食品中化学物致突变作用及其评价省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、第六章第六章 食品中化学物质突变作食品中化学物质突变作用及其评价用及其评价第1页2 2遗传毒理学|第一节第一节 基本概念基本概念|第二节第二节 化学毒物致突变类型化学毒物致突变类型|第三节第三节 致突变作用机制和后果致突变作用机制和后果|第四节第四节 机体对致突变作用影响机体对致突变作用影响|第五节第五节 观察化学毒物致突变作用观察化学毒物致突变作用 基本方法基本方法第2页3 3基本概念基本概念|遗传毒理学遗传毒理学(Genetic ToxicologyGenetic Toxicology)zz是毒理学一个分支,研究外源化学物及是毒理学一个分支,研究外源化学物及是毒理学一个分支,研究外源化学物
2、及是毒理学一个分支,研究外源化学物及其它环境原因对生物体遗传机构损害作其它环境原因对生物体遗传机构损害作其它环境原因对生物体遗传机构损害作其它环境原因对生物体遗传机构损害作用及其规律。其主要目标是检测那些能用及其规律。其主要目标是检测那些能用及其规律。其主要目标是检测那些能用及其规律。其主要目标是检测那些能引发引发引发引发DNADNADNADNA损伤环境原因,研究其遗传毒损伤环境原因,研究其遗传毒损伤环境原因,研究其遗传毒损伤环境原因,研究其遗传毒作用特点及对人类潜在危害。作用特点及对人类潜在危害。作用特点及对人类潜在危害。作用特点及对人类潜在危害。第3页4 4基本概念基本概念zz突变突变突变
3、突变(mutation)mutation)mutation)mutation)遗传结遗传结遗传结遗传结构本身改构本身改构本身改构本身改变变变变及其引及其引及其引及其引发变发变发变发变异称异称异称异称为为为为突突突突变变变变,突,突,突,突变实变实变实变实际际际际上是上是上是上是遗传遗传遗传遗传物物物物质质质质一个可一个可一个可一个可遗传变遗传变遗传变遗传变异异异异。|自发突变自发突变自发突变自发突变(spontaneous mutation)spontaneous mutation)spontaneous mutation)spontaneous mutation)因为自然界中诱变剂作用或因为
4、偶然自制、因为自然界中诱变剂作用或因为偶然自制、因为自然界中诱变剂作用或因为偶然自制、因为自然界中诱变剂作用或因为偶然自制、转录、转录、转录、转录、修复时碱基配对错误所产生突变。修复时碱基配对错误所产生突变。修复时碱基配对错误所产生突变。修复时碱基配对错误所产生突变。|诱发突变诱发突变诱发突变诱发突变(induced mutation)induced mutation)induced mutation)induced mutation)诱变剂诱发突变。诱变剂诱发突变。诱变剂诱发突变。诱变剂诱发突变。第4页5 5zz致突变作用或诱变作用致突变作用或诱变作用致突变作用或诱变作用致突变作用或诱变作用
5、(mutagenesis)mutagenesis)mutagenesis)mutagenesis)广广广广义义义义概念是外来原因,尤其是化学因子引概念是外来原因,尤其是化学因子引概念是外来原因,尤其是化学因子引概念是外来原因,尤其是化学因子引发细发细发细发细胞核胞核胞核胞核中中中中遗传遗传遗传遗传物物物物质发质发质发质发生改生改生改生改变变变变能力,而且此种改能力,而且此种改能力,而且此种改能力,而且此种改变变变变可随同可随同可随同可随同细细细细胞分裂胞分裂胞分裂胞分裂过过过过程而程而程而程而传递传递传递传递。简单简单简单简单地地地地说说说说,突,突,突,突变发变发变发变发生及其生及其生及其生
6、及其过过过过程程程程即即即即为为为为致突致突致突致突变变变变作用。作用。作用。作用。zz化学诱变剂化学诱变剂化学诱变剂化学诱变剂(chemical mutagen)chemical mutagen)chemical mutagen)chemical mutagen)zz基因突变基因突变基因突变基因突变(gene mutation)gene mutation)gene mutation)gene mutation)一个或几个一个或几个一个或几个一个或几个DNADNADNADNA碱基正确改碱基正确改碱基正确改碱基正确改变变变变|染色体畸变染色体畸变染色体畸变染色体畸变(chromosome abe
