化学毒物致突变作用38页PPT

突变的菌株必需依赖外源性的组氨酸才能生长，而在无组氨酸的选择 性培养基上不能存活。致突变物可使其基因发生回复突变，使它在缺 乏组氨酸的培养基上也能生长。计算诱发的回复菌落数即可判断化学 毒物的致突变性。
2. 常用菌株：鼠伤寒沙门菌组氨酸缺陷型突变株为指示微生物。 目前推荐使用
TA100 TA102
特点：它主要含有混合功能氧化酶(MFO)，是国内常规应用于体外致突变试验的代谢活化系统。
第四节
机体对致突变作用的影响
对标准致突变实验组合的结果进一步研究时，可以 缺点：S9随实验动物种属或器官不同而有差异；
有些中药能够抗突变作用，而其他一些则具有诱导突变的作用，如抗肿瘤药山慈菇能诱导小鼠骨髓嗜多染红细胞微核率增加；
过程。
碱基切除修复是细胞对碱基氧化损伤的主 要防御系统。
（三）核苷酸切除修复
使细胞具有从DNA上移除较大损伤。
所有生物体最常见的修复机制。基本可以修复所有种
类的DNA损伤。 过程：内切酶， ①损伤识别；②损伤两侧切除
损伤链；③切除寡聚核苷酸；④修复合成填补产 生的缺口；⑤DNA连接酶封闭，恢复原有DNA序列。
骨髓细胞微核试验的不足
某些化ห้องสมุดไป่ตู้物在骨髓难以达到有效浓度。
骨髓中的SCE是动态平衡，其不断成熟为红细胞
，红细胞又衰老死亡。 化学物毒物主要在肝脏活化，其活化中间产物可
能在到达骨髓之前消失。
仅观察体细胞其结果外推其他组织应慎重。
微核实验进展
体外微核试验：中国仓鼠肺细胞/中国仓鼠卵巢细胞/中国仓
检测化学物的致突变性的目的：
3、谷胱甘肽硫转移酶 缺点：S9随实验动物种属或器官不同而有差异；
鉴定生殖细胞和体细胞的致突变物； －基因突变和染色体畸变的检测可直接反映外源化学物的致突变性，是评价化学物致突变性唯一可靠的方法。

据估计我国目前大约有60万以上的21三体综合征患儿，按目前的出 生率我国平均20分钟就有一例21三体综合征患儿出生，全国每年出生的 唐氏综合征患儿将达27000例左右。
47,XY,+21 单纯三体，男性 。Down综合征
第三节 化学毒物致突变作用的 机制及后果
在实验动物中，用化学物质可诱导基因突变、染色体畸变、 非整倍体和多倍体。在已检出的致突变物中，大多数学物可对碱基产生氧化作用，从而破坏或改变碱基的结构， 有时还引起链断裂。
例如，亚硝酸根能使腺嘌呤和胞嘧啶发生氧化性脱氨，相应变为 次黄嘌呤和尿嘧啶。羟胺能使胞嘧啶C-6位的氨基变成羟氨基。这些 改变都会造成转换型碱基置换。但是亚硝酸虽然也能使鸟嘌呤变为黄 嘌呤，但是由于黄嘌呤的配对性能与鸟嘌呤一致，故并不发生碱基置 换。
第七章 化学毒物致突变作用 (1)
Mutagenesis of Toxicants
化学毒物的生殖毒性作用
生殖过程一般是指从配子形成直到胎儿娩出的整个过程。生 殖过程是很广泛的，它包括精子的发生、卵的形成和发育、配子 的释放、受精、卵裂和胚泡发育、着床、胚胎发生、胎儿发育、 分娩。而胎儿的娩出也并不意味着胎儿发育成熟的终止。从广义 上讲还应包括胎儿娩出后的新生儿期、哺乳期、直到性成熟的整 个过程。
生殖细胞(germ cell)往往是单倍体，其染色体改变即突变可传给 下一代。突变的生殖细胞根据其在二倍体中的表达，分为显性或隐 性。显性突变无论纯合子，还是杂合子均会出现表型异常；隐性突 变如为纯合子，将出现表型异常，若为杂合子，则为表型正常的携 带者。
4.基因型与表型 基因型系指控制生物性状的基因组成，它是生物体的遗传组
利用来培育和选择新种或良种。另一方面，突变也会引起人类健 康的危害。致突变作用(mutagenesis)的广义概念是外来因素。 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，而且 此种改变可随同细胞分裂过程而传递。突变是致突变作用的后果， 其中包括从一个或几个DNA碱基对的改变，即基因突变(gene mutation)到染色体的结构及数目改变，

