臨床上課致突變作用課件

1、第六章外源化學(xué)物致突變作用黃 曉 薇第六章黃 曉 薇 轉(zhuǎn)錄 翻譯 復(fù)制 逆轉(zhuǎn)錄 RNA復(fù)制 蛋白質(zhì)生物物種通過(guò)各種繁殖方式保證生命的延續(xù)，使親代的性狀在子代中得到體現(xiàn)，稱為遺傳（）。為什么子女與父母非常相象？第一節(jié) 概 述2 轉(zhuǎn)錄 翻譯 復(fù)制 逆轉(zhuǎn)錄 RNA復(fù)制 生物物種通過(guò)各變異（） 在親子之間或子代個(gè)體之間出現(xiàn)不同程度的差異，稱為變異。 親代個(gè)體雜交，基因重組； 基因突變，新基因產(chǎn)生； 染色體組成或細(xì)胞質(zhì)發(fā)生變化 掌 握3變異（） 在親子之間或子代個(gè)體之間出現(xiàn)不同程度的突變（）是指遺傳結(jié)構(gòu)本身的變化及其引起的變異，即生物體的遺傳物質(zhì)發(fā)生了突然的、根本的、遺傳的變化，因?yàn)檫@種變化起源于基因和

2、染色體，因此，是可遺傳的變異。 自發(fā)突變 ( ) 誘發(fā)突變 ( )掌 握4突變（）是指遺傳結(jié)構(gòu)本身的變化及其引起的變異，即生物體的遺傳突變誘發(fā)突變自發(fā)突變 ：物種進(jìn)化人類(lèi)健康危害新品種培育、選擇、改良發(fā)生過(guò)程長(zhǎng)，頻率低發(fā)生過(guò)程短，頻率高；可為人類(lèi)利用，也可能對(duì)人有害5突變誘發(fā)突變自發(fā)突變 ：物種進(jìn)化人類(lèi)健康危害新品種培育、選擇66771. 化學(xué)物質(zhì)天然存在的致突變物：如黃曲酶毒素、亞硝胺等環(huán)境中的致突變因素81. 化學(xué)物質(zhì)環(huán)境中的致突變因素8人工合成的致突變物 抗癌藥物：如環(huán)磷酰胺等 烷化劑：如環(huán)氧乙烷、氮芥、硫芥等 有毒金屬：如六價(jià)鉻、有機(jī)汞等 農(nóng)藥：如樂(lè)果、敵百蟲(chóng)等 食品添加劑：如奶油黃、

3、胭脂紅、食用藍(lán)1號(hào)和2號(hào)等 其他：如多氯聯(lián)苯、氯乙烯、苯等9人工合成的致突變物92、物理因素：電離輻射、溫度劇烈變化等102、物理因素：電離輻射、溫度劇烈變化等10 1986年4月26日，原蘇聯(lián)在烏克蘭境內(nèi)修建的切爾諾貝利核電站發(fā)生爆炸并引起大火。該事故導(dǎo)致約噸的強(qiáng)輻射物嚴(yán)重泄露，造成了史無(wú)前例的放射性污染，其危害至今也未能完全消除。 切爾諾貝利事故增加兒童體內(nèi)變異。在醫(yī)院接受治療的受輻射的孩子11 1986年4月26日，原蘇聯(lián)在烏克蘭境內(nèi)修建的切爾3. 生物因素：病毒、基因工程等轉(zhuǎn)基因鮭魚(yú)(上)比同年齡的野生鮭魚(yú)(下)重 11 倍 123. 生物因素：病毒、基因工程等轉(zhuǎn)基因鮭魚(yú)(上)比同年齡

4、的遺傳毒理學(xué)（ ）研究化學(xué)、物理因素對(duì)遺傳物質(zhì)（）及活細(xì)胞遺傳過(guò)程的作用，以及人類(lèi)接觸致突變物可能引起的健康效應(yīng)的學(xué)科。主要研究致突變作用機(jī)理 尋找敏感檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)和探究致突變物； 提出評(píng)價(jià)致突變物健康危害的方法。13遺傳毒理學(xué)（ ）研究化學(xué)、物理因素對(duì)遺傳物質(zhì)（）及活細(xì)胞遺突變是致突變作用的后果致突變物（）：能引起突變的物質(zhì)，又稱誘變劑遺傳毒物（ ）：因致突變物能引起遺傳物質(zhì)損傷，又稱其為遺傳毒物。致突變作用（）:是指外來(lái)因素特別是化學(xué)因子引起細(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(guò)程而傳遞。14突變是致突變作用的后果致突變作用（）:是指外來(lái)因素特別是化學(xué) 由脫氧核糖、

