毒理遗传学
遗传学实验报告
蚕豆微核设计实验姓名：陈婷班级：生物技术0911 组别：第六组一、实验目的1）了解微核测试的原理和毒理遗传学在实际生活与工作中的应用范围及意义。
2）学习蚕豆根尖的微核测试技术。
寻找新的测试系统或测定更多的环境因素。
二、实验原理微核简称MCN，是真核生物细胞中的一种异常结构，往往是细胞经辐射或化学药物的作用而产生。
在细胞间期微核呈圆形或椭圆形，游离于主核之外，大小应在主核1/3以下。
微核的折光率及细胞化学反应性质和主核一样。
一般认为微核是由有丝分裂后期丧失着丝粒的断片产生的，但有些实验也证明整条的染色体或多条染色体也能形成微核。
这些断片或染色体在细胞分裂末期被两个子细胞核所排斥便形成了第三核块。
已经证实微核率的大小是和用药的剂量或辐射积累效应呈正相关，这一点和染色体畸变情况一样，所以可用简易的间期微核数来代替繁杂的中期畸变染色体计数。
三、实验思路1、香烟及其燃烧物中含有多种致癌物质和致癌前体物质，通过收集，这些致突变物主要存在于水溶液中，流行病学和细胞遗传学都证实了这些物质可引起遗传物质损伤。
蚕豆根尖细胞微核技术是目前证实遗传物质损伤的快速、有效的方法。
因此，我们选择用烟头浸出液为诱变剂。
据俄《消息报》报道，科研人员发现，制作发酵食品时所使用的乳酸菌能够释放出蛋白酶，分解部分诱变剂的特定蛋白。
乳酸菌在发酵时会合成乳酸，这种物质可抑制多种诱变剂的活性。
乳酸菌还能直接与部分诱变剂发生化学反应，使后者失去诱变能力。
所以，我们选择了取材方便且富含乳酸菌的酸奶作为拮抗剂，来验证其功能。
四、实验材料显微镜、载玻片、盖玻片、培养皿、固定液、改良苯酚品红、蚕豆、烟头浸出液（红山茶<焦油含量：12mg/根）、酸奶（味全<原味>）五、实验步骤1、将蚕豆放入盛有蒸馏水的烧杯中，25℃浸泡24h。
种子吸涨后放入加有棉花的培养基中催芽，24h左右。
2、将20根烟头处理后加至100ml蒸馏水于水浴锅60°处理1h，得20/100的浓度烟头浸出液。
2023年毒理学之毒理基因组学解读
▪ 单链环状DNA病毒
5386nt 2500氨基酸 噬菌体phiX174 1977，Sanger
▪部分开环双链DNA病毒
HBsAg
HBcAg
聚合酶
乙型肝炎病毒（HBV）
HBsAg
HBcAg
聚合酶
乙型肝炎病毒基因组 --部分开环双链DNA
▪ 单链RNA病毒
血凝素（HA）
8节段-ssRNA
.
神经氨酸酶（N)
2002年4月，水稻基因组 图谱公布。
2002年 小鼠、疟原虫和按蚊基因组测序完成
• 鼠基因组共有约27亿个碱 基对，比人类少15％，但其 包含的基因数目约在3万个 左右，与对人类基因数的最 新估计非常接近。
疟原虫破坏 两个红细胞
疟原虫的 裂殖孢子
* 人被蚊子咬之后5-10分钟，疟原虫孢子到达肝 脏，入侵肝细胞内就可逃逸人体免疫系统的攻击。 * 孢子侵吞肝细胞的营养，大量地分裂繁殖，一 周后，肝细胞胀破，数以百万计的新孢子释放进 入血液。 * 新的孢子立刻重新入侵红细胞，再次逃过免疫 系统的攻击。且以血红蛋白为食，继续繁殖； * 两天后又可再次破坏红细胞，产生更多的孢子 入侵其它红细胞……不久，2/3的红细胞都会被 疟原虫侵袭。 * 疟原虫在血液里这种周期性的繁殖过程，而导 致病人三天两头地发高烧、打寒战。
2003年11月，世界上首个复杂生物体的蛋白图 谱——果蝇蛋白图谱公布，实现了由仅显示遗传 密码信息的基因图谱到揭示遗传密码功能的蛋白 图谱的飞跃。
果蝇（Drosophila melanogaster）蛋白图谱 发表在《科学》杂志的网络版上；
研究发布的这个含有7,000多个果蝇蛋白的图谱 含盖了这些蛋白之间超过20,000种不同的互相作 用。
医学遗传学和毒理学——基因变异与环境暴露
医学遗传学和毒理学——基因变异与环境暴露医学遗传学和毒理学是两个独立但有一定关联的学科。
医学遗传学是研究人类遗传因素对人类健康和疾病的影响，而毒理学则是研究物质以及环境因素对健康的影响。
这两个学科都关注人体内基因的变异和环境因素对基因表达的影响，因此它们的研究成果可以相互补充，以便更好地理解人体健康和疾病的发生与预防。
基因变异和健康基因变异是人类生命中最普遍的变化形式之一，通常是由于基因突变所引起的。
这些基因突变有时可能会对人体正常的生长和发育产生不利影响。
例如，一些基因突变可能导致遗传疾病，这些疾病可能会在出生前或出生后不久就出现症状。
但是，在人类进化中，这些基因在某些情况下可能会带来优势，例如，突变后的基因可能使人体更能适应特殊的环境条件。
因此，人类的基因多样性是很重要的，并且它支持着人类的进化和生存。
