外源化学物致突变作用
外源化学物致突变作用
第一节概述
遗传与变异（variation）
突变（mutation）
遗传结构本身的变化及引起的可遗传的变异
自发突变（spontaneous mutation）
诱发突变（induced mutation）
致突变作用（mutagenesis）：
广义概念是外来因素，特别是化学因子引起细胞核中的遗传物质发生改变的能力，而且此种改变可随同细胞分裂过程而传递。简单地说，突变的发生及其过程即为致突变作用。
致突变物(mutagen):能够引起突变的物质
direct-acting ～
indirect-acting～
1904 de Vries X 线可改变生殖细胞的遗传物质
1927 H.J.Muller:X线→果蝇性连锁隐性致死突变(起始)
1942 Charlotte Auerbach&J.M.Robson氮芥对果蝇有致突变性（化学物致突变的首次证据）
1951 Russed 用X线可诱发小鼠突变
1966 Cuttanach 化学物可诱发小鼠突变
50年代末60年代初，突变对健康的影响始被广泛认
遗传毒理学（genetic toxicology）
研究化学性和放射性物质致突变作用及人类接触致突变物可能引起的健康效应；主要研究致突变的作用机制，应用检测系统发现和探究致突变物，提出评价致突变物健康危害的方法
1. DNA与基因
? DNA（deoxyribonucleic acid）:遗传信息储存的大分子物质，由脱氧核糖、磷酸及碱基组成，基本成分为四种核苷酸，形成双螺旋结构
基因: DNA分子中最小的完整功能单位；是能够指导表达并产生某个基因产物（蛋白质或RNA）、在一定条件下产生特定生理功能的DNA序列，包括编码区和调控区两大部分；基本作用是决定蛋白质的一级结构
O.T.Avery等人1944年通过肺炎双球菌转化实验首次证明基因的本质是DNA
染色质：间期核内光镜可见的嗜碱性物质
组成：DNA＋组蛋白＋非组蛋白＋少量RNA
染色体：中期细胞核，染色质螺旋并折叠成染色体
3.体细胞和生殖细胞
? 体细胞(somatic cell):二倍体(diploid)，含2组完全相同的染色体，遗传损伤不遗传给下一代
? 生殖细胞(germ cell):单倍体(haploid)，遗传损伤可遗传给下一代
4.基因型与表型
基因型：是控制生物性状的基因组成，是性状发育的内因，表型形成的根据。用杂交技术鉴定（FISH）
表型：发育过程中由基因控制的生物性状的具体体现；是不同基因之间以及基因与环境之间极其复杂的相互作用结果，基因型只能决定表型可能发育的范围，会产生怎样的表型取决于生物生长发育所处的环境。用理化方法测定
第二节外源化学物致突变的类型
以光学显微镜分辨率0.2μm来区分基因突变和染色体畸变
一、基因突变
基因突变：基因中DNA序列的变化；点突变(point mutation)
1.碱
基置换（base substitution）
某一碱基配对性能改变或脱落所致的突变。
错误配对(mispairing) 碱基置换
复制
转换（transition)和颠换（transversion）
错义突变：密码子发生改变，从一种AA变成另一种AA
同义突变：遗传密码子具有兼并性，虽然有碱基置换的发生，但密码子的意义可以没有改变无义突变:mRNA上的密码子由氨基酸编码密码子变成非编码的终止密码(UAG、UGA、UAA)。基因产物是不完全或是无功能的
2.移码突变（frameshift mutation）
? 指发生一对或几对（3对除外）的碱基增加或减少，以致从受损点开始碱基系列（阅读框架）完全改变，形成错误的密码，并转译成为不正常的氨基酸
? 较易成为致死性突变
正向突变：导致基因产物正常功能丧失的突变
回复突变：使基因产物的功能恢复的突变
? 指染色体结构改变，是遗传物质大的改变，一般可用光学显微镜检查适当细胞有丝分裂中期的染色体来发现。细胞学检测可发现染色体断裂和由断裂所致的各种重排
作用在复制前（G1或G0期）→S期复制→染色体型畸变
作用在S期复制后及G2期→染色单体型畸变
基因组突变，即基因组中染色体数目异常
? 正常二倍体染色体数:人46, 大鼠42,小鼠40,狗78,兔44
? 非整倍体(aneuploidy):增加或减少一条或几条染色体
? 多倍体(polyploid,整倍体euploid):以染色体组为单位的增加
? 染色体数目的改变会导致基因平衡的失调，可能影响细胞的生存或造成形态及功能上的异常。如21三体导致先天愚型(Down氏综合征)。
第三节化学毒物致突变作用的机制及后果
3.碱基类似物（Base analogs ）取代
影响细胞分裂过程的因素：
纺锤体
微管蛋白的合成与聚合
微管结合蛋白的合成与功能发挥
细胞分裂纺锤纤维的功能发挥
着丝粒与之有关的蛋白质作用
极体复制与分离
减数分裂时同源染色体联合配对与重组
1.同源染色体在减数分裂I期不能适当分离
与微管蛋白二聚体结合：秋水仙碱→与微管蛋白二聚体结合→妨碍微管的正常组装→抑制细胞分裂
与微管巯基结合：苯基汞与着丝粒微管结合，甲基汞与极间微管结合→分裂部分抑制→非整倍体
已组装微管的破坏：秋水仙碱、灰黄霉素、长春新碱→与微管结合蛋白结合→微管解聚
毛地黄皂苷→与微管非特异性结合→蛋白质变性
异丙基-N-氨基甲酸苯酯→微管失去定向能力
中心粒移动受阻：秋水仙碱→中心粒分离和移动
其他：如N2O机制不明
The use of colchicine to generate
a diploid from a m
onoploid. Colchicine added to mitotic cells during metaphase and anaphase disrupts spindle-fiber formation, preventing the migration of chromatids after the centromere is split. A single cell is created that contains pairs of identical chromosomes that are homozygous at all loci.