7、rration)chromosome aberration)chromosome aberration)chromosome aberration)染色体染色体染色体染色体结结结结构及数目改构及数目改构及数目改构及数目改变变变变 基本概念基本概念第5页6 6|DNADNA与基因与基因:基因基因(gene)gene)基因组基因组(genosome)genosome)|染色质染色质(chromatin)chromatin)与染色体与染色体(chromosome)chromosome)|体细胞体细胞(somatic cell)somatic cell)和生殖细胞和生殖细胞(germ cell)ger
8、m cell)|基因型基因型(genotype)genotype)与表型与表型(pheotype)pheotype)|细胞周期细胞周期(cell cycle)cell cycle)、有丝分裂有丝分裂(mitosis)mitosis)与减数分裂与减数分裂(meiosis)meiosis)基本概念基本概念第6页7 7基本概念基本概念第7页8 8基本概念基本概念第8页9 9基本概念基本概念第9页1010基本概念基本概念第10页1111|基因突变(基因突变(gene mutationgene mutation)|染色体畸变(染色体畸变(chromosome aberrationchromosome a
9、berration)|非整倍体和多倍体非整倍体和多倍体(aneuploidy and polyloid)aneuploidy and polyloid)化学毒物致突变类型化学毒物致突变类型第11页1212化学毒物致突变类型化学毒物致突变类型|一、基因突变一、基因突变(gene mutation)gene mutation)zz1 1 1 1碱基置换碱基置换碱基置换碱基置换(basebasebasebasepair substitution)pair substitution)pair substitution)pair substitution)指某一碱基配对性能改变或脱落所致突变。指某一碱基
10、配对性能改变或脱落所致突变。指某一碱基配对性能改变或脱落所致突变。指某一碱基配对性能改变或脱落所致突变。转换转换转换转换(transition)transition)transition)transition)颠换颠换颠换颠换(transvertion)transvertion)transvertion)transvertion)zz2 2 2 2移码突变移码突变移码突变移码突变 (frameshift mutation)frameshift mutation)frameshift mutation)frameshift mutation)指发生一对或几对(三对除外)碱基降低或指发生一对或几对
11、(三对除外)碱基降低或指发生一对或几对(三对除外)碱基降低或指发生一对或几对(三对除外)碱基降低或增加,以致从受损点开始碱基序列完全改变,增加,以致从受损点开始碱基序列完全改变,增加,以致从受损点开始碱基序列完全改变,增加,以致从受损点开始碱基序列完全改变,形成错误密码,并转译成为不正常氨基酸。形成错误密码,并转译成为不正常氨基酸。形成错误密码,并转译成为不正常氨基酸。形成错误密码,并转译成为不正常氨基酸。第12页1313|一、基因突变一、基因突变(gene mutation)gene mutation)化学毒物致突变类型化学毒物致突变类型第13页1414化学毒物致突变类型化学毒物致突变类型|
12、一、基因突变一、基因突变(gene mutation)gene mutation)第14页1515|二、染色体畸变二、染色体畸变(chromosome aberration)chromosome aberration)指染色体结构改变指染色体结构改变 z染色单体型畸变染色单体型畸变(chromatid-type aberration)chromatid-type aberration)z染色体型畸变染色体型畸变(chromosome aberration)chromosome aberration)染色体畸变染色体畸变裂隙裂隙(gap)gap)断裂断裂(break)break)断片断片(fra
