食品毒理學(xué)致突變

關(guān)于食品毒理學(xué)致突變第1頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日2基本概念：突變、遺傳毒理學(xué)、致突變作用、致突變物致突變的類型：基因突變、畸變、染色體數(shù)目改變【內(nèi)容】第2頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日3致突變作用機(jī)制突變的后果：生殖細(xì)胞突變，體細(xì)胞突變機(jī)體對致突變作用的影響致突變試驗第3頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日4第一節(jié)概述第4頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日5遺傳和變異遺傳：親代能產(chǎn)生與自己相似的后代的現(xiàn)象叫做遺傳。即俗語所說的“種瓜得瓜，種豆得豆”。遺傳是保持種族特性的根本，但遺傳的穩(wěn)定性是相對的。變異：親代與子代之間、子代的個體之間，是絕對不會完全相同的，總是或多或少地存在著差異，這樣現(xiàn)象叫變異。即俗語所說的“一母生九子，九子各不同”。變異是生物體推陳出新的來源。

可遺傳的變異（由遺傳結(jié)構(gòu)本身的變化引起的）—突變

不可遺傳的變異（由環(huán)境因素引起的變化）第5頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日6孟德爾為現(xiàn)代遺傳學(xué)奠定了基礎(chǔ)第6頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日7孟德爾通過豌豆雜交實驗，用抽象的遺傳因子來分析實驗結(jié)果，揭示了單個性狀遺傳的法則：分離定律和多個性狀遺傳的法則：自由組合定律。第7頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日8基因與染色體在孟德爾的成果獲得承認(rèn)后，生物界都知道是遺傳因子（即基因）決定了生物性狀的遺傳。但是，基因究竟在細(xì)胞內(nèi)的什么地方？摩爾根以果蠅為試驗對象回答了這一問題，基因在染色體上。

第8頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日9摩爾根(Morgan)以黑腹果蠅為材料所進(jìn)行的一系列實驗，導(dǎo)致了遺傳學(xué)的許多重大發(fā)現(xiàn)。由于在染色體遺傳理論上的貢獻(xiàn)，摩爾根于1933年獲諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎，這是遺傳學(xué)領(lǐng)域的第一個諾貝爾獎。第9頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日10摩爾根在《基因論》中繪制了果蠅基因位置圖，首次完成了當(dāng)時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，它不僅是決定性狀的功能單位，也是一個突變單位和交換單位。至此，人們對基因概念的理解更加具體和豐富了。第10頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日11摩爾根果蠅遺傳實驗具有劃時代意義◆人類第一次把基因與染色體聯(lián)系起來，認(rèn)為基因是一種物質(zhì)，是染色體上的一個特定的區(qū)段?！舸_立并發(fā)展了染色體的遺傳理論。第11頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日12第12頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日13第13頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日14AGTC腺嘌呤鳥嘌呤胸腺嘧啶胞嘧啶第14頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日15DNA的半保留復(fù)制第15頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日16轉(zhuǎn)錄翻譯信使RNA5’端編碼鏈3’端氨基酸鏈DNA遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯第16頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日175’端3’端第17頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日18突變（mutation)：是指遺傳物質(zhì)本身的變化及其引起的可遺傳的變異。因為這種變化起源于基因和染色體，因此，是可遺傳的變異1901年DeVries首次提出突變這一術(shù)語

一、基本概念

第18頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日19自發(fā)突變(spontaneousmutation):是由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。如1909年摩爾根發(fā)現(xiàn)在紅眼果蠅中有白眼果蠅特點：發(fā)生過程長、頻率很低，與物種進(jìn)化有關(guān)從發(fā)生原因上，可分為：第19頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日20誘發(fā)突變(inducedmutation)：是指人為地造成突變。

