外源化學(xué)物致突變作用

第七章7外源化學(xué)物致突變(tūbiàn)作用(chemicalmutagenesis)*1Mailaddress：；Phonenumberoffice〕〔mobile〕王安〔Ph.D.，副教授〕第一頁(yè)，共71頁(yè)?！灸康?mùdì)要求】掌握(zhǎngwò)突變、致突變作用、致突變物的根本概念；熟悉(shúxī)突變的類型〔基因突變、染色體畸變與數(shù)目改變〕以及生殖細(xì)胞、體細(xì)胞突變的主要后果;熟悉致突變?cè)囼?yàn)的方法分類及其配套原那么;了解常見的致突變?cè)囼?yàn)的方法的原理與意義。*2第二頁(yè)，共71頁(yè)?！局饕?zhǔyào)內(nèi)容】概述化學(xué)(huàxué)毒物致突變的類型化學(xué)(huàxué)毒物致突變作用的機(jī)制與后果機(jī)體對(duì)致突變作用的影響觀察化學(xué)(huàxué)毒物致突變作用的根本方法*3第三頁(yè)，共71頁(yè)。第一節(jié)

概述*4外源化學(xué)物致突變(tūbiàn)作用第四頁(yè)，共71頁(yè)。突變〔mutation〕是指遺傳結(jié)構(gòu)本身的變化及其引起的變異。即生物體的遺傳物質(zhì)發(fā)生了突然的、根本(gēnběn)的、遺傳的變化。這種變化起源于基因和染色體，是可遺傳的變異。一、根本(gēnběn)概念變異〔variation〕由于普遍存在的內(nèi)外環(huán)境因素的影響，在種族世代繁衍的過程(guòchéng)中，親代與子代或子代之間出現(xiàn)不同程度上的生物學(xué)性狀的差異。1901年DeVries首次提出突變這一術(shù)語(yǔ)1909年摩爾根發(fā)現(xiàn)在紅眼果蠅中有白眼果蠅*5外源化學(xué)物致突變作用第五頁(yè)，共71頁(yè)。遺傳(yíchuán)毒理學(xué)〔genetictoxicology〕致突變(tūbiàn)作用〔mutagenesis〕致突變(tūbiàn)物〔mutagen〕遺傳毒物〔geneticagent〕*6外源化學(xué)物致突變作用研究化學(xué)性和放射性物質(zhì)的致突變作用以及人類接觸致突變物可能引起的健康效應(yīng)的科學(xué)。是指外來(lái)因素特別是化學(xué)因子引起細(xì)胞核中的遺傳物質(zhì)發(fā)生改變的能力，而且此種改變可隨同細(xì)胞分裂過程而傳遞。凡能引起生物體遺傳物質(zhì)發(fā)生改變的化學(xué)物質(zhì)或任何環(huán)境因子，又稱誘變劑。由于致突變物能損傷遺傳物質(zhì)，因此致突變物又稱為遺傳毒物。第六頁(yè)，共71頁(yè)。二、突變(tūbiàn)的主要類型1.自發(fā)(zìfā)突變〔spontaneousmutation〕在普遍存在的未知因素的作用下，生物體在自然條件下發(fā)生的突變。2.誘發(fā)突變(tūbiàn)〔inducedmutation〕人為的用的某種化學(xué)、物理和生物因素所引起的突變(tūbiàn)。*7外源化學(xué)物致突變作用特點(diǎn)：發(fā)生過程長(zhǎng)、頻率很低，與物種進(jìn)化有關(guān)。通常只發(fā)生在某一個(gè)基因位點(diǎn)上，而且通常是隱性的。特點(diǎn)：發(fā)生過程短、頻率高，可被人類利用〔篩選或轉(zhuǎn)基因技術(shù)等〕，也可能對(duì)人類產(chǎn)生危害〔遺傳毒性〕。第七頁(yè)，共71頁(yè)。第二節(jié)化學(xué)(huàxué)毒物致突變的類型*8外源化學(xué)物致突變(tūbiàn)作用第八頁(yè)，共71頁(yè)。基因突變(jīyīntūbiàn)染色體畸變(jībiàn)堿基置換移碼突變(tūbiàn)結(jié)構(gòu)異常數(shù)目改變突變整碼突變片段突變*9外源化學(xué)物致突變作用第九頁(yè)，共71頁(yè)。一、基因突變(jīyīntūbiàn)〔geneticmutation〕是指基因中DNA序列的變化，即DNA堿基組成和排列(páiliè)順序的改變。由于基因突變限制在某一特定的部位又稱點(diǎn)突變〔pointmutation〕?？煞譃?fēnwéi)堿基置換和移碼突變兩種類型1.堿基置換〔basesubsititution〕：類型:轉(zhuǎn)換〔transition〕：即嘌呤到嘌呤或嘧啶到嘧啶的變化。顛換〔transversion〕：即嘌呤到嘧啶或嘧啶到嘌呤的變化。*10外源化學(xué)物致突變作用某一堿基配對(duì)性能改變或脫落所致的突變。即DNA分子內(nèi)一個(gè)堿基被另一個(gè)堿基所替代。第十頁(yè)，共71頁(yè)。