1、第六章外源化學物致突變作用黃 曉 薇第六章黃 曉 薇 轉錄 翻譯 復制 逆轉錄 RNA復制 蛋白質生物物種通過各種繁殖方式保證生命的延續，使親代的性狀在子代中得到體現，稱為遺傳（）。為什么子女與父母非常相象？第一節 概 述2 轉錄 翻譯 復制 逆轉錄 RNA復制 生物物種通過各變異（） 在親子之間或子代個體之間出現不同程度的差異，稱為變異。 親代個體雜交，基因重組； 基因突變，新基因產生； 染色體組成或細胞質發生變化 掌 握3變異（） 在親子之間或子代個體之間出現不同程度的突變（）是指遺傳結構本身的變化及其引起的變異，即生物體的遺傳物質發生了突然的、根本的、遺傳的變化，因為這種變化起源于基因和

2、染色體，因此，是可遺傳的變異。 自發突變 ( ) 誘發突變 ( )掌 握4突變（）是指遺傳結構本身的變化及其引起的變異，即生物體的遺傳突變誘發突變自發突變 ：物種進化人類健康危害新品種培育、選擇、改良發生過程長，頻率低發生過程短，頻率高；可為人類利用，也可能對人有害5突變誘發突變自發突變 ：物種進化人類健康危害新品種培育、選擇66771. 化學物質天然存在的致突變物：如黃曲酶毒素、亞硝胺等環境中的致突變因素81. 化學物質環境中的致突變因素8人工合成的致突變物 抗癌藥物：如環磷酰胺等 烷化劑：如環氧乙烷、氮芥、硫芥等 有毒金屬：如六價鉻、有機汞等 農藥：如樂果、敵百蟲等 食品添加劑：如奶油黃、

3、胭脂紅、食用藍1號和2號等 其他：如多氯聯苯、氯乙烯、苯等9人工合成的致突變物92、物理因素：電離輻射、溫度劇烈變化等102、物理因素：電離輻射、溫度劇烈變化等10 1986年4月26日，原蘇聯在烏克蘭境內修建的切爾諾貝利核電站發生爆炸并引起大火。該事故導致約噸的強輻射物嚴重泄露，造成了史無前例的放射性污染，其危害至今也未能完全消除。 切爾諾貝利事故增加兒童體內變異。在醫院接受治療的受輻射的孩子11 1986年4月26日，原蘇聯在烏克蘭境內修建的切爾3. 生物因素：病毒、基因工程等轉基因鮭魚(上)比同年齡的野生鮭魚(下)重 11 倍 123. 生物因素：病毒、基因工程等轉基因鮭魚(上)比同年齡

4、的遺傳毒理學（ ）研究化學、物理因素對遺傳物質（）及活細胞遺傳過程的作用，以及人類接觸致突變物可能引起的健康效應的學科。主要研究致突變作用機理 尋找敏感檢測系統發現和探究致突變物； 提出評價致突變物健康危害的方法。13遺傳毒理學（ ）研究化學、物理因素對遺傳物質（）及活細胞遺突變是致突變作用的后果致突變物（）：能引起突變的物質，又稱誘變劑遺傳毒物（ ）：因致突變物能引起遺傳物質損傷，又稱其為遺傳毒物。致突變作用（）:是指外來因素特別是化學因子引起細胞核中的遺傳物質發生改變的能力，而且此種改變可隨同細胞分裂過程而傳遞。14突變是致突變作用的后果致突變作用（）:是指外來因素特別是化學 由脫氧核糖、

