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1、第七章第七章外源性化学物致突变作用外源性化学物致突变作用（MutagenesisofXenobiotics)2021/6/71n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、致突变、致突变、致癌）致癌）“三致三致”作用作用 2021/6/72致突变作用-造就了“蜘蛛侠”？2021/6/732021/6/742021/6/752021/6/762021/6/772021/6/782021/6/792021/6/710现实生活中现实生活中自然界中的自发突变自然界中的自发突变转基因的动、植物（红薯，蓝色玫瑰）转基因的动、植物（红薯，蓝色玫瑰）各种有害因素引起的突变（物理，生物，各
2、种有害因素引起的突变（物理，生物，化学）化学）外源性化学物外源性化学物致突变作用致突变作用2021/6/7112021/6/712基本概念：突变、遗传毒理学、致突变作基本概念：突变、遗传毒理学、致突变作用、致突变物用、致突变物致突变的类型：基因突变、染色体结构异致突变的类型：基因突变、染色体结构异常、染色体数目异常常、染色体数目异常【内容】【内容】2021/6/713致突变作用机制致突变作用机制突变的后果：生殖细胞突变，体细胞突变突变的后果：生殖细胞突变，体细胞突变机体对致突变作用的影响机体对致突变作用的影响致突变试验致突变试验2021/6/714第一节第一节概概述述2021/6/715遗传与
3、变异遗传与变异遗传遗传： 生物物种以各种繁殖繁殖方式来保证世代间生命的持续生命的持续。 种瓜得瓜 种豆得豆变异变异： 亲子之间或子代之间出现不同程度的差异差异。 一、基本概念一、基本概念 2021/6/716突变（突变（mutation)：遗传结构本身遗传结构本身的变化及其的变化及其引起的变异引起的变异-生物体的遗传物质发生了突然的、根本的变化，因为这生物体的遗传物质发生了突然的、根本的变化，因为这种变化起源于基因和染色体，因此，是可遗传的变异种变化起源于基因和染色体，因此，是可遗传的变异.突变突变”这个词的来源：这个词的来源：“突变突变”是由荷兰是由荷兰DeVries（19011903）提）
4、提出。他当时在栽培月见草，发现其中有多种可变遗传的变异，因出。他当时在栽培月见草，发现其中有多种可变遗传的变异，因这些变异是不连续的好象突然发生，故叫这些变异是不连续的好象突然发生，故叫“突变突变”孟德尔的豌豆杂交实验为现代遗传学孟德尔的豌豆杂交实验为现代遗传学奠定了基础奠定了基础(基因分离、自由重组基因分离、自由重组)2021/6/717n19091909年摩尔根年摩尔根(Morgan)(Morgan)发现发现在红眼果蝇中有白眼果蝇在红眼果蝇中有白眼果蝇n因发现了果蝇白眼突变的性因发现了果蝇白眼突变的性连锁遗传，提出了基因在染连锁遗传，提出了基因在染色体上直线排列以及连锁互色体上直线排列以及
5、连锁互换定律，摩根于换定律，摩根于19331933年被授年被授予诺贝尔奖。予诺贝尔奖。n19461946年，摩根的学生，被誉年，摩根的学生，被誉为为“果蝇的突变大师果蝇的突变大师”的的米米勒勒，证明射线能使果蝇的，证明射线能使果蝇的突变率提高突变率提高150150倍，因而成为倍，因而成为诺贝尔奖获得者诺贝尔奖获得者. .2021/6/718基因与染色体基因与染色体n生物界都知道是遗传因子（即基因）决定了生物生物界都知道是遗传因子（即基因）决定了生物的遗传。但是，的遗传。但是，基因究竟在细胞内的什么地方？基因究竟在细胞内的什么地方？n摩尔根以果蝇为试验对象回答了这一问题，摩尔根以果蝇为试验对象回
6、答了这一问题，基因基因在染色体上在染色体上。 2021/6/7192021/6/7202021/6/721摩尔根和他的学生利用果蝇作了摩尔根和他的学生利用果蝇作了大量的研究。大量的研究。19261926年出版年出版基因基因论论，建立了著名的，建立了著名的基因学说。基因学说。 Thomas Hunt Morgan （18661945）2021/6/722n摩尔根在基因论中绘制了果蝇基因位置图，首摩尔根在基因论中绘制了果蝇基因位置图，首次完成了当时最新的基因概念的描述：次完成了当时最新的基因概念的描述： 基因是在染色体上呈线性排列的遗传单位，它不基因是在染色体上呈线性排列的遗传单位，它不仅是决定性
7、状的功能单位，也是一个仅是决定性状的功能单位，也是一个突变单位突变单位和和交交换单位换单位。 n至此，人们对基因概念的理解更加具体和丰富了。至此，人们对基因概念的理解更加具体和丰富了。 2021/6/723摩尔根果蝇遗传实验具有划时代意义摩尔根果蝇遗传实验具有划时代意义人类第一次把基因与染色体联系起来，认为基因人类第一次把基因与染色体联系起来，认为基因是一种物质，是染色体上的一个特定的区段。是一种物质，是染色体上的一个特定的区段。 确立并发展了染色体的遗传理论。确立并发展了染色体的遗传理论。 2021/6/724突变研究简史突变研究简史年份年份事事件件作者作者1904发现发现X射线可以改变生殖
8、细射线可以改变生殖细胞的遗传物质胞的遗传物质DeVries1927用用X射线照射发现可以引起射线照射发现可以引起基因突变基因突变Muller1943发现芥子气可诱发基因和染发现芥子气可诱发基因和染色体畸变色体畸变Averbach&Robson1951用用X射线可诱发小鼠突变射线可诱发小鼠突变1966化学物可诱发小鼠突变化学物可诱发小鼠突变Russed1969成立国际环境诱变剂学会成立国际环境诱变剂学会Guttanach2021/6/725自发突变自发突变(spontaneousmutation):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，在自然条件下发生的突变然条件下
9、发生的突变v特点：特点：发生过程长、频率很低，与物发生过程长、频率很低，与物种进化有关种进化有关从发生原因上，可分为：从发生原因上，可分为：2021/6/726诱发突变诱发突变(inducedmutation)：是指人是指人为地造成突变为地造成突变v特点：特点：发生过程短、频率高，既可被发生过程短、频率高，既可被人类利用，也可能对人类产生危害人类利用，也可能对人类产生危害2021/6/727v遗传毒理学遗传毒理学(genetictoxicology)：研究化研究化学性和放射性物质的学性和放射性物质的致突变作用致突变作用以及人以及人类接触致突变物可能引起的类接触致突变物可能引起的健康效应健康效应
10、的的科学。科学。v致致突变作用突变作用（mutagenesis)：是指外来因是指外来因素特别是化学因子引起细胞核中的素特别是化学因子引起细胞核中的遗传遗传物质发生改变的能力物质发生改变的能力，而且此种改变可，而且此种改变可随同细胞分裂过程而传递。随同细胞分裂过程而传递。2021/6/728v致突变物致突变物(mutagen)：凡能凡能引起生物体引起生物体遗传物质发生改变的化学物质或任何环遗传物质发生改变的化学物质或任何环境因子境因子，又称诱变剂，也称为遗传毒物。，又称诱变剂，也称为遗传毒物。2021/6/729直接致突变物（直接致突变物（direct-actingmutagen)：具有很高的化
