争取代掺入DNA链中，下
次DNA复制时，5-BrU与A
配对。但由于溴原子带的负
电荷比甲基强，5-BrU发生
异构互变，由酮式变为烯醇
式，DNA复制时， 5-BrU不
与A配对，而与G配对，导
致TA到CG转换
34
外源化学物致突变作用机制
碱基损伤—碱基化学结构改变或破坏
有些化学物可对碱基 产生氧化作用，破坏 或改变碱基结构，引
2020年10月5日星期
一
46
致突变后果
体细胞突变后果
肿瘤、衰老、动脉粥样硬化以及新生儿 畸形、死胎、发育迟缓、流产等
2020年10月5日星期
一
47
致突变后果
生殖细胞突变后果
致死性
显性
不能受精或 受精卵死亡
隐性 纯合子和半合子死亡
非致死性
下一代遗传病发病率 增加下一代基因库 增加或新病种出现 遗传负荷
错义突变
基因产物不完全或 无义突变
无功能
基因产物出现新功能 终止密码 突变
13
基因突变
移码突变（frameshift mutation）：发生一对或几对
（3或3的倍数对除外）碱基减少或增加，从受损点开 始碱基序列完全改变，形成错误密码，并转译为不正 确的氨基酸
氨基酸序列改变
无功能肽链片断
2020年10月5日星期 一
DNA结构局部变形 2一020影年10响月5D日N星期A复制和转录
DNA链间氢键减弱
突变
39
外源化学物致突变作用机制
DNA链受损—DNA加合物形成
一些化学诱变剂或其活化产物可与DNA等 生物大分子中的亲核基团共价结合形成加 合物，使DNA立体构象改变，阻断受损部 位复制和转录 DNA加合物形成是诱变作用的重要事件
起碱基置换或链断裂， 其作用与DNA复
制无关
2020年10月5日星期
一
35
外源化学物致突变作用机制
碱基损伤—碱基化学结构改变或破坏
有些化学物在体内形成有机过氧化物或自 由基，破坏嘌呤结构，导致链断裂
2020年10月5日星期
一
36
外源化学物致突变作用机制
以DNA为靶的直接诱变
（二）DNA链受损
嘧啶二聚体形成 DNA加合物形成 DNA-蛋白质交联物形成
不以DNA为靶的间接诱变
（一）纺锤体抑制
与微管蛋白二聚体结合
与微管蛋白巯基结合
破坏已组装完成的微管
中心粒移动受阻
其他作用
（二）对酶促过程的作用
作用于DNA复制过程的酶
2020年10月5日星期 一
作用于DNA修复过程的酶
45
致突变后果
致突变物 靶细胞
体细胞 生殖细胞
影响接触致突变物的个体 影响可遗传到下一代
一
24
外源化学物致突变类型
基因突变 染色体畸变
光学显微镜
非整倍体和整倍体
不可见 可见 可见
2020年10月5日星期
一
25
外源化学物致突变作用机制
基因突变 以DNA为靶
染色体畸变 非整倍体和整倍体 不以DNA为靶
公认的致突变机制 DNA损伤-修复-突变模式
2020年10月5日星期
一
26
外源化学物致突变作用机制
转换（transition） 颠换（transversion）
2020年10月5日星期
一
12
基因突变
碱基置换结果
UCG
丝氨酸
CCC
脯氨酸
UCU
丝氨酸
CUC
亮氨酸
UCG
丝氨酸
UCC
终止密码
UCC
终止密码
UCG
丝氨酸
2020年10月5日星期 一
基因产物无影响
同义突变
对基因产物功能有影 响或无活性基因产物
碱基损伤—平面大分子嵌入DNA链
嵌入剂（intercalቤተ መጻሕፍቲ ባይዱting agent） 能嵌入DNA链上的化学物
9-氨基吖啶
2020年10月5日星期 一
吖啶橙
32
外源化学物致突变作用机制
碱基损伤—碱基类似物取代
2020年10月5日星期
一
33
外源化学物致突变作用机制
2020年10月5日星期 一
DNA合成期，5-BrU与T竞
染色体型畸变（chromosome-type aberration） 染色单体型畸变（chromatid-type aberration）
化学物引起染色体型畸变还是染色单
体型畸变，主要取决于该化学物性质
及接触该化学物时细胞所处周期
2020年10月5日星期
一
17
染色体畸变
染色单体型畸变
染2一0色20年体10型月5畸日星变期
臂间倒位
插入 重复
21
染色体畸变
