第二章
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第二章 电离辐射的分子生物学效应. 核酸概述. 核酸是一类重要的生物大分子,担负着生命信息的储存与传递。 核酸是现代生物化学、分子生物学的重要研究领域,是基因工程操作的核心分子。. 核酸的种类和分布. 核酸分为两大类: 脱氧核糖核酸 ( Deoxyribonucleic acid , DNA ) 核糖核酸 ( Ribonucleic acid , RNA ). DNA 的分布:. 98 %核中(染色体中) 真核 线粒体( mDNA ) 核外 叶绿体( ctDNA ) DNA 拟核 原核 核外:质粒( plasmid )

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第二章电离辐射的分子生物学效应


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核酸概述

  • 核酸是一类重要的生物大分子,担负着生命信息的储存与传递。

  • 核酸是现代生物化学、分子生物学的重要研究领域,是基因工程操作的核心分子。


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核酸的种类和分布

  • 核酸分为两大类:

  • 脱氧核糖核酸

    (Deoxyribonucleic acid ,DNA)

  • 核糖核酸

    (Ribonucleic acid,RNA)


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  • DNA的分布:

98%核中(染色体中)

真核线粒体(mDNA)

核外

叶绿体(ctDNA)

DNA拟核

原核

核外:质粒(plasmid)

病毒:DNA病毒


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  • tRNA

  • rRNA

  • mRNA

  • 其它

  • RNA病毒:SARS

  • RNA主要存在于细胞质中

分子生物学的中心法则


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碱基

核苷

戊糖

核酸

核苷酸

磷酸

元素组成: C H O N P

核酸的基本化学组成


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Ribose

Deoxyribose

一、戊糖

组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的糖为 β-D-2-脱氧核糖;RNA所含的糖则为β-D-核糖。


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6

二、碱基

7

5

1

8

2

1、嘌呤(Purine)

4

9

3

  • 鸟嘌呤guanine

  • 腺嘌呤Adenine

A

G


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2. 嘧啶(Pyrimidine)

4

5

3

6

2

1

尿嘧啶

uracil

胞嘧啶

cytosine

胸腺嘧啶

thymine

U

C

T


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核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。


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5’核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。

5’

4’

1’

4’

1’

3’

2’

3’

2’

(OH)

(OH)

三、核苷(nucleoside)

  • 核苷:戊糖+碱基

  • 糖与碱基之间的C-N键,称为C-N糖苷键


Nucleotide

H核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。

H

H

H

H

H

H

H

H

四、核苷酸(nucleotide)核苷酸核苷+磷酸 戊糖+碱基+磷酸


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5核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。’

3’

5’

3’

五、多聚核苷酸(核酸)

  • 多聚核苷酸是通过一个核苷酸的C3’-OH与另一分子核苷酸的5’-磷酸基形成3’,5’-磷酸二酯键相连而成的链状聚合物。


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T核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。

U

OH

OH

OH

OH

OH

OH

3’

5’

3’

5’

  • 5′-磷酸端(常用5’-P表示);3′-羟基端(常用3’-OH表示)

  • 多聚核苷酸链具有方向性,当表示一个多聚核苷酸链时,必须注明它的方向是5′→3′或是3′→5′。

多聚核苷酸的表示方式

DNA RNA

5′PdAPdCPdGPdTOH 3′ 5′PAPCPGPUOH ′

或5′ACGTGCGT 3′ 5′ACGUAUGU 3′

ACGTGCGT ACGUAUGU


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第一节核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。辐射所致DNA损伤及其生物学意义


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Nucleic Acid chemistry核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。


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DNA核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。的结构

  • DNA的一级结构

  • 脱氧核糖核酸的排列顺序

    • 可以用碱基排列顺序表示

  • 连接键:3’,5’-磷酸二酯键

    • 磷酸与戊糖顺序相连形成主链骨架

    • 碱基形成侧链

  • 多核苷酸链均有5’-末端和3’-末端


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  • DNA核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。的碱基顺序本身就是遗传信息存储的分子形式。生物界物种的多样性即寓于DNA分子中四种核苷酸千变万化的不同排列组合之中。


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  • 基因与基因组核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。

  • 基因(gene)