11、学活性，其原型就可引起生物具有很高的化学活性，其原型就可引起生物体突变的物质。体突变的物质。间接致突变物（间接致突变物（indirect-actingmutagen)：本身不能引起突变，必须在体内经过本身不能引起突变，必须在体内经过代谢代谢活化活化，才具有致突变性的物质。，才具有致突变性的物质。2021/6/730环境中的致突变因素环境中的致突变因素1. 化学物质化学物质l天然存在的致突变物：如黄曲酶毒素、亚硝酸盐等l人工合成的致突变物 抗癌药物抗癌药物：如环磷酰胺等 烷化剂烷化剂：如环氧乙烷、氮芥、硫芥等 有毒金属有毒金属：如六价铬、有机汞等 农药农药：如乐果、敌百虫等 食品添加剂食品添加剂
12、：如奶油黄、胭脂红、食用蓝1号和2号等 其他其他：如多氯联苯、氯乙烯、苯等2021/6/7312.物理因素：物理因素：电离辐射、温度剧烈变化等2021/6/7321986年4月26日，原苏联在乌克兰境内修建的切尔诺贝利核电站发生爆炸并引起大火。该事故导致约吨的强辐射物严重泄露，造成了史无前例的放射性污染，其危害至今也未能完全消除。 切尔诺贝利事故增加儿童体内DNA变异。在医院接受治疗的受辐射的孩子 2021/6/7333. 生物因素：生物因素：病毒、基因工程等转基因鲑鱼转基因鲑鱼( (上上) )比同年龄的比同年龄的野生鲑鱼野生鲑鱼( (下下) )重重 11倍倍 2021/6/734第二节第二节
13、化学毒物致突变的类型化学毒物致突变的类型从遗传学角度或突变角度分为：从遗传学角度或突变角度分为：基因突变基因突变染色体结构改变染色体结构改变染色体数目改变染色体数目改变2021/6/735从机理角度分为：从机理角度分为：对对DNA为靶的损伤（包括基因突变和染为靶的损伤（包括基因突变和染色体畸变）色体畸变）不以不以DNA为靶的损伤为靶的损伤(染色体数目异常）染色体数目异常）2021/6/736v基因突变（基因突变（geneticmutation)：是指基是指基因在结构上发生了碱基对组成和排列因在结构上发生了碱基对组成和排列序列的改变（序列的改变（pointmutation)。不能应用光学显微镜直
14、接进行观察，须采用理化或生物学方法才能检出。光学显微镜可分辨的物质最小为光学显微镜可分辨的物质最小为0.2m相当于相当于4.7106个核苷酸对的长度个核苷酸对的长度一、基因突变一、基因突变2021/6/737基因突变：可分为基因突变：可分为碱基置换和移码突变碱基置换和移码突变两种类型。两种类型。突变基因：突变基因：基因内存在的突变的基因基因内存在的突变的基因野生型基因：野生型基因：没有发生突变的基因没有发生突变的基因2021/6/738(一一)碱基置换（碱基置换（basesubsititution)转换转换(transition)：即嘌呤到嘌呤或嘧啶到即嘌呤到嘌呤或嘧啶到嘧啶的变化嘧啶的变化颠
15、换颠换(transversion):即嘌呤到嘧啶或嘧啶即嘌呤到嘧啶或嘧啶到嘌呤的变化到嘌呤的变化碱基置换是某一碱基配对性能改变或脱碱基置换是某一碱基配对性能改变或脱落而引起的突变。落而引起的突变。2021/6/739AGTC腺嘌呤腺嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤胸腺嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶胞嘧啶2021/6/740Transitions are more common than transversions 2021/6/7412021/6/742后果后果同义突变同义突变(synonymousmutation)：指没有指没有改变基因产物氨基酸序列的突变。改变基因产物氨基酸序列的突变。GGG和和GGA均编码均编码(g
16、lycine,Gly,甘氨酸甘氨酸)2021/6/743n错义突变错义突变(missense mutation)(missense mutation)：指碱基序指碱基序列的改变引起了列的改变引起了产物氨基酸序列产物氨基酸序列的改变的改变单核苷酸替代单核苷酸替代2021/6/744n无义突变无义突变(nonsense mutation)(nonsense mutation)：指某个碱指某个碱基的改变使代表基的改变使代表某个氨基酸的密码子某个氨基酸的密码子变为变为蛋白质合成的蛋白质合成的终止密码子终止密码子，导致多肽链在，导致多肽链在成熟之前终止合成的改变。成熟之前终止合成的改变。终止密码子：终止
17、密码子：UAAUAGUGA2021/6/745终止密码的突变终止密码的突变v链终止突变：链终止突变：指无义突变使肽链过指无义突变使肽链过早终止。早终止。v延长突变：延长突变：指如果终止密码子因突指如果终止密码子因突变而为氨基酸编码，结果产生过长变而为氨基酸编码，结果产生过长的肽链的现象。的肽链的现象。2021/6/746指指发发生生一一对对或或几几对对不不等等于于3的的倍倍数数的的碱碱基基减减少少或或增增加加，以以致致从从受受损损点点开开始始碱碱基基序序列列完完全全改改变变，形形成成错错误误的的密密码码，并并转转译译为为不不正正常常的的氨氨基酸。基酸。由于碱基序列所形成的一系列由于碱基序列所形
18、成的一系列三联体密码子三联体密码子相互间并无标点符号，于是从受损位点开始相互间并无标点符号，于是从受损位点开始密码子的密码子的阅读框架阅读框架完全改变。完全改变。（二）移码突变（二）移码突变（frameshiftmutation)2021/6/7472021/6/748结果结果是是从从原原始始损损伤伤的的密密码码子子开开始始一一直直到到信信息息末端末端的氨基酸序列的氨基酸序列完全改变完全改变。使使读读码码框框架架改改变变其其中中某某一一点点形形成成无无义义密密码码，于是产生一个，于是产生一个无功能的肽链片段无功能的肽链片段。移码突变较易成为移码突变较易成为致死性致死性突变。突变。2021/6/
19、749单单碱碱基基置置换换单单碱碱基基缺缺失失2021/6/750基因突变的案例基因突变的案例白化病白化病n突变突变-黑色素生成缺陷黑色素生成缺陷 -眼、毛发色素缺乏眼、毛发色素缺乏n发病率，发病率，2/1000n常染色体隐性遗传常染色体隐性遗传2021/6/751n全色盲，双色盲，色弱（红绿蓝三原色）全色盲，双色盲，色弱（红绿蓝三原色）n发病率，男性发病率，男性7%，女性，女性0.49%nX染色体隐性遗传（交叉遗传）染色体隐性遗传（交叉遗传）n尚无有效的治疗方法尚无有效的治疗方法（色盲（色盲矫正隐形眼镜矫正隐形眼镜，改善色觉改善色觉,提高色调分辨能力）提高色调分辨能力）基因突变的案例基因突变
