第6章外源化學(xué)物致突變作用

1、1第七章第七章 外源性化學(xué)物致突變作用外源性化學(xué)物致突變作用（Mutagenesis of Xenobiotics )2n一般毒性作用一般毒性作用n特殊毒性作用特殊毒性作用 （致畸、致畸、致突變、致突變、致癌）致癌）“三致三致”作作用用 3致突變作用-造就了“蜘蛛俠”？4567891011現(xiàn)實(shí)生活中現(xiàn)實(shí)生活中自然界中的自發(fā)突變自然界中的自發(fā)突變轉(zhuǎn)基因的動(dòng)、植物（紅薯，藍(lán)色玫瑰）轉(zhuǎn)基因的動(dòng)、植物（紅薯，藍(lán)色玫瑰）各種有害因素引起的突變（物理，生物，各種有害因素引起的突變（物理，生物，化學(xué)）化學(xué)）外源性化學(xué)物外源性化學(xué)物致突變作用致突變作用1213基本概念：突變、遺傳毒理學(xué)、致突變作基本概念：突變

2、、遺傳毒理學(xué)、致突變作 用、致突變物用、致突變物致突變的類型：基因突變、染色體結(jié)構(gòu)異致突變的類型：基因突變、染色體結(jié)構(gòu)異 常、染色體數(shù)目異常常、染色體數(shù)目異?！緝?nèi)容】【內(nèi)容】14致突變作用機(jī)制致突變作用機(jī)制突變的后果：生殖細(xì)胞突變，體細(xì)胞突變突變的后果：生殖細(xì)胞突變，體細(xì)胞突變機(jī)體對致突變作用的影響機(jī)體對致突變作用的影響致突變試驗(yàn)致突變試驗(yàn)15第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述16遺傳與變異遺傳與變異遺傳遺傳： 生物物種以各種繁殖繁殖方式來保證世代間生命的持續(xù)生命的持續(xù)。 種瓜得瓜 種豆得豆變異變異： 親子之間或子代之間出現(xiàn)不同程度的差異差異。 一、基本概念一、基本概念 17突變（突變（mutation

3、)：遺傳結(jié)構(gòu)本身遺傳結(jié)構(gòu)本身的變化及其的變化及其引起的變引起的變異異-生物體的遺傳物質(zhì)發(fā)生了突然的、根本的變化，因?yàn)檫@生物體的遺傳物質(zhì)發(fā)生了突然的、根本的變化，因?yàn)檫@種變化起源于基因和染色體，因此，是可遺傳的變異種變化起源于基因和染色體，因此，是可遺傳的變異.突變突變”這個(gè)詞的來源：這個(gè)詞的來源：“突變突變”是由荷蘭是由荷蘭De Vries（19011903）提出。他當(dāng)時(shí)在栽培月見草，發(fā)現(xiàn)其中有多種可變遺傳的變異，提出。他當(dāng)時(shí)在栽培月見草，發(fā)現(xiàn)其中有多種可變遺傳的變異，因這些變異是不連續(xù)的好象突然發(fā)生，故叫因這些變異是不連續(xù)的好象突然發(fā)生，故叫“突變突變” 孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)為現(xiàn)代遺傳學(xué)孟德

4、爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)為現(xiàn)代遺傳學(xué) 奠定了基礎(chǔ)奠定了基礎(chǔ)(基因分離、自由重組基因分離、自由重組)18n19091909年摩爾根年摩爾根(Morgan)(Morgan)發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)在紅眼果蠅中有白眼果蠅在紅眼果蠅中有白眼果蠅n因發(fā)現(xiàn)了果蠅白眼突變的性因發(fā)現(xiàn)了果蠅白眼突變的性連鎖遺傳，提出了基因在染連鎖遺傳，提出了基因在染色體上直線排列以及連鎖互色體上直線排列以及連鎖互換定律，摩根于換定律，摩根于19331933年被授年被授予諾貝爾獎(jiǎng)。予諾貝爾獎(jiǎng)。n19461946年，摩根的學(xué)生，被譽(yù)年，摩根的學(xué)生，被譽(yù)為為“果蠅的突變大師果蠅的突變大師”的的米米勒勒，證明射線能使果蠅的，證明射線能使果蠅的突變率提高突變率

5、提高150150倍，因而成倍，因而成為諾貝爾獎(jiǎng)獲得者為諾貝爾獎(jiǎng)獲得者. .19基因與染色體基因與染色體n生物界都知道是遺傳因子（即基因）決定了生物生物界都知道是遺傳因子（即基因）決定了生物的遺傳。但是，的遺傳。但是，基因究竟在細(xì)胞內(nèi)的什么地方？基因究竟在細(xì)胞內(nèi)的什么地方？n摩爾根以果蠅為試驗(yàn)對象回答了這一問題，摩爾根以果蠅為試驗(yàn)對象回答了這一問題，基因基因在染色體上在染色體上。 202122摩爾根和他的學(xué)生利用果蠅作了摩爾根和他的學(xué)生利用果蠅作了大量的研究。大量的研究。19261926年出版年出版基因基因論論，建立了著名的，建立了著名的基因?qū)W說?；?qū)W說。 Thomas Hunt Morgan

6、 （18661945）23n摩爾根在摩爾根在基因論基因論中繪制了果蠅基因位置圖，中繪制了果蠅基因位置圖，首次完成了當(dāng)時(shí)最新的基因概念的描述：首次完成了當(dāng)時(shí)最新的基因概念的描述： 基因是在染色體上呈線性排列的遺傳單位，它不基因是在染色體上呈線性排列的遺傳單位，它不僅是決定性狀的功能單位，也是一個(gè)僅是決定性狀的功能單位，也是一個(gè)突變單位突變單位和和交換單位交換單位。 n至此，人們對基因概念的理解更加具體和豐富了。至此，人們對基因概念的理解更加具體和豐富了。 24摩爾根果蠅遺傳實(shí)驗(yàn)具有劃時(shí)代意義摩爾根果蠅遺傳實(shí)驗(yàn)具有劃時(shí)代意義人類第一次把基因與染色體聯(lián)系起來，認(rèn)為基因人類第一次把基因與染色體聯(lián)系起來

7、，認(rèn)為基因是一種物質(zhì)，是染色體上的一個(gè)特定的區(qū)段。是一種物質(zhì)，是染色體上的一個(gè)特定的區(qū)段。 確立并發(fā)展了染色體的遺傳理論。確立并發(fā)展了染色體的遺傳理論。 25突變研究簡史突變研究簡史年份年份事事 件件作者作者1904發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)X射線可以改變生殖細(xì)射線可以改變生殖細(xì)胞的遺傳物質(zhì)胞的遺傳物質(zhì)De Vries1927用用X射線照射發(fā)現(xiàn)可以引起射線照射發(fā)現(xiàn)可以引起基因突變基因突變Muller1943發(fā)現(xiàn)芥子氣可誘發(fā)基因和染發(fā)現(xiàn)芥子氣可誘發(fā)基因和染色體畸變色體畸變Averbach & Robson1951用用X射線可誘發(fā)小鼠突變射線可誘發(fā)小鼠突變1966化學(xué)物可誘發(fā)小鼠突變化學(xué)物可誘發(fā)小鼠突變Ru

8、ssed1969成立國際環(huán)境誘變劑學(xué)會(huì)成立國際環(huán)境誘變劑學(xué)會(huì)Guttanach26自發(fā)突變自發(fā)突變(spontaneous mutation):是由是由于普遍存在的未知因素作用下，在自于普遍存在的未知因素作用下，在自然條件下發(fā)生的突變?nèi)粭l件下發(fā)生的突變v特點(diǎn)：特點(diǎn)：發(fā)生過程長、頻率很低，與物發(fā)生過程長、頻率很低，與物種進(jìn)化有關(guān)種進(jìn)化有關(guān)從發(fā)生原因上，可分為：從發(fā)生原因上，可分為：27誘發(fā)突變誘發(fā)突變(induced mutation)：是指人是指人為地造成突變?yōu)榈卦斐赏蛔僾特點(diǎn)：特點(diǎn)：發(fā)生過程短、頻率高，既可被發(fā)生過程短、頻率高，既可被人類利用，也可能對人類產(chǎn)生危害人類利用，也可能對人類產(chǎn)生危