    编码有功能的蛋白质多肽链或RNA所必需的全部核酸序列(DNA序列)

    一段有功能的DNA片段,生物细胞中DNA分子的最小功能单位(交换单位)。

    一个基因不仅包括编码蛋白质肽链或RNA的核酸序列,还包括保证转录所需的调控序列,,位于编码上游5‘端的非编码序列、内含子和位于编码下游3’端的非编码序列。


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蛋白质(核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。mRNA→蛋白质)

结构基因

产物

tRNA

基 因

RNA

rRNA

调节功能:调节基因

无产物

作用未知


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  • 基因组核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。(genome)

    某生物体(完整单倍体)所含全部遗传物质的总和。

    包括:核基因组(拟核/核DNA)及核外(质粒/质体DNA)


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bp核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。(碱基对)

两栖类

鱼类

藻类

酵母

细菌

E.Coli

病毒

质粒

103 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012

各种细胞、病毒和细菌质粒中基因组的大小


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  • DNA核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。的二级结构

  • DNA的双螺旋模型

  • 1953年,J. Watson和F. Crick 在前人研究工作的基础上,根据DNA结晶的X-衍射图谱和分子模型,提出了著名的DNA双螺旋结构模型,并对模型的生物学意义作出了科学的解释和预测。

  • 在DNA分子中,嘌呤碱基的总数与嘧啶碱基的总数相等。


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2.0 nm核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。

小沟

大沟


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  • 稳定核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。双螺旋的力

  • 氢键

  • 碱基堆积力(疏水相互作用及范德华力)

  • 离子键等

  • DNA变性剂(热、pH、脲/酰胺、有机溶剂)


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  • DNA核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。的存在形式


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真核 双链线性核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。DNA(dsDNA)


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DNA核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。双螺旋缠绕在组蛋白珠外形成核小体,核小体自身堆积成纤维,纤维折叠起来并卷曲成不规则的螺旋状,形成染色体。


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一、电离辐射致核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。DNA的损伤

  • 电离辐射损伤DNA途径:

    • 直接作用

      指射线直接作用于DNA分子,通过电离和激发使DNA受到损伤。

    • 间接作用

      指射线与DNA周围其它原子或分子特别是水分子作用,产生具有很高活性的自由基(如·OH,·H和eaq-)进而损伤DNA。


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二、电离辐射致核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。DNA分子的变化

  • DNA链断裂—单链断裂(SSB)

    双链断裂(DSB)

  • DNA交联—DNA链交联

    DNA-蛋白质交联

  • DNA二级和三级结构的变化

    其中DSB是辐射所致生物学效应中最重要的原初损伤,而非重接性的DSB则被认为是细胞杀伤效应的最重要的损伤。


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一、核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。DNA链断裂(DNA strand break)

  • 单链断裂(single strand break,SSB):DNA双螺旋结构中一条链断裂

  • 双链断裂(double strand break,DSB):DNA双螺旋结构中两条互补链于同一对应处或相邻处同时断裂


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单链断裂核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。

双链断裂


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一)、核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。DNA链断裂的分子机制

  • (1)脱氧戊糖和磷酸二酯键的破坏(直接)

    三种自由基:eaq-,.OH,H.

    DNA链断裂主要与.OH作用有关,从脱氧戊糖抽氢,形成了5中不同的反应产物。


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.核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。OH从脱氧戊糖中抽氢,主要作用于C(3’,5’),C(3’)上磷酸二酯键断裂多余C(5’)端。

.OH攻击糖基C(1’、2’、4’)形成碱不稳定性位点(alkali labile sites, ALS),这些位点在碱处理后发生链断裂。


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  • 碱不稳定性位点核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。( ALS)

    .OH对C(1’), C(2 ’), C(3’), C(4’)攻击后的产物,在与六氢吡啶供热后都能导致DNA链的断裂。所以,在DNA链上含有损失后经碱处理后导致DNA链断裂的位点,这些位点称为碱不稳定性位点( ALS)


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5核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。

3


2 base damage
核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。2)碱基损伤 (base damage)