基因变异的进一步研究在现代医学中非常重要，因为它们可以帮助我们更好地了解许多复杂的疾病是如何发生的。
例如，许多癌症都与基因突变有关。
通过对基因突变的研究，我们可以确定肿瘤的发生机制，从而更好地预测和治疗癌症。
基因与环境的相互作用在某些情况下，环境暴露可能会导致人体内基因的变异。
例如，大气污染、化学物质和辐射等环境暴露可能会引起基因的DNA损伤，从而导致基因的变异。
这种基因变异可能会导致疾病，例如癌症和其他慢性疾病，并增加发生遗传疾病的风险。
但是，即使基因变异的风险增加，这并不意味着变异就会发生。
人类基因的多样性可以使某些人体内的基因更耐受环境暴露。
许多人可能携带一些基因变异，但只有在暴露于特定的环境因素时才会表现出相关的疾病状况。
另外，环境暴露和基因变异也可能相互作用，并导致某些疾病的发生。
例如，吸烟可能会导致肺癌的发生，并增加肺癌风险相关的基因突变。
因此，医学遗传学和毒理学的研究成果可以结合在一起，以更好地理解健康和疾病的发生。
预防和治疗基于对基因变异和环境暴露的研究，我们可以想出一些预防措施，以减少疾病的风险。
药物毒理学：药物遗传毒性
1
药物
ADME
体内的靶部位
一般药理 （安全性药理）
局部毒性
一般毒性
特殊毒性 （三致）
全身毒性 免疫毒性
致致 致
单重 次复 给给
突畸 癌 变性 性 性
药药
毒毒
性性
2
遗传毒理学(Genetic toxicology)
❖基本概念 ❖意义与后果 ❖可能的机制 ❖遗传毒性的评价 ❖进展
(triradical, quadriradical)
11
12
13
14
二、遗传改变的后果
❖后果：外源物的遗传毒性
增加人类基因库的遗传负荷 引发肿瘤、出生缺陷等Biblioteka 15遗传与变异突变
图16-1 体细胞与生殖细胞突变的可能后果
16
三、可能的作用机制
17
染色体畸变、微小损害
图16-2 突变类型
18
图16-4
26
啮齿动物微核试验
27
4、用于检测DNA损伤的单细胞凝胶电泳试验
（single-cell gel electrophoresis, SCGE或Comet）
Non-Genotoxic substance
（7）双着丝点染色体 (dicentric chromosome) （8）倒位(inversion) （9）异位(translocation) （10）插入和重复
(acentric ring) （6）环状染色体
(insersion and duplication) （11）辐射体
(ring chromosome)
10
B.结构畸变（structural aberration）
遗传学的研究领域及分支
乳糖操纵子模型的建立(Jacob and Monod, 1961) Francois Jacob(1920-) Jacquces Monod(1910-67) 获1965年诺贝尔奖
获1968年 诺贝尔奖
遗传密码的破译 (Nirenberg and Khorana,1964,1965)
2.微生物遗传和生化遗传学时期(1941～1960)
1944年Avery利用细菌转化实验提出遗传的物质基础是DNA。
2.微生物遗传和生化遗传学时期(1941～1960)
Oswald Avery(1877-1955)
1952年赫尔希（Hershey）利用病毒为材料完成噬菌体侵染细菌的实验，再次证实DNA是遗传物质。 获1969年度诺贝尔奖
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以微生物(细菌、真菌、病毒)、 植物和动物以及人类为对象，研究 其遗传变异规律。
3、现代遗传学主要研究任务
阐明：生物遗传和变异现象及其表现规律； 探索：遗传和变异原因及其物质基础，揭示遗传变异的内在规律； 指导：动植物和微生物遗传育种，提高医学水平。
二、遗传学的发展简史
STEP5
STEP4
STEP3
STEP2
STEP1
1941年， Beadle和Totum在红色面包霉的生化遗传研究中，分析了许多生化突变体, 提出“一个基因一种酶”假说；
1944年பைடு நூலகம்Avery研究肺炎双球菌的转化实验，证明了遗传物质是DNA而不是蛋白质。
1952年，Hershey等用同位素示踪法在研究噬菌体感染细菌的实验中，再次确认了DNA是遗传物质。
Har Gobind Khorana (left) and Marshall Nirenberg
遗传毒性评价
三、实验用具
1、材料：蚕豆（Vicia faba, 2n=12）干种子 蚕豆根尖细胞的染色体大、数量少，DNA含量
高，根尖中含有较多的分裂相细胞，对诱变因子反 应敏感，且容易观察，是理想的遗传毒理分析材料。
