第六章環(huán)境化學(xué)物的特殊毒性及其評價遺傳毒性課件

第六章環(huán)境化學(xué)物的特殊毒性及其評價遺傳毒性第六章環(huán)境化學(xué)物的特殊毒性及其評價遺傳毒性1一般毒性和特殊毒性急性毒性亞慢性毒性慢性毒性蓄積毒性局部毒性致突變作用致癌作用生殖和發(fā)育毒性一般毒性特殊毒性安全性評價一般毒性和特殊毒性致突變作用一般毒性特殊毒性安全性評價3.污染物致突變作用機理

4.污染物致突變的不良后果5.污染物致突變作用的評價2.遺傳損傷的類型第一節(jié)環(huán)境化學(xué)物的致突變性及其評價小鼠骨髓細胞微核實驗環(huán)境毒理學(xué)實驗

1.引言3.污染物致突變作用機理4.污染物致突變的不良后果5.

突變(mutation)是一種遺傳狀態(tài)、可以通過復(fù)制而遺傳的DNA結(jié)構(gòu)的任何永久性改變。遺傳變異1.父、母DNA重組2.基因突變3.染色體組成或細胞質(zhì)變化突變自發(fā)突變誘發(fā)突變1.引言突變(mutation)是一種遺傳狀態(tài)、可以通過復(fù)制而遺1.1環(huán)境致突變作用(environmentalmutagenesis)化學(xué)物質(zhì)及其他環(huán)境因素導(dǎo)致生物體遺傳機構(gòu)的改變，可以導(dǎo)致人類的某些遺傳性疾病且與癌癥的發(fā)生有關(guān)1.引言自發(fā)突變(spontaneousmutation)：自然條件下發(fā)生，概率極低，生物進化的基礎(chǔ)誘發(fā)突變(inducedmutation)：人為地或由各種因素誘發(fā)產(chǎn)生化學(xué)因素環(huán)境致突變作用物理因素生物因素1.1環(huán)境致突變作用(environmentalmuta1.引言時間事件作者1904發(fā)現(xiàn)X射線可以改變生殖細胞的遺傳物質(zhì)deVries一些氧化劑對細菌和真菌誘變作用的研究Franz&Elizabeth1927用X射線照射發(fā)現(xiàn)可以引起果蠅基因突變Müller1942發(fā)現(xiàn)芥子氣可誘發(fā)果蠅基因和染色體畸變Charlotte&Robson1943發(fā)現(xiàn)氨基甲酸乙酯有誘變性Franzoechlkers1946-48發(fā)現(xiàn)環(huán)氧乙烷、乙烯亞胺、重氮甲烷、縮水甘油等具有誘變性Rapoport1969成立國際環(huán)境誘變劑學(xué)會1.2環(huán)境致突變作用研究簡史1.引言時間事件作者1904發(fā)現(xiàn)X射線可以改變生殖細胞的遺遺傳毒理學(xué)(GeneticToxicology)

化學(xué)性和放射性因素的致突變作用和機理、對人類接觸致突變物引起的健康效應(yīng)和預(yù)防措施的科學(xué)。研究內(nèi)容潛在的致突變作用致突變作用機制建立新的檢測方法評價致突變物對人類健康的威脅遺傳毒理學(xué)(GeneticToxicology)1.引言1.3環(huán)境致突變劑(EnvironmentalMutagen）分組特點類別第一組

人工合成，僅在一定條件下應(yīng)用的誘變劑1.藥品：抗癌藥、抗菌素、麻醉劑和避孕藥等2.農(nóng)藥：殺蟲劑、滅鼠劑、除銹劑、除霉劑及其殘留物3.食品添加劑4.化妝品5.生物污染第二組

工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用或生產(chǎn)的環(huán)境誘變劑1.工業(yè)烷化劑2.有機溶劑及有機金屬化合物3.水體污染物4.空氣污染物5.重金屬及其化合物第三組