*11外源化學(xué)物致突變(tūbiàn)作用組成(zǔchénɡ)堿基對(duì)的堿基包括腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鳥嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)第十一頁(yè)，共71頁(yè)。同義突變(missensemutation)：指沒有改變(gǎibiàn)基因產(chǎn)物氨基酸序列的改變(gǎibiàn)堿基置換的后果(hòuguǒ)錯(cuò)義突變(synonymousmutation)：指堿基序列(xùliè)的改變引起了產(chǎn)物氨基酸序列(xùliè)的改變無(wú)義突變(nonsensemutation)：指某個(gè)堿基的改變使代表某個(gè)氨基酸的密碼子變?yōu)榈鞍踪|(zhì)合成的終止密碼子，導(dǎo)致多肽鏈在成熟之前終止合成的改變*12外源化學(xué)物致突變作用第十二頁(yè)，共71頁(yè)。遺傳(yíchuán)密碼子*13外源化學(xué)(huàxué)物致突變作用苯丙氨酸-Phe；亮氨酸-Leu；異亮氨酸-Ile；蛋氨酸-Met；纈氨酸-Val；絲氨酸-Ser；脯氨酸-pro；蘇氨酸-Thr；丙氨酸-Ala；酪氨酸-Tyr；組氨酸-His；谷氨酰胺-Gln；天冬酰胺-Asn；賴氨酸-Lys；天冬氨酸-Asp；谷氨酸-Glu；半胱氨酸-Cys；色氨酸-Trp；精氨酸-Arg；甘氨酸-Gly第十三頁(yè)，共71頁(yè)。321*14外源化學(xué)物致突變(tūbiàn)作用第十四頁(yè)，共71頁(yè)。2.移碼突變(tūbiàn)〔frameshiftmutation〕：*15外源化學(xué)(huàxué)物致突變作用指發(fā)生一對(duì)或幾對(duì)不等于3的倍數(shù)的堿基減少或增加，以致從受損點(diǎn)開始?jí)A基序列完全改變(gǎibiàn)，形成錯(cuò)誤的密碼，并轉(zhuǎn)譯為不正常的氨基酸。第十五頁(yè)，共71頁(yè)。移碼突變(tūbiàn)結(jié)果：是從原始損傷的密碼子開始一直到信息末端(mòduān)的氨基酸序列完全改變。使讀碼框架改變其中某一點(diǎn)形成無(wú)義密碼，于是(yúshì)產(chǎn)生一個(gè)無(wú)功能的肽鏈片段移碼較易成為致死性突變*16外源化學(xué)物致突變作用第十六頁(yè)，共71頁(yè)。二、染色體畸變(jībiàn)?定義：指染色體的結(jié)構(gòu)改變。通常由于染色體或染色單體斷裂，造成染色體或染色單體缺失(quēshī)或引起各種重排，從而出現(xiàn)染色體結(jié)構(gòu)的異常。根據(jù)畸變涉及的范圍分為染色單體型畸變與染色體型畸變。*17外源化學(xué)物致突變(tūbiàn)作用染色體結(jié)構(gòu)改變的根底是DNA鏈的斷裂，說明遺傳物質(zhì)嚴(yán)重的損傷，可在光學(xué)顯微鏡下觀察到某些損傷的類型。第十七頁(yè)，共71頁(yè)。(1)缺失(quēshī)(deletion)：染色體上喪失了片段。①末端缺失(quēshī):ABCDE→ABCD②中間缺失(quēshī):ABCDE→ABCE(2)重復(fù)(duplication)：染色體連續(xù)出現(xiàn)兩段或兩段以上完全相同的片段。ABCDE→ABCDEde(3)倒位(inversion):染色體片段在染色體內(nèi)作180°的顛倒。根據(jù)倒位的染色體有無(wú)著絲點(diǎn)分為臂間倒位與臂內(nèi)倒位。ABCDEFG→ABCEDFG(4)易位(translocation):非同源染色體間相互交換了染色體片段。ABCDE→ABCIJFGHIJ→FGHDE染色體的結(jié)構(gòu)異常(yìcháng)的類型1.穩(wěn)定性畸變(jībiàn)：可通過細(xì)胞分裂而傳遞下去的畸變(jībiàn)類型。*18外源化學(xué)物致突變作用第十八頁(yè)，共71頁(yè)。染色體結(jié)構(gòu)(jiégòu)異常示意圖*19外源化學(xué)物致突變(tūbiàn)作用第十九頁(yè)，共71頁(yè)。2.不穩(wěn)定性畸變(jībiàn)：這種類型的畸變常由于喪失重要的遺傳物質(zhì)或有絲分裂的機(jī)械障礙導(dǎo)致細(xì)胞(xìbāo)死亡。*20外源化學(xué)物致突變(tūbiàn)作用無(wú)中心粒片段、雙中心粒染色體、環(huán)狀染色體及各種其他不對(duì)稱重排等。第二十頁(yè)，共71頁(yè)。染色體畸變裂隙(gap)斷裂(break)斷片(fragment)和缺失(deletion)微小體(minutebody)無(wú)著絲點(diǎn)環(huán)環(huán)狀染色體

