第三章DNA的损伤、修复及突变
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环境毒理学简答题第一章1、试述环境毒理学的研究对象、任务及内容。
(1)环境毒理学的研究对象主要是对各种生物特别是对人体产生危害的各种环境污染物。
环境污染物主要是人类的生产和生活活动所产生的化学性污染物。
(2)环境毒理学的主要任务是研究环境污染物对人体的损害作用及其机理,探索环境污染物对人体健康的损害的早期检测指标和生物标志物,从而为制定环境卫生标准和有效防治环境污染对人体健康的危害提供理论依据;止匕外,根据环境污染物对其他生物(包括动物、植物、微生物等)个体、种群及生态系统的危害,甚至在特定环境中对整个生物社会的危害,研究其损害作用和机理、早期损害指标及防治理论和措施。
环境毒理学的最终任务是保护包括人类在内的各种生物的生存和持续健康的发展。
(3)环境毒理学的主要内容是研究环境污染物及其在环境中降解和转化产物对机体相互作用的一般规律,包括毒物在体内的吸收、分布和排泄等生物转运过程和代谢转化等生物转化过程,剂量与作用的关系,毒物化学结构和毒性以及影响毒作用的各种有关因素。
2、简述环境毒理学的主要研究方法及其发展进展。
环境毒理学的研究方法主要分体外试验和体内试验。
(1)体外试验:器官水平(包括器官灌流和组织培养,基本保持器官完整性,常用于毒物代谢研究);细胞水平(应用的细胞包括已建株的细胞系(株)和原代细胞(可用不同的器官进行制备),可用于外来化合物的毒性和致癌性的各种过筛试验,也可用来研究化合物的代谢和中毒机理的探讨);亚细胞水平:(研究中毒机理、毒物引起损伤的亚细胞定位以及化合物代谢);分子水平(如研究毒物对生物体内酶的影响)。
体外试验的优点:简单、快速、经济、条件易于控制,缺点:缺乏神经一体液调节因素等的控制,不能全面反映整体状况下的生物学效应。
(2)体内试验:急性毒性实验(指一次染毒或24h内重复染毒的毒性实验研究);亚急性毒性实验(或称为亚慢性毒性实验一般认为1〜3个月为宜,但具体实验期限随实验要求而异)慢性毒性实验(一般指六个月以上到终身染毒的毒性实验)。
前言:1.遗传、变异的含义及其相互关系;遗传使子代与亲代保持不变,保持亲本的性状,从而使每个物种具有相对的稳定性,能延续后代;变异使子代发生改变,表现与亲代不同;没有变异,物种将一成不变,没有变异就没有生物的进化和发展;遗传是相对的,变异是绝对的。
2.孟德尔的遗传观念及其在遗传学中发展的作用;孟德尔的遗传观念:基因的分离定律;基因的自由组合定律;两个定律体现了基因的颗粒性,为一基因一酶学说的提出奠定了基础也为现代分子遗传学奠定了分子机制基础。
第一章基因与DNA结构1.什么是基因,什么叫内含子;一个或几个DNA片段形成的一个功能性RNA分子或为一个RNA分子。
2.Topo1和Topo11的区别;1:催化瞬时的单链的断开和连接(单链切口)2:催化双链断开成一个缺口3.Gyrase是什么;DNA促旋酶是什么;促进DNA发生螺旋结构的旋转变化的酶4.正负螺旋的生物学意义正超:嗜热生物特有,解旋须要更多的能量,防止环境高温引起DNA变性负超:含自由能,有局部解旋倾向,可以为打开DNA双链供能。
5.链环数,扭转数,缠绕数;链环数:指cccDNA(共价闭合环DNA)中一条链绕另一条链的总数扭转数:双螺旋圈数缠绕数:超螺旋数目。
6.断裂基因(split gene);限制性内切酶(restriction);变性(deneturation);复性(renaturotion);退火(anneal);southern /northern blotting;原位杂交;断裂基因:基因的编码序列在DNA上不连续,有一些不编码的序列隔开。
限制性内切酶:一组能特异性识别一段短的回文DNA序列并于此处切开DNA的酶。
变性:一定条件下,双链DNA双链键断开打开成单链复性:适当条件下,单链DNA互补恢复成天然双链DNA。
退火:单链DNA经过互补配对,重新形成双链DNA的过程Southern杂交:使用特定的探针对DNA进行杂交,以获得特定的DNA片段。
DNA损伤和基因突变的机制和修复机制DNA是组成我们的生命的关键分子,它有着一套非常复杂的结构和功能。
然而,在生物体内,DNA受到了大量的损伤,例如来自辐射、化学品或其他环境压力的损伤等。
这种损伤可能导致基因突变,从而损害DNA的完整性和稳定性,进而损害人体健康甚至导致致命的疾病。
因此,研究DNA损伤和基因突变的机制和修复机制是极为重要的。
1. DNA损伤的机制DNA损伤主要包括单链损伤和双链损伤两种类型。
单链损伤包括碱基损伤、骨架损伤和交叉链接等,这些损伤的产生与环境的压力有关。
双链损伤则是由于DNA复制过程中出现的错误、放射线等原因造成的。
碱基损伤是最常见的DNA单链损伤类型,例如氧化损伤、烷基化、烯烃化、烷基化和糖基化等。
这些损伤可能导致DNA序列改变、细胞周期失控、细胞凋亡或肿瘤等疾病的发生。
双链损伤是DNA分子的最严重的损伤之一,其中包括直接断裂、间接断裂和复合损伤等。