自然誘變劑與食品加工過程中產(chǎn)生的誘變劑1.生物堿2.微生物代謝產(chǎn)物3.食品加工中產(chǎn)生的誘變劑1.引言1.3環(huán)境致突變劑(Environmental-9-2.遺傳損傷的類型機制以DNA為靶不以DNA為靶基因突變?nèi)旧w結(jié)構(gòu)畸變?nèi)旧w數(shù)目畸變細胞水平分子水平損傷牽涉范圍顯微鏡可見度基因突變?nèi)旧w突變基因組突變堿基置換移碼突變大段損傷染色體數(shù)目畸變?nèi)旧w結(jié)構(gòu)畸變-9-2.遺傳損傷的類型機制以DNA為靶不以DNA為靶基因DNA鏈中正常的堿基配對A:腺嘌呤T:胸腺嘧啶C:胞嘧啶G:鳥嘌呤DNA鏈中正常的堿基配對A:腺嘌呤T:胸腺嘧啶C:胞嘧啶A:腺嘌呤T:胸腺嘧啶G:鳥嘌呤C:胞嘧啶2.遺傳損傷的類型2.1基因突變基因突變(genemutation)：基因中DNA序列的改變，又稱為點突變。堿基置換轉(zhuǎn)換

AGTC顛換

AorGCorT同義突變：未改變基因產(chǎn)物氨基酸序列錯義突變：引起產(chǎn)物氨基酸序列改變無義突變：使蛋白質(zhì)合成中止A:腺嘌呤T:胸腺嘧啶2.遺傳損傷的類型2.1基因突2.1基因突變移碼突變：從mRNA到蛋白質(zhì)翻譯過程中遺傳密碼子讀碼順序的突變。使基因產(chǎn)物發(fā)生大的改變，引起明顯的表型效應(yīng)，常導(dǎo)致致死性突變2.1基因突變移碼突變：從mRNA到蛋白質(zhì)翻譯過程中遺傳密大段損傷：DNA序列上有較長的一段序列的重排分布，也叫DNA重排。2.1基因突變大段損傷：DNA序列上有較長的一段序列的重排分布，也叫DNA2.2染色體突變?nèi)旧w突變(chromosomalmutation)：染色體結(jié)構(gòu)的改變，又稱為染色體畸變。斷裂劑(clastogen)：能引起染色體畸變的外源化學(xué)物。染色單體型畸變?nèi)旧w型畸變2.2染色體突變?nèi)旧w突變(chromosomalmuta染色單體斷裂b三輻射體c.染色體斷片d.雙著絲點染色體e.環(huán)狀染色體f-g.無著絲點斷片2.2染色體突變a染色單體斷裂b三輻射體c.染色體斷片d.雙著絲點染2.3基因組突變基因組突變(genomicmutation)：基因組中染色體數(shù)目的改變，又稱為染色體數(shù)目畸變。類型公式染色體組整倍體單倍體二倍體三倍體四倍體非整倍體單體三體四體雙三體缺體n2n3n4n2n-12n+12n+22n+1+12n-2(ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABC)(ABCD)(ABCD)(A)(ABCD)(ABCD)(AA)(ABCD)(ABCD)(AB)(ABC)(ABC)2.3基因組突變基因組突變(genomicmutatio(1)大加合物代表物：多環(huán)芳烴、生物毒素、黃曲霉毒素B和芳香胺類后果：DNA的立體構(gòu)象發(fā)生明顯變化，阻斷受損部位DNA的半保留復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。2.化合物的致突變機理2.1DNA加合物和交聯(lián)分子的形成苯并(a)芘芳香胺黃曲霉毒素B(2)小加合物代表物：烷化劑、亞硝基化合物后果：對DNA的構(gòu)象影響較小，易導(dǎo)致堿基錯誤配對。

DNA甲基化、乙基化(1)大加合物2.化合物的致突變機理2.1DNA加合物和交2.1DNA加合物和交聯(lián)分子的形成(3)DNA-DNA交聯(lián)：DNA分子上一條鏈的堿基與互補鏈上的相應(yīng)堿基形成共價連接.代表物：如亞硝酸、絲裂霉素C、氮和硫的芥子氣、各種鉑的衍生物

后果：DNA在復(fù)制中不能解鏈，螺旋局部形成，DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄完全停止，細胞死亡絲裂霉素C2.1DNA加合物和交聯(lián)分子的形成(3)DNA-DNA交堿基類似物：與天然堿基的結(jié)構(gòu)非常相似的外源化合物

