第七外源化學(xué)物質(zhì)突變作用

第七外源化學(xué)物質(zhì)突變作用第1頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一概述1機體對致突變作用的影響4觀察化學(xué)毒物致突變作用的基本方法5化學(xué)毒物致突變的類型2致突變作用機制及后果3目錄第2頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一一

基本概念遺傳（heridity）：生物物種通過各種繁殖方式來保證世代間生命的延續(xù)。是保持其種族特性的根本。遺傳的穩(wěn)定有相對性：遺傳物質(zhì)、個體發(fā)育性狀改變變異（variation）：在親子之間或子代之間出現(xiàn)不同程度的差異。生物變異的原因：1）親代個體雜交產(chǎn)生子代，由于基因重組而產(chǎn)生2）基因突變3）染色體組成或細(xì)胞質(zhì)發(fā)生變化（染色體變異）第3頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一突變(mutation)：

遺傳結(jié)構(gòu)本身的變化及其引起的變異，實際上是遺傳物質(zhì)的一種可遺傳的變異（由于變化起源于基因和染色體）。從發(fā)生原因上分類：1、自發(fā)突變(spontaneousmutation)

在自然條件下發(fā)生的突變。特點：發(fā)生過程長，頻率低，與物種進化有關(guān)。2、誘發(fā)突變(inducedmutation)

人為造成的突變。特點：發(fā)生過程短，

頻率高，即可被人類利用，也可能對人類產(chǎn)生危害。基本概念第4頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一遺傳毒理學(xué)(genetictoxicology)：研究化學(xué)、物理因素及生物因素等對遺傳物質(zhì)(DNA)及活細(xì)胞遺傳過程的作用，及人類接觸致突變物可能引起健康效應(yīng)的學(xué)科。(毒理學(xué)的一個分支)致突變作用（mutagenesis）或誘變作用：指外來因素，特別是化學(xué)物引起細(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）：能夠引起突變的物質(zhì)?；蛲蛔?genemutation)：一個或幾個DNA堿基對的改變。染色體畸變(chromosomeaberration)

：染色體的結(jié)構(gòu)及數(shù)目改變。第5頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一遺傳毒性（genetictoxicity）：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效應(yīng)。致突變性（mutagenicity）：遺傳物質(zhì)發(fā)生突變的能力，在一個實驗群體中突變率可以定量檢測。遺傳毒性與致突變性的關(guān)系：遺傳毒性包括致突變性。遺傳毒性的效應(yīng)可能轉(zhuǎn)變?yōu)橥蛔?，也可能被修?fù)。致突變性指引起突變的能力。第6頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一二、遺傳學(xué)基礎(chǔ)DNA與基因(gene)染色體(chromosome)與染色質(zhì)(chromatin)體細(xì)胞(somaticcell)和生殖細(xì)胞(germcell)基因型(genotype)和表型(pheotype)細(xì)胞周期(cellcycle)、有絲分裂(mitosis)、減數(shù)分裂(meiosis)第7頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一二、遺傳學(xué)基礎(chǔ)DNA與基因DNA：一類帶有遺傳信息的生物大分子，是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。由4種主要的脫氧核苷酸(dAMP、dGMP、dCMT和dTMP)通過3′，5′-磷酸二酯鍵連接而成。它們的組成和排列不同，顯示不同的生物功能，如編碼功能、復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的調(diào)控功能等?？砷L可短，可以翻譯表達也可以不翻譯（tRNA、rRNA、sRNA基因是功能基因，但不以蛋白質(zhì)形式表現(xiàn)其功能）。排列的變異可能產(chǎn)生一系列疾病?；颍壕幋a蛋白質(zhì)或RNA等具有特定功能產(chǎn)物的DNA片段，在DNA分子上成線性排列。是染色體或基因組的一段DNA序列，是具有特定生物功能的DNA序列。通過基因表達，可使上一代性狀準(zhǔn)確在下一代表現(xiàn)出來。第8頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一二、遺傳學(xué)基礎(chǔ)染色體與染色質(zhì)染色質(zhì)和染色體是相同物質(zhì)在不同時期的不同形態(tài)，細(xì)胞分裂間期是染色質(zhì)，細(xì)胞分裂期是染色體（染色體由染色質(zhì)高度螺旋而成）。染色體：是DNA分子在真核細(xì)胞內(nèi)的特殊組裝形式，由DNA及輔助組裝蛋白（如組蛋白等）組成，一般分裂期可見。從染色質(zhì)到染色體的四級結(jié)構(gòu)模型第9頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一二、遺傳學(xué)基礎(chǔ)人類22對染色體及性染色體顯微結(jié)構(gòu)圖第10頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一體細(xì)胞：多細(xì)胞生物體中除生殖細(xì)胞和生殖細(xì)胞前體細(xì)胞之外的所有細(xì)胞的總稱。遺傳信息不會像生殖細(xì)胞那樣傳給下一代。生殖細(xì)胞（精子、卵子及其母細(xì)胞）：發(fā)育形成卵子或精子的細(xì)胞。經(jīng)減數(shù)分裂得到的，染色體數(shù)目是體細(xì)胞的一半。二

