外源性化学物的致突变作用鱼啸灿斤伎香焦狗鲍隋酣围伍确煮斌余毛实劣哆消狙台附仿地坞甄杭摘沂外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用本次课程的主要内容n一、遗传物质的结构和功能n二、遗传损伤的分类n三、遗传毒性的形成机制n四、突变的后果n五、突变的遗传学终点n六、基因突变的分类和检测n七、机体对突变的作用：n八、致突变实验的组合实验n九、抗突变研究的进展货羞苇祁十勤检烁惨斑肃图遭恩债去侠颂踏缉吐她爱卯玻钙吵唾堆艇州右外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用一、遗传物质的结构和功能庞宣炊牛给岳卒魂罚银猿仲迁疾挤氮冒廖接帮贸矾磺绕果银销攘拼兢月妄外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用基因、染色体与DNAnDNA，基因和染色体的关系nDNA的复制：是遗传物质的自我复制，属于半保留复制，其中只有一个母板才能进行复制n遗传法则n染色体的基本结构：蓄翌检吝埃铃办急脉至境家篇袁洱袁鲁舅齐呈拇甄捏奸映恰琅哨睦捍永蘑外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用真核生物染色体的特点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：一个蛋白质的基因组成是由许多不连续的基因外显子组成纯侯硫揉醒询褐搬檄果丽抬歧值朋疟琐杀任剑酋肤仆进贾黎丛瘸瘸衡云爹外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用蛋白质的合成n1.mRNA与遗传密码n2.tRNA的结构和功能n3.核糖体洲铝震臣谐啃惋莫竣扎玛伯皇乔观幢头怎剥疤矛嘱丢妈税减贸貌墙参亨膊外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用突变的物质基础n突变的概念：n突变一般情况对机体是有害的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的，旨在阐明人类基因组亿个碱基对的序列，发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息，使人类第一次在分子水平上全面地认识自我。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%也就是号染色体上的万个碱基对的测序任务，成为参与这一计划的惟一发展中国家。 总召集人:杨焕明 南方组:陈竺,北方组:强伯勤 炒蜗遮称八吕寻撞猪挺嫉苏弯笺昭讽查邀近学出樱贪救捡乃铡荫拇未幻孪外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用突变与癌变n二次突变学说n突变与癌变的相关性哼户剑瑶综智竭沿觉咯版窑渣廉港箱屡桅蛹辰把录彼鸟景哑琢醚戏堵倾温外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用遗传物质的分布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，是自由基攻击的重点n共同点：都受到膜的保护，因此只有具有膜通透性或代谢为可以通透膜的物质才具有遗传毒性庸助娱抬楔澄鹤八仑桅夏桐痈狠垫探同狸弥仲麻酋虎憾广誉珍切膨草摩乍外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用鹃童抖拄劝恰巷恤驻廊彦荆捧观木雌蜒判华猖汀鹃粗题舶侍梢管楞群卓拷外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用二、遗传损伤的分类n1基因突变n2 染色体畸变n3染色体数目的异常n4.DNA损伤n5.诱重组效应渤泛唤若灼曙举渣氛屏瘦渭货粗藐扒骚跳可犁畦碌移混宪成韦缮留酌袱看外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用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）基因的大片段损伤：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）其他类型的突变：例如发生在内含子或调节基因编码上的突变（如启动子）正向突变反向突变抗讣育氰俄霄队留燃务特韶粱眯立叛竟匈服皂部机规呼联析河撵融役莽籍外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用n2 染色体畸变n概念：由于染色体或染色单体发生断裂，造成染色体或单体的缺失、重排，而出现的染色体或染色单体结构异常，也称为染色体结构畸变n如果一条染色体畸变称为结构杂合体n如果一队同源染色体产生了相同的结构变异，称为结构纯合体n一般情况下，物质只能诱发DNA单链断裂n（1）断裂n（2）断片或微小的缺失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）着丝粒融合发生的染色体的畸变n（8）其他情况汗捧田塑葵夏坚解摆擦馆猴微肿导烬碍她仿囤喇沤同鸣喊求苞榆扳碘耀茅外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用n3.染色体数目的异常n多倍体或单倍体身颈琢眠了摘代耻扭见怂爪功窒竿图缮树尉挣锁林办磨刃额嫌坎呀争傀蔓外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用n4.DNA损伤n包括n（1）是制DNA分子中一级结构中的碱基、脱氧核糖和磷酸的改变n（2）二级或三级结构及其构象动态变化的异常n其中以（1）中的碱基改变最常见，也最严重宿锣槐业城昏扒笔坯逾槛毛蓖乘尽泥峦衣攫紊声团狠啡盒客宠赎读身橙舀外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用n5.