后果：引發(fā)堿基替代突變2.2堿基類似物在DNA復(fù)制時的摻入堿基類似物：與天然堿基的結(jié)構(gòu)非常相似的外源化合物2.2堿基亞硝基引起的氧化脫氨反應(yīng)

NH2OH的致突變作用

作用機制復(fù)雜，不同PH、NH2OH濃度，產(chǎn)物不同

烷化劑的致突變作用

硫酸二甲酯、甲基磺酸乙酯、乙基磺酸乙酯、MNNG2.3DNA分子上堿基的化學(xué)修飾亞硝基引起的氧化脫氨反應(yīng)2.3DNA分子上堿基的化學(xué)修2.4嵌合劑的致突變作用原黃素丫啶橙代表物：丫啶橙、原黃素等丫啶類染料分子方式：以靜電吸附形式嵌入DNA單鏈的堿基之間或DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的相鄰核苷酸之間后果：移碼突變2.4嵌合劑的致突變作用原黃素丫啶橙代表物：丫啶橙、原化合物的致突變機理1.堿基損傷

致突變物改變或破壞堿基的正常結(jié)構(gòu)。

(1)堿基錯配

(2)平面大分子嵌入DNA鏈

(3)堿基類似物取代

(4)堿基化學(xué)結(jié)構(gòu)改變或破壞

2.DNA鏈結(jié)構(gòu)損傷

(1)形成嘧啶二聚體

(2)形成DNA加合物和DNA—蛋白質(zhì)交聯(lián)物3.影響細胞分裂過程4.對修復(fù)酶的影響化合物的致突變機理1.堿基損傷3.影響細胞分裂過程4.對激活原癌基因或滅活抑癌基因化學(xué)、物理、生物因素

原癌基因點突變原癌基因擴增染色體易位與基因重排原癌基因抑制解除抑癌基因缺失原癌基因抑癌基因癌基因致突變因素激活原癌基因或滅活抑癌基因化學(xué)、物理、生物因素原癌基因點突機體對突變的修復(fù)DNA修復(fù)直接修復(fù)切除修復(fù)O6甲基鳥嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶二聚體光解酶錯配堿基修復(fù)堿基切除修復(fù)核苷酸切除修復(fù)復(fù)制后修復(fù)呼救性修復(fù)嘌呤插入酶DNA連接酶機體對突變的修復(fù)DNA修復(fù)直接修復(fù)切除修復(fù)O6甲基鳥嘌呤甲基遺傳毒性的后果及其形成機制致突變作用體細胞突變生殖細胞突變

良性腫瘤惡性轉(zhuǎn)化細胞衰老分化的胚胎細胞受損

未分化的胚胎細胞顯性致死隱性致死存活突變動脈硬化未知疾病癌變老化出生缺陷(流產(chǎn)/死胎)癌變出生缺陷(功能或結(jié)構(gòu)畸形)

流產(chǎn)死產(chǎn)

出生缺陷基因負荷先天性疾病遺傳毒性的后果及其形成機制致突變作用體細胞突變生殖細胞突變3.遺傳毒性檢測實驗2染色體畸變試驗哺乳動物細胞染色體畸變試驗微核試驗顯性致死試驗小鼠遺傳易位試驗3DNA損傷與重組試驗細菌DNA修復(fù)試驗程序外DNA合成試驗姊妹染色單體交換(SCE)試驗

SOS顯色試驗(SOSchromotest)1基因突變試驗原核細胞微生物試驗真核微生物試驗昆蟲試驗哺乳動物體細胞體外試驗小鼠基因突變試驗3.遺傳毒性檢測實驗2染色體畸變試驗3DNA損傷與重組試3.1原核細胞微生物試驗(Ames試驗)

利用鼠傷寒沙門氏菌組氨酸缺陷型突變株，根據(jù)受試物是否誘發(fā)沙門氏菌突變型(his－)回復(fù)為野生型(his＋)的形成菌落的能力，測定受試物。正向突變回復(fù)突變野生型his+突變型his—±代謝活化系統(tǒng)(S-9mix)受試物

3.1原核細胞微生物試驗(Ames試驗)利用鼠傷寒沙門Ames試驗方法沙門氏菌突變型(his－)受試物大鼠肝微粒體酶(S-9)頂層瓊脂培養(yǎng)基混勻37℃,48h低劑量中劑量高劑量對照組Ames試驗方法沙門氏菌突變型(his－)受試物大鼠肝微粒體Ames試驗標(biāo)準(zhǔn)菌株和敏感性標(biāo)準(zhǔn)菌株