13、gment)fragment)和和缺失缺失(deletion)deletion)微小体微小体(minute body)minute body)无着丝点环无着丝点环环状染色体环状染色体 双着丝点染色体双着丝点染色体 倒位倒位(inversion)inversion)易位易位(translocation)translocation)插入插入(insertion)insertion)和和重复重复(duplication)duplication)辐射体辐射体 化学毒物致突变类型化学毒物致突变类型第15页1616染色体缺失及环状染色体形成图染色体缺失及环状染色体形成图染色体插入和重复示意图染色体插入和重
14、复示意图第16页1717染色体臂间倒位染色体臂间倒位染色体相互易位示意图染色体相互易位示意图第17页1818|二、染色体畸变二、染色体畸变(chromosome aberration)chromosome aberration)化学毒物致突变类型化学毒物致突变类型第18页1919|三、基因组突变三、基因组突变三、基因组突变三、基因组突变 z1 1非非整整倍倍体体 非非整整倍倍体体(aneuploid)aneuploid)指指细细胞胞丢丢失失或或增增加加一一条条或或几几条条染染色色体体。缺缺失失一一条条染染色色体体时时称称为为单单体体(monosome)monosome),增增 加加 一一 条条
15、 染染 色色 体体 时时 称称 为为 三三 体体(trisome)trisome)。染染色色体体数数目目标标改改变变会会造造成成基基因因平平衡衡失失调调,可可能能影影响响细细胞胞生生存存或或造造成成形形态态及及功功效效上上异异常常。如如2121三体造成先天愚型三体造成先天愚型(DownDown氏综合征氏综合征)。z2 2整整倍倍体体 整整倍倍体体(euploid)euploid)指指染染色色体体数数目目标标异异常常是是 以以 染染 色色 体体 组组 为为 单单 位位 增增 减减,如如 形形 成成 三三 倍倍 体体(triploid)triploid)、四四倍倍体体(tetroploid)tet
16、roploid)等等。在在人人体体,3 3n n为为6969条条染染色色体体,4 4n n为为9292条条染染色色体体。在在肿肿瘤瘤细细胞胞及及人人类类自自然然流流产产胎胎儿儿细细胞胞中中可可有有三三倍倍体体细细胞胞存存在在。发发生生于生殖细胞整倍体改变,几乎都是致死性。于生殖细胞整倍体改变,几乎都是致死性。化学毒物致突变类型化学毒物致突变类型第19页2020致突变作用机制|一、一、DNADNA损伤与突变损伤与突变|(一一)碱基损伤碱基损伤z1.碱基错配碱基错配z2.嵌入嵌入DNA链链z3.碱基类似物取代碱基类似物取代z4.碱基化学结构改变或破坏碱基化学结构改变或破坏 第20页2121|一、一
17、、DNADNA损伤与突变损伤与突变|(二)(二)DNADNA链受损链受损 1.1.二聚体形成二聚体形成 2.2.DNADNA加合物(加合物(DNA adductsDNA adducts)形成形成 3.3.DNA-DNA-蛋白质交联物蛋白质交联物(DNA-ProteinDNA-Protein crosslinks crosslinks,DPC)DPC)形成形成|二、二、引发突变细胞分裂过程改变引发突变细胞分裂过程改变|三、其它改变三、其它改变 对对DNADNA合成和修复相关酶系统作用可间接造成合成和修复相关酶系统作用可间接造成 DNADNA损伤,诱发基因突变或染色体畸变。损伤,诱发基因突变或染色