2、实验仪器及用具
显微镜、培养箱、紫外灯、水浴锅、剪刀（或刀 片）、镊子、解剖针、载玻片、盖玻片、烧杯、滤纸 等。
“污染指数”判别（此方法可避免因实验条件等因素带来的 MCN‰本底的波动）：
样品实测微核平均千分率
污染指数PI= 对照平均微核千分率
0﹤PI﹤1.5，基本没有污染； 1.5﹤PI﹤2，轻度污染； 2﹤PI﹤3.5，中度污染； PI﹥3.5，重度污染。
MN NCE
单个微核
多个微核
骨髓细胞微核的形成
微核形态
2、微核的形成机理：许多理化因素，如辐射、 化学药剂等作用于分裂细胞，引起染色体断裂或干 扰染色体行为使之在有丝分裂过程中行动滞后，末 期未能进入主核，当子细胞进入下一次分裂间期时， 便浓缩形成独立于主核之外的小核——微核。
3、微核率的大小与用药剂量或辐射累积效应呈正 相关，因此，可在间期进行微核的观察和计数来 检测染色体畸变水平，指示染色体或纺锤体的损 伤程度微核是常用的遗传毒理学指标之一。
4、微核测试已用于辐射损伤、辐射防护、化学诱 变剂、新药试验、染色体遗传疾病及癌症前期诊 断等方面
化学致突变物
染色体 作用于纺锤丝
无着丝点，片或环
整条染色体 带着丝粒的环和断片
形成微核
微核成因
于细胞分裂末期细胞质中
多染红细胞（PCE）呈灰蓝色， 正染红细胞（NCE）呈橘黄色。
小鼠骨髓嗜多染红细胞微核的形成
五、结果与分析 微核识别标准： （1）在主核大小的1/3以下，并与主核分离的小核。 直径大约是细胞直径的1/20～1/5。 （2）小核着色与主核相当或稍浅。 （3）小核形态为圆形、椭圆形或不规则形。
分子遗传学和毒理学的研究
分子遗传学和毒理学的研究近年来，分子遗传学和毒理学的研究越来越受到人们的关注。
它们是两个相关但又不同的学科，分别从基因和环境影响两个方面来研究生物体的发育、繁殖和健康。
本文旨在探讨这两个学科的研究内容和意义。
一、分子遗传学的研究分子遗传学是研究基因结构、功能以及遗传信息传递机制的学科。
它主要研究基因的组织、表达和调控，包括基因突变和基因治疗等方面。
最近几年，人类基因组计划的实施使分子遗传学得到了很大的发展。
1、基因组学基因组学是研究生物个体的全部基因组结构和功能的学科。
人类基因组计划是基因组学领域中最大的研究计划之一，旨在解析人类基因组的组成和功能，揭示基因和人体健康疾病之间的联系。
该计划的启动标志着基因组学技术已经从传统的酶切位点映射逐渐向全基因组的法则过渡，从而为基于基因组的研究提供了数据和技术支持。
2、遗传变异与疾病基因在碳水化合物代谢、脂质代谢、蛋白质代谢、信号传导、细胞凋亡、免疫调节和药物代谢等生物过程中发挥重要作用。
基因的变异会导致基因或蛋白质表达量的改变或功能的改变，从而影响细胞、组织和器官的正常功能以及机体的代谢过程。
这些遗传变异还会导致许多遗传性疾病的发生，如骨骼肌萎缩侧索硬化症、遗传性失聪、蒙池氏综合征等。
3、基因编辑技术基因编辑技术是研究人工干预基因结构和功能的一项技术，可以通过敲除、插入或修复基因序列来实现特定基因的表达或功能的改变。
通过基因编辑技术，科学家可以研究基因和疾病之间的联系，探索治疗遗传性疾病的新途径。
二、毒理学的研究毒理学是研究环境物质对人体和动物身体功能、代谢、结构和发育等方面的影响，并评估环境物质引起的有害反应、中毒和病理效应的学科。
它可以通过实验室研究、流行病学调查和临床研究等方法来评估环境污染物的危害性和安全性。
1、环境污染物环境污染物是指自然环境或人工活动中释放的化学物质、放射性物质、微生物等物质，这些物质对人类健康和生态环境造成影响。
环境污染物的种类非常多，如有机污染物、无机污染物、放射性污染物等。
毒理学基础：第7章 外源化合物致突变作用
突变的类型
遗传
基因突变 染色体结构改变 染色体数目改变
机理 以DNA为靶的损伤：
基因突变 染色体畸变 不以DNA为靶的损伤 染色体数目改变
1.本质相同，损伤的程度不同 2.基因突变在光学显微镜下不能观察 3.染色体畸变（结构、数目）可在光 学显微镜下观察
1.基因突变
Genetic mutation：指基因在结构上发生 了碱基对组成和排列序列的改变 两种：碱基置换、移码突变
突变是致突变作用的后果 致突变物（mutagen）：能引起突变的物质，又称诱变剂 遗传毒物（genotoxic agent）：因致突变物能引起遗传物质损伤，又称
其为遗传毒物 遗传毒性：对基因组的损伤能力，包括对基因组的毒作用引起的致突
变性及其他各种不同效应。 致突变性：引起遗传物质发生突变的能力。在一个实验群体中突变率
无义密码子：UAA，UAG ，UGA
Tyrosine (Tyr) 酪氨酸 Serine (Ser)丝氨酸