DNA复制相关酶、组蛋白和非组蛋白
DNA修复机制的损伤
第四节机体对致突变作用的影响
DNA可受到自发性化学降解和环境中化学致突变物,辐射等因素影响而损伤,但在所有的物种中均世代相传：
1)DNA执行高保真度的复制;
2)机体已进化有多种机制修复DNA损伤(包括损伤耐受机理和修复机理 )。
个体对致突变物敏感性差异的原因有:
1)代谢酶的遗传多态性;
2)修复能力差异;
3)宿主因素.
直接修复和切除修复
1.直接修复
1).光复活
光裂合酶切除紫外线产生的胸腺嘧啶二聚体；进化程度越高此功能越弱
2)“适应性”反应（O6-甲基鸟嘌呤修复）
O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶（胱氨酸残基接受甲基），修复烷基化的鸟嘌呤，可阻止DNA 交链形成，在修复过程中不可逆性失活，但该酶具诱导性
2.切除修复
1)核苷酸切除修复
(nucleotide excision repair, NER)
内切酶在损伤部位两端切断（水解核酸损伤部位）→解螺旋酶除去受损寡核苷酸，形成缺口→DNA聚合酶I从缺口5’→3’延长DNA链（修复聚合酶正确填补）→DNA连接酶封闭裂口磷酸二酯键,完成修复
2)碱基切除修复
(base excision repair, BER)
? DNA糖基酶识别、水解受损碱基→受损碱基脱落→AP位点→AP内切酶切断与受损碱基连接的脱氧核糖→聚合酶、连接酶完成修复
3.错配修复（mismatch repair, MMR）
? 识别、去除错配的碱基对（G：T，A：C）
4. 双链断裂修复
同源重组或者非同源性末端连接机制
5.交联修复
1）无误交联修复
降解双螺旋，使链内交联转变为链内二核苷酸加合物接连于双链断裂处，随后Hollidy连接体分解，核苷酸切除修复最终去除二核苷酸交联
2）易误交联修复
化学致突变作用的模式:
损伤-修复-突变模式
二、遗传因素对致突变作用的影响
(一) 代谢酶遗传多态性
遗传多态性(genetic polymorphysm )
是一个衡量遗传变异的数据,即群体中多态基因的比例。多态性的标准是,当一个基因座位的最常见的等位基因频率不超过0.99时,这个基因座位即是多态性。
(二) 修复功能的个体差异
1.O6-甲基鸟嘌呤-DNA-甲基转移酶(MGMT)
组织差异和个体差异
MGMT多态性可解释某些个体对烷化剂作用特别敏感
2. 聚(二磷酸腺苷-核糖)多聚酶(PARP)
第五节观察化学毒物致突变作用的基本方法
一、观察项目的选择
1.
