食品毒物的致突变作用

第七章食品毒物的致突变作用第一节诱发突变的类型第二节致突变作用机制第四节突变的不良后果第五节食品毒物的致突变试验当前第1页\共有42页\编于星期四\23点第一节诱发突变的类型

表现型=基因型+环境条件不能遗传的变异(改变)(改变)(改变)遗传的变异来源基因重组基因突变染色体变异一、生物变异概述化学诱变剂当前第2页\共有42页\编于星期四\23点

致突变作用（mutagenesis）：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，而且这种改变可随同细胞的分裂过程而遗传。(诱变作用)能引起突变的物质叫致突变物。突变是致突变作用的后果，根据DNA改变引起的遗传损伤范围划分为基因突变、染色体畸变和染色体数目异常。

二、致突变作用的类型当前第3页\共有42页\编于星期四\23点当前第4页\共有42页\编于星期四\23点碱基置换（base-pairsubstitution）

指某一碱基对的性能改变或脱落所导致的突变。

转换(transition):

颠换（transversion）:

（一）基因突变（genemutation）TCAG当前第5页\共有42页\编于星期四\23点同义突变（samesensemutation）：

由于生物地遗传密码子存在兼并现象,是碱基被替换之后,产生了新地密码子，但新旧密码子是同义密码子，所编码的氨基酸种类保持不变，因此同义突变并不产生突变效应。

GCAAAGGATGCGGTTTCGTTTCCTACGCCAAA

GCAAAAGACGCGGTTTCGTTTTCTGCGCCAAA精苯丙

亮苏脯精苯丙

亮苏脯UUAUUGCUACUGCUUCUC当前第6页\共有42页\编于星期四\23点错义突变（missensemutation）：

是编码某种氨基酸的密码子经碱基替换以后,变成编码另一种氨基酸的密码子,从而使多肽链的氨基酸种类和序列发生改变。错义突变的结果通常能使多肽链丧失原有功能，许多蛋白质的异常就是由错义突变引起的。

GCAAAGGATGCGGTTTCGTTTCCTACGCCAAA

GCAAATGATGCGGTTTCGTTTACTACGCCAAA

精苯丙亮苏脯精亮亮苏脯当前第7页\共有42页\编于星期四\23点无义突变（nonsensemutation）:是指由于某个碱基的改变使代表某种氨基酸的密码子突变为终止密码子，从而使肽链合成提前终止。编码氨基酸的密码子突变为终止密码子(UAA,UAG,UGA)，使肽链合成中断。当前第8页\共有42页\编于星期四\23点2.移码突变（frameshiftmutation）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，并翻译成为不正常的氨基酸。

当前第9页\共有42页\编于星期四\23点当前第10页\共有42页\编于星期四\23点独眼畸形

树人

美人鱼

狼人综合症

巨人症

侏儒症当前第11页\共有42页\编于星期四\23点

染色体畸变（chromosomeaberration）：是指染色体结构的改变或异常，所涉及的遗传物质改变的范围较大，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。1.染色体型畸变：两条染色单体同一位点受损所产生的异常1）缺失2）重复3）倒位4）异位2.染色单体型畸变：某一位点受损只涉及到姊妹染色单体中的一条

（二）染色体畸变当前第12页\共有42页\编于星期四\23点染色体畸变病例2012-04-19，南通大学附属医院发现一例世界首报染色体异常核，该异常染色体核型病人是一名27岁的女性，表型完全正常，其2号染色体倒位。如果该患者和正常人结婚，在没有其他疾病的情况下，生育正常儿的概率仅为1/4，另有1/4的概率是生育染色体异常核型携带者，1/2的概率为流产或者婴儿畸形等。当前第13页\共有42页\编于星期四\23点男子染色体畸变容貌像美女