TA97

移碼突變

TA98

移碼突變

TA100

堿基置換突變

TA102堿基置換突變、對醛類、過氧化物及DNA交鏈劑比較敏感脂多糖突變(rfa)

增加細胞壁的通透性uvrB缺失

DNA損傷后修復(fù)力降低R因子增高誘變率Ames試驗標(biāo)準(zhǔn)菌株和敏感性標(biāo)準(zhǔn)菌株脂多糖突變(rfa)增哺乳動物細胞（正向）突變試驗細胞株：小鼠淋巴瘤細胞(L5178Y)

中國倉鼠肺細胞(V79)

中國倉鼠卵巢(CHO)

人成纖維細胞或淋巴細胞哺乳動物細胞野生型BrDU死亡哺乳動物細胞野生型BrDU正向突變受試物生長（抗藥性）3.2

哺乳動物體細胞致突變體外試驗哺乳動物細胞（正向）突變試驗細胞株：哺乳動物細胞野生型BrD3.3染色體畸變試驗

細胞受到誘變劑的作用后，染色體數(shù)目和較大范圍的結(jié)構(gòu)改變。在細胞分裂中期，利用光學(xué)顯微鏡下直接觀察到這些變化。體外實驗中國倉鼠卵巢細胞中國倉鼠肺細胞外周血淋巴細胞體內(nèi)實驗小鼠骨髓細胞染色體畸變試驗小鼠睪丸細胞*細胞分裂周期原理3.3染色體畸變試驗細胞受到誘變劑的作用后，染色體數(shù)目染色體畸變試驗方法急性試驗染毒一次亞急性試驗連續(xù)染毒5天慢性實驗連續(xù)染毒3個月淋巴細胞培養(yǎng)細胞中期相細胞受試物培養(yǎng)基染色體數(shù)目結(jié)構(gòu)秋水仙素阻止紡垂絲形成處死前2-4h腹腔注射體外實驗哺乳動物經(jīng)口或腹腔注射骨髓，睪丸細胞體內(nèi)實驗染色體畸變試驗方法急性試驗染毒一次淋巴細胞中期相細胞受試物染色體畸變?nèi)旧w結(jié)構(gòu)異常裂隙、斷裂、缺失、微小體、著絲點環(huán)、無著絲點環(huán)等數(shù)目異常多倍體或非整倍體染色體畸變?nèi)旧w結(jié)構(gòu)異常3.4

微核試驗

在致突變劑作用下，染色體損傷產(chǎn)生的無著絲點染色體斷片和環(huán)，在細胞分列時不能定向移動進入細胞核，殘留在細胞質(zhì)中。微核的著色和細胞核相同，比正常細胞核小。本試驗可以檢測受試物的染色體斷裂作用和非整倍體誘變作用。3.4微核試驗在致突變劑作用下，染色體損傷產(chǎn)生的無著絲微核試驗方法腹腔注射受試物骨髓嗜多染RBC微核出現(xiàn)率(1/1000)小鼠24h外周血淋巴細胞微核試驗細胞培養(yǎng)微核試驗植物細胞非哺乳類動物細胞微核試驗方法腹腔注射受試物骨髓微核出現(xiàn)率(1/1000)小3.5顯性致死試驗雄鼠

連續(xù)染毒5天從染毒第一天起經(jīng)過一個精子發(fā)育周期（大鼠60天，小鼠35天）未交配過的雌鼠同籠5天妊娠12~14天剖腹檢查活胎數(shù)、早死胎數(shù)、晚死胎數(shù)染毒后交配時期1w輸精管和附睪中的精子2w精子后期3w精子前期4w精母細胞后期5w精母細胞前期6w精原細胞以小鼠為例3.5顯性致死試驗雄鼠連續(xù)染毒5天未交配過的雌鼠同籠5天3.6姊妹染色單體交換試驗（SCE)SCE是指一個同源染色體內(nèi)，兩個染色單體之間DNA復(fù)制產(chǎn)物發(fā)生互相交換，可能與染色體斷裂和重接有關(guān)。判斷受試物是否具有DNA損傷作用。3.6姊妹染色單體交換試驗（SCE)SCE是指一SCE試驗原理示意圖第一次細胞分裂BrDUBrDU摻入到新合成的DNA鏈第二次細胞分裂BrDU摻入到新合成的DNA鏈SCE交換BrDUSCE試驗原理示意圖第一次BrDUBrDU摻入到新合成的DN遺傳毒理學(xué)試驗可信性評價