稳定型染色体畸变：裂隙、缺失、倒位、重复等 非稳定型染色体畸变：双着丝点染色体、无着丝点断片、环
状染色体等
光学显微镜观察有丝分裂中期相细胞染色体
判断是否有染色体畸变发生
2020年10月5日星期
一
22
非整倍体和多倍体
整倍体：以染色体组为单位的增减 非整倍体：增加或减少一条或几条染色体
18
染色体畸变
断裂是染色体结构异常的基础
2020年10月5日星期
一
19
染色体畸变
染色体结构异常类型
染色体畸变
裂 断 缺断 微 无 环 双 倒 易 重插
隙 裂 失片 小 着 状 着
位
位 复入
辐
体丝染丝
射
点色点
体
环体染
色
体
2020年10月5日星期
一
20
染色体畸变
染色体缺失及环状染色体
相互易位
2020年10月5日星期 一
2020年10月5日星期
一
6
概述
致突变作用 （mutagenesis）
化学物质和其他环境因素引起生物体遗传 物质发生改变的能力，且该改变过程可随 细胞分裂过程而传递
突变的发生及其过程
2020年10月5日星期
一
7
概述
致突变物
mutagen
能够引起突变的物质或因子
直接致突变物
direct-acting mutagen
外源化学物致突变作用 chemical mutagenesis
【目的要求】 掌握外源化学物致突变类型 掌握外源化学物致突变后果 掌握遗传学终点及常用致突变试验原理 熟悉致突变作用评价方法 了解致突变作用机制
2020年10月5日星期
一
2
概述
种瓜得瓜、种豆得豆
遗传（heredity） 保持生物种族特性的根本
4n (ABCD) (ABCD) (ABCD) (ABCD)
非整倍体
单体
2n-1 (ABCD) (ABC)
三体
2n+1 (ABCD) (ABCD) (A)
四体
2n+2 (ABCD) (ABCD) (AB)
双三体 2n+1+1 (ABCD) (ABCD) (AA)
缺体
2n-2 (ABC) (ABC)
2020年10月5日星期
细胞在第一次减数分裂时同源染色体不分离 第二次减数分裂或有丝分裂过程中，姐妹染色单体不分离
2020年10月5日星期
一
23
非整倍体和多倍体
染色体数目异常的基本类型
类型
公式 染色体组
整倍体
单倍体 二倍体
n
(ABCD)
2n (ABCD) (ABCD)
三倍体
3n (ABCD) (ABCD) (ABCD)
四倍体
2020年10月5日星期
一
28
外源化学物致突变作用机制
G C 2020年10月5日星期
一
AT 29
外源化学物致突变作用机制
碱基损伤—碱基错配
烷化剂引起DNA二级结构改变
烷化剂烷化鸟嘌呤N-7上氨基，造成碱基与脱氧 核糖连接键不稳定，致使碱基丧失，丧失碱基 的DNA留下一个无嘌呤或无嘧啶的位点（AP位 点），不正确的碱基插入AP位点，引起突变
2020年10月5日星期
一
37
外源化学物致突变作用机制
DNA链受损—嘧啶二聚体形成
机体或细胞受到紫外线刺激时，DNA发生化学变 化，产生嘧啶二聚体和4-6光产物，这些改变阻止 DNA复制，导致细胞死亡
TT、CC、CT
2020年10月5日星期
一
38
外源化学物致突变作用机制
DNA链受损—嘧啶二聚体形成
2020年10月5日星期
一
42
外源化学物致突变作用机制
DNA链受损—DNA-蛋白质交联物形成
DNA-蛋白质交联物（DNA-protein crosslink, DPC） 是一种稳定的共价结合物，是致突变物对生物大分 子的一种重要遗传损害， DPC形成对DNA构象与功能产生严重影响（如突 变），因为与DNA交联的是核蛋白
以DNA为靶的直接诱变
（一）碱基损伤
碱基错配 平面大分子嵌入DNA链 碱基类似物取代 碱基化学结构改变或破坏
2020年10月5日星期
一
27
外源化学物致突变作用机制
碱基损伤—碱基错配
烷化剂提供甲基或乙基等烷基与DNA共价结合 鸟嘌呤N-7位、O-6位和腺嘌呤N-8位容易接受烷化
基团，引起碱基错配
2020年10月5日星期 一
群体中每个个体携带的可遗
传给下一代的有害基因的平
均水平
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致突变后果
2020年10月5日星期
一