第六章致突變作用第一頁，共69頁。

第六章食物中化學(xué)物質(zhì)的致突變作用及評價第一節(jié)概述第二節(jié)化學(xué)毒物致突變的類型第三節(jié)化學(xué)毒物致突變作用的機(jī)制及后果第四節(jié)機(jī)體對致突變作用的影響第五節(jié)化學(xué)毒物致突變作用評價方法第二頁，共69頁。6.1

概述

一、基本概念二、遺傳學(xué)基礎(chǔ)第三頁，共69頁。一、基本概念第四頁，共69頁。一、基本概念第五頁，共69頁。一、基本概念第六頁，共69頁。一、基本概念致突變作用（mutagenesis）：是外來因素，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，而且這種改變可隨同細(xì)胞的分裂過程而遺傳。(誘變作用)突變是致突變作用的后果。能引起突變的物質(zhì)叫致突變物。第七頁，共69頁。二、遺傳性基礎(chǔ)第八頁，共69頁。二、遺傳性基礎(chǔ)第九頁，共69頁。二、遺傳性基礎(chǔ)第十頁，共69頁。3、染色體與基因有著平行的關(guān)系第十一頁，共69頁。二、遺傳性基礎(chǔ)第十二頁，共69頁。二、遺傳性基礎(chǔ)第十三頁，共69頁。二、遺傳性基礎(chǔ)第十四頁，共69頁。二、遺傳性基礎(chǔ)第十五頁，共69頁。二、遺傳性基礎(chǔ)第十六頁，共69頁。6.2

化學(xué)毒物致突變的類型第十七頁，共69頁。第十八頁，共69頁。一、基因突變第十九頁，共69頁。一、基因突變第二十頁，共69頁。一、基因突變第二十一頁，共69頁。一、基因突變第二十二頁，共69頁。一、基因突變第二十三頁，共69頁。一、基因突變根據(jù)遺傳信息的改變方式，基因突變又可以分為：①錯義突變：由于一對或幾對堿基對的改變而使決定某一氨基酸的密碼子變?yōu)闆Q定另一種氨基酸的密碼子的基因突變。②同義突變：沒有引起編碼氨基酸錯誤的基因突變。③無義突變：由于一對或幾對堿基對的改變而使決定某一氨基酸的密碼子變成一個終止密碼子的基因突變。

第二十四頁，共69頁。二、染色體畸變第二十五頁，共69頁。二、染色體畸變指染色體的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。染色體型畸變：指兩條染色單體都受損。染色單體型畸變：指組成染色體的兩條染色單體中僅一條受損。產(chǎn)生何種畸變，取決于損傷發(fā)生在DNA復(fù)制前還是復(fù)制后。

第二十六頁，共69頁。第二十七頁，共69頁。二、染色體畸變第二十八頁，共69頁。二、染色體畸變第二十九頁，共69頁。三、非整倍體與多倍體第三十頁，共69頁。第三十一頁，共69頁。第三十二頁，共69頁。6.3

化學(xué)毒物致突變作用的機(jī)制及后果第三十三頁，共69頁。1、堿基損傷一、引起突變的DNA老化第三十四頁，共69頁。1、堿基損傷一、引起突變的DNA老化烷化劑的影響烷化劑是對DNA和蛋白質(zhì)都有強(qiáng)烈烷化作用的物質(zhì)。常見的有：烷基硫酸酯、N-亞硝基化合物、氮芥和硫芥等環(huán)狀烷化劑和鹵代亞硝基脲等。烷化活性：甲基化＞乙基化＞高碳烷基化第三十五頁，共69頁。1、堿基損傷一、引起突變的DNA老化平面大分子嵌入DNA鏈有些大分子能以靜電吸附形式嵌入DNA單鏈的堿基之間或DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的相鄰多核苷酸鏈之間，稱為嵌入劑。平面大分子嵌入DNA鏈造成移碼突變。第三十六頁，共69頁。1、堿基損傷一、引起突變的DNA老化堿基類似物取代