實驗方法靈敏性(%)

特異性(%)

準(zhǔn)確性(％)

Ames試驗

17/19(89%)3/10(30%)20/29(69%)

骨髓細胞染色體畸18/18(100%)2/10(20%)20/28(71%)

變試驗或微核試驗顯性致死試驗18/18(100%)8/10(80%)26/28(93%)遺傳毒理學(xué)試驗可信性評價遺傳毒性檢測實驗組合原則

1.應(yīng)包括每一類型的遺傳終點。應(yīng)能檢出基因突變、染色體斷裂、重組作用、非整倍體或多倍體改變。Ames試驗，微核試驗，細菌DNA修復(fù)試驗，SCE。2.應(yīng)包括進化程度不同的物種。3.體內(nèi)外實驗配合。體外試驗應(yīng)有體外活化系統(tǒng)。4.應(yīng)包括生殖細胞和體細胞。

遺傳毒性檢測實驗組合原則1.應(yīng)包括每一類型的遺傳終點。應(yīng)能USEPA遺傳毒性評價試驗程序特異座位試驗形態(tài)學(xué)改變生物化學(xué)改變體內(nèi)骨髓細胞遺傳學(xué)試驗染色體畸變試驗微核試驗Ames試驗體外哺乳動物細胞基因突變試驗與性腺DNA相互作用的試驗顯性致死試驗可遺傳易位試驗第三階段第二階段第一階段USEPA遺傳毒性評價試驗程序特異座位試驗體內(nèi)骨髓細胞遺傳學(xué)第六章環(huán)境化學(xué)物的特殊毒性及其評價遺傳毒性第六章環(huán)境化學(xué)物的特殊毒性及其評價遺傳毒性42一般毒性和特殊毒性急性毒性亞慢性毒性慢性毒性蓄積毒性局部毒性致突變作用致癌作用生殖和發(fā)育毒性一般毒性特殊毒性安全性評價一般毒性和特殊毒性致突變作用一般毒性特殊毒性安全性評價3.污染物致突變作用機理

4.污染物致突變的不良后果5.污染物致突變作用的評價2.遺傳損傷的類型第一節(jié)環(huán)境化學(xué)物的致突變性及其評價小鼠骨髓細胞微核實驗環(huán)境毒理學(xué)實驗

1.引言3.污染物致突變作用機理4.污染物致突變的不良后果5.

突變(mutation)是一種遺傳狀態(tài)、可以通過復(fù)制而遺傳的DNA結(jié)構(gòu)的任何永久性改變。遺傳變異1.父、母DNA重組2.基因突變3.染色體組成或細胞質(zhì)變化突變自發(fā)突變誘發(fā)突變1.引言突變(mutation)是一種遺傳狀態(tài)、可以通過復(fù)制而遺1.1環(huán)境致突變作用(environmentalmutagenesis)化學(xué)物質(zhì)及其他環(huán)境因素導(dǎo)致生物體遺傳機構(gòu)的改變，可以導(dǎo)致人類的某些遺傳性疾病且與癌癥的發(fā)生有關(guān)1.引言自發(fā)突變(spontaneousmutation)：自然條件下發(fā)生，概率極低，生物進化的基礎(chǔ)誘發(fā)突變(inducedmutation)：人為地或由各種因素誘發(fā)產(chǎn)生化學(xué)因素環(huán)境致突變作用物理因素生物因素1.1環(huán)境致突變作用(environmentalmuta1.引言時間事件作者1904發(fā)現(xiàn)X射線可以改變生殖細胞的遺傳物質(zhì)deVries一些氧化劑對細菌和真菌誘變作用的研究Franz&Elizabeth1927用X射線照射發(fā)現(xiàn)可以引起果蠅基因突變Müller1942發(fā)現(xiàn)芥子氣可誘發(fā)果蠅基因和染色體畸變Charlotte&Robson1943發(fā)現(xiàn)氨基甲酸乙酯有誘變性Franzoechlkers1946-48發(fā)現(xiàn)環(huán)氧乙烷、乙烯亞胺、重氮甲烷、縮水甘油等具有誘變性Rapoport1969成立國際環(huán)境誘變劑學(xué)會1.2環(huán)境致突變作用研究簡史1.引言時間事件作者1904發(fā)現(xiàn)X射線可以改變生殖細胞的遺遺傳毒理學(xué)(GeneticToxicology)