雙著絲點(diǎn)染色體倒位(inversion)易位(translocation)插入(insertion)和重復(fù)(duplication)輻射體*21外源化學(xué)(huàxué)物致突變作用第二十一頁(yè)，共71頁(yè)。染色體畸變(jībiàn)的后果涉及的基因數(shù)量非常(fēicháng)大，可對(duì)整個(gè)基因組造成嚴(yán)重影響；*22外源化學(xué)物致突變(tūbiàn)作用雙著絲粒、環(huán)、無(wú)著絲粒斷片等不穩(wěn)定的畸變，在細(xì)胞分裂過程中容易喪失導(dǎo)致細(xì)胞死亡；缺失、倒位、重復(fù)及易位等穩(wěn)定的畸變，在細(xì)胞分裂過程中細(xì)胞的復(fù)制不受影響，故畸變可通過細(xì)胞分裂傳給子代，并可能導(dǎo)致遺傳性疾病。第二十二頁(yè)，共71頁(yè)。三、染色體數(shù)目(shùmù)改變正常體細(xì)胞染色體數(shù)目為2n，染色體數(shù)目異常可能表現(xiàn)為單條(dāntiáo)或多條或成倍性染色體數(shù)目的增減。*23外源化學(xué)(huàxué)物致突變作用非整倍體：指細(xì)胞喪失或增加一條或幾條染色體。如：缺體(2n-2)、單體(2n-1)、三體(2n+1)、四體(2n+2)多倍體：指染色體數(shù)目以染色體組為單位成倍的增加。如：三倍體(3n)、四倍體(4n)。影響：將導(dǎo)致基因平衡的失調(diào)，能影響細(xì)胞的生存或造成形態(tài)及功能上的異常，對(duì)生殖細(xì)胞有時(shí)可能致死性的。如：21-三體綜合征(Down氏綜合征、先天愚型〕；在腫瘤細(xì)胞及人類自然流產(chǎn)的胎兒細(xì)胞中常見三倍體細(xì)胞的存在。第二十三頁(yè)，共71頁(yè)。染色體數(shù)目異常的根本(gēnběn)類型類型公式染色體組整倍體單倍體n(ABCD)二倍體2n(ABCD)(ABCD)三倍體3n(ABCD)(ABCD)(ABCD)四倍體4n(ABCD)(ABCD)(ABCD)(ABCD)非整倍體單體2n-1(ABCD)(ABC)