20、的案例色盲症色盲症2021/6/7522021/6/753基因突变的案例多毛症23岁的墨西哥男子丹尼岁的墨西哥男子丹尼出生后出生后就患有一种罕见的多毛症，全就患有一种罕见的多毛症，全身都被浓厚的黑色毛发覆盖，身都被浓厚的黑色毛发覆盖，看起来就像传说中的恐怖看起来就像传说中的恐怖“狼狼人人”。据悉，据悉，丹尼一家五代人都患有这丹尼一家五代人都患有这种种“狼人综合征狼人综合征”，他和他和26岁岁的哥哥拉里从小便被当成的哥哥拉里从小便被当成“怪怪物物”，被关进笼子中四处展出。，被关进笼子中四处展出。 祖母祖母携带这种变异基因，将它传携带这种变异基因，将它传给了后代。哥哥拉里、堂姐妹给了后代。哥哥拉里
21、、堂姐妹莉莉和卡拉、亲妹妹贾米、莉莉和卡拉、亲妹妹贾米、6岁侄女丹尼拉等岁侄女丹尼拉等2021/6/754n狼人综合征狼人综合征和月亮以及狼没有任何联系，而是与基和月亮以及狼没有任何联系，而是与基因有关。因有关。n多毛症基因曾是人类身上的一种多毛症基因曾是人类身上的一种“失传基因失传基因”。当远当远古时代的人类还是长满毛发的古时代的人类还是长满毛发的灵长类动物灵长类动物时，身上时，身上就存在着这种基因，但当人类渐渐进化后，这种基就存在着这种基因，但当人类渐渐进化后，这种基因变得不再需要，就开始发生突变而因变得不再需要，就开始发生突变而“关闭关闭”。然而。然而丹尼的家族不知何故，他们体内被丹尼的
22、家族不知何故，他们体内被“关闭关闭”的多毛症的多毛症基因现在又被基因现在又被“打开来了打开来了”。n“狼人综合征狼人综合征”非常罕见，非常罕见，患病概率只有患病概率只有100亿分之亿分之一，且没有根治办法一，且没有根治办法。 2021/6/755二、染色体畸变二、染色体畸变(chromosome aberration)(chromosome aberration)2021/6/756染色体结构异常（畸变染色体结构异常（畸变）（）（structuralchromosomeaberration)：是指由于染色是指由于染色体或染色单体体或染色单体断裂断裂，造成染色体或染色，造成染色体或染色单体单体缺
23、失或引起各种重排缺失或引起各种重排，从而出现染，从而出现染色体结构异常。色体结构异常。q断裂剂：断裂剂：凡能引起凡能引起染色体断裂染色体断裂的物质。的物质。2021/6/757染色体畸变又可分为染色体畸变又可分为染色体畸变（染色体畸变（chromosome-typeaberrations)：指染色体中指染色体中两条染色单两条染色单体同一位点受损体同一位点受损后所产生的结构异常后所产生的结构异常染色单体畸变（染色单体畸变（chromatid-typeaberrations)：指畸变涉及复制染色体指畸变涉及复制染色体中两条染色单体中的中两条染色单体中的一条一条2021/6/758染色体结构异常的类
24、型染色体结构异常的类型类型：类型：缺失缺失重复重复倒位倒位易位易位2021/6/759(1)缺失（缺失（deletion)：染色体上丢失了一个片段。一一个个染染色色体体发发生生一一次次或或多多次次断断裂裂而而不不重重接接，就就会会出出现现一一个个或或多多个个无无着着丝丝粒粒断断片片和和一一个个缺缺失失了了部部分分染染色色质质并并带带有有着着丝丝粒粒的异常染色体。的异常染色体。2021/6/760(2)重重复复：在一套染色体里，一个染色体片段出现不止一次。2021/6/761(3)倒倒位位(inversion)：一个染色体片段被颠倒了。倒转倒转180 再重接再重接臂间倒位：如果颠倒的片段包括着丝
25、点，称为臂间倒位；臂内倒位：如不包括着丝点，称为臂内倒位。染色体的臂间倒位染色体的臂间倒位2021/6/762(4)易易位位(translocation)：从从某某个个染染色色体体断断下下的的节节段接到另一染色体上称为易位。段接到另一染色体上称为易位。相互易位相互易位2021/6/763n染色体结构异常是染色体或染色单染色体结构异常是染色体或染色单体体断裂断裂所致。所致。n当断端不发生重接或虽重接而不在当断端不发生重接或虽重接而不在原处，即可出现原处，即可出现染色体结构异常染色体结构异常。2021/6/764三、染色体数目异常三、染色体数目异常NormalhumanKaryotype:46,X
26、Y2021/6/765动物正常体细胞染色体数目动物正常体细胞染色体数目2n为标准，为为标准，为二倍体。染色体数目二倍体。染色体数目异常可表现为异常可表现为整倍性整倍性畸变畸变和和非整倍性畸变非整倍性畸变。整倍性畸变可能出现整倍性畸变可能出现单倍体、三倍体或四单倍体、三倍体或四倍体倍体。超过二倍体的整倍性畸变也统称为。超过二倍体的整倍性畸变也统称为多倍体。非整倍性畸变系指比二倍体多或多倍体。非整倍性畸变系指比二倍体多或少一条或多条染色体少一条或多条染色体(2n+1,2n-1)。2021/6/766整倍性畸变2021/6/767非整倍性畸变2021/6/768缺体缺体是指缺少一对同源染色体；是指缺
27、少一对同源染色体；单体或三体单体或三体系指某一对同源染色体相应系指某一对同源染色体相应地少或多一个地少或多一个四体则指其比同源染色体多一对。四体则指其比同源染色体多一对。人类中常见有三种三体：人类中常见有三种三体： （1 1）21-21-三体，即三体，即DownDown氏综合征；氏综合征； （2 2）18-18-三体，即三体，即EdwardEdward综合征综合征 （3 3）13-13-三体，即三体，即PatauPatau综合征。综合征。 2021/6/769患儿具明显的特殊面容体征：患儿具明显的特殊面容体征：眼距宽，鼻根低平，眼裂小，眼距宽，鼻根低平，眼裂小，眼外侧上斜，有内眦赘皮，外眼外侧
28、上斜，有内眦赘皮，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.男性唐氏婴儿长大至青春期，也不会有生育能力。4.易患各种感染，如存活至成人期，则常在30岁以后即出现老年性痴呆症状。2021/6/770n突出的面部特征包括枕骨突出的面部特征包括枕骨突出，外耳旋转有畸形，突出，外耳旋转有畸形，眼裂短，嘴巴小眼裂短，嘴巴小 n桡骨发育不全，半椎骨，桡骨发育不全，半椎骨，手握拳呈手指交错，并手握拳呈手指交错，并指指(趾趾) 2021/6/771突变的类型突变的类型突突 变变基因突变基因突变染色体数目变化染色体数目变化碱基置换碱基置换移码突变移码突变密码子插入或丢失密码子插入或丢
29、失转转 换换颠颠 换换碱基插入碱基插入碱基丢失碱基丢失非整倍体非整倍体多倍性多倍性染色体畸变染色体畸变缺失缺失、断片断片重重 复复倒倒 位位易易 位位2021/6/772第三节第三节化学毒物致突变作用的化学毒物致突变作用的机制及后果机制及后果2021/6/773（一）碱基损伤（一）碱基损伤1.碱基错配碱基错配烷烷化化剂剂(alkylatingagent):是是指指对对DNA和和蛋白质具有强烈烷化作用的物质蛋白质具有强烈烷化作用的物质一般情况下甲基化乙基化高碳烷基化一般情况下甲基化乙基化高碳烷基化烷化剂所致甲基化易产生碱基错配烷化剂所致甲基化易产生碱基错配一、引起突变的一、引起突变的DNA变化变