化學(xué)性和放射性因素的致突變作用和機理、對人類接觸致突變物引起的健康效應(yīng)和預(yù)防措施的科學(xué)。研究內(nèi)容潛在的致突變作用致突變作用機制建立新的檢測方法評價致突變物對人類健康的威脅遺傳毒理學(xué)(GeneticToxicology)1.引言1.3環(huán)境致突變劑(EnvironmentalMutagen）分組特點類別第一組

人工合成，僅在一定條件下應(yīng)用的誘變劑1.藥品：抗癌藥、抗菌素、麻醉劑和避孕藥等2.農(nóng)藥：殺蟲劑、滅鼠劑、除銹劑、除霉劑及其殘留物3.食品添加劑4.化妝品5.生物污染第二組

工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用或生產(chǎn)的環(huán)境誘變劑1.工業(yè)烷化劑2.有機溶劑及有機金屬化合物3.水體污染物4.空氣污染物5.重金屬及其化合物第三組

自然誘變劑與食品加工過程中產(chǎn)生的誘變劑1.生物堿2.微生物代謝產(chǎn)物3.食品加工中產(chǎn)生的誘變劑1.引言1.3環(huán)境致突變劑(Environmental-50-2.遺傳損傷的類型機制以DNA為靶不以DNA為靶基因突變?nèi)旧w結(jié)構(gòu)畸變?nèi)旧w數(shù)目畸變細胞水平分子水平損傷牽涉范圍顯微鏡可見度基因突變?nèi)旧w突變基因組突變堿基置換移碼突變大段損傷染色體數(shù)目畸變?nèi)旧w結(jié)構(gòu)畸變-9-2.遺傳損傷的類型機制以DNA為靶不以DNA為靶基因DNA鏈中正常的堿基配對A:腺嘌呤T:胸腺嘧啶C:胞嘧啶G:鳥嘌呤DNA鏈中正常的堿基配對A:腺嘌呤T:胸腺嘧啶C:胞嘧啶A:腺嘌呤T:胸腺嘧啶G:鳥嘌呤C:胞嘧啶2.遺傳損傷的類型2.1基因突變基因突變(genemutation)：基因中DNA序列的改變，又稱為點突變。堿基置換轉(zhuǎn)換

AGTC顛換

AorGCorT同義突變：未改變基因產(chǎn)物氨基酸序列錯義突變：引起產(chǎn)物氨基酸序列改變無義突變：使蛋白質(zhì)合成中止A:腺嘌呤T:胸腺嘧啶2.遺傳損傷的類型2.1基因突2.1基因突變移碼突變：從mRNA到蛋白質(zhì)翻譯過程中遺傳密碼子讀碼順序的突變。使基因產(chǎn)物發(fā)生大的改變，引起明顯的表型效應(yīng)，常導(dǎo)致致死性突變2.1基因突變移碼突變：從mRNA到蛋白質(zhì)翻譯過程中遺傳密大段損傷：DNA序列上有較長的一段序列的重排分布，也叫DNA重排。2.1基因突變大段損傷：DNA序列上有較長的一段序列的重排分布，也叫DNA2.2染色體突變?nèi)旧w突變(chromosomalmutation)：染色體結(jié)構(gòu)的改變，又稱為染色體畸變。斷裂劑(clastogen)：能引起染色體畸變的外源化學(xué)物。染色單體型畸變?nèi)旧w型畸變2.2染色體突變?nèi)旧w突變(chromosomalmuta染色單體斷裂b三輻射體c.染色體斷片d.雙著絲點染色體e.環(huán)狀染色體f-g.無著絲點斷片2.2染色體突變a染色單體斷裂b三輻射體c.染色體斷片d.雙著絲點染2.3基因組突變基因組突變(genomicmutation)：基因組中染色體數(shù)目的改變，又稱為染色體數(shù)目畸變。類型公式染色體組整倍體單倍體二倍體三倍體四倍體非整倍體單體三體四體雙三體缺體n2n3n4n2n-12n+12n+22n+1+12n-2(ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABC)(ABCD)(ABCD)(A)(ABCD)(ABCD)(AA)(ABCD)(ABCD)(AB)(ABC)(ABC)2.3基因組突變基因組突變(genomicmutatio(1)大加合物代表物：多環(huán)芳烴、生物毒素、黃曲霉毒素B和芳香胺類后果：DNA的立體構(gòu)象發(fā)生明顯變化，阻斷受損部位DNA的半保留復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。2.化合物的致突變機理2.1DNA加合物和交聯(lián)分子的形成苯并(a)芘芳香胺黃曲霉毒素B(2)小加合物代表物：烷化劑、亞硝基化合物后果：對DNA的構(gòu)象影響較小，易導(dǎo)致堿基錯誤配對。