5、磷酸及堿基組成，基本成分為四種核苷酸，形成雙螺旋結構遺傳學基礎1與基因 A: 腺嘌呤G: 鳥嘌呤C: 胞嘧啶 T: 胸腺嘧啶15 由脫氧核糖、磷酸及堿基組成，基本成分為四種核苷酸，形成雙螺 在間期細胞的細胞核中，通過光鏡可見一種能被堿性染料著色的物質，即染色質（）。它由、蛋白質及少量的 組成，形似串珠狀的復合體 2. 染色質與染色體16 在間期細胞的細胞核中，通過光鏡可見一種能被堿性17173體細胞和生殖細胞 體細胞（ ）多是二倍體（）細胞，含有兩組完全相同的染色體，其遺傳損傷不會遺傳給下一代。 生殖細胞（ ）往往是單倍體，其染色體改變可傳給下一代。183體細胞和生殖細胞 體細胞（ ）多是二倍

6、體（）細胞，含有兩第二節外源化學物致突變的類型19第二節19突 變基因突變染色體數目變化堿基置換移碼突變密碼子插入或丟失轉 換顛 換堿基插入堿基丟失非整倍體多倍性染色體畸變缺失、斷片重 復倒 位易 位20突 變基因突變堿基置換移碼突變密碼子插入或丟失轉 換顛 換堿 基因突變染色體畸變突變的類型染色體結構改變染色體數目改變熟 悉21 突變的類型染色體結構改變染色體數目改變熟 悉2122一、基因突變( ) （1）堿基置換（ ） 指某一堿基配對性能改變或脫落所致的突變。使其不能按正常規律與其相應的堿基結合配對，從而引起鏈中堿基配對的異常，此即堿基置換。2222一、基因突變( ) （1）堿基置換（ ）

7、 指錯誤配對的堿基在下一次復制時按正常規律配對，于是原來的堿基對被錯誤堿基對所置換。 轉換() 顛換() 嘌呤置換另一嘌呤，或者是嘧啶置換另一嘧啶嘧啶換成嘌呤，或者嘌呤換成嘧啶23錯誤配對的堿基在下一次復制時按正常規律配對，于是原來的堿基對2移碼突變 指發生一對或幾對（三對除外）的堿基減少或增加，以致從受損點開始堿基序列完全改變，形成錯誤的密碼，并轉譯成為不正常的氨基酸。 242移碼突變24U:尿嘧啶A: 腺嘌呤G: 鳥嘌呤C: 胞嘧啶 T: 胸腺嘧啶25U:尿嘧啶A: 腺嘌呤25地中海貧血26地中海貧血26 每一個中期染色體均由兩條染色單體構成，每一條染色單體由一個分子螺旋而成。 兩條染色單

8、體互稱為姐妹染色單體。兩條染色單體通過一個著絲粒彼此連接。著絲粒將染色體分為兩臂，長臂（q）和短臂（p）。pq二、染色體畸變（ ）27 每一個中期染色體均由兩條染色單體構成，每一條 缺失() 重復() 倒位() 易位() 染色體結構異常的類型28 缺失()染色體結構異常的類型28缺失（）29缺失（）29重復（）30重復（）30易位（）31易位（）31插入（）32插入（）32環狀染色體（ ） 染色體的臂間倒位 33環狀染色體 染色體的臂間倒位 33后果：穩定的畸變(如倒位、易位)：染色體重排，可在機體或細胞群傳遞；不穩定畸變（無著絲粒斷片、環狀染色體）：因喪失重要遺傳物質或有絲分裂障礙致細胞死亡

9、。34后果：34整倍體()和非整倍體()整倍體：染色體數目整組的變化，含有完整的染色體組。如：三倍體(3n)，四倍體(4n)非整倍體：染色體數目發生非整組的增減，是染色體組不完整的狀態。 超二倍體：21，22 亞二倍體：21染色體數目改變35整倍體()和非整倍體()染色體數目改變35 發病率：1/800，1.25，以10億人口計，1.25 x 10億=125萬。 體征：智力發育不全，發育遲緩， 如寬眼距，低鼻梁，肌無力，肢體短小，及貫通手等常伴有四肢、五官、內臟、皮膚等方面的異常。50%患者伴有先天性心臟病，是死亡的主要原因。白血病的發病率 高于常人20倍。 常染色體病： （唐氏）綜合征-為2