移码突变（frameshift mutation）
√指发生一对或几对不等于3的倍数的碱基减少或 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，并转译为不正常的氨基酸
√因为碱基序列所形成的一系列三联体密码子相互 间无标点符号，于是从受损位点开始密码子的阅读 框完全改变
3.染色体数目异常
动物正常体细胞染色体数目2n为标准 异常：整倍性畸变—单倍体、三倍体、四倍体
非整倍性畸变—比二倍体多或少一条或多 条染色体
Down 综合征-为21-三体syndrome
发病率：1/800，1.25‰ 以13亿人口计
1.25‰x13亿=162.5万。
体征：智力发育不全，发育迟缓，面容呆滞，眼 距宽。
实验八 植物微核检测技术23页PPT文档
以染色体为指标的“三致效应”的检测方 法：
1. 经典的染色体畸变分析方法； 2. 姐妹染色单体互换测试法； 3. 微核测试法。
（1）断片 （2）双着丝点 （3）环
微核率与用药剂量或辐射积累效应呈正相关。
实验材料：
毛葱（Allium fistulosum）根尖。
实验器材：
显微镜，冰箱，水浴锅，分析天平，剪刀，镊子， 刀片，载玻片，盖玻片，滤纸，量筒，滴瓶，酒精 灯，指管等。
试剂
1. 环磷酰胺（CP） 2. 卡诺氏（Carnoy‘s）固定液 3. 希夫（Schiff‘s）试剂 4. 45%醋酸 5. 1 mol/L盐酸
微核检测记录表
细胞数
微核数
微核千分率
作业和思考题：
1. 叙述微核形成原理。 2. 统计微核细胞数，计算微核细胞千分率。 3. 画出具有微核的细胞示意图。
注意事项：
1. 处在分裂过程中的细胞对不同理化因素的 敏感时期和敏感剂量是不同的，需要进行 试验摸索。
2. 观察与识别微核要准确，统计细胞数至少 1000个/3张片。
4. 镜检及观察，检查400个细胞/片。
结果及分析：
1. 细胞学观察：
在细胞分裂间期，微核 呈圆形或椭圆形，游离 于主核之外，大小在主 核的1/3以下，折光率 及细胞化学反应性质和 主核一样。
毛葱根尖微核
2. 微核率计算
微核率（MCN%o）=
微核数 细胞数
×1000%o
片号 第1片 第2片 第3片 总计
环境因素造成的遗传毒理效应： “三致效应”
[医学]遗传毒理学
![[医学]遗传毒理学](https://img.taocdn.com/s3/m/7f99b075482fb4daa48d4b1c.png)
遗传毒理学(genetic toxicology)
研究环境因素对机体遗传物质和遗传过 程的作用, 阐明遗传毒性对机体健康的 后果及其作用机制, 为防止环境因素对 遗传物质的损伤、增加生物的遗传负荷， 保护生态平衡和人体的健康提供科学依 据的一门毒理学分支学科。
突变研究简史
年份 事件
作者
遗传毒性与致突变性的区别
下列改变属遗传毒性而非致突变性
非程序DNA合成 姐妹染色单体交换 DNA链断裂 非整倍性和多倍性
第一节 遗传毒性的类型
①从遗传学角度或突变角度可分为
基因突变 染色体结构改变 染色体数目改变
②从遗传毒性角度
除以上三种外，还包括DNA损伤
③ 从机理角度
以DNA为靶的损伤(包括基因突变和染
1901 发现X射线可以改变生殖细 de Vries 胞的遗传物质
1927 用X射线照射发现可以引起 Muller 果蝇基因突变
1943 发现芥子气可诱发果蝇基因 Averbach
和染色体畸变
&Robson
1951 用X射线可诱发小鼠突变 Russed
1966 化学物可诱发小鼠突变
Guttanach
(二) 根据对遗传信息的改变
同义突变: 是指没有改变基因产物氨基酸序列的改
变，显然这与密码子的兼并性相关.
错义突变: 是指碱基序列的改变引起了产物氨基酸
序列的改变的
致死突变: 发生在必需基因上，严重影
响蛋白质的功能错义突变
渗漏突变: 突变的产物仍有部分活性，表
现型介于突变型与野生型之间
中性突变: 突变不影响或基本不影响蛋白
整倍体
单倍体 三倍体 四倍体
近二倍体(2n-)
荧光原位杂交（FISH）在毒理遗传学研究中的应用
荧光原位杂交（FISH）在毒理遗传学研究中的应用
汪旭;梁子卿
【期刊名称】《癌变．畸变．突变》
【年(卷),期】1997(009)003
【摘要】荧光原位杂交（ＦＩＳＨ）在毒理遗传学研究中的应用汪旭梁子卿合正基刘素清综述云南师范大学生命科学系昆明６５００９２原位杂交（ＩｎＳｉｔｕＨｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ，ＩＳＨ），是一种在保持组织、细胞或染色体原有形态结构的基础上，对其内部特殊核苷酸顺序进行...