观察的效应终点类型
致突变试验的观察终点称遗传学终点(genetic endpoint )
①基因突变;
②染色体畸变;
③染色体组畸变;
④DNA原始损伤。
2.成套的观察项目
试验入选原则:
①一组可靠的试验系统应包括每一类型的遗传学终点。
②实验材料应包括多种进化程度不同的物种
③体内试验与体外试验配合
二、常用的致突变实验
(一) 细菌回复突变试验(Ames试验)
(二) 微核试验
(三) 染色体畸变分析
(四) 姐妹染色单体交换试验
(五) 果蝇伴性隐性致死试验
(六)显性致死试验
(七)程序外DNA合成试验
(八)单细胞凝胶电泳试验
1.细菌回复突变试验（Ames试验）
Ames试验（1979美加州大学Ames BN）
正向突变
野生型（his＋）突变型（his－）
回复突变↑±S9
待测化学物
正向突变试验
利用培养的哺乳动物细胞系如小鼠淋巴瘤L5178Y细胞系和中国仓鼠肺(V79)细胞株,观察特定基因座位(locus )上是否诱变产生突变体
最常用的基因座是hprt 和tk
可检测座位内的碱基置换、缺失、移码和重排等点突变
微核(micronucleus)与染色体损伤有关,是染色体或染色单体的无着丝点断片或纺锤丝受损
伤而丢失的整个染色体,在细胞分裂后期遗留在细胞质中,末期之后,单独形成一个或几个规则的次核,包含在子细胞的胞质内,因比主核小,故称微核。
来源：一是断片或无着丝粒染色体在细胞分裂后期不能定向移动,留在细胞质中;二是有丝分裂毒物作用使个别染色体或带着丝粒染色体环和断片在细胞分裂后期被留在细胞质中
方法进展：
1）体外MNT:
常用细胞有中国仓鼠肺细胞（CHL）,中国仓鼠卵巢细胞（CHO）及V79
2）周围血微核试验
3）双核细胞法(胞质分裂阻断法)
4）免疫荧光染色法和荧光原位杂交法 (FISH)
观察染色体形态结构和数目改变称为染色体畸变分析(chromosome aberration analysis),又称细胞遗传学试验(cytogenetic assay )
SCE：染色体同源座位上DNA复制产物的相互交换，其频率与DNA断裂和重接有关
隐性基因在伴性遗传中具有交叉遗传特征
野生型雄蝇：圆形红色眼； Basc雌蝇：棒形杏色眼
P1 ♂┆↑×││♀
↓
F1 ♂│↑×┆│♀（杂合型，不表达）
↓
F2 ♂┆↑(表达) ♂│↑(棒形杏红眼) ┆│♀││♀
阳性结果有高度实用价值
可检出点突变、小缺失、重排
7.程序外DNA合成实验（UDS）
? 当DNA损伤时,即会发生在S
期半保留DNA程序合成之外的DNA合成,称之为程序外DNA合成(unscheduled DNAsynthesis),它是机体为保证其遗传特征的高度稳定而对DNA双链上出现的变异或损伤进行修复合成的
过程
? 同步培养将细胞阻断在G1期，且阻断正常的DNA半保留复制，后接触受试物，检测掺入DNA的3H-TdR的放射活性
8.单细胞凝胶电泳（SCGE）试验 comet assay
? 单细胞水平上检测有核细胞DNA损伤和修复的方法
1）转基因动物致突变试验
（transgenic animal mutagenicity assay）
在小鼠体内导入对外源化学物敏感性高的目的基因，用以检测化学物对靶基因的致突变作用转基因动物：基因组中整合有用实验方法导入的稳定的DNA，并能遗传给后代的动物
2）微核自动化检测技术
流式细胞仪和图像分析系统
染毒→采血→Percoll梯度离心→纯化红细胞→戊二醛固定染色（Hoechst33342染DNA：蓝光，TO染RNA：绿光）→流式细胞仪检测：
含微核PCE细胞：绿光＋蓝光；
PCE细胞：绿光；
含微核NCE细胞：蓝光；
NCE细胞：不发光
比较研究显示，在检测断裂剂方面，MNT与CA结果有很好相关，在质和量上均如此
3）荧光原位杂交技术（FISH）
1.阳性和阴性对照的设立
消除或减少实验误差
2.体外试验的活化系统
加入代谢活化系统以检出前致突变物
（1）哺乳动物细胞介导：使用完整的细胞，特别是大鼠肝原代细胞。有完整的细胞结构和各种酶及内源性辅助因子
（2）S9：经酶诱导剂处理后制备的肝匀浆，再经9000g离心所得上清
（3）纯化酶和基因工程
3.致突变试验与致癌试验的关系
? 遗传毒性致癌物
? 非遗传毒性致癌物
? 遗传毒性非致癌物
? 非遗传毒性非致癌物
4.试验结果在毒理学安全性评价中的作用
? 质控措施：阴性和阳性对照；盲法观察；统计学分析；重现性
? 阴性结果判定条件：最高剂量；组距不应过大
? 阳性结果：统计分析，剂量－反应关系；与阴性对照比较有显著性差异
第八章 外源化学物致癌作用
第八章外源化学物致癌作用 一、名词解释 1.化学致癌物 2.终致癌物 3.引发剂 4.促长剂 5.助致癌物 二、选择题 1. 确证的人类致癌物必须有 A．人类流行病学及动物致癌实验方面充分的证据 B．经动物实验及流行病学调查研究，并有一定的线索 C．充分流行病学调查研究的结果 D．已建立了动物模型 2. 60年代初期，震惊世界的反应停（thalidomide）事件，首次让人们认识到A．化学物的致畸性 B．化学物的致癌性 C．化学物的致突变性 D．药物的致癌性 3. 判别化学物质致癌性所使用的系统不包括 A．一般毒性试验 B．短期试验 C．动物诱癌试验 C．人类流行病学研究 4. 化学致癌的阶段学说，认为化学致癌是多阶段过程，至少分为三个阶段，这三个阶段的先后次序为 A．启动、进展、促癌 B．启动、促癌、进展
C．促癌、进展、启动 D．促癌、启动、进展 E．进展、启动、促癌 5. 恶性转化细胞的特征不包括 A．细胞形态改变 B．细胞生长能力改变 C．细胞生化表型改变 D．细胞坏死 6. 关于癌症病因的下列叙述中，正确的是 A．癌症是由单种病因诱发的 B．癌症是由生物因素诱发的 C．癌症是由物理因素、化学因素和环境因素诱发的 D．人类癌症90%与环境因素有关，其中主要是辐射致癌和病毒致癌E．人类癌症90%与环境因素有关，其中主要是化学因素 7、关于前（间接）致癌物的叙述，正确的是 A．必须经代谢活化才具有致癌活性的化学物质称为前致癌物 B．细胞色素P-450依赖性加氧酶是最重要的代谢解毒酶 C．催化二相结合反应的代谢酶没有代谢活化作用 D．前致癌物是亲电子剂，与DNA能直接反应 E．致癌物经代谢活化产生的活性代谢产物为终致癌物 8. The process of decision point carcinogen testing A. is limited to the evaluation of promoters of carcinogenicity. B. evaluates only in vitro tests for carcinogenicity. C. requires evaluation of all possible tests for carcinogenesis. D. evaluates a number of systematic, sequential tests for carcinogenicity. 9. The correct sequential chronological steps in carcinogenesis are A. bioactivation, progression, promotion, initiation. B. initiation, bioactivation, progression, promotion.
