六章节外源化学物致突变作用及测方法

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1、第六章第六章 外源化学物的致突变外源化学物的致突变 作用及检测方法作用及检测方法卫生毒理学教研室卫生毒理学教研室第一节第一节 概述概述 一一.基本概念基本概念1.1.遗传遗传(heredity)(heredity)：生物物种可以通过各种繁殖方式来保证世生物物种可以通过各种繁殖方式来保证世代间生命的延续代间生命的延续,这个过程就是遗传。这个过程就是遗传。2.2.变异变异(variation)(variation)：亲子之间或子代个体之间出现不同程度亲子之间或子代个体之间出现不同程度的差异的差异,称为变异。称为变异。生物变异的原因：生物变异的原因：父母本杂交产生子体父母本杂交产生子体,由于重组而发

2、生由于重组而发生基因突变而发生基因突变而发生生物的染色体组成或细胞质发生变化而带来生物的染色体组成或细胞质发生变化而带来3.3.突变突变(mutation)(mutation)：遗传结构本身的变化及引起的变异。遗传结构本身的变化及引起的变异。1)1)自发突变自发突变(spontaneous mutation)(spontaneous mutation)2)2)诱发突变诱发突变(induced mutation)(induced mutation)4.4.遗传毒理学遗传毒理学(genetic toxicology):(genetic toxicology):它是研究化学性和它是研究化学性和放射性

3、物质的突变作用以及人类接触致突变物可能引放射性物质的突变作用以及人类接触致突变物可能引起的健康效应。起的健康效应。5.5.致突变作用致突变作用(mutagenesis):(mutagenesis):广义概念是外来因素广义概念是外来因素,特别是特别是化学因子引起细胞核中的遗传物质发生改变的能力化学因子引起细胞核中的遗传物质发生改变的能力,而且而且此种改变可随同细胞分裂过程而传递。此种改变可随同细胞分裂过程而传递。6.6.致突变物致突变物(mutagen):(mutagen):能够引起突变的物质。能够引起突变的物质。第二节第二节 化学毒物致突变的类型化学毒物致突变的类型 一、基因突变一、基因突变1

4、.1.概念：基因突变是指基因中概念：基因突变是指基因中DNADNA序列的变化序列的变化.因基因突变因基因突变限制在一特定的部位限制在一特定的部位,故称为点突变。故称为点突变。2.2.基因突变的种类：基因突变的种类：(1)(1)碱基置换碱基置换:指指DNADNA核苷酸链上出现错误配对，某一碱基被核苷酸链上出现错误配对，某一碱基被 另一碱基所致取代。另一碱基所致取代。转换转换：同类碱基间的取代。同类碱基间的取代。颠换颠换：不同类碱基间的取代不同类碱基间的取代。（2 2）移码突变）移码突变(frameshift(frameshift mutation)mutation)在在DNADNA碱基序列中，碱

5、基序列中，插入或丢失一对或几对碱基插入或丢失一对或几对碱基,以致从受损点开始碱基序列以致从受损点开始碱基序列完全改变完全改变,形成错误的密码形成错误的密码,并转译成为不正常的氨基酸。并转译成为不正常的氨基酸。二、染色体畸变二、染色体畸变 染色体畸变染色体畸变(chromosome aberration)(chromosome aberration)指染色体的指染色体的结构改变结构改变,它是指遗传物质大的改变它是指遗传物质大的改变,一般可用光学显微一般可用光学显微镜检查适当细胞有丝分裂中期的染色体来发现。镜检查适当细胞有丝分裂中期的染色体来发现。内内 互互 换换正常正常末端缺失末端缺失中间缺失中

6、间缺失着丝点环着丝点环和断片和断片无着丝点无着丝点环环 臂间倒位臂间倒位 间间 互互 换换 正常正常双着丝点双着丝点和断片和断片对称互换对称互换三、非整倍体和多倍体三、非整倍体和多倍体 非整倍体和多倍体的细胞的染色体数目是不同于非整倍体和多倍体的细胞的染色体数目是不同于正常的细胞染色体数目。正常的细胞染色体数目。非整倍体非整倍体(aneuploidy(aneuploidy)：指增加或减少一条或几条指增加或减少一条或几条染色体染色体;多倍体多倍体(polyploidy)(polyploidy)：指染色体数目成倍增加。指染色体数目成倍增加。第三节第三节 化学毒物致突变作用的机理及后果化学毒物致突变

7、作用的机理及后果 一一.引起突变的引起突变的DNADNA变化变化 (一一)碱基损伤碱基损伤 1.1.碱基错配碱基错配2.2.平面大分子嵌入平面大分子嵌入DNADNA链链3.3.碱基类似物取代碱基类似物取代4.4.碱基的化学结构改变或破坏碱基的化学结构改变或破坏 1.1.二聚体的形成二聚体的形成2.DNA2.DNA加合物形成加合物形成3.DNA-3.DNA-蛋白质交联物蛋白质交联物 形成形成 (二二)DNA)DNA链受损链受损 生化机理研究情况：生化机理研究情况：1.1.与微管蛋白二聚体结合与微管蛋白二聚体结合 2.2.与微管蛋白二聚体结合与微管蛋白二聚体结合3.3.已组装好的微管的破坏已组装好