三體2n+1(ABCD)(ABCD)(A)四體2n+2(ABCD)(ABCD)(AA)雙三體2n+1+1(ABCD)(ABCD)(AB)缺體2n-2(ABC)(ABC)注：A、B、C、D代表(dàibiǎo)非同源染色體*24外源化學(xué)(huàxué)物致突變作用第二十四頁(yè)，共71頁(yè)。Takeabreak*25外源化學(xué)(huàxué)物致突變作用第二十五頁(yè)，共71頁(yè)。第三節(jié)化學(xué)毒物致突變作用(zuòyòng)的機(jī)制及后果*26外源化學(xué)(huàxué)物致突變作用第二十六頁(yè)，共71頁(yè)。一、引起突變(tūbiàn)的DNA變化烷化劑(alkylatingagent)：是指對(duì)DNA和蛋白質(zhì)具有強(qiáng)烈(qiánɡliè)烷化作用的物質(zhì)?！惨弧硥A基損傷(sǔnshāng)1.堿基錯(cuò)配致突物→攻擊DNA鏈上的堿基〔共價(jià)結(jié)合〕→堿基錯(cuò)誤配對(duì)→基因突變或染色體畸變主要致突變物：烷化劑*27外源化學(xué)物致突變作用第二十七頁(yè)，共71頁(yè)。目前認(rèn)為(rènwéi)最常受到烷化的位點(diǎn)是:鳥嘌呤的N-7位，其次是O-6位腺嘌呤的N-1、N-3和N-7也易烷化AP位點(diǎn)(apurinicorapyrimidinicsite)：是指喪失堿基的DNA留下了一個(gè)(yīɡè)無(wú)嘌呤或無(wú)嘧啶的位點(diǎn)。一般(yībān)情況下甲基化＞乙基化＞高碳烷基化烷化作用：指烷化劑提供甲基或乙基等烷基與DNA共價(jià)結(jié)合的過程。*28外源化學(xué)物致突變作用第二十八頁(yè)，共71頁(yè)。2.平面(píngmiàn)大分子嵌入DNA鏈嵌入劑(intercalatingagent)：指能以靜電(jìngdiàn)吸附形式嵌入DNA單鏈的堿基之間或DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的相鄰多核苷酸鏈之間的物質(zhì)。如丫啶類染料分子多數(shù)是多環(huán)的平面結(jié)構(gòu)，特別(tèbié)是三環(huán)結(jié)構(gòu)，其長(zhǎng)度為6.8×102nm，恰好是DNA單鏈相鄰堿基距離的兩倍。通常引起移碼突變*29外源化學(xué)物致突變作用第二十九頁(yè)，共71頁(yè)。3.堿基類似物取代(qǔdài)：4.破壞(pòhuài)或改變堿基的化學(xué)結(jié)構(gòu)：*30外源化學(xué)物致突變(tūbiàn)作用致突物的結(jié)構(gòu)與堿基相似即堿基類似物→細(xì)胞DNA合成期〔S期〕→取代正常的堿基→錯(cuò)配→堿基置換。常見的致突變物：

