毒理突變精品課件

1、關(guān)于毒理突變第一張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月遺傳與變異的普遍性突變：變異的原因之一， 起源于基因或染色體。分自發(fā)突變 spontaneous mutation 和誘發(fā)突變 induced mutation第一節(jié)、概 述第二張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2突變：自發(fā)突變和誘發(fā)突變 (induced mutation)20世紀(jì)60年代，產(chǎn)生了遺傳毒理學(xué)（genetic toxicology）：研究化學(xué)物質(zhì)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)，即是誘發(fā)突變帶來的危害。第一節(jié)、概 述第三張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月3致突變作用（muta

2、genesis）：外來因素引起細(xì)胞核中的遺傳物質(zhì)發(fā)生的可隨細(xì)胞分裂而傳遞的改變，這種突變的發(fā)生及過程稱為致突變作用。突變的概念第四張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月4遺傳毒性（ genetic toxicity）：外界因素對基因組的損害能力，包括對基因組的毒作用引起的致突變性及其他各種不同的效應(yīng)。 致突變性（mutagenicity）指引起遺傳物質(zhì)發(fā)生突變的能力。在一個試驗群體中，突變率可以定量檢測。突變的概念第五張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月5致突變物（mutagen）誘變劑 （mutagen）遺傳毒物 （genotoxic agent） 能夠引起突變的物質(zhì)。突變的概念第

3、六張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月6一、基因突變二、染色體畸變?nèi)?、非整倍體和多倍體第一節(jié) 突變的類型第七張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月71. 借助光學(xué)顯微鏡可以觀察到的為 染色體畸變（結(jié)構(gòu)和數(shù)目）。2. 借助光學(xué)顯微鏡不能觀察到的稱基因突變。光學(xué)顯微鏡分辨率0.2m,4.7106 核苷對，由此可分為分子水平和細(xì)胞水平?；蛲蛔円喾Q點突變，通過表型或分子生物學(xué)手段觀察。突變可分為：第八張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月8某一堿基性能改變或脫落所致的突變。如錯誤配對正常A-T、G-C 轉(zhuǎn)換 transition： 嘌呤換嘌呤,嘧啶換嘧啶。顛換 transversion

4、:嘌呤換嘧啶,嘧啶換嘌呤。一、基因突變1.堿基置換(base substitution)第九張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月9發(fā)生一對或幾對（3對除外）的堿基減少或增加，從受損點開始讀碼框完全改變，形成錯誤密碼，轉(zhuǎn)譯為不正常的氨基酸。后果：一、基因突變2.移碼突變（frameshift mutation）：第十張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月10染色體畸變（chromosome aberration）染色體的結(jié)構(gòu)改變，需要在M期進(jìn)行觀察。 染色單體型畸變(chromatid-type aberration)染色體型畸變(chromosome-type aberration)

5、二、染色體畸變第十一張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月11染色體結(jié)構(gòu)的異常通常是染色體或染色單體斷裂所致。（break） 1.缺失（deletion）：染色體上丟失了一個 片段。2.重復(fù)（duplication）：在一套染色體里， 一個片段出現(xiàn)不止一次。二、染色體畸變第十二張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月123.倒位（inversion）：某一染色體兩次斷裂后，其中間段倒轉(zhuǎn)180度重接。臂間倒位 pericentric inversion 顛倒的片斷包括著絲點。臂內(nèi)倒位 paracentric inversion 顛倒的片斷不包括著絲點。二、染色體畸變第十三張，PPT共六十一

6、頁，創(chuàng)作于2022年6月134.易位（translocation）：從一對染色體斷 下的節(jié)段接到另一對染色體上稱為易位。相互易位：reciprocal translocation 兩個非同源染色體片斷的交換。非相互易位: non-reciprocal translocation 其中一個非同源染色體出現(xiàn)缺失。二、染色體畸變第十四張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月141.非整倍體（aneuploidy）：比二倍體多或少一條 或多條染色體。（1） 缺體：少一對同源染色體。（2） 單體：少一條同源染色體。（3） 三體：多一條同源染色體。（4） 四體：多一對同源染色體。三、染色體數(shù)目異常第十五