【总页数】8页(P186-193)
【作者】汪旭;梁子卿
【作者单位】云南师范大学生命科学系;云南师范大学生命科学系
【正文语种】中文
【中图分类】R992
【相关文献】
1.荧光原位杂交技术（FISH）及其在植物分子细胞遗传学中的应用与展望 [J], 林秀琴;毛钧;陆鑫;刘新龙;马丽;蔡青
2.荧光原位杂交新技术及其在胆道肿瘤遗传学研究中的应用 [J], 刘付宝;李江涛;彭淑牖
3.荧光原位杂交(FISH)技术在尿路上皮癌诊断中的应用研究 [J], 赵洁;金讯波;夏庆华;孙鹏;张红丽;张文
4.荧光原位杂交技术(FISH)在鱼类遗传学研究中的应用及前景 [J], 权洁霞;戴继勋
5.基于荧光原位杂交(FISH)与免疫组化技术(IHC)在非小细胞肺癌中的应用探究 [J], 鞠学萍
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毒理学各章知识点
度理学基础学习指导第一章绪论【名词解释】1.毒理学2.现代毒理学3.卫生毒理学4.管理毒理学【问答题】1.毒理学、现代毒理学及卫生毒理学的任务和目的2.卫生毒理学的研究方法有哪几种？3.描述毒理学、机制毒理学、管理毒理学研究内容及相互关系4.如何理解毒理学的科学性与艺术性5.毒理学主要分支有哪些？【论述题】1. 试述毒理学发展趋势及有关进展。
第二章毒理学基本概念【名词解释】1.毒物2.biomarker3.medianlethaldose4.hypersensibility5.hormesis6 6.Zch7.靶器官8.毒性9.阈剂量10.最大无作用剂量11.剂量-效应关系12.剂量-反应关系13.危险度14.危害性15.安全性【问答题】1.毒理学中主要的毒性参数有哪些？2.一般认为哪些毒性作用有阈值，哪些毒性作用无阈值？3.为什么把毒效应谱看成连续谱？4.绘制一条典型的剂量-反应曲线。
标出阈值和饱和度。
标出二者轴线。
5.一个剂量-反应曲线能告诉毒理学者怎样的信息？6.NOEL, NOAEL, LOEL和LOAEL之间的区别是什么？7.生物学标志有哪几类？【论述题】1.试述描述毒物毒性常有指标及意义2.剂量反应关系曲线主要有哪几种类型及意义如何？第三章外源化学物在体内的生物转运与转化2.代谢活化3.物质蓄积4.功能蓄积5.生物转化【问答题】1.外源化学物吸收进入机体的主要途径有几种、是什么途径？2.外源化学物分布的特征和研究分布过程和特征的意义是什么？3.外源化学物经肾脏排泄的主要过程。
4.何谓肠肝循环？5.何谓肝外代谢？何谓生物转化的双重性？6.简述生物转化第一相反应的反应类型。
7.氧化反应的主要酶系是什么？8.简述细胞色素P-450酶系被诱导和抑制特性的毒理学意义。
9.简述生物转化第二相反应的类型。
10.为什么说呼吸道是气体、蒸气和气溶胶形态的环境污染物进入体内的主要途径11.列举出氧化反应的三种类型12.列举六种II 相反应。
遗传学常见词汇中英对照
遗传学常见词汇中英对照遗传学是一门学科，研究生物起源、进化与发育的基因和基因组结构、功能与演变及其规律等，是生物学的一个重要分支，经历了孟德尔经典遗传学、分子遗传学和如今系统遗传学的研究时期。
接下来小编为大家整理了遗传学常见词汇中英对照，希望对你有帮助哦!遗传学常见词汇中英对照：遗传学 genetics畸变 aberration缺失 deletion缺失体 deletant末端缺失 terminal deletion中间缺失 intercalary deletion, interstitial deletion重复 duplication细胞遗传学 cytogenetics自发畸变 spontaneous aberration染色单体畸变 chromatid aberration染色体畸变 chromosomal aberration染色单体断裂 chromatid break等位染色单体断裂 isochromatid break等位染色单体缺失 isochromatid deletion细胞的遗传学 cell genetics体细胞遗传学 somatic cell genetics发育遗传学 developmental genetics又称“发生遗传学”。
微生物遗传学 microbial genetics细菌遗传学 bacterial genetics生化遗传学 biochemical genetics分子遗传学 molecular genetics生物工程[学] biotechnology分子细胞遗传学 molecular cytogenetics反求遗传学reverse genetics在体外使基因某一片段产生突变，再将突变基因重新导入体内，观察这种突变的遗传学效应的科学。
植物遗传学 plant genetics动物遗传学 animal genetics生统遗传学 biometrical genetics统计遗传学 statistical genetics数量遗传学 quantitative genetics群体遗传学 population genetics进化遗传学 evolutionary genetics人类遗传学 human genetics医学遗传学 medical genetics临床遗传学 clinical genetics法医遗传学 medico-legal genetics, forensic genetics病理遗传学 pathogenetics药物遗传学 pharmacogenetics生理遗传学 physiological genetics免疫遗传学 immunogenetics, immunological genetics行为遗传学 behavioral genetics核遗传学 karyogenetics辐射遗传学 radiation genetics毒理遗传学 toxicological genetics生态遗传学 ecological genetics, ecogenetics群落遗传学 syngenetics优生学 eugenics消极优生学 negative eugenics又称“预防性优生学(preventive eugenics)”。