與堿基非常相似的化學(xué)物，稱堿基類似物。

堿基類似物能在S期中可與天然堿基競爭，并取代其位置。第三十七頁，共69頁。1、堿基損傷一、引起突變的DNA老化致突變物改變或破壞堿基的化學(xué)結(jié)構(gòu)①有些化學(xué)物可對堿基產(chǎn)生氧化作用，從而破壞或改變堿基的結(jié)構(gòu)，有時還引起鏈斷裂。②有些化學(xué)物質(zhì)可在體內(nèi)形成有機(jī)過氧化物或自由基，可間接使嘌呤的化學(xué)結(jié)構(gòu)破壞，容易出現(xiàn)DNA鏈斷裂。第三十八頁，共69頁。1、堿基損傷一、引起突變的DNA老化共價結(jié)合形成加合物許多化學(xué)誘變劑或其活化產(chǎn)物是親電子化學(xué)物，可與DNA、RNA或蛋白質(zhì)等大分子親核物質(zhì)發(fā)生共價結(jié)合，形成穩(wěn)定的加合物（adduct），通常很難用化學(xué)的或生物的方法使其解離。DNA加合物的形成被普遍認(rèn)為是誘變作用的重要事件。第三十九頁，共69頁。2、DNA鏈?zhǔn)軗p第四十頁，共69頁。二、引起突變的細(xì)胞分裂過程的改變非整倍性和多倍體的產(chǎn)生是由于染色體分離異常所至。1.非整倍體是由于正常細(xì)胞未分裂而產(chǎn)生的。原因是由于細(xì)胞在第一次減數(shù)分裂時同源染色體不分離，或在第二次減數(shù)分裂或有絲分裂過程中，姐妹染色單體不分離而形成。2.多倍體涉及整個染色體組。在有絲分裂過程中，若

染色體己正常復(fù)制，但由于紡錘體受損，染色單體不能分離到子細(xì)胞中，這時染色體數(shù)目就會加倍，形成四倍體。減數(shù)分裂的異常也可使配子形成二倍體，若二倍體的配子受精，可形成多倍體的受精卵。第四十一頁，共69頁。二、引起突變的細(xì)胞分裂過程的改變第四十二頁，共69頁。三、其他的改變第四十三頁，共69頁。四、突變的后果第四十四頁，共69頁。1、生殖細(xì)胞突變第四十五頁，共69頁。1、生殖細(xì)胞突變不同發(fā)育階段的生殖細(xì)胞發(fā)生突變的意義不同。

精原干細(xì)胞、卵原細(xì)胞和休止期的卵母細(xì)胞如果發(fā)生突變，就存在整個生育年齡將排出突變生殖細(xì)胞的可能性。精原干細(xì)胞以后的發(fā)育階段或正在成熟與成熟了的卵母細(xì)胞如果發(fā)生突變，那么僅在很短一段時間中（男性8周左右，女性1次排卵周期），才有排出突變生殖細(xì)胞的可能。第四十六頁，共69頁。1、生殖細(xì)胞突變致死性突變顯性致死：使卵子不能受精或突變配子與正常配子結(jié)合后，在著床前或著床

后的早期胚胎死亡。隱性致死：需要純合子或半合子才能出現(xiàn)死亡效應(yīng)。第四十七頁，共69頁。1、生殖細(xì)胞突變非致死突變①產(chǎn)生遺傳病。②對基因庫的遺傳負(fù)荷產(chǎn)生不良影響?；驇焓侵改骋晃锓N的生育年齡群體于特定時期能將遺傳信息傳至下一代的基因的總和。遺傳負(fù)荷指基因庫中攜帶的一定量的有害基因。第四十八頁，共69頁。1、生殖細(xì)胞突變第四十九頁，共69頁。我國新生兒染色體異常人數(shù)的估算第五十頁，共69頁。2、體細(xì)胞突變第五十一頁，共69頁。2、體細(xì)胞突變第五十二頁，共69頁。2、體細(xì)胞突變第五十三頁，共69頁。第五十四頁，共69頁。第五十五頁，共69頁。第五十六頁，共69頁。6.4

機(jī)體對致突變作用的影響第五十七頁，共69頁。第五十八頁，共69頁?！?/p>

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致突變試驗(yàn)一、觀察項(xiàng)目的選擇1.觀察效應(yīng)終點(diǎn)遺傳學(xué)終點(diǎn)：指試驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象所反映的各種事件。分5類：DNA完整性的改變。DNA重排或交換。DNA堿基序列改變。（基因突變）染色體完整性改變。（染色體畸變）染色體分離改變。（染色體組畸變）原發(fā)性DNA損傷第五十九頁，共69頁。2.致突變試驗(yàn)項(xiàng)目的組合遺傳毒理學(xué)評價程序通常為一組體內(nèi)、外遺傳毒理學(xué)試驗(yàn)。因?yàn)椋孩倩瘜W(xué)毒物的種類和結(jié)構(gòu)多種多樣，其致突變的機(jī)制不盡相同，作用的靶細(xì)胞也不一樣。②致突變物中僅少數(shù)具有直接致突變作用，大多數(shù)為間接致突變作用，即需要在體內(nèi)代謝活化后，才具有致突變作用。③化學(xué)毒物的致突變性有強(qiáng)，也有弱；有的在某一檢測系統(tǒng)中是強(qiáng)致突變物，而在另一系統(tǒng)中可能是弱的致突變物。第六十頁，共69頁。入選原則：①選擇的遺傳毒性試驗(yàn)應(yīng)包括5種類型的遺傳學(xué)終點(diǎn)。②實(shí)驗(yàn)指示生物應(yīng)包括若干進(jìn)化階段的物種，既要包括原核生物，又要包括真核生物。③體內(nèi)試驗(yàn)與體外試驗(yàn)配合。④應(yīng)包括生殖細(xì)胞和體細(xì)胞。通常，對于一種受試物應(yīng)當(dāng)先用原核細(xì)胞或體細(xì)胞的體外試驗(yàn)按遺傳學(xué)終點(diǎn)合理配套進(jìn)行試驗(yàn)，并對有陽性結(jié)果的遺傳學(xué)終點(diǎn)驗(yàn)證其在體內(nèi)的真實(shí)性，再行選用生殖細(xì)胞致突變試驗(yàn)進(jìn)行遺傳危害的評價。第六十一頁，共69頁。