9、害v遺傳毒理學(xué)遺傳毒理學(xué)(genetic toxicology)：研究化研究化學(xué)性和放射性物質(zhì)的學(xué)性和放射性物質(zhì)的致突變作用致突變作用以及人以及人類接觸致突變物可能引起的類接觸致突變物可能引起的健康效應(yīng)健康效應(yīng)的的科學(xué)。科學(xué)。v致突變作用（致突變作用（mutagenesis)：是指外來因是指外來因 素特別是化學(xué)因子引起細(xì)胞核中的素特別是化學(xué)因子引起細(xì)胞核中的遺傳遺傳 物質(zhì)發(fā)生改變的能力物質(zhì)發(fā)生改變的能力，而且此種改變可，而且此種改變可 隨同細(xì)胞分裂過程而傳遞。隨同細(xì)胞分裂過程而傳遞。29v致突變物致突變物(mutagen)：凡能凡能引起生物體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)遺傳物質(zhì)

10、發(fā)生改變的化學(xué)物質(zhì)或任何環(huán)境因子境因子，又稱誘變劑，也稱為遺傳毒物。，又稱誘變劑，也稱為遺傳毒物。30直接致突變物（直接致突變物（direct-acting mutagen)： 具有很高的化學(xué)活性，其原型就可引起生具有很高的化學(xué)活性，其原型就可引起生物體突變的物質(zhì)。物體突變的物質(zhì)。間接致突變物（間接致突變物（indirect-acting mutagen)：本身不能引起突變，必須在體內(nèi)經(jīng)過本身不能引起突變，必須在體內(nèi)經(jīng)過代謝代謝活化活化，才具有致突變性的物質(zhì)。，才具有致突變性的物質(zhì)。31環(huán)境中的致突變因素環(huán)境中的致突變因素1. 化學(xué)物質(zhì)化學(xué)物質(zhì)l天然存在的致突變物：如黃曲酶毒素、亞硝酸鹽等l人

11、工合成的致突變物 抗癌藥物抗癌藥物：如環(huán)磷酰胺等 烷化劑烷化劑：如環(huán)氧乙烷、氮芥、硫芥等 有毒金屬有毒金屬：如六價(jià)鉻、有機(jī)汞等 農(nóng)藥農(nóng)藥：如樂果、敵百蟲等 食品添加劑食品添加劑：如奶油黃、胭脂紅、食用藍(lán)1號(hào)和2號(hào)等 其他其他：如多氯聯(lián)苯、氯乙烯、苯等32 物理因素：物理因素：電離輻射、溫度劇烈變化等33 1986年4月26日，原蘇聯(lián)在烏克蘭境內(nèi)修建的切爾諾貝利核電站發(fā)生爆炸并引起大火。該事故導(dǎo)致約噸的強(qiáng)輻射物嚴(yán)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(nèi)DNA變異。在醫(yī)院接受治療的受輻射的孩子 343. 生物因素：生物因素：病毒、基因工程等轉(zhuǎn)基因鮭

12、魚轉(zhuǎn)基因鮭魚( (上上) )比同年齡的比同年齡的野生鮭魚野生鮭魚( (下下) )重重 11 倍倍 35第二節(jié)第二節(jié) 化學(xué)毒物致突變的類型化學(xué)毒物致突變的類型從遺傳學(xué)角度或突變角度分為：從遺傳學(xué)角度或突變角度分為：基因突變基因突變?nèi)旧w結(jié)構(gòu)改變?nèi)旧w結(jié)構(gòu)改變?nèi)旧w數(shù)目改變?nèi)旧w數(shù)目改變36從機(jī)理角度分為：從機(jī)理角度分為：對對DNA為靶的損傷（包括基因突變和染為靶的損傷（包括基因突變和染色體畸變）色體畸變）不以不以DNA為靶的損傷為靶的損傷(染色體數(shù)目異常）染色體數(shù)目異常）37v基因突變（基因突變（genetic mutation)：是指基是指基因在結(jié)構(gòu)上發(fā)生了堿基對組成和排列因在結(jié)構(gòu)上發(fā)生了堿基

13、對組成和排列序列的改變（序列的改變（point mutation)。 不能應(yīng)用光學(xué)顯微鏡直接進(jìn)行觀察，須采用理化或生物學(xué)方法才能檢出。 光學(xué)顯微鏡可分辨的物質(zhì)最小為光學(xué)顯微鏡可分辨的物質(zhì)最小為0.2m 相當(dāng)于相當(dāng)于4.7106個(gè)核苷酸對的長度個(gè)核苷酸對的長度一、基因突變一、基因突變38基因突變：可分為基因突變：可分為堿基置換和移碼突變堿基置換和移碼突變兩種類型。兩種類型。 突變基因：突變基因：基因內(nèi)存在的突變的基因基因內(nèi)存在的突變的基因野生型基因：野生型基因：沒有發(fā)生突變的基因沒有發(fā)生突變的基因39(一一) 堿基置換（堿基置換（base subsititution)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換(transitio

14、n)：即嘌呤到嘌呤或嘧啶到即嘌呤到嘌呤或嘧啶到 嘧啶的變化嘧啶的變化顛換顛換(transversion):即嘌呤到嘧啶或嘧啶即嘌呤到嘧啶或嘧啶 到嘌呤的變化到嘌呤的變化堿基置換是某一堿基配對性能改變或脫堿基置換是某一堿基配對性能改變或脫落而引起的突變。落而引起的突變。40A G T C腺嘌呤腺嘌呤 鳥嘌呤鳥嘌呤 胸腺嘧啶胸腺嘧啶 胞嘧啶胞嘧啶 41Transitions are more common than transversions 4243后果后果同義突變同義突變(synonymous mutation)：指沒有指沒有改變基因產(chǎn)物氨基酸序列的突變。改變基因產(chǎn)物氨基酸序列的突變。GGG

15、和和GGA 均編碼均編碼 (glycine, Gly,甘氨酸甘氨酸) 44n錯(cuò)義突變錯(cuò)義突變(missense mutation)(missense mutation)：指堿基序指堿基序列的改變引起了列的改變引起了產(chǎn)物氨基酸序列產(chǎn)物氨基酸序列的改變的改變單核苷酸替代單核苷酸替代45n無義突變無義突變(nonsense mutation)(nonsense mutation)：指某個(gè)堿指某個(gè)堿基的改變使代表基的改變使代表某個(gè)氨基酸的密碼子某個(gè)氨基酸的密碼子變?yōu)樽優(yōu)榈鞍踪|(zhì)合成的蛋白質(zhì)合成的終止密碼子終止密碼子，導(dǎo)致多肽鏈在，導(dǎo)致多肽鏈在成熟之前終止合成的改變。成熟之前終止合成的改變。終止密碼子：終

16、止密碼子：UAA UAG UGA46終止密碼的突變終止密碼的突變v鏈終止突變：鏈終止突變：指無義突變使肽鏈過指無義突變使肽鏈過早終止。早終止。v延長突變：延長突變：指如果終止密碼子因突指如果終止密碼子因突變而為氨基酸編碼，結(jié)果產(chǎn)生過長變而為氨基酸編碼，結(jié)果產(chǎn)生過長的肽鏈的現(xiàn)象。的肽鏈的現(xiàn)象。47指發(fā)生一對或幾對指發(fā)生一對或幾對不等于不等于3的倍數(shù)的倍數(shù)的堿基減少的堿基減少或增加，以致從受損點(diǎn)開始?jí)A基序列完全改或增加，以致從受損點(diǎn)開始?jí)A基序列完全改變，形成錯(cuò)誤的密碼，并轉(zhuǎn)譯為不正常的氨變，形成錯(cuò)誤的密碼，并轉(zhuǎn)譯為不正常的氨基酸?；?。由于堿基序列所形成的一系列由于堿基序列所形成的一系列三聯(lián)體密碼