30、化2021/6/774目前认为最常受到烷化的是目前认为最常受到烷化的是鸟嘌呤的鸟嘌呤的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鸟嘌呤鸟嘌呤胸腺嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶胞嘧啶2021/6/7752021/6/776AP位位点点（apurinicorapyrimidinicsite)：是是指指丢丢失失碱碱基基的的DNA留留下下了了一一个个无无嘌嘌呤或无嘧啶的位点呤或无嘧啶的位点2021/6/777嵌入剂（嵌入剂（intercalatingagent)：指能以指能以静电吸附形式静电吸附形式嵌入嵌入DNA单链的碱基之间或单链的碱基之间或DNA双螺旋结构的
31、相邻多核苷酸双螺旋结构的相邻多核苷酸链之间的物质链之间的物质常见的嵌入物常见的嵌入物：多环芳烃的环氧化物多环芳烃的环氧化物，吖啶（吖啶（dng）类类化化合物，合物，联苯胺联苯胺等。其共同的结构特征为：平面多环状结构，等。其共同的结构特征为：平面多环状结构，一般是三个环，长度极为相似约一般是三个环，长度极为相似约6.8。2.平面大分子嵌入平面大分子嵌入DNA链链3.42021/6/778AGGATCCT解解 链链AGGAAGGAAGGATCACT插入一个插入一个碱基碱基嵌 入嵌嵌 入入AGGA模板链模板链嵌 入嵌嵌 入入AGGATCT缺失一个缺失一个碱基碱基编码链编码链2021/6/779有有些
32、些化化学学物物的的结结构构与与碱碱基基非非常常相相似似，称称碱基类似物碱基类似物它它们们能能在在S期期中中可可与与天天然然碱碱基基竞竞争争，并并取代其位置取代其位置例如例如5-溴脱氧尿嘧啶核苷能取代胸腺嘧啶；溴脱氧尿嘧啶核苷能取代胸腺嘧啶；2-氨基嘌呤氨基嘌呤(2-AP）能取代鸟嘌呤能取代鸟嘌呤3.碱基类似物取代碱基类似物取代ATA5BU2021/6/780化化学学物物可可对对碱碱基基产产生生氧氧化化作作用用，从从而而破破坏坏或改变碱基的结构，进而引起链断裂；或改变碱基的结构，进而引起链断裂；有有些些化化学学物物质质可可在在体体内内形形成成有有机机过过氧氧化化物物或或自自由由基基，如如甲甲醛醛
33、、氨氨基基甲甲酸酸乙乙酯酯和和乙乙氧氧咖咖啡啡碱碱等等，可可间间接接使使嘌嘌呤呤的的化化学学结结构构破破坏坏，容易出现容易出现DNA链断裂。链断裂。4.碱基的化学结构的改变或破坏碱基的化学结构的改变或破坏2021/6/781（二）（二）DNA链受损链受损1.二聚体的形成：二聚体的形成：紫外线紫外线环丁烷嘧环丁烷嘧啶和啶和4-6光产物光产物阻止阻止DNA复制复制引起细胞死亡引起细胞死亡2021/6/782活性化学物质与细胞活性化学物质与细胞大分子之间通过大分子之间通过共价键形成的稳定复合物如生物毒素、共价键形成的稳定复合物如生物毒素、多环芳烃和芳香胺类致癌物可使多环芳烃和芳香胺类致癌物可使DNA
34、形形成成大加合物大加合物，使，使DNA的立体构象发生明的立体构象发生明显变化，阻断受损部位的半保留复制和显变化，阻断受损部位的半保留复制和转录转录2.DNA加合物形成加合物形成2021/6/7834.DNA-蛋白质交联（蛋白质交联（DNA-proteincrosslinks，DPC）：如亚硝酸、丝裂如亚硝酸、丝裂霉素霉素C、氮和硫的芥子气以及各种铂的衍、氮和硫的芥子气以及各种铂的衍生物生物3.DNA-DNA交联（交联（DNA-DNAcrosslinks，DDC）：）：DNA分子上一条链的碱基与互分子上一条链的碱基与互补链上的相应碱基形成共价连接补链上的相应碱基形成共价连接2021/6/784二
35、、引起突变的细胞分裂过程改变二、引起突变的细胞分裂过程改变a是中心粒，b是纺锤丝，c是染色体，d是着丝点。纺锤丝把着丝点（内部已经一分为二）拉开，复制过的染色体就一分为二了。2021/6/785一一些些化化学学物物能能作作用用于于纺纺锤锤体体，中中心心粒粒或或其其他他核核内内细细胞胞器器，从从而而干干扰扰有有丝分裂过程丝分裂过程诱诱发发这这种种作作用用的的物物质质称称为为有有丝丝分分裂裂毒物，又称毒物，又称干扰剂干扰剂2021/6/786秋秋水水仙仙碱碱是是典典型型的的引引起起细细胞胞分分裂裂完完全全抑抑制制的的物物质质，因因此此这这种种效效应应又又称称秋秋水水仙碱效应或细胞有丝分裂。仙碱效应
36、或细胞有丝分裂。有有些些干干扰扰剂剂仅仅使使细细胞胞群群体体的的有有丝丝分分裂裂数减少数减少，被称之为抗有丝分裂剂。，被称之为抗有丝分裂剂。2021/6/787引起非整倍性的原因引起非整倍性的原因不分离（不分离（nondisjunction)一种是同源染色体在第一次减数分裂中联一种是同源染色体在第一次减数分裂中联会复合中不分离（可能联会复合体受损）会复合中不分离（可能联会复合体受损）另一种是姊妹染色单体在有丝中或第二次另一种是姊妹染色单体在有丝中或第二次减数分裂中因着丝粒受损未纵裂而不分离减数分裂中因着丝粒受损未纵裂而不分离2021/6/788不分裂的结果是纺锤体的一极接受了同源或不分裂的结果
37、是纺锤体的一极接受了同源或两个染色单体，而另一极则没有。两个染色单体，而另一极则没有。2021/6/789只有一条染色体或一对染色体不分离，在子细胞中将多出一条只有一条染色体或一对染色体不分离，在子细胞中将多出一条或一对染色体，而在另一个子细胞中将少一条或一对梁色体。或一对染色体，而在另一个子细胞中将少一条或一对梁色体。2021/6/790染色体丢失（染色体丢失（chromosomeloss)纺缍纺缍体形成的不完全障碍或着丝粒受损使体形成的不完全障碍或着丝粒受损使细胞分裂过程中个别染色体行动滞后细胞分裂过程中个别染色体行动滞后没有进入子细胞核没有进入子细胞核联会复合体形成障碍和第一次减数分联会
38、复合体形成障碍和第一次减数分裂时着丝粒早熟分离而产生非整倍性裂时着丝粒早熟分离而产生非整倍性2021/6/791引起整倍体的原因引起整倍体的原因核内复制（核内复制（endoreduplication)第一次有丝分裂染色体及其着丝粒虽已完第一次有丝分裂染色体及其着丝粒虽已完成正常复制，但纺缍体形成受到完全的障碍，成正常复制，但纺缍体形成受到完全的障碍，全部姊妹染色单体不能分开，细胞也不能进全部姊妹染色单体不能分开，细胞也不能进行分裂，形成间期四倍体细胞核行分裂，形成间期四倍体细胞核第二次有丝分裂：恢复正常的复制和分开，第二次有丝分裂：恢复正常的复制和分开，中期便可见每四条染色单体整齐排列的现象中
39、期便可见每四条染色单体整齐排列的现象2021/6/7921、在细胞增殖过程，细胞周期正常染色体复制，但在接下、在细胞增殖过程，细胞周期正常染色体复制，但在接下来的有丝分裂期，染色体分裂时，染色单体不能分离，产生来的有丝分裂期，染色体分裂时，染色单体不能分离，产生一个一个4倍体细胞。倍体细胞。2021/6/7932、由于接受分裂错误，配子为、由于接受分裂错误，配子为2倍体，而不是倍体，而不是单倍体，所以会产生一个多倍体的受精卵。单倍体，所以会产生一个多倍体的受精卵。2021/6/794n非整倍体和多倍体是由于非整倍体和多倍体是由于染色体分离异常而产生的染色体分离异常而产生的2021/6/795(