如太空育種特點：發(fā)生過程短、頻率高，既可被人類利用，也可能對人類產(chǎn)生危害第20頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日21突變研究簡史年份事件作者1904發(fā)現(xiàn)X射線可以改變生殖細(xì)胞的遺傳物質(zhì)DeVries1927用X射線照射發(fā)現(xiàn)可以引起基因突變Muller1943發(fā)現(xiàn)芥子氣可誘發(fā)基因突變和染色體畸變Averbach&Robson1951用X射線可誘發(fā)小鼠突變1966化學(xué)物可誘發(fā)小鼠突變Russed1969成立國際環(huán)境誘變劑學(xué)會Guttanach第21頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日22致突變作用（mutagenesis)：是指外來因素特別是化學(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。

致突變物(mutagen)：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。

第22頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日遺傳毒性(genotoxicity）：遺傳毒性是指對基因組的損害能力，包括對基因組毒作用引起的致突變性及其他各種不同效應(yīng)。遺傳毒物（genotoxicagent)：具有遺傳毒性的化學(xué)物質(zhì)稱為遺傳毒物。遺傳毒性和致突變性既有聯(lián)系又有區(qū)別。遺傳毒性包括但不限于致突變性，前者更偏重于對作用機(jī)制的描述，包含的范圍更寬泛；后者偏重于對作用后果的描述，遺傳毒性的效應(yīng)可能轉(zhuǎn)變（固定）為突變，也可能被修復(fù)或表現(xiàn)為其他后果。因此，在實際運(yùn)用中兩者經(jīng)常被混淆。致突變物能引起遺傳物質(zhì)的改變，具有遺傳毒性，屬于遺傳毒物。第23頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日241927年，Muller推測體細(xì)胞突變可致癌，直到60年代，人們才認(rèn)識到致突變作用和其他遺傳毒性可能給生物體帶來各種各樣的健康危害，隨之產(chǎn)生了一門新學(xué)科：遺傳毒理學(xué)(genetictoxicology)：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)第24頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日25直接致突變物（direct-actingmutagen)：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)間接致突變物（indirect-actingmutagen)：本身不能引起突變，必須在體內(nèi)經(jīng)過代謝活化，才具有致突變性的物質(zhì)第25頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日26第二節(jié)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：基因突變?nèi)旧w畸變（染色體結(jié)構(gòu)改變）非整倍體和多倍體（染色體數(shù)目改變）第26頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日27也可以從機(jī)理角度分為：對DNA為靶的損傷（包括基因突變、染色體畸變）不以DNA為靶的損傷(染色體數(shù)目改變）第27頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日28從損傷大小角度可分為：不可用光學(xué)顯微鏡觀察的：基因突變可用光學(xué)顯微鏡觀察的：染色體畸變（染色體結(jié)構(gòu)改變）、非整倍體和多倍體（染色體數(shù)目改變）第28頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日29基因突變（geneticmutation)：是指基因在結(jié)構(gòu)上發(fā)生了堿基對組成和排列序列的改變（pointmutation)可分為堿基置換和移碼突變兩種類型突變基因：基因內(nèi)存在突變的基因野生型基因：沒有發(fā)生突變的基因

一、基因突變第29頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日30(一)堿基置換（basesubsititution)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

到嘌呤的變化堿基置換是某一堿基配對性能改變或脫落而引起的突變，簡而言之，就是不正確的堿基取代了正確的堿基。第30頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日31Transitionsaremorecommonthantransversions第31頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日32第32頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日33堿基置換突變的后果同義突變(synonymousmutation)：指沒有改變基因產(chǎn)物氨基酸序列的改變（無影響）錯義突變(missensemutation)：指堿基序列的改變引起了產(chǎn)物氨基酸序列的改變（嚴(yán)重程度不等）無義突變(nonsensemutation)：指某個堿基的改變使代表某個氨基酸的密碼子變?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（常比較嚴(yán)重）第33頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日34致死突變：發(fā)生在必需基因的重要氨基酸位點上，將嚴(yán)重影響蛋白質(zhì)功能滲漏突變：突變的產(chǎn)物仍有部分活性，表現(xiàn)型介于突變型與野生型之間中性突變：突變不影響或基本不影響蛋白質(zhì)的功能，性狀改變不明顯