7、張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月15三、染色體數(shù)目異常2.多倍體 (polyploidy) :染色體數(shù)目成倍增加。大于二倍體的整倍體畸變，稱為多倍體。 三倍體 四倍體第十六張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月16直接以DNA為靶的誘變：引起突變的DNA變化不以DNA為靶的誘變（紡錘絲抑制、對酶促過程的作用） ：引起突變的細(xì)胞分裂過程的改變其他改變 以DNA合成、復(fù)制和修復(fù)相關(guān)的酶為靶第三節(jié) 化學(xué)毒物致突變作用機(jī)制及后果第十七張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月17（1）. 堿基錯配烷化劑(alkylating agent) ：對DNA和蛋白質(zhì)都有強(qiáng)烈烷化作用的物質(zhì)。如烷基

8、硫酸酯、N-亞硝基化合物，可提供烷基與DNA共價結(jié)合，產(chǎn)生烷化作用。1. 堿基損傷一、引起突變的DNA變化 第十八張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月18（1）. 堿基錯配鳥嘌呤的N7烷化有正常配對特性，其O6烷化易引起G：CA：T轉(zhuǎn)換。此外，烷化還可改變DNA二級結(jié)構(gòu)，刺激堿基喪失，形成AP位點，多引起顛換。1. 堿基損傷第十九張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月19（2）.平面大分子嵌入DNA鏈 大分子以靜電形式通過吸附作用而嵌入DNA單鏈的堿基之間或雙鏈的核苷酸之間。由于其長度恰好是DNA單鏈相鄰堿基距離的2倍，無論對新合成的互補(bǔ)鏈上嵌入或是對模板鏈上兩堿基間的嵌入，都會造成

9、少一個或多一個堿基的情況，從而造成移碼突變。 （9-aminoacridine 9-氨基吖啶）1. 堿基損傷第二十張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月20（3）.堿基類似物取代如 5-溴脫氧尿嘧啶核苷與胸腺嘧啶結(jié)構(gòu)相似，取代胸腺嘧啶T與腺嘌呤A配對。其異構(gòu)體還可以與鳥嘌呤G配對。1. 堿基損傷第二十一張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月21（4）.堿基的化學(xué)結(jié)構(gòu)改變或破壞 堿基被氧化，改變核苷酸化學(xué)組成 （亞硝酸鹽的氧化性脫氨） DNA鏈斷裂. 自由基的作用 (甲醛在體內(nèi)形成活性氧ROS或自由基)1. 堿基損傷第二十二張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月221.非整倍體形成原

10、因：同源染色體不能適當(dāng)分離2.多倍體形成原因：（1）染色單體不分離；（2）配子為二倍體；（3）一卵多精。二、引起突變的細(xì)胞分裂過程的改變 第二十三張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月23機(jī)制：多與紡錘體有關(guān)（1）與微管蛋白二聚體（構(gòu)成紡錘體的 基本成分）結(jié)合，如秋水仙素（2）與微管上的巰基結(jié)合，致癌物常與 之特異性結(jié)合，抑制分裂（3） 微管破壞（4）中心粒移動受阻二、引起突變的細(xì)胞分裂過程的改變 第二十四張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月24與DNA合成、復(fù)制、修復(fù)有關(guān)的酶系統(tǒng)受到損傷，與基因組穩(wěn)定性和基因表達(dá)調(diào)控相關(guān)的酶和蛋白質(zhì)的破壞, 均可影響DNA 高保真復(fù)制、基因表達(dá)調(diào)控