多倍体涉及整个染色体组。在有丝分裂过程中， 若染色体己正常复制，但由于纺锤体受损，染色 单体不能分离到子细胞中，这时染色体数目就会 加倍，形成四倍体。减数分裂的异常也可使配子 形成二倍体，若二倍体的配子受精，可形成多倍 体的受精卵。一个卵子被多个精子受精，也可形 成多倍体。
第三节 化学毒物致突变的不良后果
还有一类化学物可提供甲基或乙基等烷基，而与DNA发生共价结合，这类 化学物称为烷化剂(alkylating agent)。烷化剂可使DNA碱基发生烷化，引起配对 特性的改变，导致碱基置换型突变；也可能导致碱基与脱氧核糖结合力下降， 引起脱嘌吟、脱嘧啶作用，最终导致移码突变、DNA链断裂等。如鸟嘌呤O6发 生烷化后，会出现与胸腺嘧啶的错配，引起G：C→A：T的转换。有的烷化剂具 有同时授与两个或三个烷基的功能，相应地称为双功能或三功能烷化剂。它们 除了可使碱基发生烷化外，还常引起DNA发生链内或链间的交联，或与蛋白质 的交联，交联常可导致染色体或染色单体的断裂。
第二节 化学毒物致突变作用机制
2. 与DNA分子共价结合形成加合物
许多亲电子性化学物可与DNA作用形成共 价结合物-加合物(adduct)。对于不同的诱 变剂，其与DNA作用的碱基位置不同，引 起DNA理化特性的改变也不同，因而会诱 发不同类型的突变。一些芳香族化学物经 代谢活化后形成亲电子基团，可与DNA碱 基上的亲核中心形成加合物。如苯并(α)芘 (B(α)P)，经混合功能氧化酶催化加单氧， 生成7，8-环氧B(α)P，经水化酶催化生成7， 8-二氢二醇-B(α)P，再经混合功能氧化酶 催化加单氧生成7，8-二氢二醇-9，10-环 氧化物，后者为亲电子剂，可与DNA发生 共价结合形成加合物，引起DNA构象改变， 导致突变。
第四节 研究化学毒物致突变作用的方法

减数分裂(meiosis)指通过两个细胞周期使染色体数目减少一 半的细胞分裂方式。它是一种特殊的有丝分裂。其细胞核分裂两 次，而染色体只复制一次，经过分裂后染色体数目减少一半，变 成单倍体(haploid)。
第二节 化学毒物致突变的类型
有三类遗传学损伤，即基因突变、染色体畸变及染色体数目 改变。这些损伤多因DNA受损所致，也可能因DNA以外的靶组织受 损。通常以光学显微镜的分辨率0.2 µm，来区分基因突变和染色 体畸变。因突变是用光学显微镜观察不到，须通过生长发育、生 化、形态等表型改变来判断，而染色体畸变和数目变化可用光学 显微镜进行观察。
即染色体畸变(chromosome aberration)。简单地说，突变的发 生及其过程即为致突变作用。能够引起突变的物质称为致突变物 (mutagen)。 二、遗传学基础 1.DNA与基因
在真核细胞中，遗传信息储存在核内的DNA链上，DNA是大分 子物质，由脱氧核糖、磷酸及碱基组成，其基本成分为四种核苷 酸，形成双螺旋结构。基因
生殖细胞(germ cell)往往是单倍体，其染色体改变即突变可传给 下一代。突变的生殖细胞根据其在二倍体中的表达，分为显性或 隐性。显性突变无论纯合子，还是杂合子均会出现表型异常；隐 性突变如为纯合子，将出现表型异常，若为杂合子，则为表型正 常的携带者。
4.基因型与表型 基因型系指控制生物性状的基因组成，它是生物体的遗传组
在间期细胞核中，一般没有染色体结构，只有在细胞分裂时， 染色质才螺旋化并折叠成染色体(chromosome)，故染色质与染色 体是由相同物质组成的；染色体存在于细胞中，通常只有在细胞 分裂时经过特殊染色才能清楚地看到。
染色体与基因有着平行的关系，表现为：①染色体可以在显 微镜下看到，有一定的形态结构。基因是遗传学的单位，每对基 因在杂交中仍保持它们的完整性和独立性。