直接断裂是由于辐射或某些化学物质直接作用于DNA分子而造成的损伤;间接断裂则是由于环境压力作用于DNA中的水分子而产生活性自由基,进而造成DNA双链断裂;而复合损伤则是DNA的单链损伤同时发生导致的复合损伤。
DNA的双链损伤会导致基因突变、染色体异常、细胞凋亡和肿瘤等疾病的发生。
2. 基因突变的机制基因突变是指DNA序列的改变,这些改变可能来源于环境引起的DNA损伤,或是由于某些遗传因素引起的错误。
基因突变主要有三种类型,即点突变、插入突变和缺失突变。
点突变是DNA中单个碱基的改变,它可能导致错配、替换或插入/缺失。
插入突变是指在DNA序列中插入了额外的碱基,而这些碱基可能来自外部环境或是由遗传转移得到。
缺失突变则是指DNA序列中发生了缺失或漏洞。
基因突变可能导致功能失调、信号传递失控和癌症等严重健康问题的发生。
有时,基因突变甚至可能发生在人类胚胎中,并会遗传给下一代。
3. DNA损伤和基因突变的修复机制为了避免DNA损伤和基因突变对健康的破坏,生物体进化出了一套非常复杂的DNA修复机制。
生命科学中的DNA损伤和修复DNA是生命的基础,在细胞内起着至关重要的作用。
然而,它经常受到损伤,如紫外线、化学物质、辐射等。
如果未能及时修复则可能导致疾病甚至癌症。
今天我们将探讨生命科学中的DNA损伤和修复。
一、DNA的损伤类型DNA受到的损伤形式很多,如单链断裂、双链断裂、碱基损伤等。
其中,单链断裂是指DNA中所含的两股链中的一股断裂,而另一股仍保持完整;双链断裂则是两股链都发生了断裂。
碱基损伤则是指DNA中所含的碱基受到了各种各样的损伤。
二、DNA损伤的危害DNA损伤如果未能及时修复,会导致一系列的后果。
首先是基因突变,基因突变是指DNA序列的改变,如果发生在体细胞中则可能导致癌症等疾病,而在生殖细胞中则可能传递给下一代。
此外,DNA损伤还可能导致细胞自我毁灭,造成组织和器官的功能障碍或细胞死亡,比如神经细胞坏死可导致疾病如阿尔茨海默病。
三、DNA修复机制为了避免DNA损伤的危害,细胞需要拥有多种修复机制。
DNA修复机制包括:直接反应、碱基切割修复、核苷酸切割修复和重组修复等。
(1)直接反应直接反应是一种不需要酶辅助的修复机制,它包括:碱基漂移、钯磁场旋转、邻近值作用、光诱导电子转移和物理效应等。
直接反应通常只适用于少数特定类型的损伤,比如UV损伤等。
(2)碱基切割修复碱基切割修复是指损伤的DNA区域被切割,并进行修复。
核苷酸切割打破DNA链,第一步是DNA糖-磷酸链的切割。
这种切割在大多数引起DNA损伤的情况下都是必要的,它使损伤DNA从未损伤的DNA中被分离出来,并允许损害部位被清除。
然后核酸内切酶切割DNA链,在某些情况下,切割DNA链就足够修复损伤了。
在另一些情况下,取代碱基系统需要参与。
(3)核苷酸切割修复核苷酸切割修复可以修复一些单链损伤和大多数双链断裂。
核苷酸切割修复可分为两种类型:全切割修复和片段切割修复。
全切割修复在夜间进行,就是把受损的DNA拉出来,然后把它切成很多小块,每块都用基因片断替换掉它。
DNA损伤修复与基因突变的发生DNA是构成生命体的基础,是生命的重要组成部分。
但是在生命的过程中,DNA受到了各种外界环境因素的干扰,如放射线、紫外线、化学物质等,这些因素会导致DNA受损和突变。
然而,出现了DNA损伤,如何修复和维护DNA的稳定性成为了一个重要的问题。
本文将从DNA损伤与修复的关系、基因突变的发生机制以及DNA修复和突变应用方面对这一问题进行讨论。
DNA损伤与修复的关系DNA在生物体内为避免损伤的发生,具有详细的修复系统和机制,以保持DNA的完整性和稳定性。
DNA损伤主要分为两类:基因突变和染色体畸变。
前者是DNA的单个碱基或小片段发生突变,如:DNA碱基损伤(如硝基化、脱氨基、酸化等)和DNA单链断裂;后者是染色体片段的变异、插入、缺失等。
多种机制负责DNA修复,包括基础修复、核苷酸切换修复、异源结束修复、同源重组修复以及DNA电子传输修复等多个层面和路径。
每个机制都具有独特的异同,各自适用于不同类型、不同程度的DNA损伤。
基础修复机制又称为直接修复,适用于对DNA双链断裂具有良好修复能力,重要的是它可以修复简单而单一的损伤。
对于单个碱基损伤,真核生物细胞通常通过两个酶进行修复:O6-甲基-鸟嘌呤-DNA甲基转移酶和构成II的酶。
O6-甲基-鸟嘌呤-DNA甲基转移酶负责从DNA中将甲基基团转移到基团中,而构成II的酶,则负责恢复鸟嘌呤的结构。
因此,基础修复机制对DNA的双链断裂修复很有帮助。
核苷酸切换修复机制是针对DNA中插入的碱基和缺失的碱基进行修复。
这种机制通过分解未成对碱基,在一个互补核苷酸插入到未成对的位点上,在DNA聚合酶的作用下修复了某一段DNA序列的完整性。
此机制对大量、复杂碱基损伤有良好作用。
异源结束修复机制主要利用两条不同的染色体,通过交换DNA中的部分,来维持信号序列的完整性。
正确地,它主要用于DNA双链断裂、复制错误等比较复杂情况下DNA的修复。
同源重组修复机制则是一种在DNA双链断裂情况下的修复机制,主要通过病变染色体找到另一个同源的染色体,以其作为模板,在染色体的可替代区域引进修复甚至重组事件。