遺傳學(xué)基礎(chǔ)生殖細(xì)胞體細(xì)胞第11頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一二

遺傳學(xué)基礎(chǔ)第12頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一二

遺傳學(xué)基礎(chǔ)基因型（遺傳型）：決定一個生物體的結(jié)構(gòu)和功能的全部遺傳特征表型：又稱性狀，是基因型的表現(xiàn)形式，是基因型和環(huán)境共同作用的結(jié)果。指個體形態(tài)、功能等各方面的表現(xiàn)，如身高、膚色、血型、酶活力、藥物耐受力乃至性格等等。孟德爾遺傳因子假說第13頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一二

遺傳學(xué)基礎(chǔ)細(xì)胞周期：連續(xù)分裂的細(xì)胞從上一次有絲分裂結(jié)束到下一次有絲分裂完成所經(jīng)歷的整個過程。包含G1期、S期、G2期、M期四個階段。有絲分裂：真核細(xì)胞的染色質(zhì)凝集成染色體、復(fù)制的姐妹染色單體在紡錘絲的牽拉下分向兩極，從而產(chǎn)生兩個染色體數(shù)和遺傳性相同的子細(xì)胞核的一種細(xì)胞分裂類型。通常劃分為前期、前中期、中期、后期和末期五個階段減數(shù)分裂:性細(xì)胞分裂時，染色體只復(fù)制一次，細(xì)胞連續(xù)分裂兩次，染色體數(shù)目減半的一種特殊分裂方式。減數(shù)分裂第14頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)化學(xué)毒物致突變的類型第15頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一基因突變：<

0.2μm染色體畸變：

>

0.2μm以DNA為靶的損傷非整倍體和多倍體（染色體數(shù)目改變）

DNA以外的損傷化學(xué)毒物致突變的類型:第16頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

一、基因突變（genemutation）基因突變：基因中DNA序列的改變，又稱點突變。基因突變可分為兩種類型：堿基置換移碼突變第17頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一腺嘌呤鳥嘌呤胸腺嘧啶胞嘧啶一、基因突變1

堿基置換(base—pairsubstitution)某一堿基配對性能改變或脫落所致的突變。

兩種類型：轉(zhuǎn)換，顛換

后果：

同義突變

錯義突變

無義突變轉(zhuǎn)換(transition)：指嘌吟與嘌吟、嘧啶與嘧啶堿基之間的置換顛換(transversion)：則指嘌吟與嘧啶堿基之間的置換。后果取決于是否在蛋白質(zhì)合成過程中引起編碼氨基酸的錯誤。第18頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

堿基置換的后果：同義突變：雖然有堿基置換的發(fā)生，但密碼子的意義可以沒有改變。錯義突變：所編碼的氨基酸不同。無義突變：如果堿基置換的結(jié)果使mRNA上的密碼子由氨基酸編碼密碼子變成非編碼的終止密碼(UAG、UGA、UAA)，無義突變可使蛋白質(zhì)合成提前終止，導(dǎo)致基因產(chǎn)物不完全或無功能。遺傳密碼-三聯(lián)子：mRNA上每三個核苷酸翻譯成蛋白質(zhì)多肽上的一個氨基酸。這三個核苷酸叫三聯(lián)子密碼。第19頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一基因突變顛換錯義突變谷氨酸纈氨酸第20頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一無義突變顛換絲氨酸終止密碼基因突變第21頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一2

移碼突變(frameshiftmutation)

指發(fā)生一對或幾對（3對除外）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)譯成為不正常的氨基酸。

后果：較易形成致死性突變注：如果增加或減少的堿基對剛好是3對，則基因產(chǎn)物肽鏈中僅減少或增加一個氨基酸，其后果與堿基置換相似，不包括在移碼突變范疇?；蛲蛔兊?2頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一二

染色體畸變(chromosomeaberration)染色體畸變：指染色體的結(jié)構(gòu)改變。它指遺傳物質(zhì)大的改變，一般可用光學(xué)顯微鏡檢查細(xì)胞有絲分裂中期的染色體來發(fā)現(xiàn)。包括：