  • 1、充氧溶液中碱基损伤

  • 嘧啶碱:羟自由基攻击5、6位

  • 腺嘌呤:羟自由基攻击8位

  • 鸟嘌呤:羟自由基攻击4、5、8位

  • 2、细胞中碱基损伤

  • 进展不大,用电子自旋共振仪


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  • 鸟嘌呤核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。guanine

  • 腺嘌呤Adenine

5

8

8

4

A

G


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酶敏感位点核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。(enzyme sensitive sites,ESS):碱基损伤可引起DNA双螺旋的局部变性,特异的核酸内切酶能识别和切除这种损伤,并通过酶的作用,产生链断裂。这种特异性酶敏感位点称为ESS。

无嘌呤或无嘧啶位点(apurinic/apyrimidinic sites , APS):DNA链上损伤的碱基可被特异的DNA-糖基化酶除去或由于N-糖基键的化学水解而丢失,形成APS。形成APS在内切酶的作用下形成链断裂。


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二)、不同条件下辐射所致的核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。DNA链断裂

  • 1、充氧溶液中

    DNA双链上引起SSB的概率均等,产额与放置时间、溶液PH有关。

    2、固态下照射DNA

    产生SSB与 PH有关。

    以上两种情况均可产生ALS。

    3、细胞中DNA受照射:与周围介质有关


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三)、辐射引起核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。DNA链断裂的主要特点

  • 1、SSB与DSB的比值:10~20

  • 2、LET对链断裂的影响:随LET增加,SSB降低,DSB增加。

  • 3、氧效应对链断裂的影响:断裂增加,SSB增加明显。

  • 4、DNA链断裂的部位:有争议。与ALS与碱基本身有关。


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  • 碱基位置发生断裂的顺序:核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。G>A>T≥C(低剂量),T>G>A≥C

  • 5、DNA链断裂与细胞辐射敏感性的关系

  • 无明显关系

  • 损伤后修复与敏感性有关。


Dna dna cross linking
二、核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。DNA交联(DNA cross-linking)

  • 交联种类

    1、链间交联:DNA双螺旋结构中,一条链上的碱基与其互补链上的碱基以共价键结合。

    2、链内交联:DNA分子同一条链上的两个碱基相互以共价键结合

    3、DNA-蛋白质交联(DNA-protein cross-linking ,DPC):DNA与蛋白质以共价键结合


Dna protein cross linking dpc
一)、核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。DNA-Protein cross-linking (DPC)

  • 1.DPC存在的证据

    小牛胸腺脱氧核糖核蛋白(DNP)在UV或γ射线照射后,其中DNA的不能被提取的部分随着照射剂量的增加而增多,但如果用胰蛋白酶处理,则观察到这部分DNA 。这是因为UV和γ射线照射导致了DNA与核蛋白的交联,影响了DNP中DNA的提出,胰蛋白酶能够裂解DNA与蛋白质之间的共价键,消化DNP中的蛋白质部分.所以全部DNA都能被提取出来.


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  • 2核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。、DPC形成的分子机制

    羟自由基有关(•OH)

    DNA与蛋白质之间形成共价键的分子机制

    1)辐射后蛋白质中的含硫氨基酸形成了自由基。

    2)蛋白质中的芳香族氨基酸形成酚型或酚氧型自由基,这类自由基在DPC中起着主要作用。


3 dpc
3核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。、影响DPC形成的因素

  • 氧效应:如:紫外线+O2→DPC↑

    γ射线+O2→DPC↓

  • 温度: 孵育(45℃±)+照射→DPC↑

    特别是肿瘤细胞,已用于临床

  • 染色质的状态:染色质结构愈紧,愈容易交联。

    细胞的不同周期,DPC不同。S期交联最多,G1,G2期很少


4 dpc dna
4核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。、体内DPC形成时DNA和蛋白质的选择性

  • DNA的选择性:具有转录活性的DNA。此处易发生SSB,单修复也快。

  • 蛋白质的选择性>:组蛋白、非组蛋白、调节蛋白、拓扑异构酶以及与复制转录有关的核基质蛋白。

    组蛋白中H3>H4>H2A>H2B


Dna dna
二)、核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。DNA-DNA链间交联

  • DAN 链间交联多见于化学损伤,如氮芥、硫芥等;放射损伤时较少见到。

  • 放射损伤时,DNA链间交联与链断裂相互竞争。


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氮芥引起核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。DNA分子两条链在鸟嘌呤上的交联

