外源化学物的致突变作用市公开课金奖市赛课一等奖课件.pptx

外源性化学物致突变作用第1页第1页本次课程主要内容n一、遗传物质结构和功效n二、遗传损伤分类n三、遗传毒性形成机制n四、突变后果n五、突变遗传学终点n六、基因突变分类和检测n七、机体对突变作用：n八、致突变试验组合试验n九、抗突变研究进展第2页第2页一、遗传物质结构和功效第3页第3页基因、染色体与DNAnDNA，基因和染色体关系nDNA复制：是遗传物质自我复制，属于半保留复制，其中只有一个母板才干进行复制n遗传法则n染色体基本结构：第4页第4页真核生物染色体特点n1.非重复序列n2.中度重复序列n3.高度重复序列卫星DNAn4.多基因家族n5.中断基因：一个蛋白质基因构成是由许多不连续基因外显子构成第5页第5页蛋白质合成n1.mRNA与遗传密码n2.tRNA结构和功效n3.核糖体第6页第6页突变物质基础n突变概念：n突变普通情况对机体是有害n基因组与基因组计划：人类只有一个基因组，大约有万个基因。人类基因组计划是美国科学家于年率先提出，旨在阐明人类基因组亿个碱基正确序列，发觉所有些人类基因并弄清其在染色体上位置，破译人类所有遗传信息，使人类第一次在分子水平上全面地结识自我。计划于年正式启动1999年年，中国获准加入人类基因组计划，承担1%也就是号染色体上万个碱基对测序任务，成为参与这一计划惟一发展中国家。总召集人:杨焕明 南方组:陈竺,北方组:强伯勤 第7页第7页突变与癌变n二次突变学说n突变与癌变相关性第8页第8页遗传物质分布n大部分在核内，分布为染色体n小部分在核外细胞器上如：线粒体DNA，无内含子，是自由基袭击重点n共同点：都受到膜保护，因此只有含有膜通透性或代谢为能够通透膜物质才含有遗传毒性第9页第9页第10页第10页二、遗传损伤分类n1基因突变n2 染色体畸变n3染色体数目异常n4.DNA损伤n5.诱重组效应第11页第11页n1.基因突变n（1）单点突变和多点突变：转换和颠换n（2）移码突变n（3）基因大片段损伤：也称基因重排n（4）同义、错义和无义突变n（5）正向突变和回复突变：n 野生型 突变型n（6）其它类型突变：比如发生在内含子或调整基因编码上突变（如启动子）正向突变反向突变第12页第12页n2 染色体畸变n概念：由于染色体或染色单体发生断裂，造成染色体或单体缺失、重排，而出现染色体或染色单体结构异常，也称为染色体结构畸变n假如一条染色体畸变称为结构杂合体n假如一队同源染色体产生了相同结构变异，称为结构纯合体n普通情况下，物质只能诱发DNA单链断裂n（1）断裂n（2）断片或微小缺失n（3）倒位n（4）形成无着丝粒染色体环n（5）插入和重复n（6）易位n（7）着丝粒融合发生染色体畸变n（8）其它情况第13页第13页n3.染色体数目异常n多倍体或单倍体第14页第14页n4.DNA损伤n包括n（1）是制DNA分子中一级结构中碱基、脱氧核糖和磷酸改变n（2）二级或三级结构及其构象动态改变异常n其中以（1）中碱基改变最常见，也最严重第15页第15页n5.诱重组效应n同源DNA序列之间遗传重组是减数分裂一部分，并对构成群体遗传变异是必需，发生在形成配子过程中第16页第16页三、遗传毒性形成机制n一.直接以DNA为靶损伤机制n二.不以DNA为靶损伤机制第17页第17页机制研究：碱基损伤n1外源性化学物对DNA直接袭击，如烷化剂，能够非特异袭击DNAn平面大分子嵌入DNA链造成突变n碱基取代；诸多抗癌药物原理；5-FUn化学物对碱基化学结构改变和破坏。