17、子三聯(lián)體密碼子相互間并無標(biāo)點(diǎn)符號(hào)，于是從受損位點(diǎn)開始相互間并無標(biāo)點(diǎn)符號(hào)，于是從受損位點(diǎn)開始密碼子的密碼子的閱讀框架閱讀框架完全改變。完全改變。（二）移碼突變（二）移碼突變（frameshift mutation)4849結(jié)果結(jié)果是從是從原始損傷的密碼子原始損傷的密碼子開始一直到信息開始一直到信息末端末端的氨基酸序列的氨基酸序列完全改變完全改變。使讀碼框架使讀碼框架改變其中某一點(diǎn)形成無義密改變其中某一點(diǎn)形成無義密碼碼，于是產(chǎn)生一個(gè)，于是產(chǎn)生一個(gè)無功能的肽鏈片段無功能的肽鏈片段。移碼突變較易成為移碼突變較易成為致死性致死性突變。突變。 50單堿基置換單堿基置換單堿基缺失單堿基缺失51基因突變的案例

18、基因突變的案例白化病白化病n突變突變-黑色素生成缺陷黑色素生成缺陷 -眼、毛發(fā)色素缺乏眼、毛發(fā)色素缺乏n發(fā)病率，發(fā)病率，2/1000n常染色體隱性遺傳常染色體隱性遺傳52n全色盲，雙色盲，色弱（紅綠藍(lán)三原色）全色盲，雙色盲，色弱（紅綠藍(lán)三原色）n發(fā)病率，男性發(fā)病率，男性7%，女性，女性0.49%nX染色體隱性遺傳（交叉遺傳）染色體隱性遺傳（交叉遺傳）n尚無有效的治療方法尚無有效的治療方法（色盲（色盲矯正隱形眼鏡矯正隱形眼鏡，改善色覺改善色覺,提高色調(diào)分辨能力）提高色調(diào)分辨能力）基因突變的案例基因突變的案例色盲癥色盲癥5354基因突變的案例多毛癥23歲的墨西哥男子丹尼歲的墨西哥男子丹尼出生后出生

19、后就患有一種罕見的多毛癥，全就患有一種罕見的多毛癥，全身都被濃厚的黑色毛發(fā)覆蓋，身都被濃厚的黑色毛發(fā)覆蓋，看起來就像傳說中的恐怖看起來就像傳說中的恐怖“狼狼人人”。據(jù)悉，據(jù)悉，丹尼一家五代人都患有這丹尼一家五代人都患有這種種“狼人綜合征狼人綜合征”，他和他和26歲的哥哥拉里從小便被當(dāng)成歲的哥哥拉里從小便被當(dāng)成“怪物怪物”，被關(guān)進(jìn)籠子中四處，被關(guān)進(jìn)籠子中四處展出。展出。 祖母祖母攜帶這種變異基因，將它傳攜帶這種變異基因，將它傳給了后代。哥哥拉里、堂姐妹給了后代。哥哥拉里、堂姐妹莉莉和卡拉、親妹妹賈米、莉莉和卡拉、親妹妹賈米、6歲侄女丹尼拉等歲侄女丹尼拉等55n狼人綜合征狼人綜合征和月亮以及狼沒有

20、任何聯(lián)系，而是與和月亮以及狼沒有任何聯(lián)系，而是與基因有關(guān)。基因有關(guān)。n多毛癥基因曾是人類身上的一種多毛癥基因曾是人類身上的一種“失傳基因失傳基因”。當(dāng)當(dāng)遠(yuǎn)古時(shí)代的人類還是長滿毛發(fā)的遠(yuǎn)古時(shí)代的人類還是長滿毛發(fā)的靈長類動(dòng)物靈長類動(dòng)物時(shí)，身時(shí)，身上就存在著這種基因，但當(dāng)人類漸漸進(jìn)化后，這種上就存在著這種基因，但當(dāng)人類漸漸進(jìn)化后，這種基因變得不再需要，就開始發(fā)生突變而基因變得不再需要，就開始發(fā)生突變而“關(guān)閉關(guān)閉”。然而丹尼的家族不知何故，他們體內(nèi)被然而丹尼的家族不知何故，他們體內(nèi)被“關(guān)閉關(guān)閉”的的多毛癥基因現(xiàn)在又被多毛癥基因現(xiàn)在又被“打開來了打開來了”。n“狼人綜合征狼人綜合征”非常罕見，非常罕見，患

21、病概率只有患病概率只有100億分億分之一，且沒有根治辦法之一，且沒有根治辦法。 56二、染色體畸變二、染色體畸變(chromosome aberration)(chromosome aberration)57染色體結(jié)構(gòu)異常（畸變?nèi)旧w結(jié)構(gòu)異常（畸變）（）（structural chromosome aberration)：是指由于染色是指由于染色體或染色單體體或染色單體斷裂斷裂，造成染色體或染色，造成染色體或染色單體單體缺失或引起各種重排缺失或引起各種重排，從而出現(xiàn)染，從而出現(xiàn)染色體結(jié)構(gòu)異常。色體結(jié)構(gòu)異常。q斷裂劑：斷裂劑：凡能引起凡能引起染色體斷裂染色體斷裂的物質(zhì)。的物質(zhì)。58染色體畸變又可

22、分為染色體畸變又可分為染色體畸變（染色體畸變（chromosome-type aberrations)：指染色體中指染色體中兩條染色單兩條染色單體同一位點(diǎn)受損體同一位點(diǎn)受損后所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)異常后所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)異常染色單體畸變（染色單體畸變（chromatid-type aberrations)：指畸變涉及復(fù)制染色體指畸變涉及復(fù)制染色體中兩條染色單體中的中兩條染色單體中的一條一條59染色體結(jié)構(gòu)異常的類型染色體結(jié)構(gòu)異常的類型類型：類型：缺失缺失重復(fù)重復(fù)倒位倒位易位易位60(1) 缺失（缺失（deletion)：染色體上丟失了一個(gè)片段。一個(gè)染色體發(fā)生一次或多次斷裂而不重接，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)或一個(gè)染色體發(fā)生一

23、次或多次斷裂而不重接，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)多個(gè)無著絲粒斷片無著絲粒斷片和和一個(gè)缺失了部分染色質(zhì)并帶有著絲粒一個(gè)缺失了部分染色質(zhì)并帶有著絲粒的異常染色體。的異常染色體。61(2) 重復(fù)：重復(fù)：在一套染色體里，一個(gè)染色體片段出現(xiàn)不止一次。62(3) 倒位倒位(inversion)：一個(gè)染色體片段被顛倒了。倒轉(zhuǎn)倒轉(zhuǎn)180 再重接再重接臂間倒位：如果顛倒的片段包括著絲點(diǎn)，稱為臂間倒位；臂內(nèi)倒位：如不包括著絲點(diǎn)，稱為臂內(nèi)倒位。 染色體的臂間倒位染色體的臂間倒位 63(4) 易位易位(translocation)：從某個(gè)染色體斷下的節(jié)從某個(gè)染色體斷下的節(jié)段接到另一染色體上稱為易位。段接到另一染色體上稱為易位