8、的微管的破坏 4.4.中心粒移动受阻中心粒移动受阻 5.5.其它作用其它作用二二.引起突变的细胞分裂过程的改变引起突变的细胞分裂过程的改变(一一)生殖细胞突变生殖细胞突变 1.1.遗传病遗传病 2.2.增加下一代基因库的遗传负荷增加下一代基因库的遗传负荷基因库基因库:指某一物种在特定时期中能将遗传信息传至下一指某一物种在特定时期中能将遗传信息传至下一代的处于生育年龄的群体所含有的基因总和。代的处于生育年龄的群体所含有的基因总和。遗传负荷：指一种物种的群体中每一个携带的可遗传给下遗传负荷：指一种物种的群体中每一个携带的可遗传给下一代的有害基因的平均水平。一代的有害基因的平均水平。三三.其它的改变

9、其它的改变四四.突变的后果突变的后果3.3.生殖毒性生殖毒性:胚胎死亡胚胎死亡,畸胎畸胎,胚胎功能不全及生长迟缓胚胎功能不全及生长迟缓 (二二)体细胞突变体细胞突变肿瘤、衰老、动脉粥样硬化及致畸等肿瘤、衰老、动脉粥样硬化及致畸等,最受注意的是肿瘤。最受注意的是肿瘤。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 （自自 学）学）第五节第五节 致突变作用的检测方法致突变作用的检测方法一一.观察项目的选择观察项目的选择1.1.观察的效应终点类型观察的效应终点类型遗传学终点遗传学终点(genetic endpoint)(genetic endpoint)：有许多试验所观察有许多试验所观察

10、到的现象并不反映基因突变到的现象并不反映基因突变,染色体畸变和染色体分离染色体畸变和染色体分离异常异常,而仅反映致突变过程中发生的其他事件，将试验而仅反映致突变过程中发生的其他事件，将试验观察到的现象所反映的各种事件统称为遗传学终点。观察到的现象所反映的各种事件统称为遗传学终点。国际环境致突变物致癌物防护委员会国际环境致突变物致癌物防护委员会(ICPEMC)(ICPEMC)于于19831983年提年提出致突变试验的遗传学终点分为出致突变试验的遗传学终点分为5 5类类:DNADNA完整性的改变完整性的改变(形成加合物形成加合物,断裂断裂,交联交联););DNADNA重排或交换重排或交换;DNAD

11、NA碱基序列改变碱基序列改变;染色体完整性改变染色体完整性改变;染色体分离改变。染色体分离改变。其中其中实际上指基因突变实际上指基因突变,指染色体畸变。指染色体畸变。2.2.选选成套观察项目的原则成套观察项目的原则 选择的遗传毒性试验应包括选择的遗传毒性试验应包括5 5种类型的遗传学种类型的遗传学 终点。终点。应包括多种进化程度不同的物种应包括多种进化程度不同的物种,如原核细胞如原核细胞,低等和高等真核细胞。低等和高等真核细胞。体内试验与体外试验配合。体内试验与体外试验配合。应包括生殖细胞和体细胞应包括生殖细胞和体细胞。二二.常用的致突变试验常用的致突变试验(一一)细菌回复突变试验细菌回复突变

12、试验(Ames(Ames试验试验)正向突变正向突变回复突变回复突变诱变物诱变物人工诱变人工诱变原理：原理：野生型细菌野生型细菌(原养型原养型)突变型细菌突变型细菌(组氨酸缺陷型组氨酸缺陷型)(二二)微核试验微核试验(micronucleus test,MNT)(micronucleus test,MNT)原理：原理：(三三)染色体畸变分析染色体畸变分析(chromosome aberration analysis)(chromosome aberration analysis)观察在受试物作用下，中期相细胞染色体形态结构和观察在受试物作用下，中期相细胞染色体形态结构和数目的改变。数目的改变。哺

13、乳动物试验哺乳动物试验 小鼠骨髓细胞染色体畸变试验小鼠骨髓细胞染色体畸变试验 小鼠睾丸细胞染色体畸变试验小鼠睾丸细胞染色体畸变试验体外试验：体外试验：(四四)姐妹染色单体交换试验姐妹染色单体交换试验(sister-chromatid(sister-chromatid exchange,SCEexchange,SCE)指染色体同源座位上指染色体同源座位上DNADNA复制产物的相互交换复制产物的相互交换,其其频率频率 与与DNADNA断裂和修复有关。断裂和修复有关。原理：原理：姐妹染色单体交换试验姐妹染色单体交换试验方法：方法：体内试验体内试验 体外试验体外试验三三.致突变试验中的一些问题致突变试验中的一些问题 (一一)阴性阴性,阳性对照的设立阳性对照的设立 (二二)体外试验的活化系统体外试验的活化系统 1.1.哺乳动物细胞介导哺乳动物细胞介导 2.S92.S9 3.3.纯化酶和基因工程纯化酶和基因工程 （三）（三）致突变试验与致癌试验的关系致突变试验与致癌试验的关系 （四）试验结果在毒理学安全性评价中的作用（四）试验结果在毒理学安全性评价中的作用 四、四、观察方法的新进展观察方法的新进展 1.1.转基因小鼠致突变检测系统转基因小鼠致突变检测系统 2.2.微核自动化检测技术微核自动化检测技术 3.3.荧光原位杂交技术荧光原位杂交技术