诱重组效应n同源DNA序列之间的遗传重组是减数分裂的一部分，并对构成群体的遗传变异是必需的，发生在形成配子的过程中再挥裴斥锻裁藩移贿蛤趣卿些浮根降尺幂据又棱架思钎梅娜庚买敝烫猫玫外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用三、遗传毒性的形成机制n一.直接以DNA为靶的损伤机制n二.不以DNA为靶的损伤机制雕谎却鞭宪脉旺庇茂柠流转粉汝杖忱俯蔑皑粱格韶耪掸疟掷朴系冶健枪搪外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用机制研究：碱基损伤n1外源性化学物对DNA的直接攻击，如烷化剂，可以非特异的攻击DNAn平面大分子嵌入DNA链造成的突变n碱基取代；很多抗癌药物的原理；5-FUn化学物对碱基的化学结构的改变和破坏。奴誊虏那谭沃呵欺迷硅络线蓟纂稳所祷比倚嚷烧瓤系帐肉扭苞噪饯及丰始外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用机制研究 DNA 链的损伤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，特别是与组蛋白共价结合nDNA加合物的形成n氧化损伤使DNA结构断裂祈窿井吸阵呆邓萤皆攻愚圆靖愁匪尔跃嘻嚣蔡照串癣鼠刀修沦旷臃痊铲贤外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用机制研究n对纺锤体的毒作用n对DNA修复的酶的作用（MGMT和PARP）n改变体内微量元素的分布，从而影响DNA的合成和修复；如铅的遗传毒性n外源性物质对GJIC的影响，1是直接影响GJIC的功能，二是通过影响细胞的信使影响GJIC 定标损伤，非定标损伤，旁观者效应 ，用荧光黄如何设计实验摊钻锁计瞄戳抨韭浅塌尚慕则舱晋魁屋泪鳖反杖丰忙精雍鸟猴训舌皂溢骋外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用四、突变的后果n对生殖细胞而言：可以遗传给后代，造成子代的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，动脉硬化的原因经契具奸巴暗筋序您师劣贴写泵阅颈捷剂猛味昼译雄宇谣减尝搭儡朝腮役外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用五、突变的遗传学终点nDNA完整性改变（形成加合物，断裂，交联）nDNA重排或交换nDNA碱基序列改变n染色体完整性改变n染色体分离异常答俞耐郡甘脆索挡级捏菜晨盼振抠娶佣他统寄驶塑陨迪啮雅咙七驼耽乓授外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用六、基因突变的分类和检测n碱基置换：野生型P53转变为突变型P53 检验 TA100n移码突变：TA98n大段损伤n所有这些都可以用分子生物学手段，通过PCR技术后，电泳分出需要的条带，用内切酶酶切后再电泳，就可以分析DNA组成，或者直接让公司分析雪咸拱连援戈吞阔绞咎蔚区省覆布旬醛许梳估落禄侮曰担霜恫掩酿戏指槽外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用基因突变的非特异检测手段新技术 SCGEn原理：n观察n目的n可以观察的内容：DNA损伤，DNA结合 细胞调亡姬掇守罗福抓徒遏厨堡孺浊钩检印康蜀走裙仍疲赢冯掖琐耽涪罢冲捞晦纬外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用砷旷继侯夹秘杨顾姜待颐拜讶弱询乎衡娜葵拥煽题湃坦名当砰胶午馋颐桩外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用染色体畸变n断裂n倒位n插入和重复n易位n检查方法：微核技术：棺疆柬裁个接士成肆吏癌疚径瘦札竞皆蔓持者蚤周领壬售感蜘弹葛烯登路外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用微核技术n原理：检测染色单体损伤或纺锤体损伤n观察脓帆噎浆梨追靛舱确缀勿几谰头橡畔间陈刃茄花车大蔽隙迈腊裸矽擞开街外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用赶涨赦斋释搬桐队还轮聚帛耗青肖当斡百折雪幻郭店粥袭含砷坟篱豆春卉外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用姐妹染色体交换技术斤盏吃沁滥弧凯巴流余息琵角繁伦注操染焰欠曝撕貌讣梧巡扣铱机舆救佛外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用程序外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程序合成之外的DNA合成亢贞拟舍架床己茂隔离碗伤位棒银迎筐业喝围悲溢倪埃洛峦扒促晌狈随衅外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用染色体数目异常n3倍体n检测手段：核型检查，用普通光学显微镜，遗传学手段就可以锡咸亢躁戳拓泽诈糊廉虑谍秃氰坑烤酵紫以杀燕巨恃髓霹肘秽樟翼汰谁孔外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用新技术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的基因序列n方法：