10、1染色體47, , +2136 發病率：1/800，1.25，以10億人口計，1.23737性染色體病： 綜合癥（性腺發育不全）身材矮小 ，智力低下，外生殖器呈幼女型、性腺不發育 核型： 45，X38性染色體病： 綜合癥（性腺發育不全）身材矮小 ，智力低下，外第三節 化學毒物致突變作用的機制及后果39第三節 化學毒物致突變作用的機制及后果39突變的變化堿 基 錯 配平面大分子嵌入鏈堿基類似物取代堿基的化學結構改變或破壞1.二聚體形成加合物形成蛋白交聯物形成鏈受損堿基損傷2.突變細胞分裂過程改變其它3.40突變的變化堿 基 錯 配平面大分子嵌入鏈堿基類似物取代堿基的致突變物對機體的作用是通過靶細

11、胞的突變來實現的。 1. 體細胞突變的后果 腫瘤形成、衰老、動脈粥樣硬化及畸形等； 2. 生殖細胞突變的后果 生殖毒性、遺傳性疾病，基因負荷增加、變異等。致死性突變： （妊娠最初3個月自然流產中有60%有染色體畸變 ）；非致死性突變。 從毒理學的角度，不論突變的后果如何，均應將致突變作用視為毒性作用的表現。 突變的后果重點41致突變物對機體的作用是通過靶細胞的突變來實現的。 突變的后果重點42突變的后果重點42第四節 機體對致突變作用的影響43第四節 機體對致突變作用的影響43一、損傷的修復光復活“適應性”反應切除修復呼救性修復（）復制后修復44一、損傷的修復光復活44突 變遺傳物質終致突變物

12、質解毒45突 變遺傳物質終致突變物質解毒45第五節 觀察外源化學物致突變作用的基本方法46第五節 觀察外源化學物致突變作用的基本方法46致突變試驗的目的（1）檢測外源化學物的致突變性，預測其對哺乳動物和人的致癌性；（2）檢測外源化學物對哺乳動物生殖細胞的遺傳毒性，預測其對人類的遺傳危險性。47致突變試驗的目的47致突變作用的基本原理： 將化合物與生物測試系統接觸，然后觀察該生物系統是否發生致突變性檢測指標的改變，以判定其是否具有致突變性。凡能使生物測試系統發生突變的化合物，即可認為具有致突變作用。48致突變作用的基本原理：48一、觀察項目的選擇致突變試驗遺傳學終點( ) 試驗觀察到的現象所反應

13、的各種事件的統稱。1、基因突變；2、染色體畸變；3、染色體組畸變；4、原始損傷（完整性改變（斷裂、交聯、加合物形成）；重排或交換）。重點49一、觀察項目的選擇致突變試驗遺傳學終點( ) 試驗觀察到* 選擇致突變試驗的配套（ ）原則： 1.先短期，后長期；先體外，后體內。 2.基因突變與染色體畸變兼顧；多種遺傳學終點兼顧; 3.體細胞與生殖細胞兼顧;多種物種兼顧。50* 選擇致突變試驗的配套（ ）原則：50* 試驗結果綜合分析 1.結果一致與不一致的情況； 2.試驗劑量的選擇是否恰當。51* 試驗結果綜合分析51 基因突變試驗： 鼠傷寒沙門氏菌回復突變試驗（試驗 ）、哺乳動物細胞基因突變試驗 。

14、染色體畸變試驗： 染色體分析 、微核試驗 。損傷試驗 ： 姐妹染色單體交換()試驗 、單細胞凝膠電泳實驗（）二、常用的致突變試驗重 點52 基因突變試驗： 二、常用的致突變試驗重 52試驗 檢測受試物誘發鼠傷寒沙門氏菌組氨酸營養缺陷型突變株()回復突變成野生型()的能力。試驗菌株都有組氨酸突變()，不能自行合成組氨酸，在不含組氨酸的最低營養平皿上不能生長，回復突變成野生型后能自行合成組氨酸，可在最低營養平皿上生長成可見菌落。 53試驗 檢測受試物誘發鼠傷寒沙門氏菌組氨酸營養缺陷型突變株()計數最低營養平皿上的回變菌落數來判定受試物是否有致突變性 標準試驗菌株有四種：97和98檢測移碼突變, 1

