細胞每天DNA單鏈斷裂發生的頻率約為5萬次。此外，體內還可以發生DNA的甲基化，結構的其他變化等，這些損傷的積累可能導致老化。

由此可見，如果細胞不具備高效率的修復系統，生物的突變率將大大提高。