11、、機(jī)體的自身修復(fù)等。可誘發(fā)基因突變或染色體畸變。三、其他改變 第二十五張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月251致死性突變：(1)顯性:不能受精,著床前或著床早期死亡;(2)隱性:純合或半合子死亡。2非致死性突變 ：(1)顯性:遺傳發(fā)病率增加，新病種出現(xiàn)；(2)隱性:遺傳負(fù)荷增加。（一）、生殖細(xì)胞突變四、突變的后果 第二十六張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月26基因庫：某一物種在特定時期 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。遺傳負(fù)荷：指一種物種的群體中每一個體攜帶的可遺傳給下一代的有害基因的平均水平。（一）、生殖細(xì)胞突變四、突變的后果 第二十七張，PPT

12、共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月271.致癌2.致畸（胚胎體cell突變）3.動脈粥樣硬化4.衰老 （二）體細(xì)胞突變四、突變的后果 第二十八張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月28人體細(xì)胞數(shù)1014個，每個細(xì)胞內(nèi)DNA每日出現(xiàn)的損傷數(shù)可達(dá)4000之多。損傷后可出現(xiàn)下列情況:(1).嚴(yán)重時導(dǎo)致cell death;(2).損傷被修復(fù);(3).引起突變.第四節(jié) 機(jī)體對致突變作用的影響第二十九張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月29直接修復(fù)切除修復(fù) 一、DNA損傷修復(fù)錯配修復(fù) 雙鏈斷裂修復(fù) 交聯(lián)修復(fù) 第三十張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月30針對：UV損傷所產(chǎn)生的胸腺嘧啶二聚體

13、依賴：光裂合酶（photolyase）機(jī)制：紫外線或短波可見光的能量對嘧啶二聚體進(jìn)行單體化，達(dá)到修復(fù)目的，光復(fù)活可一步完成，人類光裂合酶主要存在于淋巴細(xì)胞和成纖維細(xì)胞之中。（一）光復(fù)活（photoreactivation）第三十一張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月31依賴一種特殊專一作用的蛋白烷基轉(zhuǎn)移酶的作用，將結(jié)合在嘌呤上的烷基轉(zhuǎn)移下來，使嘌呤恢復(fù)正常結(jié)構(gòu)。如O6甲基鳥嘌呤DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（MGMT）。在烷化劑對嘌呤烷化作用的同時，可誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生這種蛋白。如烷化劑MNNG ( N39-甲基-N-硝基-N-亞硝基呱)，即有此種作用。屬于復(fù)制前修復(fù)（二）、“適應(yīng)性”反應(yīng)第三十二張，PPT

14、共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月32核苷酸切除修復(fù) ( Nucleotide excision repair, NER )泛基因組核苷酸切除修復(fù) (global genome NER, GG-NER )識別損傷在解螺旋酶（helicase）作用下，打開受損DNA雙鏈，內(nèi)切酶除去受損的寡核苷酸鏈；在修復(fù)聚合酶作用下，以對應(yīng)的DNA鏈為模板，合成新鏈；再由DNA連接酶封閉, 恢復(fù)原有的DNA序列。(三）、切除修復(fù)（excision repair） 第三十三張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月33堿基切除修復(fù)（ Base excision repair, BER） DNA糖苷酶（DNA gly

15、cosylase）識別異常堿基，切斷堿基與脫氧核糖連接的鍵，使受損堿基脫落，產(chǎn)生一個無嘌呤或無嘧啶位點（AP），AP內(nèi)切酶切斷DNA鏈，聚合酶及連接酶完成修復(fù)過程 較核苷酸切除修復(fù)特異性強(qiáng)。(三）、切除修復(fù)（excision repair） 第三十四張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月34轉(zhuǎn)錄偶聯(lián)修復(fù)（transcription-coupled repair, TCR-NER ）哺乳動物細(xì)胞內(nèi)存在一種與基因轉(zhuǎn)錄活性狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的核苷酸切除修復(fù)，TCR-NER活性轉(zhuǎn)錄鏈/基因的核苷酸切除效率優(yōu)于非轉(zhuǎn)錄鏈/基因的修復(fù)。(三）、切除修復(fù)（excision repair） 第三十五張，PPT共六十