染色單體型畸變(chromatid-typeaberration)染色體型畸變(chromosomeaberration)染色體畸變裂隙(gap)斷裂(break)斷片(fragment)和缺失(deletion)微小體(minutebody)

無著絲點環(huán)環(huán)狀染色體雙著絲點染色體倒位(inversion)易位translocation)插入(insertion)和重復(fù)(duplication)輻射體染色體結(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)生重接或重接而不在原處，即可出現(xiàn)。第23頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一染色體結(jié)構(gòu)異常類型：缺失（染色體上丟失一個片段）重復(fù)（在一套染色體里，一個染色體片段出現(xiàn)不止一次。）易位（一個染色體片段的位置改變）F缺失重復(fù)倒位易位相互易位非同源染色體--相互易位GFGFEDCFCGEDFMNOPROPRJKLMNOPRJKLMN原來的染色體染色體突變倒位（一個染色體片段被顛倒了，顛倒的片段包括著絲點，稱為臂間倒位；不包括，稱為臂內(nèi)倒位。）染色體畸變第24頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一1、穩(wěn)定畸變：缺失、倒位、重復(fù)、易位等，用染色體分帶染色技術(shù)查出。2、不穩(wěn)定畸變：環(huán)狀染色體、無中心粒片斷等，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

細(xì)胞中期相分析（不分帶染色體分析）是染色體畸變的常用分析方法，它可提供染色體斷裂的直接證據(jù)。先天性巨型色素痣染色體畸變引起染色體畸變的后果：

染色體缺失及環(huán)狀染色體的形成圖

染色體的臂間倒位

染色體畸變第25頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一三

非整體和多倍體（染色體數(shù)目的改變）非整體和多倍體細(xì)胞染色體數(shù)目不同于正常細(xì)胞染色體數(shù)。非整倍體(aneuploidy)：增加或減少一條或幾條染色體。

如Down氏綜合征：21染色體三體（trisomy

21)多倍體(polyploidy)：以染色體組為單位的增加，染色體

數(shù)目成倍增加。

如三倍體（69條染色體）。人類體細(xì)胞正常是二倍體（2n），有46條染色體。(tetroploid)染色體復(fù)制后第26頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)化學(xué)毒物致突變作用

的機制及后果第27頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一化學(xué)毒物致突變的機制：一、引起DNA分子的變化二、引起突變細(xì)胞分裂過程改變?nèi)?、其他改變基因突變?nèi)旧w畸變致突變作用的靶部位DNA分子有絲分裂和減數(shù)分裂的成分非整倍體多倍體第28頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一一、引起DNA分子的變化（一）、堿基損傷（二）、DNA鏈?zhǔn)軗p（一）堿基損傷包括：堿基錯配平面大分子嵌入DNA鏈堿基類似物的取代堿基的化學(xué)結(jié)構(gòu)改變或破壞（一）堿基損傷包括：堿基錯配平面大分子嵌入DNA鏈堿基類似物的取代堿基的化學(xué)結(jié)構(gòu)改變或破壞第29頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一（一）堿基損傷1

堿基錯配：堿基錯配或缺失

致突變物：烷化劑（對DNA和蛋白質(zhì)都有強烈烷化作用的物質(zhì)）如烷基硫酸酯、N-亞硝基化合物、氮芥和硫芥。

機理：烷基與堿基共價結(jié)合，引起錯配或堿基缺失。DNA分子的變化烷化作用：指用烷基化劑提供甲基或乙基等烷基與DNA共價結(jié)合的過程。AP位點：喪失堿基的DNA留下了一個無嘌呤或嘧啶的位點。（缺失）鳥嘌呤6位氧（O6）上烷基化第30頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一2

平面大分子嵌入DNA鏈

致突變物：平面分子，形似堿基或堿基對，如吖啶橙、溴化乙啶、反應(yīng)停。

機理：插入DNA的堿基對中。DNA復(fù)制時，被誤認(rèn)為一個堿基對而加以復(fù)制，造成移碼突變。（一）堿基損傷DNA分子的變化如：9-氨基吖啶，引起移碼突變。第31頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一3

堿基類似物取代

致突變物：堿基類似物。如：5-溴脫氧尿嘧啶核苷取代

T，2-氨基嘌呤取代G。

機理：

DNA合成過程中，能與正常的堿基競爭，取代其位

置。易錯誤配對，導(dǎo)致堿基置換（一）堿基損傷DNA分子的變化5-溴脫氧尿嘧啶核苷取代T第32頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一4