24、。相互易位相互易位64n染色體結(jié)構(gòu)異常是染色體或染色單染色體結(jié)構(gòu)異常是染色體或染色單體體斷裂斷裂所致。所致。n當(dāng)斷端不發(fā)生重接或雖重接而不在當(dāng)斷端不發(fā)生重接或雖重接而不在原處，即可出現(xiàn)原處，即可出現(xiàn)染色體結(jié)構(gòu)異常染色體結(jié)構(gòu)異常。65三、染色體數(shù)目異常三、染色體數(shù)目異常Normal human Karyotype: 46,XY66動(dòng)物正常體細(xì)胞染色體數(shù)目動(dòng)物正常體細(xì)胞染色體數(shù)目2n為標(biāo)準(zhǔn)，為標(biāo)準(zhǔn)，為為二倍體。染色體數(shù)目二倍體。染色體數(shù)目異?？杀憩F(xiàn)為異常可表現(xiàn)為整整倍性畸變倍性畸變和和非整倍性畸變非整倍性畸變。整倍性畸變可能出現(xiàn)整倍性畸變可能出現(xiàn)單倍體、三倍體或單倍體、三倍體或四倍體四倍體。超過二

25、倍體的整倍性畸變也統(tǒng)。超過二倍體的整倍性畸變也統(tǒng)稱為多倍體。非整倍性畸變系指比二倍稱為多倍體。非整倍性畸變系指比二倍體多或少一條或多條染色體體多或少一條或多條染色體(2n+1, 2n-1)。67整倍性畸變68非整倍性畸變69缺體缺體是指缺少一對同源染色體；是指缺少一對同源染色體；單體或三體單體或三體系指某一對同源染色體相應(yīng)系指某一對同源染色體相應(yīng)地少或多一個(gè)地少或多一個(gè)四體則指其比同源染色體多一對。四體則指其比同源染色體多一對。人類中常見有三種三體：人類中常見有三種三體： （1 1）21-21-三體，即三體，即DownDown氏綜合征；氏綜合征； （2 2）18-18-三體，即三體，即Edwa

26、rdEdward綜合征綜合征 （3 3）13-13-三體，即三體，即PatauPatau綜合征。綜合征。 70患兒具明顯的特殊面容體征：患兒具明顯的特殊面容體征：眼距寬，鼻根低平，眼裂小，眼距寬，鼻根低平，眼裂小，眼外側(cè)上斜，有內(nèi)眥贅皮，外眼外側(cè)上斜，有內(nèi)眥贅皮，外耳小，舌胖，常伸出口外，流耳小，舌胖，常伸出口外，流涎多。涎多。 3.男性唐氏嬰兒長大至青春期，也不會(huì)有生育能力。4. 易患各種感染，如存活至成人期，則常在30歲以后即出現(xiàn)老年性癡呆癥狀。71n突出的面部特征包括枕突出的面部特征包括枕骨突出，外耳旋轉(zhuǎn)有畸骨突出，外耳旋轉(zhuǎn)有畸形，眼裂短，嘴巴小形，眼裂短，嘴巴小 n橈骨發(fā)育不全，半椎骨

27、，橈骨發(fā)育不全，半椎骨，手握拳呈手指交錯(cuò)，并手握拳呈手指交錯(cuò)，并指指(趾趾) 72突變的類型突變的類型突突 變變基因突變基因突變?nèi)旧w數(shù)目變化染色體數(shù)目變化堿基置換堿基置換移碼突變移碼突變密碼子插入或丟失密碼子插入或丟失轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 換換顛顛 換換堿基插入堿基插入堿基丟失堿基丟失非整倍體非整倍體多倍性多倍性染色體畸變?nèi)旧w畸變?nèi)笔笔?、斷片斷片重?復(fù)復(fù)倒倒 位位易易 位位73第三節(jié)第三節(jié) 化學(xué)毒物致突變作用的化學(xué)毒物致突變作用的機(jī)制及后果機(jī)制及后果74（一）堿基損傷（一）堿基損傷1.堿基錯(cuò)配堿基錯(cuò)配烷化劑烷化劑(alkylating agent):是指對是指對DNA和和蛋白質(zhì)具有強(qiáng)烈烷化作用的物質(zhì)蛋

28、白質(zhì)具有強(qiáng)烈烷化作用的物質(zhì)一般情況下甲基化乙基化高碳烷基化一般情況下甲基化乙基化高碳烷基化烷化劑所致甲基化易產(chǎn)生堿基錯(cuò)配烷化劑所致甲基化易產(chǎn)生堿基錯(cuò)配一、引起突變的一、引起突變的DNA變化變化75目前認(rèn)為最常受到烷化的是目前認(rèn)為最常受到烷化的是鳥嘌呤的鳥嘌呤的N7位，其次是位，其次是O6位位腺嘌呤的腺嘌呤的N1、N3和和N7也易烷化也易烷化腺嘌呤腺嘌呤 鳥嘌呤鳥嘌呤 胸腺嘧啶胸腺嘧啶 胞嘧啶胞嘧啶 7677AP位點(diǎn)（位點(diǎn)（apurinic or apyrimidinic site)：是指丟失堿基的是指丟失堿基的DNA留下了一個(gè)無嘌呤留下了一個(gè)無嘌呤或無嘧啶的位點(diǎn)或無嘧啶的位點(diǎn)78嵌入劑（嵌入劑

29、（intercalating agent)：指能以指能以靜電吸附形式靜電吸附形式嵌入嵌入DNA單鏈的堿基之間或單鏈的堿基之間或DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的相鄰多核苷酸雙螺旋結(jié)構(gòu)的相鄰多核苷酸鏈之間的物質(zhì)鏈之間的物質(zhì)常見的嵌入物常見的嵌入物：多環(huán)芳烴的環(huán)氧化物多環(huán)芳烴的環(huán)氧化物，吖啶（吖啶（dng）類類化化合物，合物，聯(lián)苯胺聯(lián)苯胺等。其共同的結(jié)構(gòu)特征為：平面多環(huán)狀結(jié)構(gòu)，等。其共同的結(jié)構(gòu)特征為：平面多環(huán)狀結(jié)構(gòu)，一般是三個(gè)環(huán)，長度極為相似約一般是三個(gè)環(huán)，長度極為相似約 6.8。2.平面大分子嵌入平面大分子嵌入DNA鏈鏈3.479AGGATCCT解解 鏈鏈AGGAAGGAAGGATCACT插入一個(gè)插入一個(gè)堿基堿

30、基嵌 入嵌嵌 入入AGGA模板鏈模板鏈嵌 入嵌嵌 入入AGGATCT缺失一個(gè)缺失一個(gè)堿基堿基編碼鏈編碼鏈80有些化學(xué)物的結(jié)構(gòu)與堿基非常相似，稱有些化學(xué)物的結(jié)構(gòu)與堿基非常相似，稱堿基類似物堿基類似物它們能在它們能在S期中可與天然堿基競爭，并期中可與天然堿基競爭，并取代其位置取代其位置例如例如5-溴脫氧尿嘧啶核苷能取代胸腺嘧啶；溴脫氧尿嘧啶核苷能取代胸腺嘧啶；2-氨基嘌呤氨基嘌呤(2-AP）能取代鳥嘌呤）能取代鳥嘌呤3.堿基類似物取代堿基類似物取代 AT A5BU81化學(xué)物可對堿基產(chǎn)生化學(xué)物可對堿基產(chǎn)生氧化作用氧化作用，從而破壞，從而破壞或改變堿基的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而引起鏈斷裂；或改變堿基的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而引起

31、鏈斷裂；有些化學(xué)物質(zhì)可在體內(nèi)形成有些化學(xué)物質(zhì)可在體內(nèi)形成有機(jī)過氧化物有機(jī)過氧化物或自由基或自由基，如甲醛、氨基甲酸乙酯和乙氧，如甲醛、氨基甲酸乙酯和乙氧咖啡堿等，可咖啡堿等，可間接使嘌呤的化學(xué)結(jié)構(gòu)破壞間接使嘌呤的化學(xué)結(jié)構(gòu)破壞，容易出現(xiàn)容易出現(xiàn)DNA鏈斷裂。鏈斷裂。4.堿基的化學(xué)結(jié)構(gòu)的改變或破壞堿基的化學(xué)結(jié)構(gòu)的改變或破壞82（二）（二）DNA鏈?zhǔn)軗p鏈?zhǔn)軗p1.二聚體的形成：二聚體的形成：紫外線紫外線 環(huán)丁烷嘧環(huán)丁烷嘧啶和啶和 4-6光產(chǎn)物光產(chǎn)物 阻止阻止DNA復(fù)制復(fù)制 引起細(xì)胞死亡引起細(xì)胞死亡83活性化學(xué)物質(zhì)與細(xì)胞活性化學(xué)物質(zhì)與細(xì)胞 大分子之間通過大分子之間通過共價(jià)鍵形成的穩(wěn)定復(fù)合物如生物毒素、共