16、一頁，創(chuàng)作于2022年6月35識別并除去錯配的堿基對。如 G:T， A:C。錯配堿基的識別修復(fù)蛋白的募集切除含錯配堿基的DNA鏈修補(bǔ)合成(四）、錯配修復(fù)（mismatch repair）第三十六張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月36復(fù)制后修復(fù) （post replication repair，PRR） 達(dá)不到完全恢復(fù)，只能通過填補(bǔ)損傷部位，使復(fù)制繼續(xù)進(jìn)行，但損傷部位仍然存在，是一種耐受過程，以保證細(xì)胞生存。（五）、雙鏈斷鏈修復(fù) 第三十七張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月37跨越損傷修復(fù)機(jī)制：DNA聚合酶轉(zhuǎn)換機(jī)制模板轉(zhuǎn)換機(jī)制同源重組DNA雙鏈斷裂修復(fù)同源重組修復(fù)( homolog

17、ous recombinaion, HR)非同源末端連接( non-homologous end-joining, NHEJ)（五）、復(fù)制后修復(fù) 第三十八張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月38無誤交聯(lián)修復(fù)： 易誤交聯(lián)修復(fù)（六） 、交聯(lián)修復(fù)交聯(lián)修復(fù)：在糖基酶的催化下解開交聯(lián)的一條臂，降解雙螺旋，使鏈內(nèi)交聯(lián)轉(zhuǎn)變?yōu)殒渻?nèi)二核苷酸加合物，再切除修復(fù)。第三十九張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月39呼救性修復(fù) （ SOS repair ）為緊急修復(fù)是指DNA受到嚴(yán)重?fù)p傷、細(xì)胞處于危急狀態(tài)時所誘導(dǎo)的一種DNA修復(fù)方式.修復(fù)結(jié)果只是能維持基因組的完整性，提高細(xì)胞的生存率但留下的錯誤較多，故又稱為

18、易錯修復(fù)(error-prone repair),使細(xì)胞有較高的突變率。（七）、 呼救性修復(fù)第四十張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月40用國際通用呼救密碼（save our soul）來表示，稱為SOS修復(fù)系統(tǒng)。特點：誘導(dǎo)修復(fù)明顯誤差,高頻突變多基因參與: recA, lexA, recB, recC（七）、 呼救性修復(fù)第四十一張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月41以上所述為DNA損傷后的修復(fù)，只要修復(fù)無誤，則突變就不會發(fā)生若修復(fù)錯誤或未經(jīng)修復(fù)，則損傷就固定下來，并可通過細(xì)胞分裂傳遞，于是發(fā)生了突變因此誘發(fā)突變是一個可修復(fù)控制的過程，失控才真正發(fā)生mutation。summar

19、y DNA損傷的修復(fù)第四十二張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月42（一）代謝酶遺傳多態(tài)性 遺傳多態(tài)性是一個衡量遺傳變異的數(shù)據(jù)，即群體中多態(tài)基因的比例。標(biāo)準(zhǔn)：最常見等位基因頻率不超過0.99。意義：不同個體對致突變作用的敏感性 不同。二、遺傳因素對致突變作用的影響 第四十三張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月43（一）代謝酶遺傳多態(tài)性 1氧化代謝酶 P-450 AHH（芳烴羥化酶）能催化PAHs活化， 可分高誘導(dǎo)表型和低誘導(dǎo)表型2酯酶：活性有個體差異 eg 環(huán)氧水化酶（EH）雙重作用：（1）活化酶、B（a）P代謝 （2）解毒酶3GST 具有多態(tài)性，為體內(nèi)重要解毒酶系之一。二、遺傳因