毒理学(表格整理)
1 / 3毒理学LD50（半数致死剂量）：引起一组受试实验动物半数死亡的剂量；LD50数值越小，表示外源化学物的急性毒性越强。
LOAEL（观察到损害作用的最底剂量）：在规定的暴露条件下，某种物质引起机体出现某种损害作用的最底剂量或浓度。
NOAEL（未观察到损害作用剂量）：在规定的暴露条件下，某种物质不引起机体出现可检测到的损害作用的最高剂量或浓度。
LOEL、NOEL（观察到作用的最低剂量和未观察到作用剂量）：以非损害作用作为观察指标。
急性毒作用带（Zac）：Zac=LD50/Limac；Zac值小，说明化学物从产生急性轻微损害到导致急性死亡的剂量范围窄，引起死亡的危险大。
（Limac为急性阈剂量）慢性毒作用带（Zch）：Zch=Limac/Limch；Zch值大，说明化学物从产生轻微的慢性毒效应到急性中毒之间剂量范围宽，故发生慢性中毒的危险大。
一级速率：○1化学毒物的生物半衰期恒定；○2单位时间内消除化学毒物的量与其体存量成正比；○3其半对数时-量曲线为一条直线。
零级速率：○1生物半衰期随剂量增加而延长；○2单位时间内消除化学毒物的量恒定，与其体存量无关；○3其半对数时-量曲线为一条曲线。
烷烃类的氢被卤素取代后毒性增强，取代越多，毒性越大：CCl4>CHCl3>CH2Cl2>CH3Cl带有两个基团的苯环化合物的毒性：一般邻位>对位，分子对称的>不对称的直链饱和烃多具有麻醉作用：从丙烷起随着碳原子数增多，麻醉作用增强；但9个碳原子之后，则相反；同系物中直链烃毒性>支链烃；成环>不成环分子饱和度低的比高的毒性大：乙炔>乙烯>乙烷静脉注射>腹腔注射>=吸入>肌内注射>皮下注射>经口>经皮2 / 3毒理学化学毒物联合作用1.相加作用：两种或两种以上的化学毒物作用于同一毒作用靶，其对机体产生的总效应等于各化学毒物单独产生的效用之和。
遗传毒理学的相关研究
遗传毒理学的相关研究遗传毒理学是研究化学物质和其他环境因素对遗传物质（DNA）和遗传过程的影响的学科。
它包括了化学物质对遗传物质及其表达的损伤，以及这些危害怎样影响个体健康和传代繁殖。
近些年来，随着人们对环境的日益关注，遗传毒理学的研究得到了越来越多的重视。
本文将会阐述遗传毒理学的相关研究。
一、遗传毒理学的基本概念遗传毒理学的基本概念主要包括：染色体损伤、突变、基因表达和表观遗传学等。
染色体损伤是指外源性因素或内源性化合物引起的 DNA 的损害，如断裂、重排、损伤等，突变是指染色体易位、插入或基因失活等导致的基因序列的改变。
基因表达则是指基因信息被转录成 RNA 和蛋白质的过程，而表观遗传学则是指基因表达的催化和调控如何通过环境和体内化合物来影响。
二、遗传毒理学在环境保护中的应用遗传毒理学在环境保护中的应用主要包括两个方面：环境监测和环境风险评估。
它可以通过检验组织和细胞中 DNA 的损伤情况来评估环境因素（如化学物质、辐射等）对人类健康和生态系统的影响。
同时，遗传毒理学还能为化学品的毒性评估和风险管理提供重要信息。
三、遗传毒理学在慢性疾病的研究中的应用慢性疾病如癌症、糖尿病、心脏病等与个体基因的相关性较高。
在基因组和遗传毒理学技术的帮助下，我们可以更好地理解这些疾病的发病机制，并寻找新的治疗方式。
此外，遗传毒理学还可以比较不同环境污染物的毒性，并对疾病的发生和发展过程提供更多信息。
四、未来展望随着遗传毒理学的发展和技术的进步，我们预测未来的研究将更加全面、准确地评估环境毒性和风险，毒性机制的了解将进一步深化。
此外，遗传毒理学也将在医学上得到更多应用，使人们更加深入地了解疾病的发生机理和治疗方法。
总之，遗传毒理学作为研究环境毒理学和慢性疾病的重要学科，拥有广泛的研究范围和重要应用前景。
我们相信，在不久的将来，遗传毒理学对人们健康和环境保护领域将起到越来越重要的作用。
毒理遗传学课件(2)
Toxicogenetics
Contents
概述 遗传毒物 检测方法
应用
概述
遗传学按研究范畴分类： 发生遗传学 (Developmental genetics) 行为遗传学 ( Behavioral genetics) 免疫遗传学 (Immunogenetics) 药物遗传学 (Pharmacogenetics) 毒理遗传学 (Toxicogenetics) 辐射遗传学 (Radiation genetics) 肿瘤遗传学 (Cancer genetics) 医学遗传学 (Medical genetics) 血型遗传学 (Blood group genetics) 生化遗传学 (Biochemical genetics)
环境因素作用于发育中的胚胎细胞干扰了基因的正 常作用，从而影响到胚胎细胞分化和器官系统的发 育而导致畸胎的发生，也包括环境因素诱发亲代生 殖细胞的基因突变或染色体畸变引起畸胎的作用
遗传毒物
• 遗传毒物(genotoxic agent or genotoxicant) 致突变物对生物体的起始作用点是遗传物质, 故也称为遗传毒物
三、遗传危害的评价
危害识别 剂量—反应评定 暴露评定 遗传危险度评定过程中的最后一步是遗传 危险度特征描述
Thank you!