堿基化學(xué)結(jié)構(gòu)的改變和破壞

致突變物：氧化劑。亞硝酸鹽（氧化A和C，相

應(yīng)得到次黃嘌呤和尿嘧啶），甲醛

機理：破壞堿基結(jié)構(gòu)，引起堿基置換，或致DNA

鏈斷裂。腺嘌呤A

胞嘧啶C次黃嘌呤

尿嘧啶

亞硝酸鹽氧化性脫氨（一）堿基損傷DNA分子的變化第33頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一（二）DNA鏈?zhǔn)軗pDNA分子的變化1、二聚體的形成2、DNA加合物的形成3、DNA-蛋白質(zhì)交聯(lián)物第34頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

1、二聚體的形成

致突變因子：紫外線。

機理：相鄰嘧啶形成二聚體。阻止DNA的復(fù)制，引起細(xì)胞死亡。紫外線所致DNA損傷機制：破壞堿基對氫鍵；破壞糖磷酯鍵；DNA同一條鏈上相鄰嘧啶形成二聚體；DNA單鏈或雙鏈斷裂。（二）DNA鏈?zhǔn)軗pDNA分子的變化短波紫外線第35頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一2、DNA加合物形成致突變物：活性化學(xué)物，與DNA共價鍵結(jié)合。如烷化劑。機理：堿基置換或移碼突變。（二）DNA鏈?zhǔn)軗pDNA分子的變化例如：一些芳香族化學(xué)物經(jīng)代謝活化后形成親電子基團，可與DNA堿基上的親核中心形成加合物第36頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一3

DNA-蛋白質(zhì)交聯(lián)物(DNA-Proteincrosslinks，DPC)致突變物：雙功能烷化劑，苯并(a)芘

，鎳等機理：通過使DNA、蛋白共價結(jié)合（穩(wěn)定的共價結(jié)合物），嚴(yán)重影響DNA構(gòu)象與功能（DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄及表達調(diào)控）（二）DNA鏈?zhǔn)軗pDNA分子的變化第37頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

致突變物：秋水仙堿等

靶位：有絲分裂或減數(shù)分裂成分。如紡錘體、微管蛋白、極體、著絲粒等

機理：干擾紡錘絲、微管蛋白形成及功能發(fā)揮，影響染色體或染色單體的分離，產(chǎn)生4倍體體細(xì)胞或2倍體生殖細(xì)胞。完全阻止染色體或染色單體的分離形成多倍體，不完全阻止則生成非整倍體。

結(jié)果：形成非整倍體和多倍體（染色體分離異常產(chǎn)生的，主要涉及細(xì)胞分裂過程的改變。）二、引起突變細(xì)胞分裂過程改變第38頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一非整倍體和多倍體的產(chǎn)生，與紡錘體相關(guān)損傷機理：突變細(xì)胞分裂過程改變（1）與微管蛋白二聚體結(jié)合，妨礙微管的正確組裝，導(dǎo)致細(xì)胞分裂被抑制；（2）與微管上的巰基結(jié)合，影響微管作用，使細(xì)胞分裂部分抑制；（3）已組裝好的微管的破壞①結(jié)合微管結(jié)合蛋白，②非特異性作用微管，使其蛋白質(zhì)變性；（4）中心粒移動受阻；（5）其他作用。第39頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

三、其他改變

對DNA合成和修復(fù)有關(guān)的酶系統(tǒng)作用，可間接導(dǎo)致DNA損傷，誘發(fā)基因突變或染色體畸變。第40頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一四、突變的后果突變的后果，取決于靶細(xì)胞。體細(xì)胞突變，影響到直接接觸該物質(zhì)的個體，而不可能遺傳給下一代；生殖細(xì)胞突變，其影響可能遺傳到下一代。重點突變與遺傳性疾病和腫瘤發(fā)生有關(guān)。第41頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一突變的不良后果

體細(xì)胞突變生殖細(xì)胞突變癌變致畸衰老配子死亡死胎自發(fā)流產(chǎn)先天畸形第42頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第43頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一（一）生殖細(xì)胞突變的后果遺傳?。哼z傳病是指由遺傳物質(zhì)發(fā)生改變而引起的或者是由致病基因所控制的疾病。包括單基因遺傳病，多基因遺傳病（心臟病、高血壓