32、價(jià)鍵形成的穩(wěn)定復(fù)合物如生物毒素、多環(huán)芳烴和芳香胺類致癌物可使多環(huán)芳烴和芳香胺類致癌物可使DNA形形成成大加合物大加合物，使，使DNA的立體構(gòu)象發(fā)生明的立體構(gòu)象發(fā)生明顯變化，阻斷受損部位的半保留復(fù)制和顯變化，阻斷受損部位的半保留復(fù)制和轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄2.DNA加合物形成加合物形成844.DNA-蛋白質(zhì)交聯(lián)（蛋白質(zhì)交聯(lián)（DNA-protein crosslinks，DPC） ：如亞硝酸、絲如亞硝酸、絲裂霉素裂霉素C、氮和硫的芥子氣以及各種鉑的、氮和硫的芥子氣以及各種鉑的衍生物衍生物3.DNA-DNA交聯(lián)（交聯(lián)（DNA-DNA crosslinks，DDC）：）：DNA分子上一條鏈的堿基與互補(bǔ)分子上一條鏈的

33、堿基與互補(bǔ)鏈上的相應(yīng)堿基形成共價(jià)連接鏈上的相應(yīng)堿基形成共價(jià)連接85二、引起突變的細(xì)胞分裂過程改變二、引起突變的細(xì)胞分裂過程改變a是中心粒，b是紡錘絲，c是染色體，d是著絲點(diǎn)。紡錘絲把著絲點(diǎn)（內(nèi)部已經(jīng)一分為二）拉開，復(fù)制過的染色體就一分為二了。 86一些化學(xué)物能作用于紡錘體，中心一些化學(xué)物能作用于紡錘體，中心?；蚱渌藘?nèi)細(xì)胞器，?；蚱渌藘?nèi)細(xì)胞器，從而干擾有從而干擾有絲分裂過程絲分裂過程誘發(fā)這種作用的物質(zhì)稱為有絲分裂誘發(fā)這種作用的物質(zhì)稱為有絲分裂毒物，又稱毒物，又稱干擾劑干擾劑87秋水仙堿秋水仙堿是典型的引起細(xì)胞分裂是典型的引起細(xì)胞分裂完全完全抑制抑制的物質(zhì)，因此這種效應(yīng)又的物質(zhì)，因此這種效應(yīng)又

34、稱秋水稱秋水仙堿效應(yīng)或細(xì)胞有絲分裂。仙堿效應(yīng)或細(xì)胞有絲分裂。有些干擾劑僅使細(xì)胞群體的有些干擾劑僅使細(xì)胞群體的有絲分裂有絲分裂數(shù)減少數(shù)減少，被稱之為抗有絲分裂劑。，被稱之為抗有絲分裂劑。88引起非整倍性的原因引起非整倍性的原因不分離（不分離（nondisjunction)一種是同源染色體在第一次減數(shù)分裂中聯(lián)一種是同源染色體在第一次減數(shù)分裂中聯(lián)會(huì)復(fù)合中不分離（可能聯(lián)會(huì)復(fù)合體受損）會(huì)復(fù)合中不分離（可能聯(lián)會(huì)復(fù)合體受損）另一種是姊妹染色單體在有絲中或第二次另一種是姊妹染色單體在有絲中或第二次減數(shù)分裂中因著絲粒受損未縱裂而不分離減數(shù)分裂中因著絲粒受損未縱裂而不分離89不分裂的結(jié)果是紡錘體的一極接受了同源或

35、不分裂的結(jié)果是紡錘體的一極接受了同源或兩個(gè)染色單體，而另一極則沒有。兩個(gè)染色單體，而另一極則沒有。90只有一條染色體或一對染色體不分離，在子細(xì)胞中將多出一條只有一條染色體或一對染色體不分離，在子細(xì)胞中將多出一條或一對染色體，而在另一個(gè)子細(xì)胞中將少一條或一對梁色體?；蛞粚θ旧w，而在另一個(gè)子細(xì)胞中將少一條或一對梁色體。91染色體丟失（染色體丟失（chromosome loss)紡綞紡綞體形成的不完全障礙或著絲粒受損使體形成的不完全障礙或著絲粒受損使細(xì)胞分裂過程中個(gè)別染色體行動(dòng)滯后細(xì)胞分裂過程中個(gè)別染色體行動(dòng)滯后沒有進(jìn)入子細(xì)胞核沒有進(jìn)入子細(xì)胞核聯(lián)會(huì)復(fù)合體形成障礙和第一次減數(shù)分聯(lián)會(huì)復(fù)合體形成障礙和第

36、一次減數(shù)分裂時(shí)著絲粒早熟分離而產(chǎn)生非整倍性裂時(shí)著絲粒早熟分離而產(chǎn)生非整倍性92引起整倍體的原因引起整倍體的原因核內(nèi)復(fù)制（核內(nèi)復(fù)制（endoreduplication)第一次有絲分裂染色體及其著絲粒雖已完第一次有絲分裂染色體及其著絲粒雖已完成正常復(fù)制，但紡綞體形成受到完全的障成正常復(fù)制，但紡綞體形成受到完全的障礙，全部姊妹染色單體不能分開，細(xì)胞也礙，全部姊妹染色單體不能分開，細(xì)胞也不能進(jìn)行分裂，形成間期四倍體細(xì)胞核不能進(jìn)行分裂，形成間期四倍體細(xì)胞核第二次有絲分裂：恢復(fù)正常的復(fù)制和分開，第二次有絲分裂：恢復(fù)正常的復(fù)制和分開，中期便可見每四條染色單體整齊排列的現(xiàn)象中期便可見每四條染色單體整齊排列的現(xiàn)

37、象931、在細(xì)胞增殖過程，細(xì)胞周期正常染色體復(fù)制，但在接下、在細(xì)胞增殖過程，細(xì)胞周期正常染色體復(fù)制，但在接下來的有絲分裂期，染色體分裂時(shí)，染色單體不能分離，產(chǎn)生來的有絲分裂期，染色體分裂時(shí)，染色單體不能分離，產(chǎn)生一個(gè)一個(gè)4倍體細(xì)胞。倍體細(xì)胞。942、由于接受分裂錯(cuò)誤，配子為、由于接受分裂錯(cuò)誤，配子為2倍體，而不是倍體，而不是單倍體，所以會(huì)產(chǎn)生一個(gè)多倍體的受精卵。單倍體，所以會(huì)產(chǎn)生一個(gè)多倍體的受精卵。95n非整倍體和多倍體是由于非整倍體和多倍體是由于染色體分離異常而產(chǎn)生的染色體分離異常而產(chǎn)生的96(二）不以二）不以DNA為靶的損傷機(jī)制為靶的損傷機(jī)制1.對對DNA合成和修復(fù)有關(guān)的酶系統(tǒng)的作用合成和

38、修復(fù)有關(guān)的酶系統(tǒng)的作用一些氨基酸類似物可使與一些氨基酸類似物可使與DNA合成有關(guān)的合成有關(guān)的酶系統(tǒng)遭受破壞從而誘發(fā)突變，脫氧核糖酶系統(tǒng)遭受破壞從而誘發(fā)突變，脫氧核糖核苷三磷酸在核苷三磷酸在DNA合成時(shí)的不平衡也可誘合成時(shí)的不平衡也可誘發(fā)突變發(fā)突變鈹和錳除可直接與鈹和錳除可直接與DNA相互作用外，還可相互作用外，還可與酶促防錯(cuò)修復(fù)系統(tǒng)相作用而產(chǎn)生突變與酶促防錯(cuò)修復(fù)系統(tǒng)相作用而產(chǎn)生突變 972.對紡綞體的毒作用對紡綞體的毒作用與微管蛋白二聚體結(jié)合與微管蛋白二聚體結(jié)合與微管上的巰基結(jié)合與微管上的巰基結(jié)合破壞已組裝的微管破壞已組裝的微管妨礙中心粒移動(dòng)妨礙中心粒移動(dòng)其他作用其他作用98四、突變的后果四、