———湖南安化县江南镇的李国华

染色体组型为47XXY，性染色体畸变导致精神发育迟缓，属于先天睾丸发育不全症。这个病症临床特点为：睾丸微小，无精子，阴茎小，无喉结，第二性征未发育，声音，容貌及外显行为女性化，体毛稀少，无胡须，身材修长，智力低于其实际年龄。其发病机理：由于生殖细胞在减数分裂中性染色体不发生分离所致。经检测，李国华的雄性激素睾丸酮的水平0.16，大大低于正常值的水平。当前第14页\共有42页\编于星期四\23点基因组突变（genomicmutation）,又称为染色体数目或染色体数目畸变，是指基因组中染色体数目的改变。染色体数目改变的原因：1）不分离；2）染色体遗失；3）染色体桥的影响；4）核内再复制。（三）基因组突变当前第15页\共有42页\编于星期四\23点非整倍体与多倍体当前第16页\共有42页\编于星期四\23点当前第17页\共有42页\编于星期四\23点染色体异常是遗传病吗？

美籍华人蒋有兴(1956)查明人类染色体为46条，Caspersson等(1970)首次发表人类染色体显带照片。自1971年巴黎国际染色体命名会议以来，已发现人类染色体数目异常和结构畸变3000余种，目前已确认染色体病综合征100余种，智力低下和生长发育迟滞是染色体病的共同特征。

染色体异常遗传病在自发性流产、死胎、早夭中占50%以上，新生儿中发病率约点1%，是性发育异常及男女不孕症、不育症的重要原因，也是先天性心脏病、智能发育不全等的重要原因之一。随着染色体分带技术、PCR技术、DNA检测技术等的发展，对染色体畸变与疾病关系的认识日益加深，染色体病日趋增多。当前第18页\共有42页\编于星期四\23点一、直接以DNA为靶的诱变1.碱基错配2.平面大分子嵌入DNA链3.碱基类似物的取代4.碱基化学结构的改变或破坏

5.二聚体的形成6.DNA加合物的形成7.DNA-蛋白质交联物的形成

第二节致突变作用机制碱基损伤DNA链受损当前第19页\共有42页\编于星期四\23点碱基错配

DNA分子复制过程中错误碱基的掺入导致碱基对形成错配，从而影响复制的真实性，产生可遗传的变异。平面大分子嵌入DNA链

有些大分子能以静电吸附形式嵌入DNA单链的碱基之间或DNA双螺旋结构的相邻多核苷酸链之间，称为嵌入剂。平面大分子嵌入DNA链造成移码突变。

当前第20页\共有42页\编于星期四\23点碱基类似物取代

与碱基非常相似的化学物，称碱基类似物。碱基类似物能在S期中可与天然碱基竞争，并取代其位置。

致突变物改变或破坏碱基的化学结构①有些化学物可对碱基产生氧化作用，从而破坏或改变碱基的结构，有时还引起链断裂。②有些化学物质可在体内形成有机过氧化物或自由基，可间接使嘌呤的化学结构破坏，容易出现DNA链断裂。当前第21页\共有42页\编于星期四\23点共价结合形成加合物许多化学诱变剂或其活化产物是亲电子化学物，可与DNA、RNA或蛋白质等大分子亲核物质发生共价结合，形成稳定的加合物（adduct），通常很难用化学的或生物的方法使其解离。DNA加合物的形成被普遍认为是诱变作用的重要事件。当前第22页\共有42页\编于星期四\23点二、不以DNA为靶的间接诱变

1.抑制纺锤体的作用与微管蛋白二聚体结合与微管上的巯基结合破坏已组装好的微管妨碍中心粒的移动其它作用

2.对酶促过程的作用

当前第23页\共有42页\编于星期四\23点第三节突变的不良后果

一、突变的后果取决于化学毒物所作用的靶细胞，是生殖细胞，还是体细胞。当前第24页\共有42页\编于星期四\23点（一）生殖细胞突变当前第25页\共有42页\编于星期四\23点不同发育阶段的生殖细胞发生突变的意义不同。