錯義突變第34頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日35無義突變第35頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日36“終止密碼突變”鏈終止突變：指無義突變使肽鏈過早終止延長突變：指如果終止密碼子因突變而為氨基酸編碼，結(jié)果產(chǎn)生過長的肽鏈的現(xiàn)象第36頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日37指發(fā)生一對或幾對不等于3的倍數(shù)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(zhuǎn)譯為不正常的氨基酸由于堿基序列所形成的一系列三聯(lián)體密碼子相互間并無標(biāo)點符號，于是從受損位點開始密碼子的閱讀框架完全改變（二）移碼突變（frameshiftmutation)第37頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日38第38頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日39移碼突變的結(jié)果：嚴(yán)重使讀碼框架改變，從原始損傷的密碼子開始一直到信息末端的氨基酸序列完全改變?nèi)羝渲心骋稽c形成無義密碼，則產(chǎn)生一個無功能的肽鏈片段移碼產(chǎn)生嚴(yán)重的大范圍的錯義或無義密碼，較易成為致死性突變第39頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日40注意：如果減少或增加堿基對剛好是3對，則基因產(chǎn)物的肽鏈中僅減少或增加一個氨基酸，其后果與堿基置換相似，與移碼突變不一樣，不包括在移碼突變范疇，稱為密碼子的缺失或插入。第40頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日41第41頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日42二、染色體畸變（染色體結(jié)構(gòu)異常）第42頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日43染色體畸變（結(jié)構(gòu)異常）（structuralchromosomeaberration）：是指由于染色體或染色單體斷裂，造成染色體或染色單體缺失或引起各種重排，從而出現(xiàn)染色體結(jié)構(gòu)異常斷裂劑：凡能引起染色體斷裂的物質(zhì)斷裂作用：染色體斷裂的發(fā)生或過程第43頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日44染色體畸變又可分為染色體型畸變（chromosome-typeaberrations)：指染色體中兩條染色單體同一位點受損后所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)異常染色單體型畸變（chromatid-typeaberrations)：指畸變涉及復(fù)制后的染色體中兩條染色單體中的一條產(chǎn)生何種畸變?nèi)Q于損傷發(fā)生在染色體復(fù)制前還是復(fù)制后。第44頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日45(1)裂隙和斷裂：都是指染色體上狹窄的非染色帶過去以帶寬超過染色單體寬度為斷裂，不超過者為裂隙染色體畸變的類型第45頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日46(2)無著絲粒斷片和缺失（deletion)一個染色體發(fā)生一次或多次斷裂而不重接，并且這些已斷裂的節(jié)段遠(yuǎn)遠(yuǎn)分開，就會出現(xiàn)一個或多個無著絲粒斷片和一個缺失了部分染色質(zhì)并帶有著絲粒的異常染色體，后者稱為帶著絲粒斷片第46頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日47常將無著絲粒斷片簡稱為斷片，在下一次細(xì)胞分裂時斷片因無著絲粒，故不能進(jìn)入分裂的核中而滯留在細(xì)胞質(zhì)中，稱為微核如斷片很小，小于染色單體寬度，則稱為微小體第47頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日48(3)環(huán)狀染色體：染色體兩臂各發(fā)生一次斷裂，其帶有著絲粒的節(jié)段的兩斷端連接形成一個環(huán)時，稱為環(huán)狀染色體(4)易位(translocation)：從某個染色體斷下的節(jié)段接到另一染色體上稱為易位第48頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日49(5)插入和重復(fù)：當(dāng)同一對染色體中發(fā)生三處斷裂，帶有兩斷端的斷片插入到另一臂或另一染色體的斷裂處重接起來，稱為插入缺失插入和重復(fù)倒位(6)倒位(inversion)：當(dāng)某一染色體發(fā)生兩次斷裂后，其中間節(jié)段倒轉(zhuǎn)180再重接，稱為倒位第49頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日50染色體畸變（結(jié)構(gòu)異常）是染色體或染色單體斷裂所致。當(dāng)斷端不發(fā)生重接或雖重接而不在原處，即可出現(xiàn)染色體畸變。第50頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日51三、非整倍體和多倍體（染色體數(shù)目異常）NormalhumanKaryotype:46,XY動物正常體細(xì)胞染色體數(shù)目2n為標(biāo)準(zhǔn)，為二倍體，又稱雙體（disomy）。第51頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日52

