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1、1,第六章 食品中化学毒物的致突变作用,2,一些基本概念,3,4,5,高产大豆 高产青霉菌株,大南瓜,太空椒（左）,有利的突变,6,白化病患者,有害的突变,白化玉米苗,畸形的雏鸭,人类的多指,大多数基因突变对生物体是有害的，只有少数是有利的，有些既无害也无益。,7,致突变作用：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) 突变是致突变作用的后果。 能引起突变的物质叫致突变物。,8,9,10,11,3、染色体与基因有着平行的关系,12,13,14,“爱美之心，人皆有之”随着整容医疗水平的的日臻完善，人们可以根据自己的喜好，“
2、制造”美丽，雕塑形体。“人造美女”结婚后所生的孩子一定会像她一样的美丽吗？,中国第一位人造美女,15,16,17,18,19,基因突变 染色体畸变 非整倍体和多倍体,20,21,22,一、基因突变,23,一、基因突变,24,一、基因突变,25,根据碱基置换产生的后果不同（即对多肽链上氨基 酸序列产生的影响不同），又可分为： 同义突变 错义突变 无义突变 终止密码突变,26,同义突变：当三联密码子中的一个碱基被另一个碱基置换后，密码子的意义没有改变，在合成多肽链时仍插入相同的氨基酸，即虽有碱基的改变，但不伴随氨基酸的变化，此种变化成为同义突变。 一个氨基酸一般有26个密码子，丝氨酸有4个。,27
3、,错义突变：当三联密码子中的一个碱基被另一个碱基置换后，密码子的意义发生了改变，在合成多肽链时编码出了另一个氨基酸。即由于碱基置换使某一氨基酸的密码子变成了另一个氨基酸的密码子，此种变化为错义突变。,28,无义突变：由于碱基置换，使mRNA上的一个密码子变成终止密码子（无义密码子），若这个密码子出现在基因中间，就不能继续为氨基酸编码，使翻译过程到此终止，肽链的延长提前结束。 终止密码子：UAG，UAA，UGA,29,终止密码突变：碱基置换使mRNA上的终止密码子变成一个氨基酸密码子，其结果是使合成的肽链延长到第二个终止密码时才结束。 终止密码子：UAG，UAA，UGA,30,一、基因突变,31
4、,二、染色体畸变,32,33,三、非整倍体与多倍体,34,35,36,DNA损伤 细胞分裂过程的改变 突变的后果 DNA合成修复酶系的作用,37,1、碱基损伤,一、DNA损伤,38,1、碱基损伤,一、DNA损伤,烷化剂是指化学性质活泼，能提供烷基使蛋白质和DNA等大分子物质发生烷基化的一类化合物。 烷化剂种类很多，如硫芥，氮芥，环氧乙烷等。 烷化剂引起基因突变的机制较复杂，既可引起碱基置换，又可引起移码突变，其致突变性很强。 烷化剂引起突变的主要方式： 1. 改变碱基配对的专一性（碱基改造剂作用） 2. 引起 DNA 脱嘌呤,39,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
5、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。,一、DNA损伤,1、碱基损伤,40,嵌入物：具有嵌入 DNA 双螺旋结构中相邻多核苷酸链之间或 DNA 单链之间的结构特性的物质。 常见的嵌入物：多环芳烃的环氧化物，吖啶（dng）类化合物，联苯胺等。其共同的结构特征为：平面多环状结构，一般是三个环，长度极为相似约 6.8。,41,42,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。如：5-溴尿嘧啶(5BU)的氢键特性与 T 相同，故可替代T与A 配对。AT A5BU,一、DNA损
6、伤,1、碱基损伤,43,致突变物改变或破坏碱基的化学结构 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。 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。,一、DNA损伤,1、碱基损伤,44,碱基化学结构改变后，使碱基配对异常，导致碱基置换。 常见的碱基改造剂有：羟胺，亚硝酸盐，烷化剂 如：在亚硝酸盐作用下氧化脱氨基 C U A HX (次黄嘌呤) 如：C 在羟胺作用下，可生成 6-羟胺基胞嘧啶(C*)，而 6- 羟胺基胞嘧啶的氢键特性与 T 相同，故可替代 T 与 A 配对。 AT AC*,45,2、DNA链受损,