20、素對致突變作用的影響 第四十四張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月441MGMT（O6-甲基鳥嘌呤-DNA-甲基轉(zhuǎn)移酶） 特異性修復(fù)酶，去烷基，有明顯的組織差異和個體差異2聚二磷酸腺苷核糖多聚酶（PARP） 另類DNA斷裂修復(fù)酶，可抑制或促進(jìn)腫瘤發(fā)生。二、遺傳因素對致突變作用的影響 （二）修復(fù)功能個體差異 第四十五張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月45第五節(jié) 觀察化學(xué)毒物致突變作用的基本方法1觀察的效應(yīng)終點類型 遺傳學(xué)終點（genetic end point）：試驗觀察到的現(xiàn)象所反映的各種事件。一、觀察項目的選擇第四十六張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月46國際環(huán)境致突變

21、物致癌物防護(hù)委員會（ICPEMC）1983年將遺傳學(xué)終點分為五類：現(xiàn)將遺傳學(xué)終點歸納為4類：（1）基因突變 （2）染色體畸變（3）染色體組畸變（4） DNA原始損傷一、觀察項目的選擇第四十七張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月472成套的觀察項目 要求用一組試驗配套。 原因： 1個誘變試驗只能反映一個或兩個終點體外試驗又在生物轉(zhuǎn)化方面與體內(nèi)試驗有差距體細(xì)胞和生殖細(xì)胞突變后果也不同 中心原則：遺傳學(xué)終點要齊全。 要求：體內(nèi)體外兼顧， 體細(xì)胞生殖細(xì)胞兼顧， 原核細(xì)胞真核細(xì)胞兼顧，各種終點兼顧。一、觀察項目的選擇第四十八張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月48使用菌株：鼠傷寒沙門氏菌（A

22、mes test） 正向突變野生型 突變型(組aa缺陷型，組aa操縱子 回復(fù)突變 突變，須依賴外源性組aa生長)遺傳終點：（1）堿基置換 （2）移碼 （3）堿基置換+移碼 （4）交聯(lián)？二、常用致突變試驗 （一）細(xì)菌回復(fù)突變試驗 第四十九張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月49(二)微核試驗micronucleus MN微核來源：染色體的無著絲點斷片，整條染色體（紡錘絲損傷時）遺傳終點：（1）染色體畸變(完整性改變) （2）染色體組畸變(分離改變)二、常用致突變試驗 第五十張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月50(三)染色體畸變分析遺傳終點：（1）染色體畸變 （2）染色體組畸變結(jié)構(gòu)畸

23、變：裂隙、斷裂、斷片、無著絲粒環(huán)、缺失等數(shù)目畸變：單倍體、缺體、三倍體、四倍體二、常用致突變試驗 第五十一張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月51（四）SCE（sister-chromatid exchange）原理：5-Brdu能與T競爭而與A結(jié)合，經(jīng)兩個分裂周期后染色處理，光鏡下觀察交換的染色單體數(shù)，計數(shù)SCE數(shù)。檢測終點：染色體畸變 二、常用致突變試驗 第五十二張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月52原理：雄蠅X染色體有突變，可傳給F1代雌蠅F2代雄蠅若出現(xiàn)隱性致死性突變，F(xiàn)2代雄蠅比雌蠅數(shù)目少一半。優(yōu)點：真核生物，毒物代謝與哺乳動物近似，但仍有差異，周期短，飼養(yǎng)方便，但外推及人仍須慎重。檢測：點突變，小缺失，重排（五）果蠅伴性隱性致死試驗 （ SLRL ）二、常用致突變試驗 第五十三張，PPT共六十一頁，創(chuàng)作于2022年6月53體內(nèi)試驗，生殖cell遺傳性損傷雄性子鼠接觸受試物后與雌鼠交配，觀察胚胎死亡情況。觀察：染色體斷裂（缺失、重復(fù)），染色體重排（不分離，不平衡分離）非整倍體（單體或三體）(六) 顯性致死試驗dominant lethal test二、常用致突變試驗 第五十四張，PPT共六十