染色體數(shù)目異?？赡鼙憩F(xiàn)為：整倍性畸變：可能出現(xiàn)單倍體、三倍體或四倍體。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：系指比二倍體多或少一條或多條染色體第52頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日53整倍性畸變第53頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日54缺體是指缺少一對同源染色體，單體或三體系指某一對同源染色體相應(yīng)地少或多一個，四體則指其比同源染色體多一對；于是在染色體數(shù)目上相應(yīng)為2n-2、2n-1，2n+1和2n+2人類中常見有三種三體：（1）21-三體，即Down氏綜合征；（2）18-三體，即Edward綜合征（3）13-三體，即Patau綜合征。

第54頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日55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代表非同源染色體染色體數(shù)目異常的基本類型第55頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日56

染色體分裂過程異常是產(chǎn)生非整倍體和多倍體的原因！第56頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日57非整倍性畸變第57頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日58第三節(jié)化學(xué)毒物致突變作用的機(jī)制及后果第58頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日59（一）堿基損傷

1.烷化劑(alkylatingagent):是指對DNA和蛋白質(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＞高碳烷基化烷化劑所致甲基化易產(chǎn)生堿基錯配，引起突變烷化堿基易脫落，形成AP位點，引起突變N位烷化可引起染色體畸變一、引起突變的DNA變化(以DNA為靶的損傷機(jī)制)第59頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日60目前認(rèn)為最常受到烷化的是鳥嘌呤的N－7位，其次是O－6位腺嘌呤的N－1、N－3和N－7也易烷化腺嘌呤鳥嘌呤第60頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日61AP位點（apurinicorapyrimidinicsite)：是指丟失堿基的DNA留下了一個無嘌呤或無嘧啶的位點第61頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日62有些化學(xué)物的結(jié)構(gòu)與堿基非常相似，稱堿基類似物它們能在S期中可與天然堿基競爭，并取代其位置，取代后堿基類似物常造成錯誤配對，發(fā)生堿基置換例如5－溴脫氧尿嘧啶核苷能取代胸腺嘧啶；2－氨基嘌呤(2-AP）能取代鳥嘌呤2.堿基類似物取代第62頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日63化學(xué)物可對堿基產(chǎn)生氧化作用，從而破壞或改變堿基的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而引起堿基置換，有時還引起鏈斷裂有些化學(xué)物質(zhì)可在體內(nèi)形成有機(jī)過氧化物或自由基，如甲醛、氨基甲酸乙酯和乙氧咖啡堿等，可間接使嘌呤的化學(xué)結(jié)構(gòu)破壞，容易出現(xiàn)DNA鏈斷裂3.堿基的化學(xué)結(jié)構(gòu)的改變或破壞第63頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日64嵌入劑（intercalatingagent)：指能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)，特別是三環(huán)結(jié)構(gòu)，其長度為6.8102nm，恰好是DNA單鏈相鄰堿基距離的兩倍通常引起移碼突變（二）平面大分子嵌入DNA鏈第64頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日65（三）DNA鏈?zhǔn)軗p1.二聚體的形成：紫外線環(huán)丁烷嘧啶和4-6光產(chǎn)物阻止DNA復(fù)制引起細(xì)胞死亡第65頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日66活性化學(xué)物質(zhì)與細(xì)胞大分子之間通過共價鍵形成的穩(wěn)定復(fù)合物，難以解離。如生物毒素、多環(huán)芳烴和芳香胺類致癌物可使DNA形成大加合物，使DNA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)制和轉(zhuǎn)錄，可引起基因突變，活化癌基因，影響抑癌基因等表達(dá)2.DNA加合物形成第66頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日674.DNA-蛋白質(zhì)交聯(lián)（DNA-proteincrosslinks，DPC）：對DNA構(gòu)象和功能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。如亞硝酸、絲裂霉素C、氮和硫的芥子氣以及各種鉑的衍生物3.DNA-DNA交聯(lián)（DNA-DNAcrosslinks，DDC）：DNA分子上一條鏈的堿基與互補(bǔ)鏈上的相應(yīng)堿基形成共價連接第67頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日68二、引起突變的細(xì)胞分裂過程改變（不以DNA為靶的損傷機(jī)制）是染色體數(shù)目改變的原因a是中心粒，b是紡錘絲，c是染色體，d是著絲點。紡錘絲把著絲點（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。