食品毒理学 第六章 外源化学物质的致突变作用
第六章外源化学物质的致突变作用 遗传毒理学(Genetic Toxicology) 毒理学的一个分支，研究外源化学物及其他环境因素对生物体遗传机构的损害作用及其规律。其主要目的是检测那些能引起DNA损伤的环境因素，研究其遗传毒作用的特点及对人类的潜在危害。 1、突变(mutation) 遗传结构本身的变化及其引起的变异称为突变，突变实际上是遗传物质的一种可遗传的变异。 自发突变(spontaneous mutation) 由于自然界中诱变剂的作用或由于偶然的自制、转录、修复时的碱基配对错误所产生的突变。 诱发突变(induced mutation) 人为造成的突变。 ?正面意义 培育新品种，如农业、林业、养殖业等 ?负面意义 对环境、人类健康、物种等的危害 2、致突变作用或诱变作用 (mutagenesis) 外源化学物及其他环境因素引起生物体突变发生（细胞核中的遗传物质发生变化，这种改变随细胞分裂过程传递）的作用及过程称为致突变作用 即：突变的发生及其过程即为致突变作用。 诱发因素 化学因素 药品、农药、食品添加剂、调味品、化妆品、洗涤剂、 塑料、着色剂、化肥、化纤等 物理因素 电离辐射、紫外线、电磁波、温度（超高温、超低温）等 生物因素 真菌的代谢产物、病毒、寄生虫等 1、基因突变 指在基因中DNA序列的改变。主要包括碱基置换、移码突变、整码突变、片段突变（大段损伤）等。 ?碱基置换 指某一碱基配对性能改变或脱落所致的突变。 ?转换 A G / T C ?颠换 A（G） T（C） ?移码突变 指发生一对或几对（三对除外）的碱基减少或增加，以致从受损点开始碱基序列完全改变，形成错误的密码，并转译成为不正常的氨基酸。 2．染色体畸变 是指染色体结构的改变。染色体结构改变的基础是DNA链的断裂，所以把能引起染色体畸变的外源化学物称为断裂剂。 3.染色体数目异常 指基因组中染色体数目的改变，也称为基因组突变、染色体数目畸变。 非整倍体非整倍体指细胞丢失或增加一条或几条染色体。缺失一条染色体时称为单体，增加一条染色体时称为三体。染色体数目的改变会导致基因平衡的失调，可能影响细胞的生存或造
四、基因突变的作用机理
基因突变的作用机理 基因突变是由于DNA 分子中核苷酸序列的改变，随之基因作用改变，最后导致个体表型的改变。引起基因突变的理化因素很多，但每种诱变因素的诱变机理各有其特异性。 （一）紫外线诱变机理 紫外线的波长范围是136?390nm ,其中对诱变有效的范围是200? 300nm ，而260nm 效果最好，它能使原子中的内层电子提高能量，而成为活化分子，由于紫外线带有大约3?5ER 的能量（能量很少，穿透力弱不足以引起物质的电离，属非电离射线），它足以引起一个分子中某些化学键发生断裂、交联而产生化学变化，其主要效应是形成胸腺嘧啶二聚体。 DNA 中嘧啶对紫外线诱变的敏感性要比嘌呤大10 倍左右，常见T—T 二聚体以共价键在相邻的二个碱基间联结而成的嘧啶二聚体，是发生在DNA 的同一条链上的两个相邻的胸腺嘧啶残基间形成TT 聚体，也可形成TC 或CC 二聚体。大剂量的紫外线照射，能引起DNA 双螺旋的局部变性，可使两条互补链上的两个嘧啶残基互相靠近而形成二聚体，从而引起交联。当DNA 复制时，两链间的交联会阻碍双链的分开与复制，同一条链上相邻胸腺嘧啶之间二聚体的形成，则会阻碍碱基的正常配对，这样，不是导致复制的突然停止，就是导致在新形成的链上诱发一个改变了基因序列。 （二）X 射线的诱变机理 人体接受的辐射中，X 射线能将原子中的电子激发而形成正离子，它属于电离辐射，经X 射线处理后的DNA 分子，发现有核酸碱基的化学变化，氢键的断裂，单链或双链的断裂，双链之间的交联，不同DNA 分子之间的交联，以及DNA 和蛋白质之间的交联而诱发突变，同时电离辐射的能量被水分子所吸收，水分子失去电子变成正离子，电子若被另一个水分子捕获，这个水分子就变成水的负分子： NO+e f H2O 刚形成而不稳定的离子立刻分解，形成H。和OH。自由基，当这些自由基和细胞中溶解的氧发生反应后，生成过氧基HO° 2 ，这种氧化物质转移到核苷酸双链中去，能引起DNA 分子结构形式的改变，形成碱基类似物，导致碱基置换发生突变。 一般来说，辐射所含的能量愈大，可使原子轨道上的电子变化以及分子共振态的改变也愈强，因而诱变的效率更高。除X射线外，丫射线也是能量极高的辐射，能使轨道上的电子完全离开原子，而造成电离。 三）热的作用机理
