疑难问题：我们平时在教学中经常会提到，外界因素会诱发基因分子损伤，其实，DNA的稳定性是相对而言的，也有自发性损伤的发生。

1．DNA复制中的错误

以DNA为模板按碱基配对进行DNA复制是一个严格而精确的事件，但也不是完全不发生错误的。

碱基配对的错误频率约为10^-1-10^-2，在DNA复制酶的作用下碱基错误配对频率降到约10^-5-10^-6，复制过程中如有错误的核苷酸参入，DNA聚合酶还会暂停催化作用，以其3’-5’外切核酸酶的活性切除错误接上的核苷酸，然后再继续正确的复制，这种校正作用广泛存在于原核和真核的DNA聚合酶中，可以说是对DNA复制错误的修复形式，从而保证了复制的准确性。

但校正后的错配率仍约在10^-10左右，即每复制10¹⁰个核苷酸大概会有一个碱基的错误。

2．DNA的自发性化学变化

生物体内DNA分子可以由于各种原因发生变化，至少有以下类型：

（1）碱基的异构互变 

 

DNA中的4种碱基各自的异构体间都可以自发地相互变化，例如烯醇式与酮式碱基间的互变，这种变化就会使碱基配对间的氢键改变，可使腺嘌呤能配上胞嘧啶、胸腺嘧啶能配上鸟嘌呤等，如果这些配对发生在DNA复制时，就会造成子代DNA序列与亲代DNA不同的错误性损伤。

（2）碱基的脱氨基作用

碱基的环外氨基有时会自发脱落，从而胞嘧啶会变成尿嘧啶、腺嘌呤会变成次黄嘌呤（H）、鸟嘌呤会变成黄嘌呤（X）等，遇到复制时，U与A配对、H和X都与C配对就会导致子代DNA序列的错误变化。胞嘧啶自发脱氨基的频率约为每个细胞每天190个。

（3）脱嘌呤与脱嘧啶

自发的水解可使嘌呤和嘧啶从DNA链的核糖磷酸骨架上脱落下来。一个哺乳类细胞在37℃条件下，20h内DNA链上自发脱落的嘌呤约1000个、嘧啶约500个；估计一个长寿命不复制繁殖的哺乳类细胞，如神经细胞，在整个生活期间自发脱嘌呤数约为108，这占细胞DNA中总嘌呤数约3%。

（4）碱基修饰与链断裂

细胞呼吸的副产物O^2-、H₂O₂等会造成DNA损伤，能产生胸腺嘧啶乙二醇、羟甲基尿嘧啶等碱基修饰物，还可能引起DNA单链断裂等损伤，每个哺乳类细胞每天DNA单链断裂发生的频率约为5万次。此外，体内还可以发生DNA的甲基化，结构的其他变化等，这些损伤的积累可能导致老化。

由此可见，如果细胞不具备高效率的修复系统，生物的突变率将大大提高。如果DNA的损伤或遗传信息的改变不能更正，对体细胞就可能影响其功能或生存，对生殖细胞则可能影响到后代。

所以，在进化过程中生物细胞所获得的修复DNA损伤的能力就显得十分重要，也是生物能保持遗传稳定性之所在。