DNA甲基化、乙基化(1)大加合物2.化合物的致突變機理2.1DNA加合物和交2.1DNA加合物和交聯(lián)分子的形成(3)DNA-DNA交聯(lián)：DNA分子上一條鏈的堿基與互補鏈上的相應(yīng)堿基形成共價連接.代表物：如亞硝酸、絲裂霉素C、氮和硫的芥子氣、各種鉑的衍生物

后果：DNA在復(fù)制中不能解鏈，螺旋局部形成，DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄完全停止，細胞死亡絲裂霉素C2.1DNA加合物和交聯(lián)分子的形成(3)DNA-DNA交堿基類似物：與天然堿基的結(jié)構(gòu)非常相似的外源化合物

后果：引發(fā)堿基替代突變2.2堿基類似物在DNA復(fù)制時的摻入堿基類似物：與天然堿基的結(jié)構(gòu)非常相似的外源化合物2.2堿基亞硝基引起的氧化脫氨反應(yīng)

NH2OH的致突變作用

作用機制復(fù)雜，不同PH、NH2OH濃度，產(chǎn)物不同

烷化劑的致突變作用

硫酸二甲酯、甲基磺酸乙酯、乙基磺酸乙酯、MNNG2.3DNA分子上堿基的化學(xué)修飾亞硝基引起的氧化脫氨反應(yīng)2.3DNA分子上堿基的化學(xué)修2.4嵌合劑的致突變作用原黃素丫啶橙代表物：丫啶橙、原黃素等丫啶類染料分子方式：以靜電吸附形式嵌入DNA單鏈的堿基之間或DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的相鄰核苷酸之間后果：移碼突變2.4嵌合劑的致突變作用原黃素丫啶橙代表物：丫啶橙、原化合物的致突變機理1.堿基損傷

致突變物改變或破壞堿基的正常結(jié)構(gòu)。

(1)堿基錯配

(2)平面大分子嵌入DNA鏈

(3)堿基類似物取代

(4)堿基化學(xué)結(jié)構(gòu)改變或破壞

2.DNA鏈結(jié)構(gòu)損傷

(1)形成嘧啶二聚體

(2)形成DNA加合物和DNA—蛋白質(zhì)交聯(lián)物3.影響細胞分裂過程4.對修復(fù)酶的影響化合物的致突變機理1.堿基損傷3.影響細胞分裂過程4.對激活原癌基因或滅活抑癌基因化學(xué)、物理、生物因素

原癌基因點突變原癌基因擴增染色體易位與基因重排原癌基因抑制解除抑癌基因缺失原癌基因抑癌基因癌基因致突變因素激活原癌基因或滅活抑癌基因化學(xué)、物理、生物因素原癌基因點突機體對突變的修復(fù)DNA修復(fù)直接修復(fù)切除修復(fù)O6甲基鳥嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶二聚體光解酶錯配堿基修復(fù)堿基切除修復(fù)核苷酸切除修復(fù)復(fù)制后修復(fù)呼救性修復(fù)嘌呤插入酶DNA連接酶機體對突變的修復(fù)DNA修復(fù)直接修復(fù)切除修復(fù)O6甲基鳥嘌呤甲基遺傳毒性的后果及其形成機制致突變作用體細胞突變生殖細胞突變

