外源化合物致突變作用

1、第七章外源化學物致突變作用,目的要求,掌握外源化合物的致突變作用熟悉致突變作用的評價方法了解致突變作用的遺傳學基礎,第一節(jié) 概述,,,DNA,,RNA,蛋白質(zhì),基因就是指DNA中能編碼蛋白質(zhì)和功能 RNA的特定核苷酸序列。,為什么子女與父母非常相象？,,,13.313.213.1313.11121213.1113.213.3313.43,,,,,,LDL-R, ……,,ApoEApoCIAp

2、oCII, ……,,,孟德爾用豌豆作雜交試驗發(fā)現(xiàn)了孟德爾定律，并解釋說性狀是由“遺傳因子”負責傳遞的。1909年，丹麥遺傳學家約翰遜創(chuàng)造了“基因”這個詞，用來表述孟德爾所說的遺傳因子，沒有提出基因的物質(zhì)概念。摩爾根對果蠅的研究發(fā)現(xiàn)了新的遺傳的連鎖交換定律，將特定基因與某一條特定染色體上的特定位置聯(lián)系起來，賦予了基因以物質(zhì)的內(nèi)涵。,等位基因,一對同源染色體統(tǒng)一基因座上的一對基因稱為一對等位基因（allele）。二倍體細胞每一個基因是

3、成對存在的，每一對基因分別來自雙親的染色體的同一位置上，這個位置稱為基因座（locus）。等位基因之間有相互作用：如完全顯性，不完全顯性等。非等位基因之間也存在相互作用。,復等位基因,在某一種生物的群體中，每一個基因座上可以有兩個以上的等位基因，這就是復等位基因（multiple allele）。例如人類的血型就是由IA,IB,i 3個復等位基因決定的，這幾個基因各自編碼特定的紅細胞表面抗原。,外顯子和內(nèi)含子 —

4、 基因的結構是斷裂的,原核生物的基因結構大多數(shù)是連續(xù)的，即基因編碼蛋白質(zhì)的序列是不中斷的。而真核生物基因的編碼序列是不連貫的，即在兩個編碼序列之間有一段不編碼蛋白質(zhì)的非編碼序列。編碼序列稱為外顯子（exon），非編碼序列稱為內(nèi)含子（intron）。外顯子是出現(xiàn)在mRNA分子中的基因序列；內(nèi)含子則是不出現(xiàn)在mRNA分子中的基因序列。,突變,誘發(fā)突變,自發(fā)突變：物種進化,人類健康危害,新品種培育、選擇、改良,,,,發(fā)生過程長，頻率低,發(fā)

5、生過程短，頻率高；可為人類利用，也可能對人有害,遺傳毒理學（genetic toxicology）,研究化學性和放射性物質(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。主要研究致突變作用機理 尋找敏感檢測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)和探究致突變物 提出評價致突變物健康危害的方法,突變是致突變作用的后果致突變物（mutagen）：能引起突變的物質(zhì)，又稱誘變劑遺傳毒物（genotoxic agent）：因致突變物能引起遺傳物質(zhì)損

6、傷，又稱其為遺傳毒物,直接致突變物（direct-acting mutagen）:具有很高的化學活性，其原型就可引起生物體突變的物質(zhì)間接致突變物（indirect-acting mutagen）: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),第二節(jié) 化學毒物的致突變類型,,遺傳基因突變?nèi)旧w結構改變?nèi)旧w數(shù)目改變,機理以DNA為靶的損傷： 基因突變 染色體畸變不以

7、DNA為靶的損傷 染色體數(shù)目改變,突變的類型,mutated typewild type,1.基因突變,堿基置換（base substitution）,錯誤配對的堿基在下一次DNA復制時按正常規(guī)律配對，于是原來的堿基對被錯誤堿基對所置換。,突變的后果,同義突變（ synonymous mutation）:指沒有改變基因產(chǎn)物氨基酸序列的改變錯義突變（ missense mutation）:指堿基序列的改變引起了產(chǎn)物

8、氨基酸序列的改變無義突變（nonsense mutation）: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，導致多肽鏈在成熟之前終止合成的改變,,Tyrosine (Tyr) 酪氨酸Serine (Ser)絲氨酸,染色體畸變類型,在下一次細胞分裂時斷片因無著絲點，故不能進入分裂的核中而滯留在細胞質(zhì)中，稱為“微核”,染色體畸變類型,后果：穩(wěn)定的畸變(如倒位、易位)：染色體重排，可在機體或細胞群傳遞不穩(wěn)定畸變

