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紫外线诱发基因突变的机理是什么?

2019-03-09 08:00:45高中生物那点事儿

紫外线(UV)辐射是太阳光中可以使人晒黑和灼伤的成分,其能量比电离辐射小得多,它不能引起原子激发出电子,因此不会产生自由基。能够吸收紫外线的分子是那些有机环状化合物,当它们吸收紫外线后,外层电子变的活跃起来。

DNA的嘧啶碱基(胞嘧啶和胸腺嘧啶)对紫外线有很强的吸收作用。如果相邻的两个碱基恰好都是嘧啶碱基的话,当它们吸收紫外线能量以后,彼此之间会形成共价双键,形成嘧啶二聚体(pyrimidine dimer)。

大多数情况下,细胞内的紫外线辐射修复系统可以将连接嘧啶二聚体的共价键打断,或者将嘧啶二聚体从DNA分子链上整个切除,再利用另一条完整的互补单链把缺口补上。


偶尔也会发生嘧啶二聚体切除处未被处理的情况,这时DNA聚合酶无法复制形成二聚体的部分,就跳过该部分继续前行,把填补缺口的任务留下。不过,以后的填补经常发生错误,因此可能在缺口处产生基因突变。一些未被修补的嘧啶二聚体由于本身是单链结构,可能阻碍整个DNA分子的复制进程,这对细胞来说将是致命的。

阳光中的紫外线容易引发细胞突变,因而对皮肤造成严重损害。实际上,由于曝晒引起的细胞DNA损伤和皮肤癌有直接关系。过度的日光浴对人体健康有害!着色性干皮病(xerodermapigmentosum)是一种罕见的遗传疾病,患者对紫外线的耐受力很差,轻度紫外线照射就能引起发病。由于这种病的患者体内缺少紫外线引起DNA损伤的修复机制,紫外线照射就很容易引起大面积的皮肤肿瘤。由于嘧啶二聚体的切除和修复需要多种不同蛋白质的参与,8个不同的基因发生突变就会导致疾病。

主要参考文献:

[1]()拉弗(Raven,P.H.),()约翰逊(Johnson,G.B.)主编;谢莉萍,张荣庆,张贵友主译,生物学[M],6,—北京:清华大学出版社,2008.12

——摘自秦磊,张胜主编《高中生物疑点通》