(a)交联附近的总图;(b)交联部分结构图


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三)核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。、DNA链内交联

  • 多见于紫外线照射,电离辐射较少

  • 在DNA 接近其最大吸收波长260nm

  • 相邻的嘧啶碱基共价交联形成环丁烷四元环-嘧啶二聚体

  • 此反应是可逆的。

  • 分布是非随机性的,相邻的两个T、或两个C、或C与T间都连成二聚体,其中最容易形成的是TT二聚体


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环丁烷型嘧啶二聚体核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。


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三、核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。DNA 二级和三级结构的变化

  • DNA变性:DNA双螺旋结构解开,氢键断裂,克原子磷消光系数显著升高,出现了增色效应,比旋光性和粘度降低,浮力密度升高,酸碱滴定曲线改变,同时失去生物活性。


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增色效应和核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。Tm值

Tm :将DNA克原子磷消光系数ε(P)值达到最高值1/2时的温度称之为熔解温度(Tm)

增色效应:随DNA变性程度的增加,其克原子磷消光系数值增大,这种现象称增色效应。

r射线照射后的特点:

1、Tm值↓

2、增色效应有限,与链间交联有关


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旋光色散(核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。optical rotatory dispersion,ORD):DNA的ORD光谱在228和229nm波段有高峰,在257nm有低谷。

照射后,228和257nm发生与剂量呈线性的变化

粘度:随剂量的增加,粘度降低。


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100核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。

剩余比粘度%

80

60

40

20

2.5

5.0

7.5

剂量,kGy

0.1%的鲑鱼精子DNA水溶液在不同温度照射下的粘度变化


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四、核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。DNA损伤的生物学意义

  • 1、点突变(point mutation)

  • 1)碱基置换:

  • 转换(transition):相同碱基间互换

  • 颠换(transversion):不同碱基间互换

  • 2)碱基缺失(base deletion)


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3核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。)移码突变(frame-shift mutation)

4)碱基插入(base insertion)

转录和翻译后形成功能异常的蛋白质和酶,引起细胞突变或癌变。


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2核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。、DNA链断裂(DNA strand break)

SSB

原核生物:致死性的

真核生物:修复

DSB:细胞可通过重组修复,但染色体畸变率高,可导致细胞死亡。


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3核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。、DNA交联

妨碍DNA半保留复制时复制叉的形成及复制的进行,干扰转录时RNA聚合酶的结合和正常mRNA的生成,对基因的正常表达和调控带来严重的后果。

DNA修复

无错修复(error-free repair):有利于细胞恢复正常机能。

易错修复(error-prone repair):导致基因突变。


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第二节核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。辐射引起DNA功能与代谢变化


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一、辐射对噬菌体核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。DNA感染性的灭活作用

  • 1、噬菌体 (Bacteriophage)

    1)噬菌体是能感染细菌、放线菌、真菌、螺旋体的病毒(DNA病毒) 。

    2)有严格的宿主特异性,只寄居于易感宿主菌体内。

    3)电镜下噬菌体有三种外形,蝌蚪形、微球形和线形 。以蝌蚪形居多。


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以蝌蚪形噬菌体为例核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。:

头部和尾部两部分组成。

头部的形状常为六棱柱体,内含核酸,外围绕一层蛋白质外壳。少数噬菌体还具有包膜。

尾部为噬菌体与细菌接触的器官。


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大肠杆菌核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。T2噬菌体结构模式图


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噬菌体(核酸中也存在一些不常见的稀有碱基。稀有碱基的种类很多,大部分是上述碱基的甲基化产物。DNA病毒)


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噬菌体感染细菌时,先通过尾刺或尾丝等特异地吸附到敏感细菌表面相应受体上,当噬菌体的尾插入细菌体时,借助于尾部含有的一种溶菌酶类物质,将胞壁溶一小孔使尾鞘插入,噬菌体的核酸很快从尾部注入细菌细胞,而致细菌发生感染。细菌感染后可出现菌体裂解或形成溶源性细菌两种结果