、糖尿病等）。

原因：基因突變、染色體畸變生殖毒性：不能受精，胚胎死亡，畸胎，發(fā)育遲緩等。

原因：親代生殖細(xì)胞突變，胚胎細(xì)胞突變

后果：致死性突變，非致死性突變；顯隱性。遺傳病，生殖毒性。綜上所述，生殖細(xì)胞突變的后果可分為：非致死性突變：非致死顯性，非致死隱性致死性突變：顯性致死，隱性致死第44頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一致死性突變：顯性致死：可使精子不能受精，或合子在著床前死亡或著床后早期胚胎死亡隱性致死：需純合子或半合子才能出現(xiàn)死亡。非致死性突變：（如先天畸形等）非致死顯性：將造成下一代遺傳病發(fā)率增加或新病種出現(xiàn)；非致死隱性：則增加下一代基因庫的遺傳負(fù)荷。基因庫(genepool)：某一物種在特定時期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(geneticload)：一種物種中每一個攜帶的可遺傳給下一代的有害基因的平均水平。第45頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

結(jié)果：腫瘤、動脈粥樣硬化、衰老、致畸等。

腫瘤：癌基因（激活、顯性）、抑癌基因（失活、隱性）。

ras原癌基因經(jīng)堿基置換而激活。

c-myc原癌基因經(jīng)染色體易位而激活（Burkitt淋巴瘤中，約90％發(fā)生率）。（二）體細(xì)胞突變的后果第46頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第四節(jié)機體對致突變作用的影響遺傳物質(zhì)在物種進化中，世代相傳的原因：DNA執(zhí)行高度保真的復(fù)制，對復(fù)制中的錯誤能夠及時糾正，即通過修復(fù)達到高保真。一、DNA損傷的修復(fù)二、遺傳因素對致突變作用的影響第47頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一一、DNA損傷的修復(fù)目前認(rèn)為，個體對致突變物敏感性差異的原因（遺傳因素）

：代謝酶遺傳多態(tài)性、修復(fù)能力差異以及其他宿主因素等。機體對DNA損傷的修復(fù)機制包括：損傷耐受機制（部分修復(fù)DNA損傷）修復(fù)機制（完全修復(fù)：可分為直接修復(fù)和切除修復(fù)）1）直接修復(fù)針對較小的DNA損傷。如光修復(fù)2）切除修復(fù)則針對較大范圍的損傷。如核苷酸去除。修復(fù)的作用：對機體有利，切除受損核苷酸，恢復(fù)DNA正常功能對機體不利，如易錯修復(fù)使機體對高突變率產(chǎn)生耐受第48頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一1、直接修復(fù)2、切除修復(fù)：堿基切除修復(fù)核苷酸切除修復(fù)3、誤配修復(fù)4、雙鏈斷裂修復(fù)（耐受）5、交聯(lián)修復(fù)一、DNA損傷的修復(fù)第49頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一1.直接修復(fù)（針對較小的DNA損傷）

光修復(fù):

胸腺嘧啶二聚體，光裂合酶，

依賴光，切開二聚體間連接。原核生物

和真核生物均有。

“適應(yīng)性”反應(yīng):

O6-烷基鳥嘌呤導(dǎo)致堿基錯配，O6-烷基鳥嘌呤-DNA烷基轉(zhuǎn)移酶，

將烷基轉(zhuǎn)給自身。此酶廣泛存在于酵母、

大鼠及人類，具有多態(tài)性。一、DNA損傷的修復(fù)第50頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一2.切除修復(fù)（針對較大范圍的DNA損傷）

分為兩種：切除核苷酸，切除堿基。

切除修復(fù)廣泛存在于細(xì)菌和真核生物。一、DNA損傷的修復(fù)第51頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一核苷酸切除修復(fù)

利用內(nèi)切酶

，

外切酶，聚合酶

Ⅰ，連接酶

核苷酸切除是

所有生物體內(nèi)最

常見的修復(fù)機

制，修復(fù)機制非

常復(fù)雜。DNA損傷的修復(fù)損傷位點切除-修復(fù)酶識別損傷DNA，核酸內(nèi)切酶切開損傷位點兩側(cè)DNA骨架解螺旋酶或外切酶移除損傷DNA,留一個空位DNA聚合酶作用下填充空位DNA連接酶的作用下，連接剩下的缺失第52頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一堿基切除修復(fù)

利用DNA糖基酶，

AP內(nèi)切酶，聚合酶,

連接酶。DNA糖基

酶專一性更強。DNA損傷的修復(fù)DNA糖基酶識別U，水解糖苷鍵，產(chǎn)生AP位點C胞嘧啶去氨基變成尿嘧啶U內(nèi)切酶識別AP位點，切開糖磷酯骨架，移除脫氧核糖的磷酸基DNA聚合酶I：核苷酸單鏈填充連接酶：缺口連接第53頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一3.