Brdu→胸腺嘧啶

2-氨基嘌呤→鳥嘌呤致突物→對(duì)堿基產(chǎn)生氧化作用→破壞或改變堿基結(jié)構(gòu)→堿基置換、染色體畸變?nèi)纾簛喯跛猁}、甲醛、氨基甲酸乙酯等第三十頁(yè)，共71頁(yè)。1.二聚體的形成(xíngchéng)：紫外線照射→DNA鏈→環(huán)丁烷嘧啶二聚體和〔4-6〕光產(chǎn)物→大損傷→染色體畸變。這類大損傷可阻止DNA復(fù)制并引起細(xì)胞死亡加合物形成：致突物與細(xì)胞大分子之間通過共價(jià)鍵形成的穩(wěn)定復(fù)合物→突變〔堿基置換、移碼突變〕DNA加合物形成可活化癌基因如：烷化劑、芳香胺、多環(huán)芳烴、黃曲霉毒素(dúsù)以及一些植物毒素(dúsù)等蛋白質(zhì)交聯(lián)物〔DPC〕形成：致突物→細(xì)胞內(nèi)DNA與蛋白質(zhì)→穩(wěn)定的共價(jià)結(jié)合物〔DPC〕→影響(yǐngxiǎng)DNA構(gòu)象與功能→染色體畸變?nèi)纾和榛瘎?、B(a)P、砷化合物、醛類化合物及重金屬等?！捕矰NA鏈?zhǔn)軗p*31外源化學(xué)物致突變作用第三十一頁(yè)，共71頁(yè)。二、引起(yǐnqǐ)突變的細(xì)胞分裂過程改變致突物→紡錘體、中心粒和其他核細(xì)胞器→干擾細(xì)胞有絲分裂(yǒusīfēnliè)→染色體別離異?！a(chǎn)生非整倍體和多整倍體。如：秋水仙堿、常春新堿、灰黃霉素等秋水仙堿是典型的引起細(xì)胞分裂完全抑制的物質(zhì)，因此這種效應(yīng)(xiàoyìng)又稱秋水仙堿效應(yīng)(xiàoyìng)或細(xì)胞有絲分裂有些干擾劑僅使細(xì)胞群體的有絲分裂數(shù)減少，被稱之為抗有絲分裂劑*32外源化學(xué)物致突變作用第三十二頁(yè)，共71頁(yè)。三、其他(qítā)間接誘變機(jī)制1.致突物→DNA合成酶和修復(fù)酶類→酶活性下降或喪失→DNA復(fù)制(fùzhì)高保真性改變、DNA修復(fù)障礙→突變2.致突物→組蛋白和非組蛋白→遺傳結(jié)構(gòu)的完整性和基因表達(dá)調(diào)控(diàokònɡ)改變→突變*33外源化學(xué)物致突變作用第三十三頁(yè)，共71頁(yè)。四、突變(tūbiàn)的后果突變的后果取決于化學(xué)(huàxué)毒物所作用的靶細(xì)胞體細(xì)胞：其影響僅能在直接接觸該物質(zhì)的個(gè)體身體上表現(xiàn)出來(lái)，不可能(kěnéng)遺傳到下一代。生殖細(xì)胞：其影響有可能遺傳到下一代。*34外源化學(xué)物致突變作用第三十四頁(yè)，共71頁(yè)。DNA損傷修復(fù)的效率體細(xì)胞突變生殖細(xì)胞突變良性腫瘤惡性轉(zhuǎn)化細(xì)胞衰老分化的胚胎細(xì)胞受損未分化胚胎細(xì)胞受損顯性致死隱性致死存活突變動(dòng)脈硬化未知病變癌變老化出生缺陷（流產(chǎn)/死胎）癌變出生缺陷（功能或結(jié)構(gòu)畸的形）流產(chǎn)死產(chǎn)出生缺陷基因負(fù)荷增加先天性疾病突變后果示意圖*35外源化學(xué)物致突變(tūbiàn)作用第三十五頁(yè)，共71頁(yè)。1.生殖細(xì)胞突變(tūbiàn)的后果顯性致死：突變(tūbiàn)配子與正常配子結(jié)合后，突變(tūbiàn)配子與正常配子結(jié)合后，在著床前或著床后的早期胚胎死亡在著床前或著床后的早期胚胎死亡隱性致死：需要純合子或半合子才能出需要純合子或半合子才能出現(xiàn)死亡效應(yīng)〔1〕致死(zhìsǐ)性突變：先天畸形等遺傳性疾病遺傳易感性改變〔2〕非致死性突變〔可遺傳的改變〕:*36外源化學(xué)物致突變作用第三十六頁(yè)，共71頁(yè)。