39、突變的后果q突變的后果取決于化學(xué)毒物所作用的靶突變的后果取決于化學(xué)毒物所作用的靶細(xì)胞細(xì)胞體細(xì)胞：體細(xì)胞：其影響僅能在直接接觸該物質(zhì)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，不可能遺傳到的個(gè)體身體上表現(xiàn)出來，不可能遺傳到下一代（腫瘤）下一代（腫瘤）生殖細(xì)胞：生殖細(xì)胞：其影響有可能遺傳到下一代其影響有可能遺傳到下一代 （遺傳性疾?。ㄟz傳性疾?。?9DNA損傷損傷修復(fù)的效率修復(fù)的效率體細(xì)胞突變體細(xì)胞突變生殖細(xì)胞突變生殖細(xì)胞突變良性良性腫瘤腫瘤惡性惡性轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化細(xì)胞細(xì)胞衰老衰老未分化未分化的胚胎的胚胎細(xì)胞細(xì)胞分化的分化的胚胎細(xì)胚胎細(xì)胞受損胞受損顯性顯性致死致死隱性隱性致死致死存活存活突變突變動(dòng)脈

40、動(dòng)脈硬化硬化未知未知疾病疾病癌癌變變老老化化出生缺出生缺陷（流陷（流產(chǎn)產(chǎn)/死胎）死胎）癌變癌變出生缺出生缺陷（功陷（功能或結(jié)能或結(jié)構(gòu)畸形）構(gòu)畸形）流產(chǎn)流產(chǎn)死產(chǎn)死產(chǎn)出生出生缺陷缺陷基因基因負(fù)荷負(fù)荷先天性疾病先天性疾病化學(xué)物和遺傳危害示意圖化學(xué)物和遺傳危害示意圖100（1）致死性突變：）致死性突變：顯性致死：顯性致死：精子不能受精，或精子不能受精，或 隱性致死：隱性致死：1.生殖細(xì)胞突變的后果生殖細(xì)胞突變的后果101（2）非致死性突變（可遺傳的改變）非致死性突變（可遺傳的改變）先天畸形等遺傳性疾病先天畸形等遺傳性疾病遺傳易感性改變遺傳易感性改變致死性突變將導(dǎo)致死胎，它影響后代的數(shù)量而非質(zhì)量。致死性

41、突變將導(dǎo)致死胎，它影響后代的數(shù)量而非質(zhì)量。非致死性突變主要影響后代的質(zhì)量。非致死性突變主要影響后代的質(zhì)量。102生物個(gè)體生殖細(xì)胞發(fā)生突變或染色體畸生物個(gè)體生殖細(xì)胞發(fā)生突變或染色體畸變后，有些可能會(huì)在世代傳遞、選擇過變后，有些可能會(huì)在世代傳遞、選擇過程中在人群中固定下來，增加人類的遺程中在人群中固定下來，增加人類的遺傳負(fù)荷傳負(fù)荷遺傳負(fù)荷（遺傳負(fù)荷（genetic load)：指人群中每個(gè)指人群中每個(gè)個(gè)體所攜帶有害基因或致死基因的平均個(gè)體所攜帶有害基因或致死基因的平均水平水平 103（1）癌變：）癌變：體細(xì)胞突變是細(xì)胞癌變體細(xì)胞突變是細(xì)胞癌變的重要基礎(chǔ)，在許多腫瘤中，都可的重要基礎(chǔ)，在許多腫瘤中，

42、都可觀察到癌基因的活化和抑癌基因的觀察到癌基因的活化和抑癌基因的失活，并存在缺失、易位、倒位等失活，并存在缺失、易位、倒位等染色體畸變?nèi)旧w畸變2.體細(xì)胞突變的后果體細(xì)胞突變的后果104105（2）致畸胎：）致畸胎：致突變物可透過胎盤致突變物可透過胎盤作用于胚胎體細(xì)胞引起畸胎，所以致作用于胚胎體細(xì)胞引起畸胎，所以致畸作用不完全是親代生殖細(xì)胞突變的畸作用不完全是親代生殖細(xì)胞突變的后果后果（3）其他不良后果：）其他不良后果：動(dòng)脈粥樣硬化、動(dòng)脈粥樣硬化、衰老衰老 106第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)體對致突變作用的影響機(jī)體對致突變作用的影響107DNA執(zhí)行高保真的復(fù)制執(zhí)行高保真的復(fù)制 修復(fù)修復(fù)DNA損傷損傷 v損

43、傷耐受機(jī)制損傷耐受機(jī)制:是指是指DNA遺傳可繞過遺傳可繞過那些阻止那些阻止DNA復(fù)制的復(fù)制的DNA損傷機(jī)制損傷機(jī)制v修復(fù)機(jī)制：直接修復(fù)和切除修復(fù)修復(fù)機(jī)制：直接修復(fù)和切除修復(fù)遺傳信息代遺傳信息代代相傳，并代相傳，并且高度保真且高度保真 108DNA損傷、修復(fù)及后果損傷、修復(fù)及后果109一、一、DNA損傷的修復(fù)損傷的修復(fù)(直接修復(fù)直接修復(fù))1.光復(fù)活（光復(fù)活（photoreactivation)：修復(fù)紫外修復(fù)紫外線損傷產(chǎn)生的胸腺嘧啶二聚體，廣泛存線損傷產(chǎn)生的胸腺嘧啶二聚體，廣泛存在原核和真核生物體內(nèi)在原核和真核生物體內(nèi)(光裂合酶光裂合酶)2.“適應(yīng)性適應(yīng)性”反應(yīng)：反應(yīng)：主要是主要是O6-甲基鳥嘌呤

44、甲基鳥嘌呤-DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（甲基轉(zhuǎn)移酶（MGMT)修復(fù)鳥嘌修復(fù)鳥嘌呤呤O6位的烷基化損傷。位的烷基化損傷。110（1）識(shí)別：）識(shí)別：糖基化酶識(shí)別異常的堿基，隨糖基化酶識(shí)別異常的堿基，隨后使異常嘌呤的后使異常嘌呤的N-9位或異常嘧啶的位或異常嘧啶的N-3位與脫氧核糖之間的鍵發(fā)生水解，形成位與脫氧核糖之間的鍵發(fā)生水解，形成無嘌呤或嘧啶的位點(diǎn)（無嘌呤或嘧啶的位點(diǎn)（apurinic-apyrimidinic site, AP位點(diǎn)）。位點(diǎn)）。3.切除修復(fù)切除修復(fù)111（2）插入酶將正確堿基插入）插入酶將正確堿基插入AP位點(diǎn)位點(diǎn)（3）DNA聚合酶合成聚合酶合成DNA片段，填補(bǔ)片段，填補(bǔ)空缺空缺（4）DN

45、A連接酶將新合成的補(bǔ)片接上連接酶將新合成的補(bǔ)片接上112113切除修復(fù)分為：切除修復(fù)分為：堿基切除修復(fù)（堿基切除修復(fù)（BER)：核苷酸切除修復(fù)（核苷酸切除修復(fù)（NER)：總基因組修復(fù)總基因組修復(fù)（GGR)；轉(zhuǎn)錄偶聯(lián)修復(fù)（；轉(zhuǎn)錄偶聯(lián)修復(fù)（TCR)錯(cuò)配修復(fù)（錯(cuò)配修復(fù)（mismatch repair，MMR)：識(shí)別并切除錯(cuò)配的堿基對，如識(shí)別并切除錯(cuò)配的堿基對，如G:T和和A:C1141151161174.DNA雙鏈斷雙鏈斷裂修復(fù)裂修復(fù)同源重組修復(fù)同源重組修復(fù)（homology recombination，HR) 非同源末端連非同源末端連接接(non-homology end joining，NHEJ