7、46,二、细胞分裂过程的改变,非整倍性和多倍体的产生是由于染色体分离异常所至 非整倍体是由于正常细胞未分裂而产生的。原因是由于细胞在第一次减数分裂时同源染色体不分离，或在第二次减数分裂或有丝分裂过程中，姐妹染色单体不分离而形成。 2. 多倍体涉及整个染色体组。在有丝分裂过程中，若染色体己正常复制，但由于纺锤体受损，染色单体不能分离到子细胞中，这时染色体数目就会加倍，形成四倍体。减数分裂的异常也可使配子形成二倍体，若二倍体的配子受精，可形成多倍体的受精卵。,47,二、细胞分裂过程的改变,48,三、突变的后果,49,1、生殖细胞突变,50,1、生殖细胞突变,不同发育阶段的生殖细胞发生突变的意义不同
8、 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。,51,1、生殖细胞突变,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。,52,非致死突变 产生遗传病。 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
9、的一定量的有害基因。,1、生殖细胞突变,53,1、生殖细胞突变,54,我国新生儿染色体异常人数的估算,55,2、体细胞突变,56,2、体细胞突变,57,58,镰刀型贫血症是一种遗传病。正常人的红细胞是中凹的圆饼状，而镰刀型细胞贫血症患者的红细胞却成弯曲的镰刀状，这样的红细胞容易破裂引起溶血性贫血，甚至造成死亡。,正常型红细胞 镰刀型红细胞,59,血红蛋白分子的部分氨基酸序列,60,谷氨酸,缬氨酸,DNA,mRNA,氨基酸,蛋白质,正常,异常,GA,碱基对替换,谷氨酸缬氨酸,T,A,U,A,61,四、机体对致突变作用的影响,62,常用的致突变试验 注意事项,63,染色体分析,（1）染色体畸变分析
10、 主要观察染色体的结构畸变和数目畸变 （2) 微核试验 能检察出断裂剂和有丝分裂毒物 （3）姐妹染色体交换试验 现在以广泛用于筛选食品中化学物致突变,64,显性致死试验,显性致死试验：使雄性大鼠或小鼠接着受试物，然后使之与未接着该物质的雌性大鼠或小鼠交配，观察胚胎死亡情况。,65,精子畸形试验,已知精子畸形是决定精子形成的基因发生突变的结果。常染色体和Y-性连锁基因突变及某些染色体重排，如性-常染色体易位，也可使精子发生畸形。小鼠精子畸形试验能评价受试物对精子生成、发育的影响，可检测受试物在体内对生殖细胞的遗传毒性作用。,66,非程序性DNA合成试验,正常情况下，于细胞有丝分裂周期中，仅S期是
11、DNA合成期。当DNA受损伤时，损伤修复的DNA合成主要在其他细胞周期，称程序外DNA合成，即UDS，因此发现UDS增高，即表明DNA发生过损伤。,67,小鼠特异基因座试验,特异基因座试验(SLT)是利用两种品系的小鼠，一种为T型，其有几个与毛色、眼色和耳型有关的隐性突变基因的纯合子；另一种为3H1或C57BL系，不具有这些基因的野生型，使后一种小鼠接触受试物，使之与T系交配。如果受试物未能使相应位点发生突变，则杂交一代为杂合子，T系的隐性基因不能表达，如果发生了突变，则相应的隐性基因可于出生时或断乳时表达。,68,致突变试验中的一些问题,1.阴性、阳性对照组的设立 阴性对照：即未处理对照或溶
12、剂对照。 目的：获得试验的基础数据。 阳性对照：是用某种已知能产生阳性反应的物质作对照。 目的： *通过对阳性物质的试验证明实验方法的可靠； *验证实验者在本实验条件下，完成技术和鉴定致突 变物的能力； *证实经一定时间后，本实验的重复性。,69,2. 体外试验的活化系统 前致突变物：本身不具致突变性，经哺乳动物代谢才转化成致突变物的化学物质。 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，与测试细菌或细胞一起培养。 S9 经酶诱导剂处理后制备的肝匀浆，再经9000g离心分离所得上清液，加上适当的缓冲液和辅助因子。 纯化酶和基因工程 纯化酶：纯化的细胞色素P450、谷光苷肽转移酶、过氧化物酶。 基因工程：将人的细胞色素P450基因插入组合细胞内，再进行致突变试验，使细胞具有代谢活化系统。,