5、磷酸及堿基組成，基本成分為四種核苷酸，形成雙螺旋結(jié)構(gòu)遺傳學(xué)基礎(chǔ)1與基因 A: 腺嘌呤G: 鳥(niǎo)嘌呤C: 胞嘧啶 T: 胸腺嘧啶15 由脫氧核糖、磷酸及堿基組成，基本成分為四種核苷酸，形成雙螺 在間期細(xì)胞的細(xì)胞核中，通過(guò)光鏡可見(jiàn)一種能被堿性染料著色的物質(zhì)，即染色質(zhì)（）。它由、蛋白質(zhì)及少量的 組成，形似串珠狀的復(fù)合體 2. 染色質(zhì)與染色體16 在間期細(xì)胞的細(xì)胞核中，通過(guò)光鏡可見(jiàn)一種能被堿性17173體細(xì)胞和生殖細(xì)胞 體細(xì)胞（ ）多是二倍體（）細(xì)胞，含有兩組完全相同的染色體，其遺傳損傷不會(huì)遺傳給下一代。 生殖細(xì)胞（ ）往往是單倍體，其染色體改變可傳給下一代。183體細(xì)胞和生殖細(xì)胞 體細(xì)胞（ ）多是二倍

6、體（）細(xì)胞，含有兩第二節(jié)外源化學(xué)物致突變的類(lèi)型19第二節(jié)19突 變基因突變?nèi)旧w數(shù)目變化堿基置換移碼突變密碼子插入或丟失轉(zhuǎn) 換顛 換堿基插入堿基丟失非整倍體多倍性染色體畸變?nèi)笔?、斷片?復(fù)倒 位易 位20突 變基因突變堿基置換移碼突變密碼子插入或丟失轉(zhuǎn) 換顛 換堿 基因突變?nèi)旧w畸變突變的類(lèi)型染色體結(jié)構(gòu)改變?nèi)旧w數(shù)目改變熟 悉21 突變的類(lèi)型染色體結(jié)構(gòu)改變?nèi)旧w數(shù)目改變熟 悉2122一、基因突變( ) （1）堿基置換（ ） 指某一堿基配對(duì)性能改變或脫落所致的突變。使其不能按正常規(guī)律與其相應(yīng)的堿基結(jié)合配對(duì)，從而引起鏈中堿基配對(duì)的異常，此即堿基置換。2222一、基因突變( ) （1）堿基置換（ ）

7、 指錯(cuò)誤配對(duì)的堿基在下一次復(fù)制時(shí)按正常規(guī)律配對(duì)，于是原來(lái)的堿基對(duì)被錯(cuò)誤堿基對(duì)所置換。 轉(zhuǎn)換() 顛換() 嘌呤置換另一嘌呤，或者是嘧啶置換另一嘧啶嘧啶換成嘌呤，或者嘌呤換成嘧啶23錯(cuò)誤配對(duì)的堿基在下一次復(fù)制時(shí)按正常規(guī)律配對(duì)，于是原來(lái)的堿基對(duì)2移碼突變 指發(fā)生一對(duì)或幾對(duì)（三對(duì)除外）的堿基減少或增加，以致從受損點(diǎn)開(kāi)始?jí)A基序列完全改變，形成錯(cuò)誤的密碼，并轉(zhuǎn)譯成為不正常的氨基酸。 242移碼突變24U:尿嘧啶A: 腺嘌呤G: 鳥(niǎo)嘌呤C: 胞嘧啶 T: 胸腺嘧啶25U:尿嘧啶A: 腺嘌呤25地中海貧血26地中海貧血26 每一個(gè)中期染色體均由兩條染色單體構(gòu)成，每一條染色單體由一個(gè)分子螺旋而成。 兩條染色單