概述
定义
或称遗传毒理学，用遗传学方 法研究环境因子对生殖细胞或体细 胞的遗传物质的损伤及其毒理效应 的遗传学分支学科。
概述
毒理遗传学
welcome to环us境e th因ese素Po造wer成Poi的nt te遗mp传late毒s, N理ew Con效ten应t de包sign括, 1三0 ye个ars方exp面erie：nce1.突变形
毒 理 学
Ⅱ相反应（结合反应）的类型：1)葡萄糖醛酸结合2)硫酸结合3)谷胱甘肽（GSH）结合4)甲基化反应5)乙酰化作用6)氨基酸结合C超敏反应机制：Ⅰ型：速发型或反应素型Ⅰ型变态反应是IgE介导的变态反应。
作用于效应器官，使其发生病理变化，并释放多种药理活性物质，引起毛细血管扩张、通透性增加、腺体分泌增多及平滑肌收缩为特点的病理变化。
常见临床反应有1.过敏性休克：青霉素，异种血清最为常见。
2.荨麻疹3.支气管哮喘4.胃肠道反应5.血管性水肿6.喉头水肿Ⅱ型细胞毒型或溶细胞型Ⅱ型变态反应是抗体（IgG或IgM）引起带抗原的组织细胞的损伤或功能障碍。
血细胞，肾脏或肺脏的基底膜都有可能成为攻击靶点。
药物治疗如青霉素，奎宁和扑热息痛等会导致自身免疫疾病，这些药物能与细胞膜结合被免疫系统当作外来抗原攻击。
Ⅲ型：免疫复合物型Ⅲ型变态反应是由于抗原抗体复合物在组织中沉积而引起的炎症反应。
炎症反应涉及补体的活化和嗜中性粒细胞的浸润，释放出许多水解酶并造成组织损伤。
临床表现为发烧关节炎，淋巴结肿大，荨麻疹，皮疹，导致此类反应的药物有异种血清，青霉素类，链霉素，磺胺类，对氨基水杨酸和抗甲状腺药等。
Ⅳ型迟发型或细胞免疫型Ⅳ型变态反应是由免疫的TD细胞与特异抗原的反应而引起组织损伤。
表面具有特异性受体的致敏淋巴细胞再次与抗原相遇，引起细胞增殖，并释放淋巴因子，吸引和激活非特异性的巨噬细胞。
由于细胞的增殖和浸润，可诱发迟发型变态反应。
接触过敏性皮炎（CHS）就属于第Ⅳ型超敏反应毒理学一般将动物试验按染毒期限分成4个范畴:急性/亚急性/亚慢性和慢性毒性试验急性毒性试验:24小时内一次或多次染毒亚急性毒性试验:1个月或短于1个月的重复染毒试验亚慢性毒性试验:1个月至3个月的重复毒性染毒慢性毒性试验:3个月以上的重复染毒毒理学按内容可归纳为三个主要研究领域①描述毒理学②机制毒理学③管理毒理学毒理学实验,根据所采用的方法不同可分为四种,即1)体内试验2)体外试验3)人体观察4)流行病学研究毒理学体内试验:优点：易于控制暴露条件、能测定多种效应、能评价宿主持征的作用(如：性别、年龄、遗传特征等和其他调控因素饮食等)、能评价机制缺点：动物暴露与人暴露相关的不确定性、受控的饲养条件与人的实际情况不一致、暴露的浓度和时间的模式显著地不同于人群的暴露毒理学体外试验 :优点：影响因素少，易于控制、可进行某些深入的研究(如：机制，代谢)、人力物力花费较少缺点：不能全面反映毒作用，不能作为毒性评价和危险性评价的最后依据、难以观察慢性毒作用毒性机制:毒性机制涉及多个层次和步骤：毒物从接触部位进入血液循环→毒物从血液循环进入靶部位→增毒与解毒作用→毒物引起的靶分子结构改变或功能紊乱超过修复能力或修复本身障碍时，即产生毒性效应。
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遗传毒性类型
基因突变 染色体畸变 染色体数目变异 DNA损伤
染色体畸变涉及到的遗传毒物：断裂剂
• 拟紫外线断裂
只能诱发DNA单链断裂 单链断裂 只能诱发 拟紫外线断裂剂的作用结果必须经过S期之后 拟紫外线断裂剂的作用结果必须经过 期之后 才现出来，所以又称为S期依赖断裂剂 才现出来，所以又称为 期依赖断裂剂 期或S期之前很短的时间 在S期或 期之前很短的时间 期或 内发生染色单体断裂
证据有限 －
判断化合物是否有致突变性的标准
• 阳性：在检出任一遗传学终点的生物学试验中 阳性： 呈现阳性反应的物质 • 阴性：需检测五种遗传学终点的一系列试验中 阴性： 均为阴性 DNA完整性改变 完整性改变 DNA重排或交换 重排或交换 DNA碱基序列改变 碱基序列改变 染色体完整性改变 染色体分离改变 确定对人具有致突变性还需做流行病学调查
de Vries Muller Averbach &Robson Russed Guttanac h