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噬菌体吸附并侵入 噬菌体感染细菌时,先通过尾刺或尾丝等特异地吸附到敏感细菌表面相应受体上,当噬菌体的尾插入细菌体时,借助于尾部含有的一种溶菌酶类物质,将胞壁溶一小孔使尾鞘插入,噬菌体的核酸很快从尾部注入细菌细胞,而致细菌发生感染。细菌感染后可出现


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空斑形成能力 噬菌体感染细菌时,先通过尾刺或尾丝等特异地吸附到敏感细菌表面相应受体上,当噬菌体的尾插入细菌体时,借助于尾部含有的一种溶菌酶类物质,将胞壁溶一小孔使尾鞘插入,噬菌体的核酸很快从尾部注入细菌细胞,而致细菌发生感染。细菌感染后可出现(plaque forming ability,PFA):

一个噬菌体感染细菌后,约20分钟即可溶破细菌,释放出100~200个新生的噬菌体,并能感染溶破周围的细菌,在细菌的琼脂培养基上形成空斑。空斑即代表了一个噬菌体复制增殖并裂解细菌的能力,即空斑形成能力(PFA)

若将噬菌体按一定的倍数稀释,通过空斑的计数,可测知一定体积内的空斑形成单位的数目,即噬菌体的数量。

空斑形成能力是噬菌体活性的表征。


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辐射对噬菌体 噬菌体感染细菌时,先通过尾刺或尾丝等特异地吸附到敏感细菌表面相应受体上,当噬菌体的尾插入细菌体时,借助于尾部含有的一种溶菌酶类物质,将胞壁溶一小孔使尾鞘插入,噬菌体的核酸很快从尾部注入细菌细胞,而致细菌发生感染。细菌感染后可出现DNA 感染性的灭活作用

1)分离噬菌体DNA

指数型剂量-效应曲线


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2 噬菌体感染细菌时,先通过尾刺或尾丝等特异地吸附到敏感细菌表面相应受体上,当噬菌体的尾插入细菌体时,借助于尾部含有的一种溶菌酶类物质,将胞壁溶一小孔使尾鞘插入,噬菌体的核酸很快从尾部注入细菌细胞,而致细菌发生感染。细菌感染后可出现)辐照噬菌体

  • Y射线使噬菌体灭活的主要原因是DNA损伤影响了噬菌体的生长及待异性能的表达

  • DNA模板完整性、DNA聚合酶活性受损

  • 壳层蛋白质的合成受抑制

  • 总体说: SSB>DSB


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表中 噬菌体感染细菌时,先通过尾刺或尾丝等特异地吸附到敏感细菌表面相应受体上,当噬菌体的尾插入细菌体时,借助于尾部含有的一种溶菌酶类物质,将胞壁溶一小孔使尾鞘插入,噬菌体的核酸很快从尾部注入细菌细胞,而致细菌发生感染。细菌感染后可出现Yb代表每一初级电离的灭活概率;Yds代表双链断裂的产额,Yss代表单链断裂的产额。


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二、辐射对 噬菌体感染细菌时,先通过尾刺或尾丝等特异地吸附到敏感细菌表面相应受体上,当噬菌体的尾插入细菌体时,借助于尾部含有的一种溶菌酶类物质,将胞壁溶一小孔使尾鞘插入,噬菌体的核酸很快从尾部注入细菌细胞,而致细菌发生感染。细菌感染后可出现DNA转化活性的影响


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  • 转化 噬菌体感染细菌时,先通过尾刺或尾丝等特异地吸附到敏感细菌表面相应受体上,当噬菌体的尾插入细菌体时,借助于尾部含有的一种溶菌酶类物质,将胞壁溶一小孔使尾鞘插入,噬菌体的核酸很快从尾部注入细菌细胞,而致细菌发生感染。细菌感染后可出现(transformation):一种细菌品系吸收从另一种细菌品系分离得到的DNA而发生遗传性状改变,一般将此现象称为转化。

  • DNA在细菌活体内受到照射后再进行提取和转化活力的测定,转化活力随剂量加大而呈指数下降。


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  • 体外照射 噬菌体感染细菌时,先通过尾刺或尾丝等特异地吸附到敏感细菌表面相应受体上,当噬菌体的尾插入细菌体时,借助于尾部含有的一种溶菌酶类物质,将胞壁溶一小孔使尾鞘插入,噬菌体的核酸很快从尾部注入细菌细胞,而致细菌发生感染。细菌感染后可出现后转化DNA,在较低剂量时,转化活力迅速下降,而高剂量时,转化活力的下降呈指数变化。

