先天性疾病都是遗传性疾病吗？
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§5
化学毒物致突变作用的研究方法
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• 基因突变和染色体畸变的检测可直接反映化学毒 物的致突变性，是评价化学毒物致突变性唯一可 靠的方法。还有许多试验所观察到的现象并不反 映基因突变、染色体畸变和染色体分离异常，而 仅反映致突变过程中发生的其他事件。因此将试 验观察到的现象所反映的各种事件称为遗传学终 点。
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②
（4）测试菌株
• TA 98、TA 97（检测移码突变） 、 TA100（检 测碱基置换突变）及TA102（对醛、过氧化物及 DNA交联剂较敏感）等。 • 测试菌株含有组氨酸基因突变（hisˉ），脂多糖屏 障丢失（rfa），紫外线切除修复系统缺失，抗药 性标记R。
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（ ）
5 Ames
检 测 方 法
• 染色体数目异常包括多倍体及非整倍体。
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6、微核试验(micronucleus assay)
• 微核试验是通过观察有微核的细胞率(‰)，用 于检测DNA断裂剂及非整倍体诱发剂。 • 用于微核检测的细胞很多，现已建立了植物细 胞(如蚕豆根尖等)、哺乳类动物细胞(如骨髓 细胞、肝细胞、肺细胞、淋巴细胞、红细胞、 精子等)、非哺乳类动物细胞(如鱼红细胞、蟾 蜍红细胞等)的微核试验方法。
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（3）Ames法原理的依据
① 化学物质引起的诱变往往不是直接的，它要经过生物的消 化、吸收，特别是高等生物肝脏中的有关酶的作用后再起 作用，也许它本来是可以起到诱变作用的，但经肝脏中酶 作用后失去了诱变能力，也许正好相反，相来它不具有诱 变的能力，但经肝脏酶作用后，反而获得了诱变的能力， 因此经过肝脏中酶的作用才能较真实地反映在动物活体中 某种化学物的实际诱变能力。 诱变剂仅改变突变的频率，但不改变突变的方向，那么同 样诱变剂也能导致回复突变，如果用正突变的话是多方向 的，所以必需采用反方向的选择方向才行，而用回突变只 需用基本的培养基进行筛选即可，步骤就要简单的多。
• 遗传学终点分为：基因突变、染色体畸变、DNA 损伤等其他遗传损伤的检测
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一、主要致突变实验
微生物 哺乳动 物细胞 果蝇 哺乳动物 植物分析
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基 因 突 变
哺乳动物细胞
染 色 体 畸 变
果蝇 哺乳动物 真菌 植物
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1、细菌回复突变试验
• 美国加州大学的 Ames教授在1979年 建立并完善，又称 Ames试验（鼠伤寒 沙门菌/组氨酸回复 突变试验）。
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倒位（逆位）： 染色体在某一片 段的位置颠倒了 180°
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易位（转座）：染色体的某一片段移 接到另一非同源染色体上
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缺失：染色体中某 一片段的缺失
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重复：染色体中增加了 某一片段
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X染色体某一区段的重复，会 导致果蝇由正常的卵圆眼变 为棒状眼的变异，或眼睛更 窄小的“超棒眼”。
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（1）什么是细菌回复突变试验？
以营养缺陷型的突变体菌株为指示生 物检测基因突变的体外试验。
常用的菌株有组氨酸营养缺陷型鼠伤 寒沙门氏菌和色氨酸营养缺陷型的 大肠杆菌。
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（2）鼠伤寒沙门氏菌回复突变试验原理
鼠伤寒沙门氏 菌原养型 (his+)
组氨酸营养缺陷 型突变株(his-) ± 代谢活 化系统 受试物 利用若干不同基因型组氨酸缺陷型菌株，每个菌株具有其独 特的回复突变“靶点”顺序，可以由不同类型的碱基置换和 移码诱变剂诱发回复突变。该菌株在无外源性组氨酸供给的 情况下不能生长繁殖，但当发生回复突变时则可在无外源性 组氨酸供给的情况下生长繁殖，计数诱发的恢复菌落数即可 判断化学毒物的致突变性。
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§4 突变的后果
体细胞突变 • 仅影响接触致突变物 的个体，不影响下一 代。 • 肿瘤、畸形、动脉粥 样硬化、糖尿病及衰 老等。 生殖细胞突变 • 可影响下一代，甚至 人类的基因。 • 基因突变对人类的影 响程度分为五类。
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① 对机体无影响，如同义突变； ② 导致对健康无影响的正常人体生 化组成的遗传学变异； ③ 导致遗传易感性的改变； ④ 导致遗传性疾病； ⑤ 致死性突变，造成配子死亡、死 胎及自发流产等。
亚硝酸、丝裂霉素C等使形成DNA—DNA交联使复制时不 能解链，DNA复制和转录完全停止，细胞死亡。
烷化剂、苯并芘、砷化物、醛类化合物、一些重金属等与 DNA的核蛋白交联形成DNA—蛋白质交联物对DNA构象与 功能造成严重影响。
DNA加合物的形成可活化癌基因，影响调节基因和抑癌基 因的表达。
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7、程序外DNA合成试验
• 当DNA受损后，DNA的修复合成可发生在正常复制 合成期(S期)以外的其他时期，称为程序外DNA合成。 • 用同步培养将细胞阻断于Gl期，并将正常的DNA半保 留复制阻断，然后用受试物处理细胞，并在加有3H胸腺嘧啶核苷的培养液中进行培养。如果受试物引起 DNA损伤，并启动DNA损伤修复机制，培养液中的 3H-胸腺嘧啶核苷就会掺人到DNA链中。利用放射自 显影法或液闪计数法测定掺入DNA的放射活性，检测 DNA修复合成，从而间接反映DNA的损伤程度。许 多哺乳动物及人类细胞可用于UDS的检测。