40、二）不以二）不以DNA为靶的损伤机制为靶的损伤机制1.对对DNA合成和修复有关的酶系统的作用合成和修复有关的酶系统的作用一一些些氨氨基基酸酸类类似似物物可可使使与与DNA合合成成有有关关的的酶酶系系统统遭遭受受破破坏坏从从而而诱诱发发突突变变，脱脱氧氧核核糖糖核核苷苷三三磷磷酸酸在在DNA合合成成时时的的不不平平衡衡也也可可诱诱发突变发突变铍铍和和锰锰除除可可直直接接与与DNA相相互互作作用用外外，还还可可与酶促防错修复系统相作用而产生突变与酶促防错修复系统相作用而产生突变2021/6/7962.对纺缍体的毒作用对纺缍体的毒作用与微管与微管蛋白二聚体结合蛋白二聚体结合与微管上的巯基结合与微管上
41、的巯基结合破坏已组装的微管破坏已组装的微管妨碍中心粒移动妨碍中心粒移动其他作用其他作用2021/6/797四、突变的后果四、突变的后果q突突变变的的后后果果取取决决于于化化学学毒毒物物所所作作用用的的靶靶细胞细胞体体细细胞胞：其其影影响响仅仅能能在在直直接接接接触触该该物物质质的的个个体体身身体体上上表表现现出出来来，不不可可能能遗遗传传到到下一代（肿瘤）下一代（肿瘤）生殖细胞：生殖细胞：其影响有可能遗传到下一代其影响有可能遗传到下一代（遗传性疾病）（遗传性疾病）2021/6/798DNA损伤损伤修复的效率修复的效率体细胞突变体细胞突变生殖细胞突变生殖细胞突变良性良性肿瘤肿瘤恶性恶性转化转化细
42、胞细胞衰老衰老未分化未分化的胚胎的胚胎细胞细胞分化的分化的胚胎细胚胎细胞受损胞受损显性显性致死致死隐性隐性致死致死存活存活突变突变动脉动脉硬化硬化未知未知疾病疾病癌癌变变老老化化出生缺出生缺陷（流陷（流产产/死胎）死胎）癌变癌变出生缺出生缺陷（功陷（功能或结能或结构畸形）构畸形）流产流产死产死产出生出生缺陷缺陷基因基因负荷负荷先天性疾病先天性疾病化学物和遗传危害示意图化学物和遗传危害示意图2021/6/799（1）致死性突变：）致死性突变：显显性性致致死死：精精子子不不能能受受精精，或或突突突突变变变变配配配配子子子子与与与与正正正正常常常常配配配配子子子子结结结结合合合合后后后后，在在在在着
43、着着着床床床床前前前前或或或或着着着着床床床床后后后后的的的的早早早早期期期期胚胚胚胚胎胎胎胎死死死死亡亡亡亡。基基基基因因因因的的的的致致致致死死死死作作作作用用用用在在在在杂杂杂杂合合合合子子子子中中中中即即即即可可可可表表表表现现现现的的的的称称称称为显性致死。为显性致死。为显性致死。为显性致死。 隐隐性性致致死死：需需需需要要要要纯纯纯纯合合合合子子子子或或或或半半半半合合合合子子子子才才才才能能能能出出出出现现现现死死死死亡亡亡亡效应，杂合子则不出现死亡。效应，杂合子则不出现死亡。效应，杂合子则不出现死亡。效应，杂合子则不出现死亡。1.生殖细胞突变的后果生殖细胞突变的后果2021/6
44、/7100（2）非致死性突变（可遗传的改变）非致死性突变（可遗传的改变）先天畸形等遗传性疾病先天畸形等遗传性疾病遗传易感性改变遗传易感性改变致死性突变将导致死胎，它影响后代的数量而非质量。致死性突变将导致死胎，它影响后代的数量而非质量。非致死性突变主要影响后代的质量。非致死性突变主要影响后代的质量。2021/6/7101生物个体生殖细胞发生突变或染色体生物个体生殖细胞发生突变或染色体畸变后，有些可能会在世代传递、选择畸变后，有些可能会在世代传递、选择过程中在人群中固定下来，增加人类的过程中在人群中固定下来，增加人类的遗传负荷遗传负荷遗传负荷（遗传负荷（geneticload)：指人群中每个指人
45、群中每个个体所携带有害基因或致死基因的平均个体所携带有害基因或致死基因的平均水平水平2021/6/7102（1）癌癌变变：体体细细胞胞突突变变是是细细胞胞癌癌变变的的重重要要基基础础，在在许许多多肿肿瘤瘤中中，都都可可观观察察到到癌癌基基因因的的活活化化和和抑抑癌癌基基因因的的失失活活，并并存存在在缺缺失失、易易位位、倒倒位位等等染色体畸变染色体畸变2.体细胞突变的后果体细胞突变的后果2021/6/71032021/6/7104（2）致致畸畸胎胎：致致突突变变物物可可透透过过胎胎盘盘作作用用于于胚胚胎胎体体细细胞胞引引起起畸畸胎胎，所所以以致致畸畸作作用用不不完完全全是是亲亲代代生生殖殖细细胞
46、胞突突变变的的后后果果（3）其其他他不不良良后后果果：动动脉脉粥粥样样硬硬化化、衰老衰老 2021/6/7105第四节第四节机体对致突变作用的影响机体对致突变作用的影响2021/6/7106DNA执行高保真的复制执行高保真的复制修复修复DNA损伤损伤v损损伤伤耐耐受受机机制制:是是指指DNA遗遗传传可可绕绕过过那些阻止那些阻止DNA复制的复制的DNA损伤机制损伤机制v修复机制：直接修复和切除修复修复机制：直接修复和切除修复遗传信息代遗传信息代代相传，并代相传，并且高度保真且高度保真2021/6/7107DNA损伤、修复及后果损伤、修复及后果2021/6/7108一、一、DNA损伤的修复损伤的修
47、复(直接修复直接修复)1.光复活（光复活（photoreactivation)：修复紫外修复紫外线损伤产生的胸腺嘧啶二聚体，广泛存线损伤产生的胸腺嘧啶二聚体，广泛存在原核和真核生物体内在原核和真核生物体内(光裂合酶光裂合酶)2.“适应性适应性”反应：反应：主要是主要是O6-甲基鸟嘌呤甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶（甲基转移酶（MGMT)修复鸟嘌呤修复鸟嘌呤O6位的烷基化损伤。位的烷基化损伤。2021/6/7109（1）识别：）识别：糖基化酶识别异常的碱基，随糖基化酶识别异常的碱基，随后使异常嘌呤的后使异常嘌呤的N-9位或异常嘧啶的位或异常嘧啶的N-3位与脱氧核糖之间的键发生水解，形成位与脱氧核糖
48、之间的键发生水解，形成无嘌呤或嘧啶的位点（无嘌呤或嘧啶的位点（apurinic-apyrimidinicsite,AP位点）。位点）。3.切除修复切除修复2021/6/7110（2）插入酶将正确碱基插入）插入酶将正确碱基插入AP位点位点（3）DNA聚合酶合成聚合酶合成DNA片段，填补片段，填补空缺空缺（4）DNA连接酶将新合成的补片接上连接酶将新合成的补片接上2021/6/71112021/6/7112切除修复分为：切除修复分为：碱基切除修复（碱基切除修复（BER)：核苷酸切除修复（核苷酸切除修复（NER)：总基因组修复总基因组修复（GGR)；转录偶联修复（转录偶联修复（TCR)错配修复（错配
49、修复（mismatchrepair，MMR)：识别并切除错配的碱基对，如识别并切除错配的碱基对，如G:T和和A:C2021/6/71132021/6/71142021/6/71152021/6/71164.DNA双链断双链断裂修复裂修复同源重组修复同源重组修复（homologyrecombination，HR)非同源末端连非同源末端连接接(non-homologyendjoining，NHEJ)2021/6/7117易错修复（易错修复（error-pronerepair)：是指突是指突变作为修复的结果或作为损伤旁路发变作为修复的结果或作为损伤旁路发生的生的DNA修复修复光复活、适应性修复和切除