第68頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日69一些化學(xué)物能作用于紡錘體，中心?；蚱渌藘?nèi)細(xì)胞器，從而干擾有絲分裂過程，誘發(fā)這種作用的物質(zhì)稱為有絲分裂毒物，又稱干擾劑。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。第69頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日70無論紡錘體是部分或完全受抑制，都稱為有絲分裂效應(yīng)。完全抑制時細(xì)胞分裂完全抑制，細(xì)胞停滯于分裂中期。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)又稱秋水仙堿效應(yīng)。第70頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日71

致突變物對紡錘體功能的干擾可包括與微管蛋白二聚體結(jié)合與微管上的巰基結(jié)合破壞已組裝的微管妨礙中心粒移動其他作用第71頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日721.不分離（nondisjunction)

一種是同源染色體在減數(shù)分裂第一次分裂中期聯(lián)會復(fù)合中不分離（可能聯(lián)會復(fù)合體受損），不分離的結(jié)果是紡錘體的一極接受了一對同源染色體，而另一極則沒有。第72頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日73另一種是姊妹染色單體在有絲分裂中或減數(shù)分裂第二次分裂中因著絲粒受損未縱裂而不分離，兩條姊妹染色單體進(jìn)入同一個子細(xì)胞，而另一個子細(xì)胞中則沒有該染色單體第73頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日742.染色體丟失（chromosomeloss)紡錘體形成的不完全障礙或著絲粒受損使細(xì)胞分裂過程中個別染色體行動滯后沒有進(jìn)入子細(xì)胞核3.聯(lián)會復(fù)合體形成障礙和減數(shù)分裂第一次分裂時著絲粒早熟分離而產(chǎn)生非整倍性第74頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日754.核內(nèi)復(fù)制和減數(shù)分裂失敗引起整倍體（endoreduplication)核內(nèi)復(fù)制是指在一次細(xì)胞分裂時，核膜不發(fā)生分裂，或者是染色體復(fù)制兩次或多次，這是發(fā)生核內(nèi)多倍化的原因。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，由于某些原因，染色單體不能分離，產(chǎn)生一個4倍體的細(xì)胞。在配子形成過程中，由于分裂錯誤，減數(shù)分裂失敗，配子為2倍體，而不是單倍體，所以會產(chǎn)生一個多倍體的受精卵，隨之產(chǎn)生一個多倍體的子代。第75頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日76三、其他的致突變途徑對DNA合成和修復(fù)有關(guān)的酶系統(tǒng)的作用一些氨基酸類似物可使與DNA合成有關(guān)的酶系統(tǒng)遭受破壞從而誘發(fā)突變，脫氧核糖核苷三磷酸在DNA合成時的不平衡也可誘發(fā)突變鈹和錳除可直接與DNA相互作用外，還可與酶促防錯修復(fù)系統(tǒng)相作用而產(chǎn)生突變

對組蛋白和非組蛋白功能的影響第76頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日77四、突變的后果突變的后果取決于化學(xué)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)的個體身體上表現(xiàn)出來，不可能遺傳到下一代（如腫瘤）生殖細(xì)胞：其影響有可能遺傳到下一代（如遺傳性疾?。┑?7頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日78DNA損傷修復(fù)障礙體細(xì)胞突變生殖細(xì)胞突變良性腫瘤惡性轉(zhuǎn)化細(xì)胞衰老未分化的胚胎細(xì)胞分化的胚胎細(xì)胞受損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（功能或結(jié)構(gòu)畸形）癌變流產(chǎn)/死胎,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(fù)荷先天性疾病化學(xué)物遺傳危害示意圖第78頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日79（1）致死性突變：顯性致死：精子不能受精，或突變配子與正常配子結(jié)合后，在著床前或著床后的早期胚胎死亡。基因的致死作用在雜合子中即可表現(xiàn)的稱為顯性致死。