第七章外源化学物致突变作用
第七章外源化学物致突变作用 一、名词解释 1.致突变作用 2.致突变物 3.微核试验 4.遗传负荷 5.Ames test 二、选择题 1. 下列哪些形式不属于基因突变 A．颠换 B．倒位 C．移码突变 D．大段损伤 2. 碱基置换的后果是出现 A．同义密码 B．错义密码 C．终止密码 D．以上都对 3. DNA链中减少了一对碱基可导致 A．染色体畸变 B．移码突变 C．碱基置换 D．大段损伤 4. 颠换与转换的不同点主要在于 A．碱基置换的类型 B．产生的氨基酸
C．产生的蛋白质 D．导致的后果 5. 导致染色体结构异常的原因是 A．DNA交联 B．DNA链的复制错误 C．DNA链的断裂与异常重接 D．DNA链的断裂与原位 6. 关于大段损伤的描述错误的是 A．DNA链大段缺失 B．跨越基因的损伤 C．DNA断裂 D．光镜下可见 7. 染色体断裂后不重接则不能形成下列哪种形态学改变A．无着丝粒断片 B．染色体缺失 C．环状染色体 D．微核 8. 下列哪些发生断裂与重接的染色体基因不丢失和增加A．倒位 B．插入 C．易位 D．重复 9. 有关染色体畸变的描述错误的是 A．光镜下可见的变化 B．光镜下不可见的变化 C．染色体结构异常 D．染色体数目异常
10. 染色体数目异常出现三体可记为 A．2n-1 B．2n+1 C．2n+3 D．2n-3 11. 以下哪种情况属于染色体整倍性畸变 A．n B．2n C．3n D．上述AC都是 12. 下列哪种类型不属于以DNA为靶的诱变A．烷化剂作用 B．碱基类似物取代作用 C．嵌入剂作用 D．对DNA合成酶系的破坏作用 13. 下列哪种作用是以DNA为靶的化学诱变作用A．对有丝分裂作用的干扰 B．对DNA合成酶系的破坏 C．对DNA复制酶系的破坏 D．以上都不是 14. 突变的后果有 A．肿瘤，显性致死，炎症 B．显性致死，隐性致死，遗传性疾病 C．显性致死，炎症，遗传性疾病 D．隐性致死，变态反应，肿瘤 15. 下列哪种后果不是生殖细胞突变引起的A．显性致死 B．显性遗传病
毒理学 环境有害因素致突变作用
第六章环境有害因素致突变作用 第一节基本概念和类型 一、基本概念 生物的个体和各代之间存在着种种差异，我们通常称之为变异（variation ）。基于染色体和基因的变异才能够遗传，而遗传变异称为突变（mutation）。突变的发生及其过程就是致突变作用（mutagenesis）。突变可分为自发突变(natural或sporadic mutation)和诱发突变(induced mutation）。各物种的自发突变频率较低, 而诱发突变比较常见, 诱发突变指由于物理、化学、生物等环境因素引起的突变。至今, 已发现相当数量的外源化学物能损伤遗传物质，从而诱发突变，这些物质称为致突变物或诱变剂（mutagen），也称为遗传毒物(genotoxic agent）。 二、突变的类型 按作用后果或遗传物质损伤的性质等可将诱发突变分类。一般根据遗传物质的损伤能否在显微镜下直接观察到分为染色体畸变(chromosome aberration)和基因突变(gene mutation)两类：染色体损伤大于或等于0.2微米时，可在光学显微镜下观察到，称为染色体畸变；若小于这一下限，不能在镜下直接观察到，要依靠对其后代的生理、生化、结构等表型变化判断突变的发生，称为基因突变(gene mutation），亦称点突变(point mutation）。 (一)基因突变 分子水平遗传物质的改变，包括碱基置换(base substitution)、移码突变(frame-shift mutations)和大段损伤。 1、碱基置换 碱基置换是首先在DNA复制时由于互补链的相应配位点配上一个错误的碱基，而这一错误的碱基在下一次DNA复制时发生错误配对(mispairing),错误的碱基对置换了原来的碱基对，亦即产生最终的碱基对置换(base-pair substitution)或称碱基置换。它包括转换和颠换两种情况：原来的嘌呤被另一嘌呤置换或原来的嘧啶被另一嘧啶置换，我们称之为转换(transition）；若原来的嘌呤被嘧啶置换或原来的嘧啶被嘌呤置换，我们则称之为颠换(transversion）。无论是转换还是颠换都只涉及一对碱基，其结果可造成一个三联体密码子的改变, 可能出现同义密码、错义密码和终止密码。由于错义密码所编码的氨基酸不同，表达的蛋白质可能发生改变；如果错义密码为终止密码，可使所编码的蛋白质的肽链缩短。