50、修复倾向光复活、适应性修复和切除修复倾向于无误修复于无误修复双链断裂修复就是易错修复双链断裂修复就是易错修复2021/6/71181.DNA损伤不仅可因外源性因素所致，损伤不仅可因外源性因素所致，也可因内源性因素所致也可因内源性因素所致2.不同类型不同类型DNA损伤通过不同的损伤通过不同的DNA修复途径修复修复途径修复DNA损伤修复的一般特点损伤修复的一般特点2021/6/71193.不同类型不同类型DNA损伤修复速度是不同的损伤修复速度是不同的4.DNA损伤修复机制有些是基本的，有些损伤修复机制有些是基本的，有些是可诱导的是可诱导的5.DNA损伤修复功能存在物种和个体差异损伤修复功能存在物种
51、和个体差异2021/6/7120突变模式：突变模式：DNA损伤损伤-修复修复-突变突变任何任何DNA损伤，只要修复无误，突变损伤，只要修复无误，突变就不会发生，如果修复错误或未经修就不会发生，如果修复错误或未经修复，损伤就固定下来，于是发生突变复，损伤就固定下来，于是发生突变2021/6/7121遗传毒物遗传毒物终致突变物终致突变物+DNA解毒解毒加合物加合物DNA损伤损伤修复修复无错无错易错修复易错修复复制后修复复制后修复细胞死亡、细胞死亡、静止状态静止状态的细胞的细胞DNA复制复制加合的碱加合的碱基错配基错配损伤正在复损伤正在复制的制的DNA突突变变细胞细胞存活存活细胞细胞存活存活2021
52、/6/7122第五节第五节观察化学毒物致突变作用观察化学毒物致突变作用的基本方法的基本方法2021/6/7123致突变试验的应用致突变试验的应用n中国预防医学博士张学明中国预防医学博士张学明:煎炸鱼煎炸鱼中合有强致癌物中合有强致癌物杂环胺。杂环胺。n杂环胺的形成量主要受煎炸、烤的杂环胺的形成量主要受煎炸、烤的温度影响，其次是煎烤时间。煎炸温度影响，其次是煎烤时间。煎炸温度小于温度小于，杂环胺的形成，杂环胺的形成量就很少；如果煎炸温度超过量就很少；如果煎炸温度超过，煎炸时间少于分钟，杂环，煎炸时间少于分钟，杂环胺的形成量也很少；在煎炸的鱼外胺的形成量也很少；在煎炸的鱼外面挂上一层淀粉糊再炸，也能
53、预防面挂上一层淀粉糊再炸，也能预防杂环胺形成。杂环胺形成。n美国加州科研人员发现，高温烹调美国加州科研人员发现，高温烹调或油炸的肉食中合有突变源，对经或油炸的肉食中合有突变源，对经过高温烹调的牛肉、鸡、鱼等进行过高温烹调的牛肉、鸡、鱼等进行检验，结果测出种致癌化合物，检验，结果测出种致癌化合物，这次研究证实，突变源不是由于炭这次研究证实，突变源不是由于炭火等热源将肉烧糊所致，而是肉食火等热源将肉烧糊所致，而是肉食本身成分在加温本身成分在加温以上时的以上时的产物。产物。2021/6/7124（1）检测外源化学物的致突变性，预测）检测外源化学物的致突变性，预测其对哺乳动物和人的致癌性其对哺乳动物和
54、人的致癌性（2）检测外源化学物对哺乳动物生殖细）检测外源化学物对哺乳动物生殖细胞的遗传毒性，预测其对人类的遗传胞的遗传毒性，预测其对人类的遗传危险性危险性致突变试验的目的致突变试验的目的2021/6/7125一、观察项目的选择一、观察项目的选择1.观察效应终点的类型：观察效应终点的类型：（1）DNA完整性改变完整性改变（2）DNA重排或交换重排或交换（3）DNA碱基序列改变（基因突变）碱基序列改变（基因突变）（4）染色体完整性改变（染色体畸变）染色体完整性改变（染色体畸变）（5）染色体分离改变（非整倍体和多倍体）染色体分离改变（非整倍体和多倍体）2021/6/7126试验组应包括每一类型的遗传
55、学终点，试验组应包括每一类型的遗传学终点，如细胞回复突变试验、微核试验、细菌如细胞回复突变试验、微核试验、细菌DNA修复试验和体外姐妹染色单体交换修复试验和体外姐妹染色单体交换试验（试验（SCE)，这一组试验包括主要类型这一组试验包括主要类型遗传学终点遗传学终点2.试验组合的原则试验组合的原则2021/6/7127试验组应包括体内试验与体外试验，体试验组应包括体内试验与体外试验，体外试验（外试验（+S9和和-S9)和体内试验细胞突变和体内试验细胞突变试验为阳性者有必要进行生殖细胞突变试验为阳性者有必要进行生殖细胞突变试验试验试验组中的指示生物应包括几个进化阶试验组中的指示生物应包括几个进化阶段
56、，至少要包括原核细胞与真核细胞两段，至少要包括原核细胞与真核细胞两个系统个系统2021/6/7128二、常用的致突变试验二、常用的致突变试验1.鼠鼠伤伤寒寒沙沙门门氏氏菌菌回回复复突突变变试试验验（Ames试验）试验）v原原理理：检检测测受受试试物物诱诱发发鼠鼠伤伤寒寒沙沙门门氏氏菌菌组组氨氨酸酸营营养养缺缺陷陷型型突突变变株株(his-)回复突变成野生型回复突变成野生型(his+)的能力的能力2021/6/7129组组氨氨酸酸突突变变菌菌(his-)：在在不不含含组组氨氨酸酸的最低营养平皿上不能生长的最低营养平皿上不能生长回回复复突突变变成成野野生生型型(his+)：可可在在不不含含组氨酸的
57、最低营养平皿上生长组氨酸的最低营养平皿上生长2021/6/71302021/6/71312021/6/7132标标准准试试验验菌菌株株有有四四种种：TA97和和TA98检检测测移移码码突突变变、TA100检检测测碱碱基基置置换换突突变变、TA102对对醛醛、过过氧氧化化物物及及DNA交交联联剂剂较较敏感敏感这这四四个个试试验验菌菌株株除除了了含含有有his-突突变变，还还有一些附加突变，以提高敏感性有一些附加突变，以提高敏感性2021/6/7133只只要要在在一一种种试试验验菌菌株株得得到到阳阳性性结结果果，即即认为受试物是致突变物认为受试物是致突变物仅仅当当四四种种试试验验菌菌株株均均得得到
58、到阴阴性性结结果果，才才认为受试物是非致突变物认为受试物是非致突变物结果判断结果判断2021/6/7134v不不加加S9混混合合液液得得到到阳阳性性结结果果，说说明明受受试试物是直接致突变物物是直接致突变物v加加S9混混合合液液才才得得到到阳阳性性结结果果，说说明明该该受受试物是间接致突变物试物是间接致突变物2021/6/71352.微核试验（微核试验（micronucleustest，MNT)v微微核核（micronucleus):是是指指染染色色体体无无着着丝丝点点断断片片或或因因纺纺锤锤体体受受损损伤伤而而丢丢失失的的整整个个染染色色体体在在细细胞胞分分裂裂的的后后期期仍仍留留在在子子细
59、细胞胞的的胞胞质质内内，成成为为一一个或几个规则的次核个或几个规则的次核2021/6/71362021/6/7137正常细胞、微核细胞正常细胞、微核细胞2021/6/7138正常细胞、微核细胞和核异常细胞正常细胞、微核细胞和核异常细胞指示正常细胞；指示正常细胞；指示微核细胞；指示微核细胞；指示核异常细胞指示核异常细胞（2.5100）2021/6/7139常常用用啮啮齿齿类类动动物物骨骨髓髓嗜嗜多多染染红红细细胞胞(PCE)做微核试验做微核试验PCE是是红红细细胞胞成成熟熟的的一一个个阶阶段段，此此时时红红细细胞胞的的主主核核已已排排出出，微微核核容容易易辩辩认认，PCE胞胞质质含含RNA染染色