  • 与DNA长度有关。

  • 原因是SSB


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三、辐射对 噬菌体感染细菌时,先通过尾刺或尾丝等特异地吸附到敏感细菌表面相应受体上,当噬菌体的尾插入细菌体时,借助于尾部含有的一种溶菌酶类物质,将胞壁溶一小孔使尾鞘插入,噬菌体的核酸很快从尾部注入细菌细胞,而致细菌发生感染。细菌感染后可出现DNA生物合成的抑制作用与机制

  • DNA合成的种类:

    1、正常合成:细胞增殖过程中,DNA的半保留复制。

    2、修复合成(或程序外合成,unschedule DNA synthesis,UDS):这种合成起始于损伤后即刻,随时间延长而增加,但与细胞周期没有关系,故叫做程序外合成

    现已清楚这是在DNA修复过程中为填补缺损区而进行的合成。


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  • 辐射抑制的剂量-效应关系 噬菌体感染细菌时,先通过尾刺或尾丝等特异地吸附到敏感细菌表面相应受体上,当噬菌体的尾插入细菌体时,借助于尾部含有的一种溶菌酶类物质,将胞壁溶一小孔使尾鞘插入,噬菌体的核酸很快从尾部注入细菌细胞,而致细菌发生感染。细菌感染后可出现

    以正常合成为例,以3H或14C掺入法测定

    有一定的依赖关系

    细胞敏感性有关


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DAN 噬菌体感染细菌时,先通过尾刺或尾丝等特异地吸附到敏感细菌表面相应受体上,当噬菌体的尾插入细菌体时,借助于尾部含有的一种溶菌酶类物质,将胞壁溶一小孔使尾鞘插入,噬菌体的核酸很快从尾部注入细菌细胞,而致细菌发生感染。细菌感染后可出现合成抑制机制

  • DNA生物合成过程


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TdR 噬菌体感染细菌时,先通过尾刺或尾丝等特异地吸附到敏感细菌表面相应受体上,当噬菌体的尾插入细菌体时,借助于尾部含有的一种溶菌酶类物质,将胞壁溶一小孔使尾鞘插入,噬菌体的核酸很快从尾部注入细菌细胞,而致细菌发生感染。细菌感染后可出现

ADP GDP CDP dTMP

*

磷酸激酶

dADP

dTDP

dGDP

dCDP

dTTP

dCTP

dATP

dGTP

DNA(Mg)


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  • 1 噬菌体感染细菌时,先通过尾刺或尾丝等特异地吸附到敏感细菌表面相应受体上,当噬菌体的尾插入细菌体时,借助于尾部含有的一种溶菌酶类物质,将胞壁溶一小孔使尾鞘插入,噬菌体的核酸很快从尾部注入细菌细胞,而致细菌发生感染。细菌感染后可出现、核苷酸生成障碍

  • 2、能量供应障碍

  • 3、与DNA合成有关的酶反应受抑制

    如:DNA聚合酶α

  • 4、DNA模板损伤

  • 5、DNA复制过程的影响

    复制过程的起始、链的延长和终止。特别是复制的启动过程。


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辐射对细胞 噬菌体感染细菌时,先通过尾刺或尾丝等特异地吸附到敏感细菌表面相应受体上,当噬菌体的尾插入细菌体时,借助于尾部含有的一种溶菌酶类物质,将胞壁溶一小孔使尾鞘插入,噬菌体的核酸很快从尾部注入细菌细胞,而致细菌发生感染。细菌感染后可出现DNA合成期的影响

  • 1、对细胞由G1期进入S期的影响

    快速分裂的细胞,不影响。

    非分裂或慢分裂的细胞,产生G1抑制

  • 2、S期DNA合成的抑制

    S期延长,可能是S期细胞合成DNA受抑制所致。


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四、辐射对 噬菌体感染细菌时,先通过尾刺或尾丝等特异地吸附到敏感细菌表面相应受体上,当噬菌体的尾插入细菌体时,借助于尾部含有的一种溶菌酶类物质,将胞壁溶一小孔使尾鞘插入,噬菌体的核酸很快从尾部注入细菌细胞,而致细菌发生感染。细菌感染后可出现DNA降解过程的作用