二、常用的致突變試驗(yàn)1．鼠傷寒沙門氏菌回復(fù)突變試驗(yàn)2．微核試驗(yàn)3.染色體畸變分析姐妹染色單體交換試驗(yàn)（SCE）果蠅伴性隱性致死試驗(yàn)顯性致死試驗(yàn)程序外DNA合成試驗(yàn)單細(xì)胞凝膠電泳（SCGE）試驗(yàn)第六十二頁，共69頁。鼠傷寒沙門氏菌回復(fù)突變試驗(yàn)又稱Ames試驗(yàn)，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(fù)突變成野生型(his+)的能力。標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)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。

試驗(yàn)方法：點(diǎn)試驗(yàn)(預(yù)試驗(yàn))，摻入試驗(yàn)(標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn))。

鼠傷寒沙門氏菌原養(yǎng)型(his+)組氨酸營養(yǎng)缺陷型突變株。(his-)正向突變回復(fù)突變代謝活化系統(tǒng)受試物第六十三頁，共69頁。①微核：經(jīng)致突變物作用后，染色體無著絲點(diǎn)斷片或因紡錘體受損傷而丟失的整個染色單體在細(xì)胞分裂的后期仍留在子細(xì)胞的胞質(zhì)內(nèi)，成為一個或幾個規(guī)則的次核，稱為微核。②微核試驗(yàn)是觀察受試物能否產(chǎn)生微核的試驗(yàn)。主要可檢出DNA斷裂劑和非整倍體誘變劑。③方法：嚙齒類動物骨髓嗜多染紅細(xì)胞(PCE)微核試驗(yàn)。

劑量分組：1/2LD50、1/4LD50、1/8LD50。同時設(shè)陰性對照和陽性對照組。第六十四頁，共69頁。MNNCE第六十五頁，共69頁。三、試驗(yàn)結(jié)果的評定

1.在評定陽性或陰性結(jié)果之前，應(yīng)首先檢查實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量控制情況。通過：①盲法觀察；②陰性對照和陽性對照的設(shè)立；③資料的統(tǒng)計學(xué)分析；④試驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性。2.陰性結(jié)果的判定條件：①最高劑量應(yīng)包括受試物溶解度許可或灌胃量許可的最大劑量。②各劑量的組間差距不應(yīng)過大，以防漏檢僅在非常狹窄范圍內(nèi)才有突變能力的某些外來化合物。

3.陽性結(jié)果的判定條件：①應(yīng)當(dāng)具有劑量反應(yīng)關(guān)系。②在一個或多個劑量組的觀察值與陰性對照組比較有顯著性差異。如果低劑量組或低、中兩劑量組與對照組之間的差異有顯著性，而高劑量組差異無顯著性，則陽性結(jié)果不可信或無意義。4.無論陽性還是陰性結(jié)果都要求有重現(xiàn)性，即重復(fù)試驗(yàn)?zāi)艿玫较嗤Y(jié)果。第六十六頁，共69頁。四、致突變試驗(yàn)中的一些問題1.陰性、陽性對照組的設(shè)立①陰性對照：即未處理對照或溶劑對照。目的：獲得試驗(yàn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。②陽性對照：是用某種已知能產(chǎn)生陽性反應(yīng)的物質(zhì)作對照。目的：*通過對陽性物質(zhì)的試驗(yàn)證明實(shí)驗(yàn)方法的可靠；*驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)者在本實(shí)驗(yàn)條件下，完成技術(shù)和鑒定致突變物的能力；*證實(shí)經(jīng)一定時間后，本實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性。第六十七頁，共69頁。2.體外試驗(yàn)的活化系統(tǒng)前致突變物：本身不具致突變性，經(jīng)哺乳動物代謝才轉(zhuǎn)化成致突變物的化學(xué)物質(zhì)。①哺乳動物細(xì)胞介導(dǎo)：使用完整的細(xì)胞，特別是大鼠肝原代細(xì)胞，與測試細(xì)菌或細(xì)胞一起培養(yǎng)。②S9：經(jīng)酶誘導(dǎo)劑處理后制備的肝勻漿，再經(jīng)9000g離心分離所得上清液，加上適當(dāng)?shù)木彌_液和輔助因子。

③純化酶和基因工程。純化酶：純化的細(xì)