9、（無著絲粒斷片、環(huán)狀染色體）：因喪失重要遺傳物質(zhì)或有絲分裂障礙致細胞死亡。,發(fā)病率：1/800，1.25‰，以10億人口計， 1.25‰x10億=125萬。 體征：智力發(fā)育不全，發(fā)育遲緩，面容呆滯，眼 距寬。眼裂小，外眼角上斜，鼻根扁平，張口伸 舌，流涎水缺乏抽象的思維能力，只會發(fā)單音節(jié)。 常伴有四肢、五官、內(nèi)臟、皮膚等方面的異常。  50%患者伴有先天性心臟病，是死亡的主要原因。白血病的發(fā)病率

10、高于常人20倍。,Down 綜合征-為21-三體syndrome,Down（唐氏）綜合征患者,第三節(jié) 化學毒物致突變作用的機制及后果,突變的DNA變化,堿 基 錯 配,平面大分子嵌入DNA鏈,堿基類似物取代,堿基的化學結構改變或破壞,,,,,1.,二聚體形成DNA加合物形成DNA蛋白交聯(lián)物形成,DNA鏈受損,堿基損傷,2.,突變細胞分裂過程改變,其它：,3.,,,突變后果,1.生殖細胞突變,致死性突變非致死性突變,（

11、妊娠最初3個月自然流產(chǎn)中有60%有染色體畸變 ）,（3）其它： 衰老 心腦血管疾病 ……,2.體細胞突變,第四節(jié) 機體對致突變作用的影響,一、DNA損傷的修復,光復活“適應性”反應切除修復呼救性修復（SOS）復制后修復,突 變,遺傳物質(zhì),終致突變物質(zhì)＋DNA,,,解毒,,第五節(jié) 觀察化學毒物致突變作用的基本方法,,,觀察項目的選擇,1983年國際環(huán)境致突變物防護委員會（ICPEMC）提

12、出的致突變試驗遺傳學終點,,基因突變試驗： 鼠傷寒沙門氏菌回復突變試驗（Ames試驗 ） 、哺乳動物細胞基因突變試驗 染色體畸變試驗： 染色體分析 、微核試驗 DNA損傷試驗 ： 姐妹染色單體交換(SCE)試驗 、程序外DNA合成試驗,化學致突變物的檢測,Ames試驗,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-)回復突變成野生型(his+)的能力。試驗菌株都有組氨酸突變(his-)，不能自行

13、合成組氨酸，在不含組氨酸的最低營養(yǎng)平皿上不能生長，回復突變成野生型后能自行合成組氨酸，可在最低營養(yǎng)平皿上生長成可見菌落。 計數(shù)最低營養(yǎng)平皿上的回變菌落數(shù)來判定受試物是否有致突變性 標準試驗菌株有四種：TA97和TA98檢測移碼突變, TA100檢測鹼基置換突變,TA102對醛、過氧化物及DNA交聯(lián)劑較敏感。,用 Ames法檢測誘變劑,微核試驗,經(jīng)致突變物作用后，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胞分裂的后期仍留

14、在子細胞的胞質(zhì)內(nèi)，成為一個或幾個規(guī)則的次核，稱為微核。常用嚙齒類動物骨髓嗜多染紅細胞(PCE)微核試驗。PCE是紅細胞成熟的一個階段，此時紅細胞的主核已排出，微核容易辯認.,微核實驗進展,體外微核：CHL/CHO/V79外周血微核實驗雙核細胞法免疫熒光染色法、熒光原位雜交,姐妹染色單體交換(SCE)試驗,SCE是染色體同源座位上DNA復制產(chǎn)物的相互交換，SCE可能與DNA的斷裂和重接有關，提示DNA損傷。,即經(jīng)兩個分裂周期后，

15、兩條染色單體，其中一條DNA鏈的雙股內(nèi)T被BrdU取代，另一條只有一股被取代。用染色劑處理，使雙股含BrdU的染色單體著色淺淡，單股含BrdU的染色單體著色深。光鏡下計數(shù)SCE數(shù),單細胞凝膠電泳實驗（SCGE）,幾種遺傳毒理學試驗的哺乳動物性細胞致突變物篩檢可靠性評價, 試 驗 靈敏性(%) 特異性(%) 準確性(％) Ames試驗 17/19 (89%)

16、3/10 (30%) 20/29 (69%) 骨髓細胞染色體畸 18/18 (100%) 2/10 (20%) 20/28 (71%) 變試驗或微核試驗 顯性致死試驗 18/18 (100%) 8/10 (80%) 26/28 (93%),,,,復習題,毒理學實驗設計原則毒理學實驗中常用對照的種類和意義毒性評價試驗的基本目的亞慢性、慢性和急性毒性的概念和研究目的亞/慢性、急性毒性實