誤配修復(fù)

誤配修復(fù)，利用MutS

和MutL有多種同工酶

包括識別，切除，復(fù)

制，連接等步驟。

識別并修復(fù)錯配的堿

基對，如G：T和A：

C。切除填充連接DNA損傷的修復(fù)第54頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一DNA損傷的修復(fù)誤配修復(fù)非甲基化甲基化第55頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一4．雙鏈斷裂修復(fù)嚴(yán)格來說，雙鏈斷裂修復(fù)，是一種耐受過程，不是修復(fù)。以容忍損傷繼續(xù)存在和高突變率的情況下，換取細(xì)胞繼續(xù)生存的耐受過程。DNA損傷的修復(fù)損傷重組修復(fù)填補缺損第56頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一5．交聯(lián)修復(fù)DNA損傷的修復(fù)當(dāng)細(xì)胞內(nèi)發(fā)生DNA鏈內(nèi)交聯(lián)，會造成雙鏈的斷裂，機體啟動兩種修復(fù)：無誤交聯(lián)修復(fù)：通過降解雙螺旋，去除二核苷酸交聯(lián)；易誤交聯(lián)修復(fù)：作用是次要的，包括整個核苷酸切除修復(fù)和易誤DNA聚合酶的參與。第57頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一二、遺傳因素對致突變作用的影響化學(xué)致突變作用的模式：

損傷——修復(fù)——突變

修復(fù)功能飽和或能力不足時才會引起突變。致突變的因素包括：環(huán)境因素、個體因素。個體因素影響致突變作用有兩個方面：一是先天性，即遺傳因素，也就是遺傳多態(tài)性（決定作用）二是后天性，主要是指不同的生活方式。遺傳因素對致突變作用的影響包括：1、代謝酶遺傳多態(tài)性2、修復(fù)功能的個體差異（修復(fù)酶遺傳多態(tài)性）第58頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一1、代謝酶遺傳多態(tài)性增強代謝活化或抑制代謝滅活，使某些人對致突變物更敏感。細(xì)胞色素P-450、乙醇脫氫酶、N—乙?；D(zhuǎn)移酶、谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶等就有明顯的遺傳多態(tài)性。這些酶的遺傳學(xué)差異是不同個體間腫瘤易發(fā)差異的原因之一。遺傳因素對致突變作用的影響第59頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一2、修復(fù)功能的個體差異:修復(fù)酶的遺傳多態(tài)性

O6-甲基鳥嘌呤-DNA-甲基轉(zhuǎn)移酶(MGMT)。該酶有明顯的組織差異和個體差異。

聚(二磷酸腺苷-核糖)多聚酶(PARP)

是參與DNA斷裂的修復(fù)，有遺傳多態(tài)性，確切生物學(xué)效應(yīng)仍不十分清楚。

遺傳因素既是化學(xué)毒物的作用靶部位，又決定化學(xué)毒物毒作用性質(zhì)和強度。代謝酶或修復(fù)酶遺傳多態(tài)性是研究熱點之一。遺傳因素對致突變作用的影響第60頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第五節(jié)觀察化學(xué)毒物致突變作用

的基本方法第61頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一一、觀察項目的選擇（一）觀察的效應(yīng)終點類型

基因突變和染色體畸變的檢測→可直接反應(yīng)化學(xué)毒物的致突變性，是評價化學(xué)毒物致突變性的唯一可靠的方法。遺傳學(xué)終點（geneticendpoint）:致突變試驗的觀察終點。遺傳學(xué)終點類型：

1、基因突變(DNA堿基序列改變）

2、染色體畸變（染色體完整性改變）

3、染色體組的畸變（染色體分離改變）

4、DNA的原始損傷第62頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第63頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一（二）遺傳毒理學(xué)試驗的目的1、致突變性的鑒定2、預(yù)測潛在的致癌物以及各種遺傳毒物的檢測及評價。（三）成套的觀察項目遺傳毒理學(xué)評價通常為一組體內(nèi)、外遺傳毒理學(xué)試驗。為什么選擇配套試驗？因為：1）化學(xué)毒物的種類和結(jié)構(gòu)多種多樣，其致突變機制不同，靶細(xì)胞不同（生殖細(xì)胞、體細(xì)胞）。因此成套觀察項目要有兩種細(xì)胞，除了細(xì)胞水平，還要從分子水平檢測化學(xué)物的遺傳毒性;2）致突變物中僅少數(shù)具有直接致突變作用，大多數(shù)為間接致突變作用。即需在體內(nèi)代謝活化后才具有直接致突變作用。體內(nèi)實驗具有完整活化系統(tǒng)，而體外試驗則通過加入模擬代謝系統(tǒng)。3）化學(xué)毒物的致突變性有強，也有弱。有的在某一檢測系統(tǒng)中是強致突變物，而在另一系統(tǒng)中可能是弱的致突變物。對于弱致突變物在某些系統(tǒng)中容易漏檢，即出現(xiàn)假陰性。觀察項目的選擇第64頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一選為成套觀察項目的原則：一組可靠的試驗系統(tǒng)應(yīng)包括每一種遺傳學(xué)終點;應(yīng)包括多種進化程度不同的物種;(如原核細(xì)胞、低等和高等真核細(xì)胞)體內(nèi)試驗與體外試驗配合;應(yīng)包括生殖細(xì)胞和體細(xì)胞;第65頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一二、常用的致突變實驗1、細(xì)菌回復(fù)突變試驗(Ames試驗)2、微核試驗3、染色體畸變分析4、姐妹染色單體交換試驗（SCE)5、果蠅伴性陰性致死試驗6、顯性致死試驗7、程序外DNA合成試驗8、單細(xì)胞凝膠電泳試驗9、觀察方法的新進展第66頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一二、常用的致突變實驗