46、)118易錯(cuò)修復(fù)（易錯(cuò)修復(fù)（error-prone repair)：是指突是指突變作為修復(fù)的結(jié)果或作為損傷旁路發(fā)變作為修復(fù)的結(jié)果或作為損傷旁路發(fā)生的生的DNA修復(fù)修復(fù)光復(fù)活、適應(yīng)性修復(fù)和切除修復(fù)傾向光復(fù)活、適應(yīng)性修復(fù)和切除修復(fù)傾向于無誤修復(fù)于無誤修復(fù)雙鏈斷裂修復(fù)就是易錯(cuò)修復(fù)雙鏈斷裂修復(fù)就是易錯(cuò)修復(fù)1191.DNA損傷不僅可因外源性因素所致，損傷不僅可因外源性因素所致，也可因內(nèi)源性因素所致也可因內(nèi)源性因素所致2.不同類型不同類型DNA損傷通過不同的損傷通過不同的DNA修復(fù)途徑修復(fù)修復(fù)途徑修復(fù)DNA損傷修復(fù)的一般特點(diǎn)損傷修復(fù)的一般特點(diǎn)1203.不同類型不同類型DNA損傷修復(fù)速度是不同的損傷修復(fù)速度

47、是不同的4.DNA損傷修復(fù)機(jī)制有些是基本的，有些損傷修復(fù)機(jī)制有些是基本的，有些是可誘導(dǎo)的是可誘導(dǎo)的5.DNA損傷修復(fù)功能存在物種和個(gè)體差異損傷修復(fù)功能存在物種和個(gè)體差異121突變模式：突變模式：DNA損傷損傷-修復(fù)修復(fù)-突變突變?nèi)魏稳魏蜠NA損傷，只要修復(fù)無誤，突變損傷，只要修復(fù)無誤，突變就不會(huì)發(fā)生，如果修復(fù)錯(cuò)誤或未經(jīng)修就不會(huì)發(fā)生，如果修復(fù)錯(cuò)誤或未經(jīng)修復(fù)，損傷就固定下來，于是發(fā)生突變復(fù)，損傷就固定下來，于是發(fā)生突變122遺傳毒物遺傳毒物終致突變物終致突變物+DNA解毒解毒 加合物加合物DNA損傷損傷修復(fù)修復(fù)無錯(cuò)無錯(cuò)易錯(cuò)修復(fù)易錯(cuò)修復(fù)復(fù)制后修復(fù)復(fù)制后修復(fù)細(xì)胞死亡、細(xì)胞死亡、靜止?fàn)顟B(tài)靜止?fàn)顟B(tài)的細(xì)胞的

48、細(xì)胞DNA復(fù)制復(fù)制加合的堿加合的堿基錯(cuò)配基錯(cuò)配損傷正在復(fù)損傷正在復(fù)制的制的DNA 突突 變變細(xì)胞細(xì)胞存活存活細(xì)胞細(xì)胞存活存活123第五節(jié)第五節(jié) 觀察化學(xué)毒物致突變作用觀察化學(xué)毒物致突變作用 的基本方法的基本方法124致突變試驗(yàn)的應(yīng)用致突變試驗(yàn)的應(yīng)用n中國預(yù)防醫(yī)學(xué)博士張學(xué)明中國預(yù)防醫(yī)學(xué)博士張學(xué)明:煎炸魚煎炸魚中合有強(qiáng)致癌物中合有強(qiáng)致癌物雜環(huán)胺。雜環(huán)胺。n雜環(huán)胺的形成量主要受煎炸、烤的雜環(huán)胺的形成量主要受煎炸、烤的溫度影響，其次是煎烤時(shí)間。煎炸溫度影響，其次是煎烤時(shí)間。煎炸溫度小于溫度小于，雜環(huán)胺的形成，雜環(huán)胺的形成量就很少；如果煎炸溫度超過量就很少；如果煎炸溫度超過，煎炸時(shí)間少于分鐘，雜環(huán)，煎炸

49、時(shí)間少于分鐘，雜環(huán)胺的形成量也很少；在煎炸的魚外胺的形成量也很少；在煎炸的魚外面掛上一層淀粉糊再炸，也能預(yù)防面掛上一層淀粉糊再炸，也能預(yù)防雜環(huán)胺形成。雜環(huán)胺形成。n美國加州科研人員發(fā)現(xiàn)，高溫烹調(diào)美國加州科研人員發(fā)現(xiàn)，高溫烹調(diào)或油炸的肉食中合有突變源，對經(jīng)或油炸的肉食中合有突變源，對經(jīng)過高溫烹調(diào)的牛肉、雞、魚等進(jìn)行過高溫烹調(diào)的牛肉、雞、魚等進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果測出種致癌化合物，檢驗(yàn)，結(jié)果測出種致癌化合物，這次研究證實(shí)，突變源不是由于炭這次研究證實(shí)，突變源不是由于炭火等熱源將肉燒糊所致，而是肉食火等熱源將肉燒糊所致，而是肉食本身成分在加溫本身成分在加溫以上時(shí)的以上時(shí)的產(chǎn)物。產(chǎn)物。125（1）檢測外源化學(xué)

50、物的致突變性，預(yù)）檢測外源化學(xué)物的致突變性，預(yù)測其對哺乳動(dòng)物和人的致癌性測其對哺乳動(dòng)物和人的致癌性（2）檢測外源化學(xué)物對哺乳動(dòng)物生殖）檢測外源化學(xué)物對哺乳動(dòng)物生殖細(xì)胞的遺傳毒性，預(yù)測其對人類的遺細(xì)胞的遺傳毒性，預(yù)測其對人類的遺傳危險(xiǎn)性傳危險(xiǎn)性致突變試驗(yàn)的目的致突變試驗(yàn)的目的126一、觀察項(xiàng)目的選擇一、觀察項(xiàng)目的選擇1.觀察效應(yīng)終點(diǎn)的類型：觀察效應(yīng)終點(diǎn)的類型：（1）DNA完整性改變完整性改變（2）DNA重排或交換重排或交換（3）DNA堿基序列改變（基因突變）堿基序列改變（基因突變）（4）染色體完整性改變（染色體畸變）染色體完整性改變（染色體畸變）（5）染色體分離改變（非整倍體和多倍體）染色體分離

51、改變（非整倍體和多倍體）127試驗(yàn)組應(yīng)包括每一類型的遺傳學(xué)終點(diǎn)，試驗(yàn)組應(yīng)包括每一類型的遺傳學(xué)終點(diǎn)，如細(xì)胞回復(fù)突變試驗(yàn)、微核試驗(yàn)、細(xì)菌如細(xì)胞回復(fù)突變試驗(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修復(fù)試驗(yàn)和體外姐妹染色單體交換試驗(yàn)（試驗(yàn)（SCE)，這一組試驗(yàn)包括主要類型，這一組試驗(yàn)包括主要類型遺傳學(xué)終點(diǎn)遺傳學(xué)終點(diǎn)2.試驗(yàn)組合的原則試驗(yàn)組合的原則128試驗(yàn)組應(yīng)包括體內(nèi)試驗(yàn)與體外試驗(yàn)，體試驗(yàn)組應(yīng)包括體內(nèi)試驗(yàn)與體外試驗(yàn)，體外試驗(yàn)（外試驗(yàn)（+S9和和-S9)和體內(nèi)試驗(yàn)細(xì)胞突變和體內(nèi)試驗(yàn)細(xì)胞突變試驗(yàn)為陽性者有必要進(jìn)行生殖細(xì)胞突變試驗(yàn)為陽性者有必要進(jìn)行生殖細(xì)胞突變試驗(yàn)試驗(yàn)試驗(yàn)組中的指示生物應(yīng)包括幾個(gè)