教学重点及难点 致突变作用的概念 致突变作用的类型 致突变作用的机制 致突变作用的后果 Ames试验
3
§1
概述（基本概念）
1、DNA
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5
6
7
• 2、基因
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3、染色质和染色体
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4、细胞周期与细胞分裂
细胞从DNA复制起，经过分裂直到把 DNA均等地分配到两个新的子细胞的 全过程。
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细胞周期
G1期
S期
G2期
M期
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5、体细胞与生殖细胞
体细胞 多是二倍体 损伤不会遗传给 子代 生殖细胞
单倍体
突变可传给子代
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6、遗传与变异
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自发变异
• DNA的复制错误 • 自发的化学变化 • 射线
诱发变异
• 化学诱变剂
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7、致突变作用 • 外源化学物及其它环境因素能引起 细胞核中的遗传物质发生变化，这 种改变随同细胞分裂过程而传递的 过程称为致突变作用
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8、姐妹染色单体交换试验
• 在DNA合成期，所有染色体均进行复制，复制后形 成两条姐妹染色单体。姐妹染色单体交换(sister chromatid exchange，SCE)可能与DNA的断裂和重 接有关，故可间接反映DNA损伤。
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（二）不以DNA为靶的间接诱变 主要涉及细胞分裂 过程的改变如纺 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 维的功能发挥等。
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1、纺锤体抑制
（1）与微管蛋白二聚体 结合 （2）与微管上的巯基结 合 （3）破坏已）其它
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代谢活化系统一般是S9混合液。S9即将一组雄性 大鼠进行腹腔注射芳香族化合物如多氯联苯油 溶液等诱导大鼠肝脏酶系的活性，4d后杀鼠取 肝脏，匀浆，经9000g离心得到的上清液。再 加入一些辅助因子，如辅酶Ⅱ(NADP)、葡萄 糖-6-磷酸，K+／Mg++及缓冲液等组成S9混合 液(S9mix)，构成NADPH再生系统。
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2、对DNA合成和修复有关的酶系统作用
• 对DNA合成和复制有关的酶系统作用也可间 接影响遗传物质。 • 例如，一些氨基酸类似物可使与DNA合成有 关的酶系统遭受破坏而诱发突变；铍和锰除 可直接作用于DNA外，还可与酶促防错修复 系统相作用而诱发突变。 • 修复过程中的酶
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复制
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切除修复
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5、染色体畸变分析试验
• 体外染色体畸变分析试验(in vitro )常用的分析细 胞为中国仓鼠卵巢(CHO)细胞、中国仓鼠肺(CHL、 V79)细胞及外周血淋巴细胞等。 • 体内染色体畸变分析试验主要有啮齿类动物睾丸 细胞染色体畸变和骨髓细胞染色体畸变试验。
• 染色体结构异常主要可观察到裂隙、断裂、断片、 缺失、微小体、着丝点环、无着丝点环及各种辐 射体等。
化学毒物的致突变作用
1
教学内容
• • • • 基本概念和突变类型 致突变的机理 突变的后果 致突变性评价方法
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教学目的 • 了解遗传学基础，致 • 突变实验中存在问题； • • 熟悉DNA损伤的修复， • 机体对致突变作用影 • 响； • • 掌握致突变类型、机 制和后果，常用致突 变实验的原理
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4、转基因动物致突变试验
• 转基因动物指基因组中整合有用实验方法导入的 DNA(可以是完整的基因，也可是不完整的DNA片 段)，并能遗传给后代的一类动物。目前，用于致 突变作用研究的转基因动物主要有商品化的 BigBlue小鼠和MutaMouse小鼠。
• 转基因动物致突变试验时，染毒后先抽提纯化不 同器官或组织的基因组DNA，把纯化的基因组 DNA与噬菌体体外包装抽提物混合，而将导入的 基因载体包装进噬菌体中，用这些噬菌体感染大 肠菌，可形成噬菌斑，通过噬菌斑颜色变化进行 突变的判断并获得突变子。
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2、哺乳动物细胞基因突变试验
• 体外培养细胞的基因正向突变试验。原理是在加 入和不加入代谢活化系统的条件下，使细胞暴露 于受试物一定时间，然后将细胞再传代培养，突 变细胞在含有6—硫代鸟嘌呤或三氟胸苷的选择性 培养液中能继续分裂并形成集落。基于突变集落 数，计算突变频率以评价受试物的致突变性。突 变频率是指观察到的突变细胞数与存活细胞数的 比值。
卵圆眼
棒状眼
超棒眼
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染色体数目异常
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§3 致突变的机理
一、DNA的损伤 • 以DNA为靶的直接诱 变 • 不以DNA为靶的间接 诱变 二、DNA损伤的修复 • 光复活 • 切除修复 • 重组修复 • SOS修复