环境污染与DNA修复(卷名：环境科学)
environmental pollution and DNA repair
探讨环境污染物对 DNA（脱氧核糖核酸）的损伤和对DNA修复功能的影响，是近年来从分子水平揭示环境污染物的致畸作用、致突变作用和致癌作用机理的一种微观研究方法，在环境医学中占有重要地位。
DNA是一种生物高分子聚合物。它主要存在于动物和植物细胞核的染色体内，也存在于线粒体和叶绿体中。DNA是由脱氧核糖、磷酸和碱基共同构成的脱氧核苷酸多聚体。DNA有4种核苷酸碱基，即A（腺嘌呤）、G（鸟嘌呤）、T（胸腺嘧啶）和 C（胞嘧啶）。双链DNA分子中的两条链以反向平行的方式形成一个双螺旋结构。
生命的遗传信息贮存在DNA内，DNA的自我传递过程称为复制。每当细胞分裂时，解链蛋白使DNA分子中双螺旋的两条母链打开，再各以其母链作为模板，在DNA聚合酶作用下，按碱基配对的“互补原则”分别形成与自身互补的子链，从而使一个DNA分子，复制出两个完全相同的子代DNA分子。每个子代分子是由一条来自亲代的“旧”的多核苷酸链和一条新合成的多核苷酸链共同组成，因而也叫做“半保留复制”。生物通过这种复制方式保持了每个 DNA分子的核苷酸顺序的相对恒定性。生物体内的DNA多聚酶在DNA复制过程中，可以检查出错误的碱基，并予以切除，减少DNA复制的错误率，保证遗传信息的稳定。
DNA损伤 人类生存的环境是极其复杂的，特别是环境中物理的或化学的污染因素常常会引起机体内细胞DNA结构的改变，即造成DNA的损伤。如紫外线即可对核苷酸链上的碱基对造成损伤，引起链的断裂，分子内或分子间的交联以及核酸和蛋白质之间的交联等。当 DNA链内的氢键被紫外线破坏时，链和链之间的嘧啶即可形成二聚体，二聚体会阻碍DNA双链的解链和复制。单链DNA也可在相邻接的嘧啶之间形成二聚体，其作用为阻碍碱基的正常配对，使嘌呤碱不能正常参入，影响DNA复制的正常进行。又如电离辐射所引起的 DNA损伤主要是单链断裂、双链断裂、分子间交联，其他如碱基和核苷的脱落和核糖的破坏的后果也多为单链断裂，因此，单链断裂比双链断裂要高10～20倍。这些损伤可导致诱发点突变或染色体断裂。引起DNA损伤的化学物质种类较多，如多环芳烃中苯并(a)芘，它在混合功能氧化酶的激活作用下，可形成具有亲电子结构的化合物──环氧化物。这种环氧化物与细胞内的 DNA等大分子的亲核基团相结合，就会造成 DNA损伤。当这种损伤不能修复或修而不复时，就有可能使细胞癌变。有些金属和镍、铍、铬等致癌物也可能与核酸残基形成稳定的配合复合物，从而产生致癌作用。
DNA修复 是生物体所具有的修复功能的总称。它是生物在长期进化过程中，为了适应复杂的环境，防止基因突变，保持遗传信息的稳定，不断克服各种引起DNA损伤的因素而逐渐形成的。这一现象是1946年在微生物体内发现的。目前认为切除修复是哺乳类动物中最主要的修复形式，它可以修复大多数型式的碱基损伤，这一功能也使人类具有对抗环境中污染因素和稳定遗传信息的能力。
切除修复是一个受基因控制的多酶修复系统。DNA受到化学诱变物（致突变物）或射线照射后，可能产生损伤片段。这时机体细胞能依靠四种酶，像进行外科手术那样把损伤的部位切除和修复。其过程是先由内切核酸酶把损伤部位切断，然后由外切核酸酶把伤口略加扩大，继而由 DNA聚合酶把切除的部位用新的核苷酸片段修补上，最后由DNA连接酶将新补上的核苷酸片段和原来链之间的裂隙缝合好（见图）。
正常人的切除能力很强，如正常人的成纤维细胞经紫外线照射后，过12～25小时即有50～75％的嘧啶二聚体被切除，DNA的修复合成也同时进行。
一般生物体内除切除修复功能外，还有其他的修复功能，如光修复、重组修复等。至于人类是否也具有这些修复功能，尚无定论。（见彩图）