生物個(gè)體生殖細(xì)胞發(fā)生(fāshēng)突變或染色體畸變后，有些可能會(huì)在世代傳遞、選擇過程中在人群中固定下來(lái)，增加人類下一代基因庫(kù)的遺傳負(fù)荷。遺傳負(fù)荷〔geneticload〕：指人群中每個(gè)個(gè)體所攜帶有害基因(jīyīn)或致死基因(jīyīn)的平均水平?；驇?kù)〔genepool〕：指某一物種在特定時(shí)期(shíqī)中能將遺傳信息傳至下一代的處于生育年齡的群體所含有的基因總和。*37外源化學(xué)物致突變作用第三十七頁(yè)，共71頁(yè)。2.體細(xì)胞突變(tūbiàn)的后果〔1〕癌變：體細(xì)胞突變是細(xì)胞癌變的重要根底，在許多腫瘤中，都可觀察到癌基因的活化和抑癌基因的失活，并存在(cúnzài)缺失、易位、倒位等染色體畸變。〔2〕致畸胎：致突變物可透過胎盤作用(zuòyòng)于胚胎體細(xì)胞引起畸胎，所以致畸作用(zuòyòng)不完全是親代生殖細(xì)胞突變的后果?！?〕其他不良后果：動(dòng)脈粥樣硬化、衰老。*38外源化學(xué)物致突變作用第三十八頁(yè)，共71頁(yè)。第四節(jié)機(jī)體對(duì)致突變(tūbiàn)作用的影響*39外源化學(xué)物致突變(tūbiàn)作用第三十九頁(yè)，共71頁(yè)。一、DNA損傷(sǔnshāng)的修復(fù)機(jī)體(jītǐ)修復(fù)DNA損傷的機(jī)制分為兩大類：〔二〕DNA修復(fù)(xiūfù)機(jī)制〔一〕損傷耐受機(jī)制損傷耐受：指DNA遺傳可繞過那些阻止DNA復(fù)制的DNA損傷。如：細(xì)菌的重組修復(fù)。1.直接修復(fù)2.切除修復(fù)*40外源化學(xué)物致突變作用第四十頁(yè)，共71頁(yè)。DNA修復(fù)(xiūfù)直接(zhíjiē)修復(fù)切除(qiēchú)修復(fù)“適應(yīng)性〞反響光復(fù)活核苷酸切除修復(fù)堿基切除修復(fù)誤配修復(fù)復(fù)制后修復(fù)呼救性修復(fù)*41外源化學(xué)物致突變作用第四十一頁(yè)，共71頁(yè)。指引起DNA損傷的反響為可逆性的。依賴某種酶的作用，為一步(yībù)完成的修復(fù)機(jī)制。1.直接(zhíjiē)修復(fù)：〔1〕光復(fù)活〔photoreactivation〕：修復(fù)紫外線損傷產(chǎn)生的胸腺嘧啶(mìdìnɡ)二聚體，廣泛存在原核和真核生物體內(nèi)。所依賴的酶為“光裂合酶〞〔photolyase〕〔2〕“適應(yīng)性〞反響：主要是O6-甲基鳥嘌呤-DNA甲基轉(zhuǎn)移酶〔MGMT〕修復(fù)鳥嘌呤O6位的烷基化損傷。*42外源化學(xué)物致突變作用第四十二頁(yè)，共71頁(yè)?！?〕呼救(hūjiù)性修復(fù)：SOS修復(fù)〔易錯(cuò)修復(fù)〕指將損傷或不正確(zhèngquè)的甲基去除和替換。是多步驟修復(fù)過程，需多種酶的參與。2.切除(qiēchú)修復(fù)有以下五類修復(fù)方式：〔1〕核苷酸切除修復(fù)：最常見的修復(fù)機(jī)制〔2〕堿基切除修復(fù)〔4〕復(fù)制后修復(fù)：損傷耐受過程〔3〕誤配修復(fù)：細(xì)菌誤配修復(fù)：DNA糖基酶作用、“AP位點(diǎn)〞*43外源化學(xué)物致突變作用第四十三頁(yè)，共71頁(yè)。任何DNA損傷，只要修復(fù)無(wú)誤，突變就不會(huì)發(fā)生；如果修復(fù)錯(cuò)誤或未經(jīng)修復(fù)，損傷就得以固定下來(lái)，于是發(fā)生突變。因此，誘發(fā)(yòufā)突變是一個(gè)受控制的過程，失控才真正發(fā)生突變?；瘜W(xué)致突變(tūbiàn)作用模式：損傷(sǔnshāng)-修復(fù)-突變*44外源化學(xué)物致突變作用第四十四頁(yè)，共71頁(yè)。遺傳毒物終致突變物+DNA