8、體互稱為姐妹染色單體。兩條染色單體通過(guò)一個(gè)著絲粒彼此連接。著絲粒將染色體分為兩臂，長(zhǎng)臂（q）和短臂（p）。pq二、染色體畸變（ ）27 每一個(gè)中期染色體均由兩條染色單體構(gòu)成，每一條 缺失() 重復(fù)() 倒位() 易位() 染色體結(jié)構(gòu)異常的類(lèi)型28 缺失()染色體結(jié)構(gòu)異常的類(lèi)型28缺失（）29缺失（）29重復(fù)（）30重復(fù)（）30易位（）31易位（）31插入（）32插入（）32環(huán)狀染色體（ ） 染色體的臂間倒位 33環(huán)狀染色體 染色體的臂間倒位 33后果：穩(wěn)定的畸變(如倒位、易位)：染色體重排，可在機(jī)體或細(xì)胞群傳遞；不穩(wěn)定畸變（無(wú)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(xì)胞死亡

9、。34后果：34整倍體()和非整倍體()整倍體：染色體數(shù)目整組的變化，含有完整的染色體組。如：三倍體(3n)，四倍體(4n)非整倍體：染色體數(shù)目發(fā)生非整組的增減，是染色體組不完整的狀態(tài)。 超二倍體：21，22 亞二倍體：21染色體數(shù)目改變35整倍體()和非整倍體()染色體數(shù)目改變35 發(fā)病率：1/800，1.25，以10億人口計(jì)，1.25 x 10億=125萬(wàn)。 體征：智力發(fā)育不全，發(fā)育遲緩， 如寬眼距，低鼻梁，肌無(wú)力，肢體短小，及貫通手等常伴有四肢、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 高于常人20倍。 常染色體病： （唐氏）綜合征-為2

10、1染色體47, , +2136 發(fā)病率：1/800，1.25，以10億人口計(jì)，1.23737性染色體?。?綜合癥（性腺發(fā)育不全）身材矮小 ，智力低下，外生殖器呈幼女型、性腺不發(fā)育 核型： 45，X38性染色體?。?綜合癥（性腺發(fā)育不全）身材矮小 ，智力低下，外第三節(jié) 化學(xué)毒物致突變作用的機(jī)制及后果39第三節(jié) 化學(xué)毒物致突變作用的機(jī)制及后果39突變的變化堿 基 錯(cuò) 配平面大分子嵌入鏈堿基類(lèi)似物取代堿基的化學(xué)結(jié)構(gòu)改變或破壞1.二聚體形成加合物形成蛋白交聯(lián)物形成鏈?zhǔn)軗p堿基損傷2.突變細(xì)胞分裂過(guò)程改變其它3.40突變的變化堿 基 錯(cuò) 配平面大分子嵌入鏈堿基類(lèi)似物取代堿基的致突變物對(duì)機(jī)體的作用是通過(guò)靶細(xì)

11、胞的突變來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 1. 體細(xì)胞突變的后果 腫瘤形成、衰老、動(dòng)脈粥樣硬化及畸形等； 2. 生殖細(xì)胞突變的后果 生殖毒性、遺傳性疾病，基因負(fù)荷增加、變異等。致死性突變： （妊娠最初3個(gè)月自然流產(chǎn)中有60%有染色體畸變 ）；非致死性突變。 從毒理學(xué)的角度，不論突變的后果如何，均應(yīng)將致突變作用視為毒性作用的表現(xiàn)。 突變的后果重點(diǎn)41致突變物對(duì)機(jī)體的作用是通過(guò)靶細(xì)胞的突變來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 突變的后果重點(diǎn)42突變的后果重點(diǎn)42第四節(jié) 機(jī)體對(duì)致突變作用的影響43第四節(jié) 機(jī)體對(duì)致突變作用的影響43一、損傷的修復(fù)光復(fù)活“適應(yīng)性”反應(yīng)切除修復(fù)呼救性修復(fù)（）復(fù)制后修復(fù)44一、損傷的修復(fù)光復(fù)活44突 變遺傳物質(zhì)終致突變物