外源化学物致突变作用
外源化学物致突变作用 第一节概述 遗传与变异（variation） 突变（mutation） 遗传结构本身的变化及引起的可遗传的变异 自发突变（spontaneous mutation） 诱发突变（induced mutation） 致突变作用（mutagenesis）： 广义概念是外来因素，特别是化学因子引起细胞核中的遗传物质发生改变的能力，而且此种改变可随同细胞分裂过程而传递。简单地说，突变的发生及其过程即为致突变作用。 致突变物(mutagen):能够引起突变的物质 direct-acting ～ indirect-acting～ 1904 de Vries X 线可改变生殖细胞的遗传物质 1927 H.J.Muller:X线→果蝇性连锁隐性致死突变(起始) 1942 Charlotte Auerbach&J.M.Robson氮芥对果蝇有致突变性（化学物致突变的首次证据） 1951 Russed 用X线可诱发小鼠突变 1966 Cuttanach 化学物可诱发小鼠突变 50年代末60年代初，突变对健康的影响始被广泛认 遗传毒理学（genetic toxicology） 研究化学性和放射性物质致突变作用及人类接触致突变物可能引起的健康效应；主要研究致突变的作用机制，应用检测系统发现和探究致突变物，提出评价致突变物健康危害的方法 1. DNA与基因 ? DNA（deoxyribonucleic acid）:遗传信息储存的大分子物质，由脱氧核糖、磷酸及碱基组成，基本成分为四种核苷酸，形成双螺旋结构 基因: DNA分子中最小的完整功能单位；是能够指导表达并产生某个基因产物（蛋白质或RNA）、在一定条件下产生特定生理功能的DNA序列，包括编码区和调控区两大部分；基本作用是决定蛋白质的一级结构 O.T.Avery等人1944年通过肺炎双球菌转化实验首次证明基因的本质是DNA 染色质：间期核内光镜可见的嗜碱性物质 组成：DNA＋组蛋白＋非组蛋白＋少量RNA 染色体：中期细胞核，染色质螺旋并折叠成染色体
第八章 化学毒物致突变作用
第八章化学毒物致突变作用 A1型题 1、体细胞突变的不良后果中最受重视的是： A、肿瘤 B、致畸 C、动脉硬化症 D、衰老 E、未知疾病 2、DNA链上鸟嘌呤被胸腺嘧啶取代，此种突变称为 A、移码突变 B、颠换 C、转换 D、错义突变 E、无义突变 3、碱基置换出现终止密码，所编出的蛋白质肽链： A、延长 B、缩短 C、不变 D、扭曲 E、畸变 4、DNA分子中最小的完整功能单位是： A、碱基 B、密码子 C、基因 D、核酸 E、脱氧核糖核酸 5、以下改变中属性基因突变的是： A、相互易位 B、倒位 C、不对称易位 D、颠换 E、内换 6、根据DNA损伤牵扯范围的大小，突变可分为： A、基因突变、染色体畸变 B、体细胞突变、性细胞突变 C、基因突变点突变 D、碱基置换、移码突变 E、转换、颠换 7、下列变化中属于染色体结构异常的是： A、单体 B、缺体 C、环状染色体 D、非整倍体 E、整倍体 8、如果减少或增加的碱基对刚好是3对，则基因产物的肽链中仅减少或增加： A、3个B 、6个C、 2个D、1个E 、0个 9、诱导基因突变和染色体畸变的主要靶分子为： A、纺锤丝 B、微管 C、中心粒 D、着丝粒 E、 DNA 10、Ames试验的指示微生物为： A、鼠伤寒沙门菌的野生型菌种 B、鼠伤寒沙门菌的组氨酸缺陷型突变株 C、鼠伤寒沙门菌的色氨酸突变型菌株 D、大肠杆菌的野生型菌株
E、大肠杆菌的色氨酸突变型菌株 11、生殖细胞突变后如果是隐性致死，会引起什么后果： A、动脉硬化 B、癌变 C、流产或死胎D 、生育功能障碍E、功能或结构畸形 12、Ames试验用菌株除了组氨酸突变外，还有一些附加突变其目的是： A、增加菌株的抗药性 B、增加菌株储存过程中稳定性 C、提高对致突变物的敏感型 D、增加细菌的生长速度 E、抑制细菌的自发回变 13、Ames试验的遗传学终点为： A、DNA完整性改变 B、DNA交换或重排 C、DNA碱基序列改变 D、染色体完整性改变 E、染色体分离改变 14、微核试验可用于检测： A、DNA加和物 B、引起核碎的遗传毒物 C、DNA断裂剂 C、引起碱基置换的遗传物E、引起移码突变的遗传毒物 A2型： 1、以下变化属于基因突变，除了： A、转换 B、颠换 C、移码突变 D、碱基置换 E、裂隙 2、以下改变中那一项不属于染色体数目异常： A、单倍体 B、多倍体 C、双中心粒染色体 D、三倍体 E、非整倍体 3、以下为DNA损伤的修复中的切除修复，除外： A、核苷酸切除修复 B、“适应性”反应 C、 SOS修复 D、复制后修复 E、碱基切除修复 4、下列哪种差异不是 ICPFMC提出的遗传学终点： A 、DNA形成加合物B、 DNA碱基序列改变C、细胞转化 D、染色体畸变 E、染色体完整性改变 判断：