18、体畸变。致突变作用机制第21页2222突变不良后果突变不良后果突变不良后果突变不良后果突变不良后果 体细胞突变体细胞突变体细胞突变体细胞突变 生殖细胞突变生殖细胞突变生殖细胞突变生殖细胞突变 癌变癌变癌变癌变致畸致畸致畸致畸衰老衰老衰老衰老配子死亡配子死亡配子死亡配子死亡死胎死胎死胎死胎自发流产自发流产自发流产自发流产先天畸形先天畸形先天畸形先天畸形第22页2323|一、一、机体修复机体修复DNADNA损伤机制可分为两大类:损伤机制可分为两大类:1.损损伤伤耐耐受受机机制制:指指DNA遗遗传传可可绕绕过过那那些些阻阻止止DNA 复制复制DNA损伤。损伤。2.修复机制:修复机制:DNA修复修复直
19、接修复直接修复切除修复切除修复O6甲基鸟嘌呤修复甲基鸟嘌呤修复光修复光修复错配碱基修复错配碱基修复碱基切除修复碱基切除修复核苷酸切除修复核苷酸切除修复机体对致突变作用影响复制后修复复制后修复呼救性修复呼救性修复第23页2424机体对致突变作用影响|二、遗传原因对致突变作用影响:二、遗传原因对致突变作用影响:z(一一)代谢酶遗传多态性代谢酶遗传多态性 z(二二)修复功效个体差异修复功效个体差异 第24页2525观察化学毒物致突变作用基本方法观察化学毒物致突变作用基本方法观察化学毒物致突变作用基本方法观察化学毒物致突变作用基本方法|一、观察项目标选择一、观察项目标选择z 1 1观察效应终点类型观察
20、效应终点类型基因突变和染色体畸变检测可直接反应基因突变和染色体畸变检测可直接反应化学毒物致突变性,是评价化学毒物致化学毒物致突变性,是评价化学毒物致突变性唯一可靠方法。还有许多试验所突变性唯一可靠方法。还有许多试验所观察到现象并不反应基因突变、染色体观察到现象并不反应基因突变、染色体畸变和染色体分离异常,而仅反应致突畸变和染色体分离异常,而仅反应致突变过程中发生其它事件。所以,将试验变过程中发生其它事件。所以,将试验观察到现象所反应各种事件统称为观察到现象所反应各种事件统称为遗传遗传学终点学终点(genetic endpoint)genetic endpoint)。第25页2626观察化学毒物
21、致突变作用基本方法观察化学毒物致突变作用基本方法观察化学毒物致突变作用基本方法观察化学毒物致突变作用基本方法|一、观察项目标选择一、观察项目标选择z遗传学终点分为遗传学终点分为5 5类:类:DNADNA完整性改变完整性改变(形成加合物,断裂,形成加合物,断裂,交联交联);DNADNA重排或交换;重排或交换;DNADNA碱基序列改变;碱基序列改变;染色体完整性改变;染色体完整性改变;染色体分离改变。染色体分离改变。l其中其中实际上指基因突变,实际上指基因突变,指染色体指染色体畸变。畸变。第26页2727观察化学毒物致突变作用基本方法观察化学毒物致突变作用基本方法观察化学毒物致突变作用基本方法观察
22、化学毒物致突变作用基本方法|2 2成套观察项目成套观察项目z遗传毒理学评价程序通常为一组体内、外遗传毒理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:学试验。因为:化学毒物种类和结构各种多样,其致突变机制不尽化学毒物种类和结构各种多样,其致突变机制不尽相同,作用靶细胞也不一样,有是体细胞,或生殖细相同,作用靶细胞也不一样,有是体细胞,或生殖细胞,或二者兼而有之,故在成套观察项目中既要用体胞,或二者兼而有之,故在成套观察项目中既要用体细胞检测又要用生殖细胞;除了从分子水平还要从细细胞检测又要用生殖细胞;除了从分子水平还要从细胞水平来检测化学毒物遗传毒性。胞水平来检测化学毒物遗传毒性。
23、致突变物中仅少数含有直接致突变作用,大多数为致突变物中仅少数含有直接致突变作用,大多数为间接致突变作用,即需要在体内代谢活化后,才含有间接致突变作用,即需要在体内代谢活化后,才含有致突变作用。体内试验含有完整活化系统,而体外试致突变作用。体内试验含有完整活化系统,而体外试验则经过加入模拟代谢系统,如验则经过加入模拟代谢系统,如S S9 9来填补缺乏活化系来填补缺乏活化系统不足。这是体内与体外试验主要差异。统不足。这是体内与体外试验主要差异。化学毒物致突变性有强,也有弱;有在某一检测系化学毒物致突变性有强,也有弱;有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致突变统中是强致突变物,而在
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