  • 1、增强细胞DNA降解过程中的酶促反应

  • 辐射抑制DNA合成的同时,促进DNA分解

  • 表现:脱氧核糖核酸酶(DNase)活性增强

  • 原因:溶酶体和细胞核等膜结构破坏


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  • 2 噬菌体感染细菌时,先通过尾刺或尾丝等特异地吸附到敏感细菌表面相应受体上,当噬菌体的尾插入细菌体时,借助于尾部含有的一种溶菌酶类物质,将胞壁溶一小孔使尾鞘插入,噬菌体的核酸很快从尾部注入细菌细胞,而致细菌发生感染。细菌感染后可出现、时间过程和剂量关系

  • 照后30分钟内DNA迅速降解,与剂量无关

  • 降解程度与剂量有关。低剂量时,呈直线关系;较高剂量趋于稳定,稳定于40%~70%


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  • 3 噬菌体感染细菌时,先通过尾刺或尾丝等特异地吸附到敏感细菌表面相应受体上,当噬菌体的尾插入细菌体时,借助于尾部含有的一种溶菌酶类物质,将胞壁溶一小孔使尾鞘插入,噬菌体的核酸很快从尾部注入细菌细胞,而致细菌发生感染。细菌感染后可出现、DNA降解的分子性质

  • 发生于互补链上,降解速度和程度相同

  • 降解是随机发生的

  • 复制中的DNA比已完成复制的容易降解


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  • 4 噬菌体感染细菌时,先通过尾刺或尾丝等特异地吸附到敏感细菌表面相应受体上,当噬菌体的尾插入细菌体时,借助于尾部含有的一种溶菌酶类物质,将胞壁溶一小孔使尾鞘插入,噬菌体的核酸很快从尾部注入细菌细胞,而致细菌发生感染。细菌感染后可出现、DNA降解和细胞死亡的关系

    不清楚

  • 5、DNA降解的辐射损伤指标

  • 1)脱氧核糖核酸酶(DAase)↑

  • 2)脱氧胞嘧啶核苷(CdR),胸腺嘧啶核苷,嘌呤类↑

  • 3)β-氨基异丁酸(BAIBA)↑

  • 4)其他


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第三节 噬菌体感染细菌时,先通过尾刺或尾丝等特异地吸附到敏感细菌表面相应受体上,当噬菌体的尾插入细菌体时,借助于尾部含有的一种溶菌酶类物质,将胞壁溶一小孔使尾鞘插入,噬菌体的核酸很快从尾部注入细菌细胞,而致细菌发生感染。细菌感染后可出现 染色质的辐射生物效应


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  • 染色质 噬菌体感染细菌时,先通过尾刺或尾丝等特异地吸附到敏感细菌表面相应受体上,当噬菌体的尾插入细菌体时,借助于尾部含有的一种溶菌酶类物质,将胞壁溶一小孔使尾鞘插入,噬菌体的核酸很快从尾部注入细菌细胞,而致细菌发生感染。细菌感染后可出现(chromatin):真核细胞间期的核中DNA、组蛋白、非组蛋白以及少量RNA所组成的复合体。

  • 染色体(chromosome):有丝分裂期,染色质的细纤丝高度压缩,浓集成为光学显微镜下能看到的深染的结构。

  • 染色质和染色体是细胞周期中不同的时期的两种不同形态,化学本质是相同的。


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  • 1 噬菌体感染细菌时,先通过尾刺或尾丝等特异地吸附到敏感细菌表面相应受体上,当噬菌体的尾插入细菌体时,借助于尾部含有的一种溶菌酶类物质,将胞壁溶一小孔使尾鞘插入,噬菌体的核酸很快从尾部注入细菌细胞,而致细菌发生感染。细菌感染后可出现、染色质的结构