加合物DNA損傷DNA復(fù)制

損傷正在復(fù)制的DNA

突變

修復(fù)無(wú)錯(cuò)細(xì)胞存活易錯(cuò)修復(fù)復(fù)制后修復(fù)細(xì)胞存活加合的堿基錯(cuò)配解毒細(xì)胞死亡、靜止?fàn)顟B(tài)的細(xì)胞*45外源化學(xué)物致突變(tūbiàn)作用第四十五頁(yè)，共71頁(yè)。二、遺傳(yíchuán)因素對(duì)致突變作用的影響先天性：即遺傳(yíchuán)因素，指遺傳(yíchuán)多態(tài)性，起決定作用。個(gè)體因素(yīnsù)對(duì)致突變作用的影響：后天性：主要指不同生活方式，如吸煙、飲酒、營(yíng)養(yǎng)缺乏、年齡等。*46外源化學(xué)物致突變作用第四十六頁(yè)，共71頁(yè)。(一)代謝(dàixiè)酶遺傳多態(tài)性：如細(xì)胞(xìbāo)色素P-450、GST等具有多態(tài)性。*47外源化學(xué)(huàxué)物致突變作用遺傳多態(tài)性〔geneticpolymorphysm〕：即群體中多態(tài)基因的比例?；蚨鄳B(tài)性〔geneticpolymorphysm〕：當(dāng)一個(gè)基因座位的最常見的等位基因頻率不超過時(shí)，這個(gè)基因座位即是多態(tài)性。代謝酶多態(tài)性：由于遺傳背景的差異和環(huán)境因素的作用，使不同個(gè)體的代謝酶活力及毒物代謝能力存在個(gè)體差異，因而對(duì)化學(xué)物及致癌物的易感性不同。第四十七頁(yè)，共71頁(yè)?！捕承迯?fù)(xiūfù)酶遺傳多態(tài)性*48外源化學(xué)(huàxué)物致突變作用修復(fù)酶存在多態(tài)性→明顯(míngxiǎn)的個(gè)體差異→修復(fù)能力差異→機(jī)體對(duì)損傷的反響不同。修復(fù)損傷→保持高保真復(fù)制修復(fù)不力或易錯(cuò)修復(fù)→基因突變、腫瘤發(fā)生如：O6-甲基鳥嘌呤-DNA-甲基轉(zhuǎn)移酶〔MGMT〕聚〔二磷酸腺苷-核糖〕多聚酶〔PARP〕第四十八頁(yè)，共71頁(yè)。Takeabreak*49外源化學(xué)(huàxué)物致突變作用第四十九頁(yè)，共71頁(yè)。第五節(jié)觀察(guānchá)化學(xué)毒物致突變作用的根本方法*50外源化學(xué)物致突變(tūbiàn)作用第五十頁(yè)，共71頁(yè)。致突變(tūbiàn)試驗(yàn)的目的檢測(cè)外源化學(xué)物對(duì)哺乳動(dòng)物生殖細(xì)胞的遺傳(yíchuán)毒性，預(yù)測(cè)其對(duì)人類的遺傳(yíchuán)危險(xiǎn)性檢測(cè)(jiǎncè)外源化學(xué)物的致突變性，預(yù)測(cè)其對(duì)哺乳動(dòng)物和人的致癌性*51外源化學(xué)物致突變作用第五十一頁(yè)，共71頁(yè)。一、觀察工程(gōngchéng)的選擇遺傳學(xué)終點(diǎn)(geneticendpoint)：在致突變?cè)囼?yàn)中觀察(guānchá)到的現(xiàn)象所反映的各種事件統(tǒng)稱為遺傳學(xué)終點(diǎn)?！?〕DNA完整性改變〔形成(xíngchéng)加合物/斷裂/交聯(lián)〕1.觀察效應(yīng)終點(diǎn)的類型：〔5〕染色體別離改變〔非整倍體和多倍體〕〔4〕染色體完整性改變〔染色體畸變〕〔3〕DNA堿基序列改變〔基因突變〕〔2〕DNA重排或交換〔DNA修復(fù)合成、重組〕*52外源化學(xué)物致突變作用第五十二頁(yè)，共71頁(yè)。遺傳學(xué)終點(diǎn)現(xiàn)象致突變?cè)囼?yàn)DNA完整性的改變形成加合物/斷裂/交聯(lián)細(xì)菌DNA修復(fù)試驗(yàn)DNA重排或交換DNA修復(fù)合成、重組SCE試驗(yàn)DNA堿基序列改變基因突變Ames試驗(yàn)染色體完整性改變?nèi)旧w受損斷裂等微核試驗(yàn)、染色體畸變分析染色體分離改變整倍體或非整倍體微核試驗(yàn)、染色體畸變分析常見致突變?cè)囼?yàn)遺傳學(xué)終點(diǎn)(zhōngdiǎn)分類*53外源化學(xué)(huàxué)物致突變作用第五十三頁(yè)，共71頁(yè)。2.試驗(yàn)組合(zǔhé)的原那么試驗(yàn)組應(yīng)包括(bāokuò)每一類型的遺傳學(xué)終點(diǎn)，如細(xì)胞回復(fù)突變?cè)囼?yàn)、微核試驗(yàn)、細(xì)菌DNA修復(fù)試驗(yàn)和體外姐妹染色單體交換試驗(yàn)〔SCE)?！策z傳學(xué)終點(diǎn)的齊全〕試驗(yàn)(shìyàn)組中的指示生物應(yīng)包括幾個(gè)進(jìn)化階段，至少要包括原核細(xì)胞與真核細(xì)胞兩個(gè)系統(tǒng)〔包括有原核生物和真核生物〕試驗(yàn)組應(yīng)包括體內(nèi)試驗(yàn)與體外試驗(yàn)〔體內(nèi)試驗(yàn)與體外試驗(yàn)相配合〕，體外試驗(yàn)〔+S9和-S9)和體內(nèi)試驗(yàn)細(xì)胞突變?cè)囼?yàn)為陽(yáng)性者有必要進(jìn)行生殖細(xì)胞突變?cè)囼?yàn)?！舶ㄉ臣?xì)胞和體細(xì)胞〕*54外源化學(xué)物致突變作用第五十四頁(yè)，共71頁(yè)。二、常用(chánɡyònɡ)的致突變?cè)囼?yàn)?Ames試驗(yàn)?微核試驗(yàn)?染色(rǎnsè)體畸變分析?姐妹染色(rǎnsè)單體交換試驗(yàn)〔SCE〕?果蠅伴性隱性致死試驗(yàn)?顯性致死試驗(yàn)?程序外DNA合成試驗(yàn)?彗星試驗(yàn)*55外源化學(xué)物致突變(tūbiàn)作用第五十五頁(yè)，共71頁(yè)。1.鼠傷寒(shānghán)沙門氏菌回復(fù)突變?cè)囼?yàn)〔Ames試驗(yàn)〕