15、00檢測鹼基置換突變102對醛、過氧化物及交聯劑較敏感。 54計數最低營養平皿上的回變菌落數來判定受試物是否有致突變性 5 細菌回復突變試驗(試驗) 鼠傷寒沙門氏菌原養型()組氨酸營養缺陷型突變株。()正向突變回復突變代謝活化系統受試物55 細菌回復突變試驗(試驗) 鼠傷寒沙門氏菌原養型()陽性結果判定： 平均每皿回變菌落數為對照(自發回變菌落數)的2倍及以上 可重復性，用一個相應菌株重復 (陰性全套菌株重復)； 有劑量反應關系。 試驗中注意設立陽性和陰性對照組。56陽性結果判定：56試驗的優缺點： 檢出率較高、重現性好、簡便、快速、經濟；使用S9，具有與體內相似的代謝特點；固體、液體、氣體樣

16、品均可檢測；微生物遺傳密碼甚少；遠不及哺乳動物；受試物需命中限定數目的靶基因，才能顯示致突變活性。57試驗的優缺點： 57微核試驗( ，) 經致突變物作用后，染色體無著絲點斷片或因紡錘體受損傷而丟失的整個染色體在細胞分裂的后期仍留在子細胞的胞質內，成為一個或幾個規則的次核，稱為微核。常用嚙齒類動物骨髓嗜多染紅細胞()微核試驗，每個劑量組至少觀察5000個細胞。是紅細胞成熟的一個階段，此時紅細胞的主核已排出，微核容易辯認. 58微核試驗( ，) 經致突變物作用后，染色體無著絲點斷片或因微核試驗是觀察受試物能否產生微核的試驗。其主要可檢出斷裂劑和非整倍體誘變劑。 59微核試驗是觀察受試物能否產生微

17、核的試驗。59 單細胞凝膠電泳( ，)又稱彗星實驗( )，是近年發展起來的一種快速檢測哺乳動物細胞損傷的實驗方法。單細胞凝膠電泳實驗（）60 單細胞凝膠電泳( ，)又稱彗星實驗( )，是近年細胞DNA不同損傷程度的彗星電泳圖 根據“彗星”尾部占頭部的大小百分比將細胞損傷分為：0 - 無損傷 95%61細胞DNA不同損傷程度的彗星電泳圖 根據“彗星1. 原理 顯性致死是指在發育中的生殖細胞（精子）在致突變物的作用下發生了染色體損傷，從而使受精卵在發育過程中死亡。由于發生在子 1 代，故稱為顯性致死。因此，可以利用這一原理來檢測化學物質的致突變性。 該試驗是間接觀察生殖細胞染色體損傷的方法。顯性致

18、死突變試驗 621. 原理 顯性致死是指在發育中的生殖細胞（精子）在2. 方法 選擇雄性成年動物(小鼠或大鼠)，并接觸受試物(6天或3個月)；與雌性動物(每周交換一批)同籠交配68周，同籠第1719天處死雌鼠并取出子宮進行檢查(受孕情況，活胎數，早期死亡和晚期死亡胚胎數)632. 方法 636464 3. 結果分析 最主要的觀察指標是早期胚胎死亡數，它可以反映化合物致突變作用的強弱。 受孕率(%)(受孕鼠/交配雌鼠數)100 總著床數活胎數早期胚胎死亡數晚期胚胎死亡數 平均著床數總著床數/受孕雌鼠數 早期胚胎死亡率(%)(早期胚胎死亡數/總著床數)100 晚期胚胎死亡率(%)(晚期胚胎死亡數/總著床數)100 平均早期胚胎死亡數早期胚胎死亡數/受孕雌性動物數65 3. 結果分析 651. 原理：精子畸形是指精子形態和畸形精