隱性致死：需要純合子或半合子才能出現(xiàn)死亡效應(yīng)，雜合子則不出現(xiàn)死亡。1.生殖細(xì)胞突變的后果第79頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日80（2）非致死性突變（可遺傳的改變）先天畸形等遺傳性疾病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。非致死性突變主要影響后代的質(zhì)量。第80頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日81生物個體生殖細(xì)胞發(fā)生突變或染色體畸變后，有些可能會在世代傳遞、選擇過程中在人群中固定下來，增加人類的遺傳負(fù)荷

遺傳負(fù)荷（geneticload)：指人群中每個個體所攜帶有害基因或致死基因的平均水平第81頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日82（1）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、倒位等染色體畸變2.體細(xì)胞突變的后果第82頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日83第83頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日84（2）致畸胎：致突變物可透過胎盤作用于胚胎體細(xì)胞引起畸胎，所以致畸作用不完全是親代生殖細(xì)胞突變的后果（3）其他不良后果：動脈粥樣硬化、衰老

第84頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日85常染色體異常Downsyndrome

(trisomy21):先天愚型或唐氏綜合征

第85頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日86Patausyndrome(trisomy13)帕陶氏綜合征

:seriouseye,brain,circulatorydefectsaswellascleftpalate.Childrenrarelylivemorethanafewmonths.第86頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日87Edward'ssyndrome(trisomy18)愛德華氏綜合征

:almosteveryorgansystemaffected.ChildrenwithfullTrisomy18generallydonotlivemorethanafewmonths.

第87頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日88性染色體不分離（X和Y染色體）Klinefeltersyndrome:47,XXY

克蘭費(fèi)爾特綜合征males.Malesexorgans;unusuallysmalltestes,sterile.Breastenlargementandotherfemininebodycharacteristics.Normalintelligence.第88頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日8947,XYYmales:Individualsaresomewhattallerthanaverageandoftenhavebelownormalintelligence.TrisomyX:47,XXXfemales.healthyandfertile-usuallycannotbedistinguishedfromnormalfemaleexceptbykaryotype第89頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日90MonosomyX(Turner'ssyndrome)特納氏綜合癥

:

theonlyviablemonosomyinhumans-womenwithTurner'shaveonly45chromosomes!!!XOindividualsaregeneticallyfemale,however,theydonotmaturesexuallyduringpubertyandaresterile.Shortstatureandnormalintelligence.(98%ofthesefetusesdiebeforebirth)第90頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日91染色體結(jié)構(gòu)改變Deletion:cryofthecatAspecificdeletionofasmallportionofchromosome5;thesechildrenhaveseverementalretardation,asmallheadwithunusualfacialfeatures,andacrythatsoundslikeadistressedcat.第91頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日92Duplication:FragileX:themostcommonformofmentalretardation.TheXchromosomeofsomepeopleisunusuallyfragileatonetip-seen"hangingbyathread"underamicroscope.Mostpeoplehave29"repeats"atthisendoftheirX-chromosome,thosewithFragileXhaveover700repeatsduetoduplications.Affects1:1500males,1:2500females.第92頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日93Translocation:causedifficultiesineggorspermdevelopmentandnormaldevelopmentofazygote.AcuteMyelogenousLeukemiaiscausedbythistranslocation:

第93頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日94第四節(jié)機(jī)體對致突變作用的影響第94頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日95DNA執(zhí)行高保真的復(fù)制

修復(fù)DNA損傷

損傷耐受機(jī)制:是指DNA遺傳可繞過那些阻止DNA復(fù)制的DNA損傷機(jī)制修復(fù)機(jī)制：直接修復(fù)和切除修復(fù)遺傳信息代代相傳，并且高度保真