良性腫瘤惡性轉(zhuǎn)化細胞衰老分化的胚胎細胞受損

未分化的胚胎細胞顯性致死隱性致死存活突變動脈硬化未知疾病癌變老化出生缺陷(流產(chǎn)/死胎)癌變出生缺陷(功能或結(jié)構(gòu)畸形)

流產(chǎn)死產(chǎn)

出生缺陷基因負荷先天性疾病遺傳毒性的后果及其形成機制致突變作用體細胞突變生殖細胞突變3.遺傳毒性檢測實驗2染色體畸變試驗哺乳動物細胞染色體畸變試驗微核試驗顯性致死試驗小鼠遺傳易位試驗3DNA損傷與重組試驗細菌DNA修復(fù)試驗程序外DNA合成試驗姊妹染色單體交換(SCE)試驗

SOS顯色試驗(SOSchromotest)1基因突變試驗原核細胞微生物試驗真核微生物試驗昆蟲試驗哺乳動物體細胞體外試驗小鼠基因突變試驗3.遺傳毒性檢測實驗2染色體畸變試驗3DNA損傷與重組試3.1原核細胞微生物試驗(Ames試驗)

利用鼠傷寒沙門氏菌組氨酸缺陷型突變株，根據(jù)受試物是否誘發(fā)沙門氏菌突變型(his－)回復(fù)為野生型(his＋)的形成菌落的能力，測定受試物。正向突變回復(fù)突變野生型his+突變型his—±代謝活化系統(tǒng)(S-9mix)受試物

3.1原核細胞微生物試驗(Ames試驗)利用鼠傷寒沙門Ames試驗方法沙門氏菌突變型(his－)受試物大鼠肝微粒體酶(S-9)頂層瓊脂培養(yǎng)基混勻37℃,48h低劑量中劑量高劑量對照組Ames試驗方法沙門氏菌突變型(his－)受試物大鼠肝微粒體Ames試驗標(biāo)準(zhǔn)菌株和敏感性標(biāo)準(zhǔn)菌株

TA97

移碼突變

TA98

移碼突變

TA100

堿基置換突變

TA102堿基置換突變、對醛類、過氧化物及DNA交鏈劑比較敏感脂多糖突變(rfa)

增加細胞壁的通透性uvrB缺失

DNA損傷后修復(fù)力降低R因子增高誘變率Ames試驗標(biāo)準(zhǔn)菌株和敏感性標(biāo)準(zhǔn)菌株脂多糖突變(rfa)增哺乳動物細胞（正向）突變試驗細胞株：小鼠淋巴瘤細胞(L5178Y)

中國倉鼠肺細胞(V79)

中國倉鼠卵巢(CHO)

人成纖維細胞或淋巴細胞哺乳動物細胞野生型BrDU死亡哺乳動物細胞野生型BrDU正向突變受試物生長（抗藥性）3.2

哺乳動物體細胞致突變體外試驗哺乳動物細胞（正向）突變試驗細胞株：哺乳動物細胞野生型BrD3.3染色體畸變試驗

細胞受到誘變劑的作用后，染色體數(shù)目和較大范圍的結(jié)構(gòu)改變。在細胞分裂中期，利用光學(xué)顯微鏡下直接觀察到這些變化。體外實驗中國倉鼠卵巢細胞中國倉鼠肺細胞外周血淋巴細胞體內(nèi)實驗小鼠骨髓細胞染色體畸變試驗小鼠睪丸細胞*細胞分裂周期原理3.3染色體畸變試驗細胞受到誘變劑的作用后，染色體數(shù)目染色體畸變試驗方法急性試驗染毒一次亞急性試驗連續(xù)染毒5天慢性實驗連續(xù)染毒3個月淋巴細胞培養(yǎng)細胞中期相細胞受試物培養(yǎng)基染色體數(shù)目結(jié)構(gòu)秋水仙素阻止紡垂絲形成處死前2-4h腹腔注射體外實驗哺乳動物經(jīng)口或腹腔注射骨髓，睪丸細胞體內(nèi)實驗染色體畸變試驗方法急性試驗染毒一次淋巴細胞中期相細胞受試物染色體畸變?nèi)旧w結(jié)構(gòu)異