  • 染色质是由核小体的重复亚单位连接而成串珠状结构。

  • 核小体由直径为10nm×5.5nm的组蛋白核心和盘绕于此核心之外的DNA构成

  • 组蛋白H2A,H2B,H3,H4各两分子组成八聚体蛋白,外绕DNA长约200个碱基对

  • 140个碱基对形成超螺旋结构,60个为连接区。

  • H1在连接区连接两个核小体,起稳定作用


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核小体和螺线管的结构 噬菌体感染细菌时,先通过尾刺或尾丝等特异地吸附到敏感细菌表面相应受体上,当噬菌体的尾插入细菌体时,借助于尾部含有的一种溶菌酶类物质,将胞壁溶一小孔使尾鞘插入,噬菌体的核酸很快从尾部注入细菌细胞,而致细菌发生感染。细菌感染后可出现


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核小体的结构模式图 噬菌体感染细菌时,先通过尾刺或尾丝等特异地吸附到敏感细菌表面相应受体上,当噬菌体的尾插入细菌体时,借助于尾部含有的一种溶菌酶类物质,将胞壁溶一小孔使尾鞘插入,噬菌体的核酸很快从尾部注入细菌细胞,而致细菌发生感染。细菌感染后可出现


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  • 2 噬菌体感染细菌时,先通过尾刺或尾丝等特异地吸附到敏感细菌表面相应受体上,当噬菌体的尾插入细菌体时,借助于尾部含有的一种溶菌酶类物质,将胞壁溶一小孔使尾鞘插入,噬菌体的核酸很快从尾部注入细菌细胞,而致细菌发生感染。细菌感染后可出现、常染色质与异染色质(eu-chromatin & hetero-chromatin)

  • 常染色质纤丝折叠疏松,在细胞分裂间期着色微弱,其中含有单一和重复顺序的DNA,能进行转录。

  • 异染色质纤丝折叠紧密、在细胞分裂间期着色深,也含有重复和非重复顺序的DNA,但都不能转录。

    随体DNA(Satellite DNA)往往含有高度重复序列,聚集于异染色质区,靠近着丝点。


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常染色质和异染色质 噬菌体感染细菌时,先通过尾刺或尾丝等特异地吸附到敏感细菌表面相应受体上,当噬菌体的尾插入细菌体时,借助于尾部含有的一种溶菌酶类物质,将胞壁溶一小孔使尾鞘插入,噬菌体的核酸很快从尾部注入细菌细胞,而致细菌发生感染。细菌感染后可出现在化学性质上没有什么差别,而可能是由于DNA核苷酸顺序和折叠不同,导致染色质以两种不同状态存在。

  • 活性染色质(active chromatin):具有转录活性的染色质

  • 非活性染色质(inactive chromatin):不具有转录活性的染色质


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3 噬菌体感染细菌时,先通过尾刺或尾丝等特异地吸附到敏感细菌表面相应受体上,当噬菌体的尾插入细菌体时,借助于尾部含有的一种溶菌酶类物质,将胞壁溶一小孔使尾鞘插入,噬菌体的核酸很快从尾部注入细菌细胞,而致细菌发生感染。细菌感染后可出现、核小体连接区的辐射敏感性

  • 1、是合成RNA引物的起始部位,前者是DNA复制的起始步骤

  • 2、连接区DNA是组蛋白H1的结合部位,组蛋白H1的磷酸化与细胞分裂启动有关

  • 3、连接区DNA易受DNase的攻击。

  • 4、DNA修复合成从连接区开始

    故连接区受到辐射后,意义更大。


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复习题 噬菌体感染细菌时,先通过尾刺或尾丝等特异地吸附到敏感细菌表面相应受体上,当噬菌体的尾插入细菌体时,借助于尾部含有的一种溶菌酶类物质,将胞壁溶一小孔使尾鞘插入,噬菌体的核酸很快从尾部注入细菌细胞,而致细菌发生感染。细菌感染后可出现

一、解释名词

SSB DSB ALS APS ESS DPC PFA 增色效应和Tm 转化 染色质 染色体 核小体

二、问答题

1、DNA链断裂的分子机制

2、辐射引起DNA链断裂的特点

3、DPC形成的分子机制及影响因素

4、DNA损伤的生物学意义

5、辐射对DNA生物合成的抑制的机制

6、辐射对DNA降解过程的作用

7、核小体连接区辐射敏感性重要性的原因。


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