精原干细胞、卵原细胞和休止期的卵母细胞如果发生突变，就存在整个生育年龄将排出突变生殖细胞的可能性。

精原干细胞以后的发育阶段或正在成熟与成熟了的卵母细胞如果发生突变，那么仅在很短一段时间中（男性8周左右，女性1次排卵周期），才有排出突变生殖细胞的可能。

当前第26页\共有42页\编于星期四\23点致死性突变显性致死：使卵子不能受精或突变配子与正常配子结合后，在着床前或着床后的早期胚胎死亡。隐性致死：需要纯合子或半合子才能出现死亡效应。非致死突变①产生遗传性疾病。②对基因库的遗传负荷产生不良影响。

基因库是指某一物种的生育年龄群体于特定时期能将遗传信息传至下一代的基因的总和。

遗传负荷指基因库中携带的一定量的有害基因。当前第27页\共有42页\编于星期四\23点当前第28页\共有42页\编于星期四\23点我国新生儿染色体异常人数的估算当前第29页\共有42页\编于星期四\23点（二）体细胞突变当前第30页\共有42页\编于星期四\23点当前第31页\共有42页\编于星期四\23点当前第32页\共有42页\编于星期四\23点二、机体对致突变作用的影响当前第33页\共有42页\编于星期四\23点第四节致突变试验一、观察项目的选择1.观察效应终点遗传学终点：指试验观察到的现象所反映的各种事件。分5类：DNA完整性的改变DNA重排或交换DNA碱基序列改变（基因突变）染色体完整性改变（染色体畸变）染色体分离改变（染色体组畸变）原发性DNA损伤当前第34页\共有42页\编于星期四\23点2.致突变试验项目的组合遗传毒理学评价程序通常为一组体内、外遗传毒理学试验。因为：①化学毒物的种类和结构多种多样，其致突变的机制不尽相同，作用的靶细胞也不一样。②致突变物中仅少数具有直接致突变作用，大多数为间接致突变作用，即需要在体内代谢活化后，才具有致突变作用。③化学毒物的致突变性有强，也有弱；有的在某一检测系统中是强致突变物，而在另一系统中可能是弱的致突变物。当前第35页\共有42页\编于星期四\23点入选原则：①选择的遗传毒性试验应包括5种类型的遗传学终点。②实验指示生物应包括若干进化阶段的物种，既要包括原核生物，又要包括真核生物。③体内试验与体外试验配合。④应包括生殖细胞和体细胞。通常，对于一种受试物应当先用原核细胞或体细胞的体外试验按遗传学终点合理配套进行试验，并对有阳性结果的遗传学终点验证其在体内的真实性，再行选用生殖细胞致突变试验进行遗传危害的评价。当前第36页\共有42页\编于星期四\23点

二、常用的致突变试验1．鼠伤寒沙门氏菌回复突变试验2．微核试验3.染色体畸变分析4.姐妹染色单体交换试验（SCE）5.果蝇伴性隐性致死试验6.显性致死试验7.程序外DNA合成试验8.单细胞凝胶电泳（SCGE）试验当前第37页\共有42页\编于星期四\23点1.鼠伤寒沙门氏菌回复突变试验

又称Ames试验，检测受试物诱发鼠伤寒沙门氏菌组氨酸营养缺陷型突变株(his-)回复突变成野生型(his+)的能力。标准试验菌株有四种：

TA97和TA98：检测移码突变；TA100：检测硷基置换突变；TA102：对醛、过氧化物及DNA交联剂较敏感。

试验方法：点试验(预试验)，掺入试验(标准试验)。

鼠伤寒沙门氏菌原养型(his+)组氨酸营养缺陷型突变株(his-)正向突变回复突变代谢活化系统受试物当前第38页\共有42页\编于星期四\23点①微核：经致突变物作用后，染色体无着丝点断片或因纺锤体受损伤而丢失的整个染色单体在细胞分裂的后期仍留在子细胞的胞质内，成为一个或几个规则的次核，称为微核。②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。③方法：啮齿类动物骨髓嗜多染红细胞(PCE)微核试验。

剂量分组：1/2LD50、1/4LD50、1/8LD50。同时设阴性对照和阳性对照组。当前第39页\共有42页\编于星期四\23点三、试验结果的评定

1.在评定阳性或阴性结果之前，应首先检查实验