第95頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日961.DNA損傷不僅可因外源性因素所致，也可因內(nèi)源性因素所致2.不同類型DNA損傷通過不同的DNA修復(fù)途徑修復(fù)DNA損傷修復(fù)的一般特點第96頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日973.不同類型DNA損傷修復(fù)速度是不同的4.DNA損傷修復(fù)機(jī)制有些是基本的，有些是可誘導(dǎo)的5.DNA損傷修復(fù)功能存在物種和個體差異第97頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日98一、DNA損傷的修復(fù)1.光復(fù)活（photoreactivation)：修復(fù)紫外線損傷產(chǎn)生的胸腺嘧啶二聚體，廣泛存在原核和真核生物體內(nèi)2.“適應(yīng)性”反應(yīng)：主要是O6-甲基鳥嘌呤-DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（MGMT)修復(fù)鳥嘌呤O6位的烷基化損傷第98頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日99第99頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日1003.切除修復(fù)

切除修復(fù)分為：堿基切除修復(fù)（BER)：核苷酸切除修復(fù)（NER)：總基因組修復(fù)（GGR)；轉(zhuǎn)錄偶聯(lián)修復(fù)（TCR)錯配修復(fù)（mismatchrepair，MMR)：識別并切除錯配的堿基對，如G:T和A:C第100頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日101（1）識別：糖基化酶識別異常的堿基，隨后使異常嘌呤的N-9位或異常嘧啶的N-3位與脫氧核糖之間的鍵發(fā)生水解，形成無嘌呤或嘧啶的位點（apurinic-apyrimidinicsite,AP位點）（2）AP內(nèi)切酶將DNA鏈切斷（3）DNA聚合酶合成DNA片段，填補(bǔ)空缺（4）DNA連接酶將新合成的補(bǔ)片接上第101頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日102堿基切除修復(fù)第102頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日103核苷酸切除修復(fù)第103頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日1044.DNA雙鏈斷裂修復(fù)同源重組修復(fù)（homologyrecombination，HR)

非同源末端連接(non-homologyendjoining，NHEJ)(實質(zhì)上是耐受過程，易錯。)第104頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日105（1）誘導(dǎo)性修復(fù)（2）修復(fù)過程有明顯的錯誤（3）SOS系統(tǒng)為多基因控制特點5.呼救性修復(fù)（SOS修復(fù)）

一種能夠引起誤差修復(fù)的緊急呼救修復(fù)，是在無模板DNA情況下合成酶的誘導(dǎo)修復(fù)。正常情況下無活性有關(guān)酶系，DNA受損傷而復(fù)制又受到抑制情況下發(fā)出信號，激活有關(guān)酶系，對DNA損傷進(jìn)行修復(fù)，其中DNA多聚酶起重要作用，在無模板情況下，進(jìn)行DNA修復(fù)再合成，并將DNA片段插入受損DNA空隙處，其原則是：喪失某些信息而存活總比死亡好一些。第105頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日106易錯修復(fù)（error-pronerepair)：是指突變作為修復(fù)的結(jié)果或作為損傷旁路發(fā)生的DNA修復(fù)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)SOS修復(fù)就是易錯修復(fù)，是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，故又稱為錯誤傾向修復(fù)（error-pronerepair），使細(xì)胞有較高的突變率。第106頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日107第107頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日108DNA損傷、修復(fù)及后果第108頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日109遺傳毒物終致突變物+DNA解毒

加合物DNA損傷修復(fù)無錯易錯修復(fù)復(fù)制后修復(fù)細(xì)胞死亡、靜止?fàn)顟B(tài)的細(xì)胞DNA復(fù)制加合的堿基錯配損傷正在復(fù)制的DNA

突變細(xì)胞存活細(xì)胞存活第109頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日110突變模式：

DNA損傷----修復(fù)----突變?nèi)魏蜠NA損傷，只要修復(fù)無誤，突變就不會發(fā)生，如果修復(fù)錯誤或未經(jīng)修復(fù)，損傷就固定下來，于是發(fā)生突變第110頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日111第五節(jié)觀察化學(xué)毒物致突變