第七章 外源化学物致突变作用
第七章外源化学物致突变作用 (答案仅供参考) 一、名词解释 1.致突变作用：外来因素，特别是化学物引起细胞核中的遗传物质发生改变的 能力，而且此种改变可随细胞分裂过程而传递。 2.致突变物：能够引起突变的物质。 3.微核试验：是观察受试物能否产生微核的试验。主要可检出DNA断裂剂和 非整倍体诱变剂。 4.遗传负荷：指一种物种的群体中每一个携带的可遗传给下一代的有害基因的 平均水平。 5.Ames test：即细菌回复突变试验，是利用突变体的测试菌株，观察受试物能 否纠正或补偿突变体所携带的突变改变，判断其致突变性。常用菌株为鼠伤寒沙门菌和大肠杆菌。 二、选择题 1. 下列哪些形式不属于基因突变B A．颠换 B．倒位 C．移码突变 D．大段损伤 2. 碱基置换的后果是出现D A．同义密码 B．错义密码 C．终止密码 D．以上都对 3. DNA链中减少了一对碱基可导致B A．染色体畸变
B．移码突变 C．碱基置换 D．大段损伤 4. 颠换与转换的不同点主要在于A A．碱基置换的类型 B．产生的氨基酸 C．产生的蛋白质 D．导致的后果 5. 导致染色体结构异常的原因是C A．DNA交联 B．DNA链的复制错误 C．DNA链的断裂与异常重接 D．DNA链的断裂与原位 6. 关于大段损伤的描述错误的是A A．DNA链大段缺失 B．跨越基因的损伤 C．DNA断裂 D．光镜下可见 7. 染色体断裂后不重接则不能形成下列哪种形态学改变B A．无着丝粒断片 B．染色体缺失 C．环状染色体 D．微核 8. 下列哪些发生断裂与重接的染色体基因不丢失和增加C A．倒位 B．插入 C．易位 D．重复 9. 有关染色体畸变的描述错误的是B
毒理学第三章外源化学物在体内的生物转运与生物转化
第三章外源化学物在体内的生物转运与生物转化 机体对外源化学物的处置包括：吸收(absorption)、分布(distribution)、代谢(metabolism)和排泄(excrection)四个过程（ADME） 1.在这四个过程中，吸收、分布和排泄具有共性，即都是外源化学物穿越生物 膜的过程，且其本身的结构和性质不发生变化，故统称为生物转运（biotransportation） 2.外源化学物转化为新的衍生物的过程，形成的产物结构与性质均发生了改变， 故称之为生物转化（biotransformation）或代谢转化（metabolic transformation）3.代谢过程与排泄过程合称为消除（elimination） 第一节生物转运 一生物膜的结构与功能 质膜：包围在细胞外的膜称为细胞膜。 细胞核和各种细胞器外面也包围有膜。 质膜和各种细胞器的膜结构统称为生物膜。 二、外源化学物通过生物膜的方式 1.被动运输（passive transport） (1)简单扩散（simple diffusion） 定义： 特点： 1）此种转运的外源化合物的特点：具有脂溶性 脂溶性的高低可用脂/水分配系数（lipid/water partition coefficient）表示，即当一种物质在脂相和水相之间的分配达到平衡时，其在脂相和水相中溶解度的比值。一般情况下，分配系数越大，越易溶解与脂肪，经简单扩散转运的速率也越快。但由于扩散需要生物膜的脂相，还要通过水相，故分配系数极高、只能全部溶解于脂肪的物质难以通过简单扩散方式跨膜转运。 2）外源化学物的解离状态对简单扩散可产生重要影响。 处于解离态的物质极性大，脂溶性差，不易通过生物膜的脂相进行扩散；而处于非解离态的物质情况与之相反。 弱有机酸和弱有机碱类物质在体液中处于解离态和非解离态的比例取决于其本身的解离常数pKa（该物质50%解离时的pH值）和体液的pH值。 有机酸：pKa-pH=log(非解离态HA)/(解离态A—) 有机碱：pKa-pH=log(解离态BH+)/(非解离态B) 弱有机酸在酸性环境中、弱有机碱在碱性环境中多处于非解离态，易透过生物膜转运。 （2）滤过 定义：外源化学物通过生物膜上亲水性孔道的过程。 2.特殊转运 （1）主动转运 定义： 特点： （2）易化扩散