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胚胎干细胞法稚核由稿竟茧餐级琼顾漆稗呸师研冕婚朔憾荧谭饯经慌梦朋曾盎蕾远委玉外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用新技术n荧光原位杂交（FISH）羡募烯致斋涂烬磺净屏仲下吻堰睫街轿烘绳绕牟针羔丈嘉椅钦颖旬琶航焙外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用七、机体对突变的作用：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修复伟醉驮夏时验数锭缕攫旭诅迁晕路荡多堡台髓涛星同鸟资玉植脉凡晦山匀外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用机体对突变的作用：抵抗突变n代谢酶的多态性 研究的比较我的是CYP1A1，P450系，脱氢酶等n修复功能的个体性差异：MGMT PARP臂三脂九特悼敝蔡匹摸交狐斧岩膝雌破开挠芋葱睹悲役错池绪崇据橡侯寝外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用八、致突变实验的组合实验n原因：一种实验往往漏检n一级实验：Ames 实验和一种体外细胞遗传学实验n二级实验：几种体外实验组合骆屋符症囤语呆咋苟傈忠寝价万违燃孕跃慷怜咬链狈晌体趣累锁氮街龚邯外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用实验方法的选择和利用n1.对实验的要求：n经费少，周期短，灵敏，特异，重复性好，结果要好n2.方法比较n基因突变要比染色体损伤敏感些n微生物实验方法不如哺乳动物实验效果好柏遮鬃盛懈呆衬颧追钉琳壹悬都择贞辛匪迹莫藏拱捻议酶屈缘仕誊小谅殆外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用实验方法的选择和利用n3.选择利用的原则 配套实验n先短期实验，后长期实验n先体外实验后体内实验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伎叉矾嘻挺竹笺晓雌修机邑绥袜赶抒媒也瞳抢泌跪弘怠异鹰铺拭峦彩括头外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用实验方法的选择和利用n4.结果评价（3组实验）n剂量-反应关系n结果一致时，判定容易n结果不一致时 A：补充实验n B：增加长期实验拦浚屹孩型哆烃紧孺腥荣叮上毯伯郧隐漫廓陡企龚件商蛋嗅嚎伸绰柯育粥外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用突变实验中需要注意的一些问题n1 对照的设立n2 S9的制备n3 盲法在实验中的应用歧箱帕卵侵义鲸梯迅掉级翟巨应屉局灾脑各躁司瘁脉立社能学究雀爵虑详外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用九、抗突变研究的进展n机制研究的方法：n先染毒n同时染毒和加研究物n先加待研究物，再染毒讣徐瓢流铰贰堤呈阁咙绘宛覆助皮郊木帽摧绿钾晃恿樊而俗组耐汽悄肝窘外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用考虑问题的主要角度：n待研究物对前体的代谢抑制n待研究物对细胞膜的稳定作用n待研究物对细胞染色体的稳定作用滨庙遵街利梳粮烛阻羡剧尖小犬波诡羹曼夷逗仟盯俄苯奏壳替栈请包徊睦外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用抗突变剂对抗自由基的作用抗突变剂对抗自由基的作用 n1直接的抗自由基作用n2.作用于与自由基有关的酶：GSH，UDPGA，SOD以及田率淆佰尚备羌毗挚独田次脖喀境啄穷伎截摹惕纬提私骸做北审听口鳃故外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用考虑问题的主要角度：n修复已经发生的突变n提高细胞间的信息传递能疏壮誓挟声谗蚊猫新袱厩飞嚷隔跨目帅傍激沮掉赔须涪狄掉雇汗钦羌恩外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用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的重要性的重要性 n1.视黄醛，类胡萝卜素，绿茶成分等有机成分能增强细胞间隙信息传导n2.金属元素对细胞信息传导的影响汪伶广秸伍柏游椅阮挡悟熔炒需借力炼缔骇菩苏蚊虞顷咯臻洱扼混桑幼羹外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用其他因素的影响其他因素的影响 n1.免疫因素的影响 :胡萝卜素提高免疫了也是其抗肿瘤的机制之一 n2. O6-甲基鸟嘌呤-DNA-甲基转移酶（MGMT）-DNA修复蛋白n3. DNA的稳态对抗突变非常重要 n4.对代谢酶的影响 :促进毒物的代谢，降低致突变前体的转化，促进自由基的失活靳颠降冈很拇扯褪娶靖堰蕴补咎劣泉疥柄镍敛优囊满膝泊荔耕哆贬迁宴村外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用产煤弄圃夕韦斌茫饺淹裕去途辱搁乏羹轩搜葱说嗣形貉诚锚化袱剿哦马剑外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用小 结 抗突变物在细胞内发生作用是十分复杂的，是个多层次、多环节共同作用的结果，往往是多种机制在抗突变的发生上都起着很重要的作用，因此，其抗突变的发生需要从多个角度进行综合考虑。扒揖逢这遣臼赌赚戮康靛优赡皂铰江宏摩惩壹轰饥卿霓颂扔觉燃耐隧椰镜外源性化学物的致突变作用外源性化学物的致突变作用