外源化学物致突变作用及检测方法市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

第六章第六章 外源化学物致突变外源化学物致突变 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1页第一节第一节 概述概述 一一.基本概念基本概念1.1.遗传遗传(heredity)(heredity)：生物物种能够经过各种繁殖方式来确保世生物物种能够经过各种繁殖方式来确保世代间生命延续代间生命延续,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一样程亲子之间或子代个体之间出现不一样程度差异度差异,称为变异。称为变异。第2页 生物变异原因：生物变异原因：父母本杂交产生子体父母本杂交产生子体,因为重组而发生因为重组而发生基因突变而发生基因突变而发生生物染色体组成或细胞质发生改变而带来生物染色体组成或细胞质发生改变而带来第3页3.3.突变突变(mutation)(mutation)：遗传结构本身改变及引发变异。遗传结构本身改变及引发变异。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物质突变作用以及人类接触致突变物可能引发放射性物质突变作用以及人类接触致突变物可能引发健康效应。健康效应。第4页5.5.致突变作用致突变作用(mutagenesis):(mutagenesis):广义概念是外来原因广义概念是外来原因,尤其是尤其是化学因子引发细胞核中遗传物质发生改变能力化学因子引发细胞核中遗传物质发生改变能力,而且此种而且此种改变可随同细胞分裂过程而传递。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):能够引发突变物质。能够引发突变物质。第5页第二节第二节 化学毒物致突变类型化学毒物致突变类型 一、基因突变一、基因突变1.1.概念：基因突变是指基因中概念：基因突变是指基因中DNADNA序列改变序列改变.因基因突变限因基因突变限制在一特定部位制在一特定部位,故称为点突变。故称为点突变。2.2.基因突变种类：基因突变种类：(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：同类碱基间取代。同类碱基间取代。颠换颠换：不一样类碱基间取代不一样类碱基间取代。第6页（2 2）移码突变）移码突变(frameshift mutation)(frameshift mutation)在在DNADNA碱基序列中，碱基序列中，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,形成错误密码形成错误密码,并转译成为不正常氨基酸。并转译成为不正常氨基酸。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)指染色体结指染色体结构改变构改变,它是指遗传物质大改变它是指遗传物质大改变,普通可用光学显微镜检普通可用光学显微镜检验适当细胞有丝分裂中期染色体来发觉。验适当细胞有丝分裂中期染色体来发觉。第7页第8页 内内 互互 换换正常正常末端缺失末端缺失中间缺失中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交换染色体畸变染色体畸变染色体畸变染色体畸变第9页三、非整倍体和多倍体三、非整倍体和多倍体 非整倍体和多倍体细胞染色体数目是不一样于正非整倍体和多倍体细胞染色体数目是不一样于正常细胞染色体数目。常细胞染色体数目。非整倍体非整倍体(aneuploidy)(aneuploidy)：指增加或降低一条或几条指增加或降低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10页第11页第三节第三节 化学毒物致突变作用机理及后果化学毒物致突变作用机理及后果 一一.引发突变引发突变DNADNA改变改变 (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.碱基化学结构改变或破坏碱基化学结构改变或破坏 第12页1.1.二聚体形成二聚体形成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链受损链受损第13页 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.已组装好微管破坏已组装好微管破坏 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.引发突变细胞分裂过程改变引发突变细胞分裂过程改变第14页(一一)生殖细胞突变生殖细胞突变 1.1.遗传病遗传病 2.2.增加下一代基因库遗传负荷增加下一代基因库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代指某一物种在特定时期中能将遗传信息传至下一代处于生育年纪群体所含有基因总和。处于生育年纪群体所含有基因总和。遗传负荷：指一个物种群体中每一个携带可遗传给下一代遗传负荷：指一个物种群体中每一个携带可遗传给下一代有害基因平均水平。有害基因平均水平。三三.其它改变其它改变四四.突变后果突变后果第15页3.3.生殖毒性生殖毒性:胚胎死亡胚胎死亡,畸胎畸胎,胚胎功效不全及生长迟缓胚胎功效不全及生长迟缓 (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,最受注意是肿瘤。最受注意是肿瘤。第16页第四节第四节 机体对致突变作用影响机体对致突变作用影响 （自自 学）学）第17页第五节第五节 致突变作用检测方法致突变作用检测方法一一.观察项目标选择观察项目标选择1.1.观察效应终点类型观察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到现象并不反应基因突变到现象并不反应基因突变,染色体畸变和染色体分离异染色体畸变和染色体分离异常常,而仅反应致突变过程中发生其它事件，将试验观察而仅反应致突变过程中发生其它事件，将试验观察到现象所反应各种事件统称为遗传学终点。到现象所反应各种事件统称为遗传学终点。第18页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遗传学终点分为出致突变试验遗传学终点分为5 5类类:DNA DNA完整性改变完整性改变(形成加合物形成加合物,断裂断裂,交联交联););DNA DNA重排或交换重排或交换;DNA DNA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。第19页2.2.选成套观察项目标标准选成套观察项目标标准 选择遗传毒性试验应包含选择遗传毒性试验应包含5 5种类型遗传学种类型遗传学 终点。终点。应包含各种进化程度不一样物种应包含各种进化程度不一样物种,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。应包含生殖细胞和体细胞应包含生殖细胞和体细胞。第20页二二.惯用致突变试验惯用致突变试验(一一)细菌回复突变试验细菌回复突变试验(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(组氨酸缺点型组氨酸缺点型)第21页(二二)微核试验微核试验(micronucleus test,MNT)(micronucleus test,MNT)原理：原理：第22页第23页第24页(三)染色体畸变分析(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数目改变。哺乳动物试验 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体外试验：第25页(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,SCE)exchange,SCE)指指染染色色体体同同源源座座位位上上DNADNA复复制制产产物物相相互互交交换换,其其频频率率 与与DNADNA断裂和修复相关。断裂和修复相关。第26页 原理：原理：第27页第28页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.致突变试验中一些问题致突变试验中一些问题 (一一)阴性阴性,阳性对照设置阳性对照设置第29页 (二二)体外试验活化系统体外试验活化系统 1.1.哺乳动物细胞介导哺乳动物细胞介导 2.S9 2.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关系致突变试验与致癌试验关系 （四）试验结果在毒理学安全性评价中作用（四）试验结果在毒理学安全性评价中作用 第30页四、观察方法新进展四、观察方法新进展 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第31页