四、基因突变的作用机理
基因突变的作用机理 基因突变是由于DNA分子中核苷酸序列的改变，随之基因作用改变，最后导致个体表型的改变。引起基因突变的理化因素很多，但每种诱变因素的诱变机理各有其特异性。 （一）紫外线诱变机理 紫外线的波长范围是136～390nm，其中对诱变有效的范围是200～300nm，而260nm效果最好，它能使原子中的内层电子提高能量，而成为活化分子，由于紫外线带有大约3～5ER的能量（能量很少，穿透力弱不足以引起物质的电离，属非电离射线），它足以引起一个分子中某些化学键发生断裂、交联而产生化学变化，其主要效应是形成胸腺嘧啶二聚体。 DNA中嘧啶对紫外线诱变的敏感性要比嘌呤大10倍左右，常见T—T二聚体以共价键在相邻的二个碱基间联结而成的嘧啶二聚体，是发生在DNA的同一条链上的两个相邻的胸腺嘧啶残基间形成TT聚体，也可形成TC或CC二聚体。大剂量的紫外线照射，能引起DNA双螺旋的局部变性，可使两条互补链上的两个嘧啶残基互相靠近而形成二聚体，从而引起交联。当DNA复制时，两链间的交联会阻碍双链的分开与复制，同一条链上相邻胸腺嘧啶之间二聚体的形成，则会阻碍碱基的正常配对，这样，不是导致复制的突然停止，就是导致在新形成的链上诱发一个改变了基因序列。 （二）X射线的诱变机理 人体接受的辐射中，X射线能将原子中的电子激发而形成正离子，它属于电离辐射，经X射线处理后的DNA分子，发现有核酸碱基的化学变化，氢键的断裂，单链或双链的断裂，双链之间的交联，不同DNA分子之间的交联，以及DNA和蛋白质之间的交联而诱发突变，同时电离辐射的能量被水分子所吸收，水分子失去电子变成正离子，电子若被另一个水分子捕获，这个水分子就变成水的负分子： H2O+e-→H2O- 刚形成而不稳定的离子立刻分解，形成H°和OH°自由基，当这些自由基和细胞中溶解的氧发生反应后，生成过氧基HO°2，这种氧化物质转移到核苷酸双链中去，能引起DNA分子结构形式的改变，形成碱基类似物，导致碱基置换发生突变。 一般来说，辐射所含的能量愈大，可使原子轨道上的电子变化以及分子共振态的改变也愈强，因而诱变的效率更高。除X射线外，γ射线也是能量极高的辐射，能使轨道上的电子完全离开原子，而造成电离。
致突变、致畸、致癌效应的区别和联系
致突变、致畸、致癌效应的区别和联系 致突变效应：是指环境污染物或其他环境因素引起生物细胞的遗传物质发生突然改变的一种作用，这种变化的遗传物质，在细胞分裂繁殖过程中可传递给子代细胞，使其具有新的遗传特性。可分为基因突变和染色体变异 致畸作用：环境中某些物质或因素通过母体影响胚胎的发育，使细胞分化和器官发育不能正常进行，以致出现器官或形态结构上的畸形，此种作用称为致畸作用或致畸胎作用。可引起致畸作用的物质称致畸物。广义的致畸应包括生化、生理功能或行为方面的发育缺陷在内。致癌作用：环境中致癌物诱发肿瘤的作用。肿瘤有良性和恶性之分，恶性肿瘤又称癌。估计80～85%的人类肿瘤与环境中的致癌物有关。 这三者（突变、致畸、致癌效应）的联系： （1）化学物质，物理因素和生物因素都有可能引起三致作用 （2）致突变作用如影响生殖细胞而发生突变时，可影响妇女的正常妊娠，而出现不孕、早期流产、畸胎或死胎，还可以发生遗传特性的改变而影响下一代。致突变作用如发生在体细胞时，则不具有遗传性质，而是使细胞发生不正常的分裂和增生，其结果可能表现为癌的形成 （3）致突变与致癌之间的关系非常密切，很多致突变物能引起实验动物的癌症，同样很多动物致癌物也为致突变物。 这三者（突变、致畸、致癌效应）的区别： （1）致突变作用可分为基因突变和染色体畸变两大类。基因突变只涉及染色体的某一部分，并未涉及整个染色体，是属于分子水平的变化，因此不能用普通光学显微镜直接观察，只能借助其他方法加以测定。染色体畸变是一个或几个染色体的结构或数目发生变化，这种变化可用光学显微镜进行直接观察。这两种突变类型仅有程度之分，而无本质差别。致畸作用可用肉眼进行观察，而致癌作用可用光学显微镜进行直接观察。 （2）基因突变的机理是在致突变物的作用下，DNA中碱基对的排列顺序发生变化，造成基因控制下蛋白质合成错误，可表现为酶功能或结构功能的破坏和丧失，导致细胞的遗传性状发生变化而引起突变。染色体畸变包括染色体数目和结构的变化。染色体的畸变，将影响机体的形态结构和功能，可产生某些遗传性疾病。