作用的基本方法

（致突變試驗/遺傳毒性試驗）第111頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日112

檢測外源化學(xué)物的致突變性(遺傳毒性)，預(yù)測其對哺乳動物和人的潛在致癌性，以及其他不良效應(yīng)。致突變試驗/遺傳毒性試驗的目的第112頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日113一、觀察項目的選擇1.觀察效應(yīng)終點（遺傳學(xué)終點）的類型：（1）DNA堿基序列改變（基因突變）（2）染色體結(jié)構(gòu)改變（染色體畸變）（3）染色體數(shù)目改變（非整倍體和多倍體）（4）DNA原始損傷、重組、交換等（致突變過程中發(fā)生的其他事件，間接反映致突變的可能性）第113頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日114在實際工作中，沒有一項致突變試驗?zāi)芎w所有的遺傳學(xué)終點，故需用一組試驗配套進(jìn)行檢測。最理想的試驗組應(yīng)包括每一類型的遺傳學(xué)終點，如回復(fù)突變試驗、微核試驗、細(xì)菌DNA修復(fù)試驗和體外姐妹染色單體交換試驗（SCE)，這一組試驗包括主要類型遺傳學(xué)終點。2.試驗組合的原則第114頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日115試驗組應(yīng)包括體內(nèi)試驗與體外試驗（+S9和-S9），體細(xì)胞突變試驗和生殖細(xì)胞突變試驗試驗組中的指示生物應(yīng)包括幾個進(jìn)化階段，至少要包括原核細(xì)胞與真核細(xì)胞兩個系統(tǒng)第115頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日116例如：食品安全性毒理學(xué)評價明確要求“遺傳毒性試驗的組合必須考慮原核細(xì)胞和真核細(xì)胞、生殖細(xì)胞和體細(xì)胞、體內(nèi)和體外試驗相結(jié)合的原則”從Ames試驗或V79/HGPRT基因突變試驗、骨髓細(xì)胞微核試驗或哺乳動物骨髓細(xì)胞染色體畸變試驗、TK基因突變試驗或“小鼠精子畸形分析或睪丸染色體畸變分析”中分別各選一項。P143用何種方法組合來評價化學(xué)毒物，主要取決于具體樣品測試所依據(jù)的國家標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范第116頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日117二、常用的致突變試驗1.鼠傷寒沙門氏菌回復(fù)突變試驗（Ames試驗）原理：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(his-)回復(fù)突變成野生型(his+)的能力第117頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日118組氨酸突變菌(his-)：在不含組氨酸的最低營養(yǎng)平皿上不能生長回復(fù)突變成野生型(his+)：可在不含組氨酸的最低營養(yǎng)平皿上生長第118頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日119第119頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日120標(biāo)準(zhǔn)試驗菌株有四種：TA97和TA98檢測移碼突變、TA100檢測堿基置換突變、TA102對醛、過氧化物及DNA交聯(lián)劑較敏感這四個試驗菌株除了含有his-突變，還有一些附加突變，以提高敏感性第120頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日121只要在一種試驗菌株得到陽性結(jié)果，即認(rèn)為受試物是致突變物僅當(dāng)四種試驗菌株均得到陰性結(jié)果，才認(rèn)為受試物是非致突變物結(jié)果判斷第121頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日122不加S9混合液得到陽性結(jié)果，說明受試物是直接致突變物加S9混合液才得到陽性結(jié)果，說明該受試物是間接致突變物第122頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日1232.微核試驗（micronucleustest，MNT)微核（micronucleus):是指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(xì)胞分裂的后期仍留在子細(xì)胞的胞質(zhì)內(nèi)，成為一個或幾個規(guī)則的次核第123頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日124第124頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日125

正常細(xì)胞、微核細(xì)胞和核異常細(xì)胞

指示正常細(xì)胞；指示微核細(xì)胞；指示核異常細(xì)胞（2.5×100）第125頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日126常用嚙齒類動物骨髓嗜多染紅細(xì)胞(PCE)做微核試驗PCE是紅細(xì)胞成熟的一個階段，此時紅細(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，故為骨髓微核試驗的首選細(xì)胞群第126頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日127

正常細(xì)胞、微核細(xì)胞第127頁，共141頁，2023年，2月20日，星期日1283、染色體畸變分析

chromosomeaberrationassay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。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。第128