1、細(xì)菌回復(fù)突變試驗(Ames試驗)

——基因突變野生型細(xì)菌原養(yǎng)型(his+)回復(fù)突變突變型細(xì)菌組氨酸缺陷型(his)正向突變誘變物人工誘變菌株：鼠傷寒沙門氏菌，大腸桿菌在無組氨酸的培養(yǎng)基上不能存活第67頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一Ames試驗常用的測試菌株菌株檢出突變TA97移碼TA98移碼TA100置換+移碼TA102置換+移碼第68頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

Ames試驗：是采用鼠傷寒沙門菌組氨酸缺陷型突變株作為指示微生物，檢測受試物致突變性的試驗。

原理：人工誘變的突變株在組氨酸操縱子中有一個突變，突變的菌株必須依賴外源性組氨酸才能生長，而在無組氨酸的培養(yǎng)基上不能存活，致突變物可使其基因發(fā)生回復(fù)突變，使它在缺乏組氨酸的培養(yǎng)基上也能生長。方法：平板摻入法、點試法、預(yù)培養(yǎng)法評價：計數(shù)誘發(fā)的回復(fù)菌落數(shù)即可判斷化學(xué)毒物的致突變數(shù)。常用的致突變實驗1、細(xì)菌回復(fù)突變試驗(Ames試驗)第69頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一S9：指經(jīng)酶誘導(dǎo)劑處理后制備的肝勻漿，再經(jīng)9000g離心分離所得的上清液，加上適當(dāng)?shù)木彌_液和輔助因子。它主要含有混合功能氧化酶（MFO）是國內(nèi)常用的體外致突變試驗的代謝活化系統(tǒng)。S9的缺點：1）隨動物種屬或器官不同而有差異2）含有大量親核物質(zhì)而可能影響試驗的敏感性常用的致突變實驗1、細(xì)菌回復(fù)突變試驗(Ames試驗)第70頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一Ames試驗的優(yōu)點：檢出率高靈敏度高經(jīng)濟適用由于在測試系統(tǒng)加入了S9，彌補了一般試管內(nèi)試驗的缺點Ames試驗的缺點：微生物的遺傳信息僅相當(dāng)于哺乳動物的1/6，結(jié)構(gòu)也較簡單。哺乳動物有較微生物完善復(fù)雜的DNA修復(fù)系統(tǒng)。遺傳物質(zhì)突變后較易修復(fù)，且微生物缺乏免疫功能。對水溶性低物質(zhì)可出現(xiàn)假陰性抑菌劑可抑制細(xì)菌生長。常用的致突變實驗1、細(xì)菌回復(fù)突變試驗(Ames試驗)第71頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一微核試驗MNT：是觀察受試物能否產(chǎn)生微核的試驗。目的：檢出DNA斷裂劑和非整倍體誘變劑原理：染色體或染色單體的無著絲點斷片或紡錘絲受損傷而丟失的整個染色體，在細(xì)胞分裂后期遺留在細(xì)胞質(zhì)中，末期之后，單獨形成一個或幾個規(guī)則的次核，比主核小，故稱微核(Micronucleus)。光學(xué)顯微鏡下可見。微核判別：為嗜染性與細(xì)胞核相似的圓形或橢圓形小體，一般小于間期核的1/3-1/5?？纱嬖谟诟鞣N動、植物細(xì)胞中。常用的致突變實驗2、微核試驗（micronucleustest,MNT）—染色體畸變第72頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一常用的致突變實驗微核試驗檢測的終點：（1）染色體或染色單體損傷（2）紡錘絲損傷在細(xì)胞質(zhì)中微核來源：斷片或無著絲粒染色體在細(xì)胞分裂后期不能定向移動，而遺留在細(xì)胞質(zhì)中；有絲分裂毒物的作用使個別染色體或帶著絲粒的染色體環(huán)和斷片在細(xì)胞分裂后期被留在細(xì)胞質(zhì)中。第73頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一傳統(tǒng)的微核試驗觀察骨髓嗜多染紅細(xì)胞（PCE）中的微核。屬于體內(nèi)試驗。PCE是指紅細(xì)胞成熟之前，最后一次分離后數(shù)小時將主核排出的細(xì)胞，而微核留在細(xì)胞質(zhì)中。傳統(tǒng)微核試驗的不足：有些化合物在骨髓難以達到有效濃度骨髓PCE是動態(tài)平衡化學(xué)毒物主要在肝臟活化，其活化中間產(chǎn)物有可能在達到骨髓之前消失。將結(jié)果外推至其他組織應(yīng)甚重。微核試驗包括哪些：哺乳動物微核試驗體外試驗：CHL、CHO、V79等倉鼠細(xì)胞蠶豆根尖試驗毛囊微核試驗魚微核試驗常用的致突變實驗第74頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一常用的致突變實驗微核試驗PCE骨髓多染紅細(xì)胞未成熟紅細(xì)胞NCE正染紅細(xì)胞成熟紅細(xì)胞RBC（redbloodcell）紅細(xì)胞，包括PCE、NCE第75頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一微核可出現(xiàn)于多種細(xì)胞中，但在有核細(xì)胞中難以與正常核的分葉及核突出物區(qū)分，故常計數(shù)PCE細(xì)胞(未成熟紅細(xì)胞)中的微核，因為成紅細(xì)胞發(fā)展為紅細(xì)胞時，主核排出，成為PCE，這些細(xì)胞保持其嗜堿性約24小時，然后成為正染紅細(xì)胞（NCE）,并進入外周血。注：在主核排除時，微核仍保留在細(xì)胞中第76頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一MNNCE常用的致突變實驗微核試驗Giemsa染色后PCE骨髓多染紅細(xì)胞淡藍(lán)色MN微核紫紅色NCE正染紅細(xì)胞桃紅色第77頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一