使基因产物不完全或无功能。（ UAG,UAA,UGA）
2 移码突变
在基因中插入或缺失一个或两个碱基（非3的倍数），或 者扁平的分子嵌入到DNA分子中，导致从受损点开始形成 错误碱基编码，并转译成错误的氨基酸序列。
• 移码突变后所编码的蛋白质 活性改变较大
• 如果移码突变发生在必需基 因上，易形成致死突变
FOOD TOXICOLOGY
1. 致突变试验方法的选择原则
遗传学终点（genetic endpoint）
有许多致突变试验所观察到的现象并不能反 映基因突变和染色体畸变或染色体不分离，而仅仅 反映致突变过程中发生的其它事件。将试验观察到 的现象所反映的事件称为遗传学终点.
FOOD TOXICOLOGY
转180后在重接 易位：两条染色体同时发生断裂，相互交换片段后重接
（三） 染色体数目异常
染色体分离异常（numerical aberration）指在 细胞分裂过程中，染色体分离障碍，导致基因组中 染色体数目的改变。
整倍体（euploid）：染色体数目成倍 增加。超过二倍体的整倍性改变统称为 多倍体。
3 整码突变
• 在DNA链中增加或减少的碱基对为一个或几个密码子， 故又称密码子的插入和缺失。
• 整码突变发生部位后的氨基酸序列不会发生改变。
4 片段改变
• 指基因中某些小片段核苷酸序列发生改变。有时可跨越 两个或数个基因，涉及数以千计的核苷酸。
• 主要包括核苷酸片段的缺失、复制、重组和重排。
（二）染色体畸变
碱基置换：DNA序列上的某一碱基被其他碱基所取代
碱基置换

转换 嘌呤与嘌呤 & 嘧啶与嘧啶 G:C→A:T A:T → G:C
颠换 嘌呤与嘧啶

二、致突变试验中的一些问题
1. 阴性和阳性对照的设立 2. 体外试验的活化系统 S9 3. 致突变试验与致癌试验的关系
4.试验结果在毒理学安全性评价中的 作用。
质量控制 a）阴性对照组和阳性对照组的设立 b）盲法观察； c）资料处理； d）实验结果重现性。 阴性结果判定条件 阳性结果判定条件
三、常用的致突变试 验方法
受试组回变菌落数≥阴性对照组回变菌落 数的2倍,并有剂量反应关系或至少某一测试 点有可重复的并有统计学意义的阳性反应.
▲ 点试法: 如受试物点样纸片周围长出较多密集的回
变菌落,与阴性对照组相比有明显区别.
结果报告(平板掺入法) 阳性结果至少重复试验共3次,阴性结果
至少重复试验共2次,才能作出判断.
2.多倍体 ——细胞染色体数目成倍增加。 (三倍体,四倍体等)
第三节 化学毒物致突变作用的
机制及后果
一、机制
（一）引起DNA突变
1.碱基损伤 1）碱基错配 2）碱基类似物的取代 3）碱基的结构改变或破坏 4）平面大分子嵌入DNA链
2。DNA链受损 1）二聚体的形成 2）DNA加合物形成 3）DNA-蛋白质交联物形成
毒理学基础
第八章 外源化学物的致突变作用
第一节 概述
一、基本概念
1. 变异(variation)-----由于遗传物质在自我复 制过程 中的偶而失误,或由于个体发育与 生存受到变化的内外环境条件的影响,一 种物种在个体或历代间的性状出现不同 程度的差异.
2. 突 变 （ mutation ） ——因遗传结构本 身的改变及其引起的变异（可遗传的 变异)。
本试验使用的TK座位杂合子(TK+/-)细胞， 它单步正相突变就会形成TK+/-表型，失去 TK活性，获得TFT抗性，即能像杂合子一 样利用从头合成途径在普通培养基中生长， 又能在TFT选择性培养基中存活，此时存 活的即为自发或致突变的TK+／-集落．

第二节 化学物致突变的类型
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
突变的分类
自发突变 (spontaneous mutation) 是由于普遍存在的未知因素作用下，在自然条件下发生 的突变。 特点：自发突变的发生过程长，频率极低 , 与物种的进 化有关。
遗传毒性（genetic toxicity）：指对基因组的损害能力，包 括对基因组的毒作用引起的致突变性以及其他各种不同效应。 遗传毒性的概念广泛，包括致突变性，其效应可能转变固定 为突变，也可能被修复。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
突变的分类
基因突变 (gene mutation)：一个或几个DNA 碱基对的改变。 用光学显微镜观察不到，必须通过生长发育、生化、形态 等表型改变来判断。
染色体畸变 (chromosome aberration)：染色体的结构及数 目改变，可用光学显微镜进行观察。 染色体结构改变 染色体数目改变
② 错义突变：密码子中某一碱基为另一碱基取代后，密码子的 意义改变，成为另一种氨基酸的密码子。如AGU（丝氨酸）变 成了GGU（甘氨酸），则mRNA指导合成的肽链中的丝氨酸变 成了甘氨酸。 致死突变：发生在必需基团上，严重影响蛋白质功能。 渗漏突变：突变的产物仍有部分活性，表现型介于突变型与 野生型之间。 中性突变：突变不影响或基本不影响蛋白质的功能，性状改 变不明显。
致突变物 (mutagen)：指能够引起突变的物质，又称诱变剂。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程