60、色与与成成熟熟红红细细胞胞易易于于区区别别，故故为为骨骨髓髓微微核核试试验验的的首首选选细细胞群胞群2021/6/71403.单细胞凝胶电泳（单细胞凝胶电泳（singlecellgelelectrophoresis，SCGE)n在单细胞水平上定量检测在单细胞水平上定量检测DNA损伤损伤2021/6/7141n原理：原理：在电泳槽中，在电泳槽中，DNA断片在电场断片在电场的作用下，由细胞核中移出，并向阳的作用下，由细胞核中移出，并向阳极泳动，经荧光染色后见到细胞核和极泳动，经荧光染色后见到细胞核和移出的移出的DNA断片，形成有如彗星一样断片，形成有如彗星一样的彗星头和彗星尾，故又称的彗星头和彗星
61、尾，故又称彗星试验彗星试验（comettest)2021/6/7142NaAsO2染毒染毒SCGE观观察细胞察细胞DNA损伤彗星图损伤彗星图0.0mol/L1.0mol/L2.5mol/L5.0mol/L10.0mol/L2021/6/71434、染色体畸变分析染色体畸变分析chromosomeaberrationassayn观察染色体形态结构和数目改变，又称细胞遗传观察染色体形态结构和数目改变，又称细胞遗传学试验。学试验。n将观察细胞停留在细胞分裂中期相，用显微镜检将观察细胞停留在细胞分裂中期相，用显微镜检查染色体畸变和染色体分离异常。查染色体畸变和染色体分离异常。2021/6/7144人类
62、染色体G显带示意图 口诀：一秃二蛇三蝶飘四像鞭炮五黑腰六号似小白脸七上八下九两条十号三深带好十一低来十二高十三四五一个样着色深带一二一十六深带连着点十七深带跑得远十八人小肚子大十九中间一点腰二十头重脚轻二十一像葫芦瓢二十二两两一点Y黑脚，X一担挑2021/6/71452021/6/7146常染色体异常常染色体异常2021/6/7147常染色体异常常染色体异常nDown syndromeDown syndrome (trisomy 21):(trisomy 21):先天愚型先天愚型或唐氏综合征唐氏综合征 2021/6/71482021/6/7149nPatausyndrome(trisomy13
63、):seriouseye,brain,circulatorydefectsaswellascleftpalate.Childrenrarelylivemorethanafewmonths.2021/6/71502021/6/7151nEdwardssyndrome(trisomy18):almosteveryorgansystemaffected.ChildrenwithfullTrisomy18generallydonotlivemorethanafewmonths.2021/6/7152染色体结构改变染色体结构改变2021/6/7153染色体结构改变染色体结构改变nDeletion:cry
64、 of the catAspecificdeletionofasmallportionofchromosome5;thesechildrenhaveseverementalretardation,asmallheadwithunusualfacialfeatures,andacrythatsoundslikeadistressedcat.2021/6/7154n一条染色体的两条单体一条染色体的两条单体在同一位置发生同源片在同一位置发生同源片段的变换，称为姐妹染段的变换，称为姐妹染色单体交换。由于交换色单体交换。由于交换是对等的，所以染色体是对等的，所以染色体的形成没有改变，但用的形成没有改变，
65、但用特殊的培养液和处理方特殊的培养液和处理方法可以显示出来法可以显示出来 5、姐妹染色单体交换、姐妹染色单体交换Sister-chromatidexchange,SCE2021/6/71552021/6/7156nSCESCE的遗传学意义还不完全清楚，是否存在的遗传学意义还不完全清楚，是否存在自发的自发的SCESCE也还有争议，交换的机理尚未完也还有争议，交换的机理尚未完全阐明，但它显然与全阐明，但它显然与DNADNA损伤和修复过程有损伤和修复过程有关。作为一种简便和敏感的遗传学指标，它关。作为一种简便和敏感的遗传学指标，它在诱变和肿瘤研究等领域中的应用十分广泛。在诱变和肿瘤研究等领域中的应用
66、十分广泛。例如，目前已知许多环境诱变剂、职业有害例如，目前已知许多环境诱变剂、职业有害因素、抗肿瘤药物、病毒等都可以引起因素、抗肿瘤药物、病毒等都可以引起SCESCE率增加，率增加，BloomBloom综合征患者和某些肿瘤患者综合征患者和某些肿瘤患者的的SCESCE率也明显上升。率也明显上升。2021/6/71576 6、果蝇伴性隐性致死试验、果蝇伴性隐性致死试验Sex-linkedrecessivelethaltest,SLRLn利用隐性基因在伴性遗传中具有交叉遗传利用隐性基因在伴性遗传中具有交叉遗传特征，选择黑腹果蝇，给雄蝇受试物，如特征，选择黑腹果蝇，给雄蝇受试物，如雄蝇的雄蝇的X X染
67、色体有突变，传给染色体有突变，传给F1F1代雌蝇，再代雌蝇，再通过通过F1F1代雌蝇传给代雌蝇传给F2F2代雄蝇，使位于代雄蝇，使位于X X染色染色体上的隐性基因在半合型雄蝇表现出来。体上的隐性基因在半合型雄蝇表现出来。2021/6/71582021/6/71592021/6/71607 7、显性致死试验、显性致死试验Dominantlethaltestn显性致死突变指哺乳动物生殖细胞染色显性致死突变指哺乳动物生殖细胞染色体发生结构和数目变化，出现的受精卵体发生结构和数目变化，出现的受精卵在着床前死亡和胚胎早期死亡。在着床前死亡和胚胎早期死亡。n它是评价化学毒物对雄性动物的生殖细它是评价化学毒
68、物对雄性动物的生殖细胞遗传毒性较好的方法之一。胞遗传毒性较好的方法之一。2021/6/71618、荧光原位杂交技术荧光原位杂交技术Fluorescenceinsituhybridization,FISHn利用荧光探针，将已标利用荧光探针，将已标记或经特殊修饰的核酸记或经特殊修饰的核酸探针与已固定的组织、探针与已固定的组织、细胞或染色体中细胞或染色体中DNADNA、RNARNA杂交，继而通过分析杂交，继而通过分析标记探针在被检对象中标记探针在被检对象中的显示状况而达到对特的显示状况而达到对特殊目标顺序进行检测、殊目标顺序进行检测、定位的目的。定位的目的。2021/6/7162Anexampleo
69、fFISH-treatedmetaphasechromosomeschromosomes1,2,and4werelabeledyellowwithFISHandtheotherchromosomeswerestainedred.Translocationsbetweenyellowandredchromosomesaredetected.Theleftpicturerepresentsanormalcellandtherightpictureisanexampleofreciprocaltranslocationwithtwobi-colorchromosomes(indicatedbytwo