12、質(zhì)解毒45突 變遺傳物質(zhì)終致突變物質(zhì)解毒45第五節(jié) 觀察外源化學(xué)物致突變作用的基本方法46第五節(jié) 觀察外源化學(xué)物致突變作用的基本方法46致突變?cè)囼?yàn)的目的（1）檢測(cè)外源化學(xué)物的致突變性，預(yù)測(cè)其對(duì)哺乳動(dòng)物和人的致癌性；（2）檢測(cè)外源化學(xué)物對(duì)哺乳動(dòng)物生殖細(xì)胞的遺傳毒性，預(yù)測(cè)其對(duì)人類(lèi)的遺傳危險(xiǎn)性。47致突變?cè)囼?yàn)的目的47致突變作用的基本原理： 將化合物與生物測(cè)試系統(tǒng)接觸，然后觀察該生物系統(tǒng)是否發(fā)生致突變性檢測(cè)指標(biāo)的改變，以判定其是否具有致突變性。凡能使生物測(cè)試系統(tǒng)發(fā)生突變的化合物，即可認(rèn)為具有致突變作用。48致突變作用的基本原理：48一、觀察項(xiàng)目的選擇致突變?cè)囼?yàn)遺傳學(xué)終點(diǎn)( ) 試驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象所反應(yīng)

13、的各種事件的統(tǒng)稱。1、基因突變；2、染色體畸變；3、染色體組畸變；4、原始損傷（完整性改變（斷裂、交聯(lián)、加合物形成）；重排或交換）。重點(diǎn)49一、觀察項(xiàng)目的選擇致突變?cè)囼?yàn)遺傳學(xué)終點(diǎn)( ) 試驗(yàn)觀察到* 選擇致突變?cè)囼?yàn)的配套（ ）原則： 1.先短期，后長(zhǎng)期；先體外，后體內(nèi)。 2.基因突變與染色體畸變兼顧；多種遺傳學(xué)終點(diǎn)兼顧; 3.體細(xì)胞與生殖細(xì)胞兼顧;多種物種兼顧。50* 選擇致突變?cè)囼?yàn)的配套（ ）原則：50* 試驗(yàn)結(jié)果綜合分析 1.結(jié)果一致與不一致的情況； 2.試驗(yàn)劑量的選擇是否恰當(dāng)。51* 試驗(yàn)結(jié)果綜合分析51 基因突變?cè)囼?yàn)： 鼠傷寒沙門(mén)氏菌回復(fù)突變?cè)囼?yàn)（試驗(yàn) ）、哺乳動(dòng)物細(xì)胞基因突變?cè)囼?yàn) 。

14、染色體畸變?cè)囼?yàn)： 染色體分析 、微核試驗(yàn) 。損傷試驗(yàn) ： 姐妹染色單體交換()試驗(yàn) 、單細(xì)胞凝膠電泳實(shí)驗(yàn)（）二、常用的致突變?cè)囼?yàn)重 點(diǎn)52 基因突變?cè)囼?yàn)： 二、常用的致突變?cè)囼?yàn)重 52試驗(yàn) 檢測(cè)受試物誘發(fā)鼠傷寒沙門(mén)氏菌組氨酸營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株()回復(fù)突變成野生型()的能力。試驗(yàn)菌株都有組氨酸突變()，不能自行合成組氨酸，在不含組氨酸的最低營(yíng)養(yǎng)平皿上不能生長(zhǎng)，回復(fù)突變成野生型后能自行合成組氨酸，可在最低營(yíng)養(yǎng)平皿上生長(zhǎng)成可見(jiàn)菌落。 53試驗(yàn) 檢測(cè)受試物誘發(fā)鼠傷寒沙門(mén)氏菌組氨酸營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株()計(jì)數(shù)最低營(yíng)養(yǎng)平皿上的回變菌落數(shù)來(lái)判定受試物是否有致突變性 標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)菌株有四種：97和98檢測(cè)移碼突變, 1

15、00檢測(cè)鹼基置換突變102對(duì)醛、過(guò)氧化物及交聯(lián)劑較敏感。 54計(jì)數(shù)最低營(yíng)養(yǎng)平皿上的回變菌落數(shù)來(lái)判定受試物是否有致突變性 5 細(xì)菌回復(fù)突變?cè)囼?yàn)(試驗(yàn)) 鼠傷寒沙門(mén)氏菌原養(yǎng)型()組氨酸營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株。()正向突變回復(fù)突變代謝活化系統(tǒng)受試物55 細(xì)菌回復(fù)突變?cè)囼?yàn)(試驗(yàn)) 鼠傷寒沙門(mén)氏菌原養(yǎng)型()陽(yáng)性結(jié)果判定： 平均每皿回變菌落數(shù)為對(duì)照(自發(fā)回變菌落數(shù))的2倍及以上 可重復(fù)性，用一個(gè)相應(yīng)菌株重復(fù) (陰性全套菌株重復(fù))； 有劑量反應(yīng)關(guān)系。 試驗(yàn)中注意設(shè)立陽(yáng)性和陰性對(duì)照組。56陽(yáng)性結(jié)果判定：56試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)： 檢出率較高、重現(xiàn)性好、簡(jiǎn)便、快速、經(jīng)濟(jì)；使用S9，具有與體內(nèi)相似的代謝特點(diǎn)；固體、液體、氣體樣