第18页第18页机制研究 DNA 链损伤n对DNA三级结构产生影响，DNA螺旋破坏n与基因中蛋白质共价结合，尤其是与组蛋白共价结合nDNA加合物形成n氧化损伤使DNA结构断裂第19页第19页机制研究n对纺锤体毒作用n对DNA修复酶作用（MGMT和PARP）n改变体内微量元素分布，从而影响DNA合成和修复；如铅遗传毒性n外源性物质对GJIC影响，1是直接影响GJIC功效，二是通过影响细胞信使影响GJIC 定标损伤，非定标损伤，旁观者效应，用荧光黄如何设计试验第20页第20页四、突变后果n对生殖细胞而言：能够遗传给后代，造成子代病变或者在子代中潜伏下来，形成遗传负荷n对体细胞而言是造成肿瘤，衰老，动脉硬化原因第21页第21页五、突变遗传学终点nDNA完整性改变（形成加合物，断裂，交联）nDNA重排或互换nDNA碱基序列改变n染色体完整性改变n染色体分离异常第22页第22页六、基因突变分类和检测n碱基置换：野生型P53转变为突变型P53 检查 TA100n移码突变：TA98n大段损伤n所有这些都能够用分子生物学手段，通过PCR技术后，电泳分出需要条带，用内切酶酶切后再电泳，就能够分析DNA构成，或者直接让公司分析第23页第23页基因突变非特异检测手段新技术 SCGEn原理：n观测n目的n能够观测内容：DNA损伤，DNA结合 细胞调亡第24页第24页第25页第25页染色体畸变n断裂n倒位n插入和重复n易位n检查办法：微核技术：第26页第26页微核技术n原理：检测染色单体损伤或纺锤体损伤n观测第27页第27页第28页第28页姐妹染色体互换技术第29页第29页程序外DNA合成n也称非程序性DNA合成：当DNA受损伤时，发生在S期半保留DNA程序合成之外DNA合成第30页第30页染色体数目异常n3倍体n检测手段：核型检查，用普通光学显微镜，遗传学手段就能够第31页第31页新技术n转基因鼠：转入鼠一个含有转录起始位点，5非翻译区，翻译起始密码子，终止密码子，3非翻译区和一个PolyA基因序列n办法：1原核显微注射法（受精卵直径70m照射器0.75m)n 2逆转录病毒感染法n 3胚胎干细胞法第32页第32页新技术n荧光原位杂交（FISH）第33页第33页七、机体对突变作用：1修复突变n光修复n适应性修复n切除修复（糖基化酶，插入酶，聚合酶，连接酶）n修复后修复nSOS修复第34页第34页机体对突变作用：抵抗突变n代谢酶多态性 研究比较我是CYP1A1，P450系，脱氢酶等n修复功效个体性差别：MGMT PARP第35页第35页八、致突变试验组合试验n原因：一个试验往往漏检n一级试验：Ames 试验和一个体外细胞遗传学试验n二级试验：几种体外试验组合第36页第36页试验办法选择和利用n1.对试验要求：n经费少，周期短，灵敏，特异，重复性好，结果要好n2.办法比较n基因突变要比染色体损伤敏感些n微生物试验办法不如哺乳动物试验效果好第37页第37页试验办法选择和利用n3.选择利用原则 配套试验n先短期试验，后长期试验n先体外试验后体内试验n兼顾基因突变和染色体畸变n生殖细胞和体细胞都要考虑第38页第38页试验办法选择和利用n4.结果评价（3组试验）n剂量-反应关系n结果一致时，鉴定容易n结果不一致时 A：补充试验n B：增长长期试验第39页第39页突变试验中需要注意一些问题n1 对照设置n2 S9制备n3 盲法在试验中应用第40页第40页九、抗突变研究进展n机制研究办法：n先染毒n同时染毒和加研究物n先加待研究物，再染毒第41页第41页考虑问题主要角度：n待研究物对前体代谢克制n待研究物对细胞膜稳定作用n待研究物对细胞染色体稳定作用第42页第42页抗突变剂对抗自由基作用抗突变剂对抗自由基作用 n1直接抗自由基作用n2.作用于与自由基相关酶：GSH，UDPGA，SOD以及第43页第43页考虑问题主要角度：n修复已经发生突变n提升细胞间信息传递第44页第44页细胞信息传递作用在抗突变中细胞信息传递作用在抗突变中主要性主要性 n1.视黄醛，类胡萝卜素，绿茶成份等有机成份能增强细胞间隙信息传导n2.金属元素对细胞信息传导影响第45页第45页其它原因影响其它原因影响 n1.免疫原因影响:胡萝卜素提升免疫了也是其抗肿瘤机制之一 n2.O6-甲基鸟嘌呤-DNA-甲基转移酶（MGMT）-DNA修复蛋白n3.DNA稳态对抗突变非常主要 n4.对代谢酶影响:增进毒物代谢，减少致突变前体转化，增进自由基失活第46页第46页小 结 抗突变物在细胞内发生作用是十分复杂，是个多层次、多环节共同作用结果，往往是各种机制在抗突变发生上都起着很主要作用，因此，其抗突变发生需要从多个角度进行综合考虑。第47页第47页