70、arrows).2021/6/7163致突变试验的应用实例致突变试验的应用实例如何设计？如何设计？n分组（化合物）分组（化合物）n选择致突变实验组合选择致突变实验组合 体外，体内体外，体内n观察遗传学终点观察遗传学终点n做出评价做出评价2021/6/7164致突变实验致突变实验的应用实例的应用实例2021/6/71652021/6/71662021/6/71672021/6/71682021/6/71692021/6/7170致突变实验的应用实例致突变实验的应用实例空气污染空气污染n家庭装潢有害气体致小鼠遗传毒性实验家庭装潢有害气体致小鼠遗传毒性实验 2021/6/7171172AmesTes
71、t(oneprokaryotemutagenicity)lFounder of the Ames test:Bruce Ames and hiscoworkersoftheCaliforniaUniversity.BruceAmes(1928)Abacteriologistwhodevelopedamethodtotestchemicalsforthemutationratetheyinducedinbacteria.1722021/6/7172Salmonella typhimuriumstrains鼠伤寒沙门氏菌鼠伤寒沙门氏菌wildtype:cansynthesizehistidinea
72、ndhencecangrowinitsabsence.Auxotroph(营养缺陷型营养缺陷型):willnotgrowintheabsenceofhistidine.1732021/6/71731742021/6/71741752021/6/7175PrincipleofAmestestItdependsontheabilityofmutagenicchemicalstobringaboutreversemutationsinmutantSalmonella typhimuriumstrains鼠(伤寒沙门氏菌)thathavedefectsinthehistidinebiosynthesi
73、spathway.AuxotrophstrainsPrototrophchemicalmutagensReversemutation(backmutation):1762021/6/7176BacterialtesterstrainsinAmesteststrainTA-1535:base-pairsubstitution.GAG-(leucine)GGG-(proline)strainsTA-1537,TA-1538:hasa+/-(C)frameshiftmutations;177TA97,98:frameshifmutations;TA100:base-pairsubstitution;
74、TA102:nonsensemutation(-TAA-inplaceofthe-CAA-)moresensitivebutlessspecific.2021/6/71772021/6/7178179S-9fraction:liverhomogenateSupernatantfraction9000g,20min1792021/6/7179180Function:providingtheactivatingenzymesinvolvedinthetoxicityofchemicalstoanimals.Grouping:180anumberofconcentrationsaretested;p
75、ositivecontrols:(MitomycinC,丝裂霉素C;daunorubicin正定霉素;2-AF,2-氨基芴).negativecontrols:lackonlythetestcompound;ParalleltestswithouttheS-9fraction:helpdistinguishbetweenchemicalswithintrinsicmutagenicpotentialandthosethatrequiremetabolicactivation.2021/6/7180181181FigureProtocolfortheAmestestformutagenesisD
76、irectmutagenIndirectmutagen2021/6/71812021/6/71822021/6/71831.阴性、阳性对照的设立：阴性、阳性对照的设立：阴性对照：即未处理对照或溶剂对照阴性对照：即未处理对照或溶剂对照阳性对照：用某种已知能产生阳性反应阳性对照：用某种已知能产生阳性反应的物质作对照的物质作对照三、致突变试验中的一些问题三、致突变试验中的一些问题2021/6/71842.体外试验活化系统的采用体外试验活化系统的采用许多化合物不具有致突变性，经哺乳动许多化合物不具有致突变性，经哺乳动物代谢才转变成致突变物。由于微生物物代谢才转变成致突变物。由于微生物和培养的哺乳动物细
77、胞缺乏整体动物体和培养的哺乳动物细胞缺乏整体动物体内的许多代谢能力。必须加入代谢活化内的许多代谢能力。必须加入代谢活化系统以检出前致突变物。系统以检出前致突变物。2021/6/7185（1）盲法观察）盲法观察（2）阴性对照和阳性对照的设立）阴性对照和阳性对照的设立（3）资料的统计学分析）资料的统计学分析（4）试验结果的重现性）试验结果的重现性3.致突变试验的质量控制措施致突变试验的质量控制措施2021/6/71864.阴性结果的判定条件阴性结果的判定条件最高剂量应包括受试物溶解度许可或最高剂量应包括受试物溶解度许可或灌胃量许可的最大剂量灌胃量许可的最大剂量各剂量的组间差距不应过大，以防漏各剂量
78、的组间差距不应过大，以防漏检仅在非常狭窄范围内才有突变能力检仅在非常狭窄范围内才有突变能力的某些外源化学物的某些外源化学物2021/6/7187阳性结果应当具有剂量阳性结果应当具有剂量-反应关系，即反应关系，即剂量越高，致突变效果越大，并在一剂量越高，致突变效果越大，并在一组或多组的观察值与阴性对照之间有组或多组的观察值与阴性对照之间有显著差异显著差异2021/6/7188n基本概念：突变、遗传毒理学、致突变作基本概念：突变、遗传毒理学、致突变作用、致突变物用、致突变物n致突变的类型：基因突变、染色体结构异致突变的类型：基因突变、染色体结构异 常、染色体数目异常常、染色体数目异常n致突变作用机制致突变作用机制n突变的后果：生殖细胞突变，体细胞突变突变的后果：生殖细胞突变，体细胞突变n机体对致突变作用的影响机体对致突变作用的影响n致突变试验致突变试验2021/6/7189部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！