16、品均可檢測(cè)；微生物遺傳密碼甚少；遠(yuǎn)不及哺乳動(dòng)物；受試物需命中限定數(shù)目的靶基因，才能顯示致突變活性。57試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)： 57微核試驗(yàn)( ，) 經(jīng)致突變物作用后，染色體無(wú)著絲點(diǎn)斷片或因紡錘體受損傷而丟失的整個(gè)染色體在細(xì)胞分裂的后期仍留在子細(xì)胞的胞質(zhì)內(nèi)，成為一個(gè)或幾個(gè)規(guī)則的次核，稱為微核。常用嚙齒類(lèi)動(dòng)物骨髓嗜多染紅細(xì)胞()微核試驗(yàn)，每個(gè)劑量組至少觀察5000個(gè)細(xì)胞。是紅細(xì)胞成熟的一個(gè)階段，此時(shí)紅細(xì)胞的主核已排出，微核容易辯認(rèn). 58微核試驗(yàn)( ，) 經(jīng)致突變物作用后，染色體無(wú)著絲點(diǎn)斷片或因微核試驗(yàn)是觀察受試物能否產(chǎn)生微核的試驗(yàn)。其主要可檢出斷裂劑和非整倍體誘變劑。 59微核試驗(yàn)是觀察受試物能否產(chǎn)生微

17、核的試驗(yàn)。59 單細(xì)胞凝膠電泳( ，)又稱彗星實(shí)驗(yàn)( )，是近年發(fā)展起來(lái)的一種快速檢測(cè)哺乳動(dòng)物細(xì)胞損傷的實(shí)驗(yàn)方法。單細(xì)胞凝膠電泳實(shí)驗(yàn)（）60 單細(xì)胞凝膠電泳( ，)又稱彗星實(shí)驗(yàn)( )，是近年細(xì)胞DNA不同損傷程度的彗星電泳圖 根據(jù)“彗星”尾部占頭部的大小百分比將細(xì)胞損傷分為：0 - 無(wú)損傷 95%61細(xì)胞DNA不同損傷程度的彗星電泳圖 根據(jù)“彗星1. 原理 顯性致死是指在發(fā)育中的生殖細(xì)胞（精子）在致突變物的作用下發(fā)生了染色體損傷，從而使受精卵在發(fā)育過(guò)程中死亡。由于發(fā)生在子 1 代，故稱為顯性致死。因此，可以利用這一原理來(lái)檢測(cè)化學(xué)物質(zhì)的致突變性。 該試驗(yàn)是間接觀察生殖細(xì)胞染色體損傷的方法。顯性致

18、死突變?cè)囼?yàn) 621. 原理 顯性致死是指在發(fā)育中的生殖細(xì)胞（精子）在2. 方法 選擇雄性成年動(dòng)物(小鼠或大鼠)，并接觸受試物(6天或3個(gè)月)；與雌性動(dòng)物(每周交換一批)同籠交配68周，同籠第1719天處死雌鼠并取出子宮進(jìn)行檢查(受孕情況，活胎數(shù)，早期死亡和晚期死亡胚胎數(shù))632. 方法 636464 3. 結(jié)果分析 最主要的觀察指標(biāo)是早期胚胎死亡數(shù)，它可以反映化合物致突變作用的強(qiáng)弱。 受孕率(%)(受孕鼠/交配雌鼠數(shù))100 總著床數(shù)活胎數(shù)早期胚胎死亡數(shù)晚期胚胎死亡數(shù) 平均著床數(shù)總著床數(shù)/受孕雌鼠數(shù) 早期胚胎死亡率(%)(早期胚胎死亡數(shù)/總著床數(shù))100 晚期胚胎死亡率(%)(晚期胚胎死亡數(shù)/總著床數(shù))100 平均早期胚胎死亡數(shù)早期胚胎死亡數(shù)/受孕雌性動(dòng)物數(shù)65 3. 結(jié)果分析 651. 原理：精子畸形是指精子形態(tài)和畸形精