圖2帶微核嗜多染紅細(xì)胞MNPCE（×400）圖1：正常嗜多染紅細(xì)胞PCE（×400）第78頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第79頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一染色體畸變分析（細(xì)胞遺傳學(xué)試驗）：觀察染色體形態(tài)結(jié)構(gòu)和數(shù)目改變。用顯微鏡觀察細(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。哺乳動物試驗小鼠骨髓細(xì)胞染色體畸變試驗受試物→哺乳動物→骨髓染色體→染色體畸變體外試驗受試物→人外周血淋巴細(xì)胞或培養(yǎng)的哺乳動物細(xì)胞→染色體畸變?nèi)旧w畸變試驗可觀察到：裂隙、斷裂、斷片、染色體環(huán)，無著絲粒、雙或多著絲粒染色體、射體和染色體粉碎等。常用的致突變實驗3、染色體畸變分析——染色體畸變（chromosomeaberrationanalysis）第80頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第81頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一姐妹染色單體交換試驗：指染色體同源座位上DNA復(fù)制產(chǎn)物的相互交換，其頻率與DNA斷裂和修復(fù)有關(guān)。原理：對于分裂的細(xì)胞，將5-BrdU（5-溴脫氧尿嘧啶核苷）加入合成DNA的原料中，經(jīng)過兩次DNA復(fù)制形成的兩條染色單體中，一條DNA鏈的雙股內(nèi)，另一條只有單股含有BrdU。經(jīng)染色后，雙股含BrdU的染色單體著色淺淡，而單股含BrdU的染色單體著色深。在普通光學(xué)顯微鏡下可辯。常用的致突變實驗4、姐妹染色單體交換試驗(SCE)—DNA原始損傷

（一條染色單體的胸腺嘧啶核苷被5-BrdU取代）第82頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一常用的致突變實驗4、姐妹染色單體交換試驗(SCE)第83頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一（1）轉(zhuǎn)基因小鼠致突變檢測系統(tǒng)（2）微核自動化檢測技術(shù)（3）熒光原位雜交技術(shù)FISH5、觀察方法的新進展常用的致突變實驗第84頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一觀察方法的新進展（1）轉(zhuǎn)基因小鼠致突變檢測系統(tǒng)轉(zhuǎn)基因動物：是指基因組中整合以實驗方法導(dǎo)入的穩(wěn)定的外源DNA，并能遺傳給后代的一類動物。優(yōu)點：可根據(jù)需要導(dǎo)入目的基因，即致突變的靶基因；敏