正向突變鼠傷寒沙門氏菌原養(yǎng)型(his+)鼠傷寒沙門氏菌突變型(his-)

回復(fù)突變

±代謝活化系統(tǒng)(S9)

受試物Ames試驗(yàn)原理示意圖組氨酸突變(tūbiàn)菌(his-)在不含組氨酸的最低營(yíng)養(yǎng)平皿上不能生長(zhǎng)，如回復(fù)突變(tūbiàn)成野生型〔his+〕后那么可以生長(zhǎng)。用組氨酸突變(tūbiàn)菌〔his-〕作為指示菌觀察化學(xué)物的誘變性.*56外源化學(xué)(huàxué)物致突變作用第五十六頁(yè)，共71頁(yè)。鼠傷寒沙門氏菌野生型（his＋）

鼠傷寒沙門氏菌突變型（his－）

正向突變回復(fù)突變受試物試驗(yàn)菌種(his-)S9試驗(yàn)菌種(his-)S9Ames試驗(yàn)(shìyàn)原理*57外源化學(xué)物致突變(tūbiàn)作用第五十七頁(yè)，共71頁(yè)。組氨酸突變(tūbiàn)菌(his-):在不含組氨酸的最低營(yíng)養(yǎng)平皿上不能生長(zhǎng)；回復(fù)突變成野生型(his+):可在不含組氨酸的最低營(yíng)養(yǎng)(yíngyǎng)平皿上生長(zhǎng)；標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)菌株有四種:TA97和TA98檢測(cè)移碼突變(tūbiàn)、TA100檢測(cè)堿基置換突變(tūbiàn)、TA102對(duì)醛、過氧化物及DNA交聯(lián)劑較敏感；這四個(gè)試驗(yàn)菌株除了含有his-突變，還有一些附加突變，以提高敏感性。*58外源化學(xué)物致突變作用第五十八頁(yè)，共71頁(yè)。?結(jié)果(jiēguǒ)判斷只要在一種試驗(yàn)菌株得到陽(yáng)性結(jié)果(jiēguǒ)，即認(rèn)為受試物是致突變物僅當(dāng)四種試驗(yàn)菌株均得到陰性結(jié)果，才認(rèn)為受試物是非(shìfēi)致突變物不加S9混合液得到陽(yáng)性結(jié)果，說明受試物是直接致突變物。加S9混合液才得到陽(yáng)性結(jié)果，說明該受試物是間接致突變物。*59外源化學(xué)物致突變作用第五十九頁(yè)，共71頁(yè)。?微核〔micronucleus〕：是指染色體無(wú)著絲點(diǎn)斷片或因紡錘體受損傷而喪失的整個(gè)染色體在細(xì)胞分裂的后期仍留在子細(xì)胞的胞質(zhì)內(nèi)，成為一個(gè)(yīɡè)或幾個(gè)規(guī)那么的次核，因比主核小，故稱微核。2.微核試驗(yàn)〔micronucleustest，MNT)常用(chánɡyònɡ)嚙齒類動(dòng)物骨髓嗜多染紅細(xì)胞〔PCE〕做微核試驗(yàn)。PCE是紅細(xì)胞成熟的一個(gè)階段，此時(shí)紅細(xì)胞的主核已排出，微核容易辯認(rèn)，PCE胞質(zhì)含RNA染色與成熟紅細(xì)胞易于區(qū)別，故為骨髓微核試驗(yàn)的首選(shǒuxuǎn)細(xì)胞群。主要是檢出DNA斷裂劑〔染色體完整性改變〕和非整倍體誘變劑〔染色體別離改變〕。*60外源化學(xué)物致突變作用第六十頁(yè)，共71頁(yè)。微核試驗(yàn)簡(jiǎn)單(jiǎndān)操作程序大鼠或小鼠每天染毒(rǎndú)一次，連續(xù)四天第五天處死動(dòng)物，取出骨髓(ɡǔsuǐ)，涂片，固定，染色計(jì)數(shù)PCE的微核細(xì)胞率*61外源化學(xué)物致突變作用第六十一頁(yè)，共71頁(yè)。MNNCEPCEPCE：嗜多染紅細(xì)胞MN：微核NCE：正染紅細(xì)胞*62外源化學(xué)物致突變(tūbiàn)作用第六十二頁(yè)，共71頁(yè)。原理：在電泳槽中，DNA斷片在電場(chǎng)的作用下，由細(xì)胞核中移出，并向陽(yáng)極(yángjí)泳動(dòng)，經(jīng)熒光染色后見到細(xì)胞核和移出的DNA斷片，形成有如彗星一