52、進(jìn)化階試驗(yàn)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)胞兩段，至少要包括原核細(xì)胞與真核細(xì)胞兩個(gè)系統(tǒng)個(gè)系統(tǒng)129二、常用的致突變試驗(yàn)二、常用的致突變試驗(yàn)1.鼠傷寒沙門氏菌回復(fù)突變試驗(yàn)鼠傷寒沙門氏菌回復(fù)突變試驗(yàn)（Ames試驗(yàn)）試驗(yàn)）v原理：原理：檢測受試物誘發(fā)鼠傷寒沙門檢測受試物誘發(fā)鼠傷寒沙門氏菌組氨酸營養(yǎng)缺陷型突變株氏菌組氨酸營養(yǎng)缺陷型突變株(his-)回復(fù)突變成野生型回復(fù)突變成野生型(his+)的能力的能力130組氨酸突變菌組氨酸突變菌(his-) ：在不含組氨酸在不含組氨酸的最低營養(yǎng)平皿上不能生長的最低營養(yǎng)平皿上不能生長回復(fù)突變成野生型回復(fù)突變成野生型(his+)：可在不含可

53、在不含組氨酸的最低營養(yǎng)平皿上生長組氨酸的最低營養(yǎng)平皿上生長131132133標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)菌株有四種：標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)菌株有四種：TA97和和TA98檢檢測移碼突變、測移碼突變、TA100檢測堿基置換突變、檢測堿基置換突變、TA102對醛、過氧化物及對醛、過氧化物及DNA交聯(lián)劑較交聯(lián)劑較敏感敏感這四個(gè)試驗(yàn)菌株除了含有這四個(gè)試驗(yàn)菌株除了含有his-突變，突變，還有一些附加突變，以提高敏感性還有一些附加突變，以提高敏感性134只要在一種試驗(yàn)菌株得到陽性結(jié)果，即只要在一種試驗(yàn)菌株得到陽性結(jié)果，即認(rèn)為受試物是致突變物認(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

54、非致突變物認(rèn)為受試物是非致突變物結(jié)果判斷結(jié)果判斷135v不加不加S9混合液得到陽性結(jié)果，說明受混合液得到陽性結(jié)果，說明受試物是直接致突變物試物是直接致突變物v加加S9混合液才得到陽性結(jié)果，說明該混合液才得到陽性結(jié)果，說明該受試物是間接致突變物受試物是間接致突變物1362.微核試驗(yàn)（微核試驗(yàn)（micronucleus test，MNT)v微核（微核（micronucleus):是指染色體是指染色體無著絲點(diǎn)斷片或因紡錘體受損傷而無著絲點(diǎn)斷片或因紡錘體受損傷而丟失的整個(gè)染色體在細(xì)胞分裂的后丟失的整個(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)，成為一期仍留在子細(xì)胞的胞質(zhì)內(nèi)，成為一個(gè)或幾個(gè)規(guī)則的次核個(gè)或

55、幾個(gè)規(guī)則的次核137138 正常細(xì)胞、微核細(xì)胞正常細(xì)胞、微核細(xì)胞 139 正常細(xì)胞、微核細(xì)胞和核異常細(xì)胞正常細(xì)胞、微核細(xì)胞和核異常細(xì)胞 指示正常細(xì)胞；指示正常細(xì)胞； 指示微核細(xì)胞；指示微核細(xì)胞； 指示核異常細(xì)胞指示核異常細(xì)胞 （2.5100） 140常用嚙齒類動(dòng)物常用嚙齒類動(dòng)物骨髓嗜多染紅細(xì)胞骨髓嗜多染紅細(xì)胞(PCE)做微核試驗(yàn)做微核試驗(yàn)PCE是紅細(xì)胞成熟的一個(gè)階段，此時(shí)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)，紅細(xì)胞的主核已排出，微核容易辯認(rèn)，PCE胞質(zhì)含胞質(zhì)含RNA染色與成熟紅細(xì)胞易染色與成熟紅細(xì)胞易于區(qū)別，故為骨髓微核試驗(yàn)的首選細(xì)于區(qū)別，故為骨髓微核試驗(yàn)的首選細(xì)胞群胞

56、群1413.單細(xì)胞凝膠電泳（單細(xì)胞凝膠電泳（single cell gel electrophoresis，SCGE)n在單細(xì)胞水平上定量檢測在單細(xì)胞水平上定量檢測DNA損傷損傷142n原理：原理：在電泳槽中，在電泳槽中，DNA斷片在電場斷片在電場的作用下，由細(xì)胞核中移出，并向陽的作用下，由細(xì)胞核中移出，并向陽極泳動(dòng)，經(jīng)熒光染色后見到細(xì)胞核和極泳動(dòng)，經(jīng)熒光染色后見到細(xì)胞核和移出的移出的DNA斷片，形成有如彗星一樣斷片，形成有如彗星一樣的彗星頭和彗星尾，故又稱的彗星頭和彗星尾，故又稱彗星試驗(yàn)彗星試驗(yàn)（comet test)143NaAsO2染毒染毒SCGE觀觀察細(xì)胞察細(xì)胞DNA損傷彗星圖損傷彗星

57、圖 0.0 mol/L 1.0 mol/L 2.5 mol/L 5.0 mol/L 10.0 mol/L 1444、染色體畸變分析染色體畸變分析chromosome aberration assayn觀察染色體形態(tài)結(jié)構(gòu)和數(shù)目改變，又稱細(xì)胞遺傳觀察染色體形態(tài)結(jié)構(gòu)和數(shù)目改變，又稱細(xì)胞遺傳學(xué)試驗(yàn)。學(xué)試驗(yàn)。n將觀察細(xì)胞停留在細(xì)胞分裂中期相，用顯微鏡檢將觀察細(xì)胞停留在細(xì)胞分裂中期相，用顯微鏡檢查染色體畸變和染色體分離異常。查染色體畸變和染色體分離異常。145人類染色體G顯帶示意圖 口訣：一禿二蛇三蝶飄四像鞭炮五黑腰六號(hào)似小白臉七上八下九兩條十號(hào)三深帶好十一低來十二高十三四五一個(gè)樣著色深帶一二一十六深帶連

58、著點(diǎn)十七深帶跑得遠(yuǎn)十八人小肚子大十九中間一點(diǎn)腰二十頭重腳輕二十一像葫蘆瓢二十二兩兩一點(diǎn)Y黑腳，X一擔(dān)挑146147常染色體異常常染色體異常148常染色體異常常染色體異常nDown syndromeDown syndrome (trisomy 21):(trisomy 21):先天愚型先天愚型或唐氏綜合征唐氏綜合征 149150nPatau syndrome (trisomy 13):serious eye, brain, circulatory defects as well as cleft palate. Children rarely live more than a few month

59、s. 151152nEdwards syndrome (trisomy 18):almost every organ system affected. Children with full Trisomy 18 generally do not live more than a few months. 153染色體結(jié)構(gòu)改變?nèi)旧w結(jié)構(gòu)改變154染色體結(jié)構(gòu)改變?nèi)旧w結(jié)構(gòu)改變nDeletion:cry of the cat A specific deletion of a small portion of chromosome 5; these children have severe mental

60、 retardation, a small head with unusual facial features, and a cry that sounds like a distressed cat. 155n一條染色體的兩條單體一條染色體的兩條單體在同一位置發(fā)生同源片在同一位置發(fā)生同源片段的變換，稱為姐妹染段的變換，稱為姐妹染色單體交換。由于交換色單體交換。由于交換是對等的，所以染色體是對等的，所以染色體的形成沒有改變，但用的形成沒有改變，但用特殊的培養(yǎng)液和處理方特殊的培養(yǎng)液和處理方法可以顯示出來法可以顯示出來 5、姐妹染色單體交換、姐妹染色單體交換Sister-chromatid exchang