Page 264 - 第九版生物化学

醒

生物遗传物质 DNA 的遗传保守性是维持生物物种相对稳定的最主要因素 。 然而，在长期的生物 安 kk y ,2018
演进过程中，生物体时刻受到来自内、外环境中各种因素的影响， DNA 的改变不可避免 。 各种抽凅外
因素所导致的 DNA 组成与结构变化称为 DNA 损伤 (DNA damage) 。 DNA 损伤可产生两种后果：一是 249
损伤导致 DNA 的结构发生永久性改变，即突变；二是损伤导致 DNA 失去作为复制和（或）转录的模板
的功能 。

在长期的生物进化中，无论低等生物还是高等生物均形成了自己的 DNA 损伤修复系统，可随时
修复损伤的 DNA, 恢复 DNA 的正常结构，保持细胞的正常功能。实际上， DNA 损伤的同时即伴有
DNA 损伤修复系统的启动 。 受损细胞的转归，在很大程度上，取决千 DNA 损伤的修复效果，如损伤被
正确修复，细胞的 DNA 的结构恢复正常，细胞就能够维待正常状态；如损伤严重， DNA 不能被有效修
复，则可能通过凋亡的方式，清除这些 DNA 受损的细胞，降低 DNA 损伤对生物体遗传信息稳定性的
影响 。 另外，当 DNA 的损伤发生不完全修复时， DNA 发生突变，染色体发生畸变，可诱导细胞出现功
能改变，甚至出现衰老、细胞恶性转化等生理病理变化。当然，如果遗传物质具有绝对的稳定性，那么
生物将失去其进化的基础，就不会呈现大千世界、万物生辉的自然景象 。 因此，自然界生物的多样性
依赖于 DNA 损伤与 DNA 损伤修复之间的良好平衡 。

第一节 DNA 损伤

DNA 损伤的诱发因素众多，一般可分为体内因素与体外因素 。 体内因素主要包括机体代谢过程
中产生的某些活性代谢物， DNA 复制过程中发生的碱基错配，以及 DNA 本身的热不稳定性等，均可诱
发 DNA" 自发＂损伤 。 体外因素则主要包括辐射、化学毒物、药物、病毒感染、植物以及微生物的代谢
产物等 。 值得注意的是，体内因素与体外因素的作用，往往是不能截然分开的 。 通常，体外因素是通
过体内因素引发 DNA 损伤的 。 然而，不同因素所引发的 DNA 损伤的机制往往又是不相同的 。

一、多种因素通过不同机制导致 DNA 损伤

（一）体内因素

1. DNA 复制错误 在 DNA 复制过程中，碱基的异构互变， 4 种 dNTP 之间的浓度的不平衡等均

可能引起碱基的错配，即产生非 Watson-Crick 碱基对 。 尽管绝大多数错配的碱基会被 DNA 聚合酶的
即时校读功能所纠正，但依然不可避免地有极少数的碱基错配被保留下来 。 DNA 复制的错配率约
1/10 气

此外，复制错误还表现为片段的缺失或插入 。 特别是 DNA 上的短片段重复序列，在真核细胞基
因组上广泛分布，导致 DNA 复制系统工作时可能出现“打滑“现象，使得新生 DNA 上的重复序列的拷
贝数发生变化 。 DNA 重复片段在长度方面表现出的高度的多态性，在遗传性疾病的研究上有重大价

值。亨廷顿病 (huntington disease) 、脆性 X 综合征 (fragile X syndrome 汃肌强直性营养不良 (myotonic

dystrophy) 等神经退行性疾病均属于此类 。

2. DNA 自身的不稳定性 在 DNA 自发性损伤中， DNA 结构自身的不稳定性是最频繁发挥作用

的因素 。 当 DNA 受热或所处环境的 pH 发生改变时， DNA 分子上连接碱基和核糖之间的糖昔键可自