遗传毒物与遗传毒性
定义 遗传毒性的类型 代表性遗传毒物 遗传毒性的后果
遗传毒物
• 遗传毒物 遗传毒物(genotoxic agent or genotoxicant) 致突变物对生物体的起始作用点是遗传物质, 致突变物对生物体的起始作用点是遗传物质 故也称为遗传毒物 • 遗传毒性 遗传毒性(genetic toxicity or genotoxicity) 遗传毒物引起生物细胞基因组分子结构特异 改变的有害效应称为遗传毒性也称为基因毒 性
• 大加合物 代表物：多环芳烃、生物毒素、黄曲霉毒素B和 代表物：多环芳烃、生物毒素、黄曲霉毒素 和 芳香胺类 的立体构象发生明显变化， 后 果：DNA的立体构象发生明显变化，阻断受 的立体构象发生明显变化 损部位DNA的半保留复制和转录。 的半保留复制和转录。 损部位 的半保留复制和转录 • 小加合物 代表物：烷化剂、 代表物：烷化剂、亚硝基化合物 的构象影响较小， 后 果：对DNA的构象影响较小，易导致碱基错 的构象影响较小 误配对。 误配对。
二、环境和人群的监测
环境因子的监测 据估计目前城市居民接触的化学物质有6万或 据估计目前城市居民接触的化学物质有 万或 7万种以上，随着工业的发展，每年又有上千种新 万种以上， 万种以上 随着工业的发展， 的化学物质进入人类社会。 的化学物质进入人类社会。用上述一系列方法结 合果蝇和哺乳动物细胞的点突变（见基因突变） 合果蝇和哺乳动物细胞的点突变（见基因突变） 测验可对某一种可疑物质的遗传危害做出判断。 测验可对某一种可疑物质的遗传危害做出判断。 职业病的防治 定期检查接触有毒害物质或放射性物质的工 作者的外周血、 粪便和精液等， 作者的外周血、尿、粪便和精液等，以便监测有 害物质的遗传毒理效应。 害物质的遗传毒理效应。通过这些工作可以探索 职业性癌症的病因，评价工业毒物的遗传危害， 职业性癌症的病因，评价工业毒物的遗传危害， 为制定工业毒物的最高允许浓度提供依据。 为制定工业毒物的最高允许浓度提供依据。
良性 肿瘤
恶性 转化
细胞 衰老
分化的 胚胎细 胞受损
未分化 的胚胎 细胞
显性 致死
隐性 致死
存活 突变
动脉 硬化
未知 疾病
癌 变
老 化
出生缺陷 流产/ (流产/死 胎) 癌变
出生缺陷 (功能或 结构畸形) 结构畸形)
流产 死产
出生缺陷 基因负荷 先天性疾病
检测方法
早期检测方法 以基因突变为指标的检测法 以染色体为指标的方法
在相对恒定的培养条件下,每 个细胞出现的姐妹染色单体互换 (SCE)次数也是相对恒定的，当培 养物中再添加诱变剂,就可以看到 SCE显著增加。用细胞中的 SCE 率来检测环境诱变剂，是一个简 单、快速、灵敏的方法。该法可 以应用离体培养的细胞为材料， 也可应用活体细胞为材料，在离 体检验中可以模拟体内情况先用 微粒体酶活化系统活化待检物以 进一步提高检测的可靠性。
• 拟放射断裂剂
双链断裂剂,能在细胞周期任一 ①可诱发DNA双链断裂剂 能在细胞周期任一 可诱发 双链断裂剂 时期发生作用 不需经过S期的复制即可在中期相观察到 ②不需经过 期的复制即可在中期相观察到 染色体结构改变，故又称S期不依赖断裂剂 染色体结构改变，故又称 期不依赖断裂剂
DNA损伤中的遗传毒物 损伤中的遗传毒物
以染色体为指标的方法
除用经典的染色体畸变分析方法外， 近年还发展了下列方法：①微核测试法， 以骨髓细胞或外周血淋巴细胞中微核的数 量变化为指标的测试方法。各类染色体畸 变中除易位、倒位或互换外一般常伴有无 着丝粒断片的产生，这种断片在间期细胞 的细胞质中呈现为一种圆形或椭圆形的结 构──微核。因此微核出现的数目可作为染 色体畸变的指标 。
以染色体为指标的方法
②姐妹染色单体互换测试法，在处于增殖状 态的细胞培养物中添加5-溴脱氧尿嘧啶核苷 (BrdU),BrdU在细胞分裂的DNA合成期(S期)的 DNA半保留复制过程中掺入到新合成的 DNA子 链中，在BrdU持续存在两个细胞周期的情况下 用吉姆萨染料对进入有丝分裂期 M期的细胞进 行染色。由于在两个姐妹染色单体的一个单体 中 BrdU掺入了一个DNA单链，而在另一个单体 中则掺入了两个单链，因此两个单体间的染色 便出现了色差。如果两个染色单体呈现对应的 染色不连续部分,则说明姐妹染色单体间发生了 互换。
概述 定义
或称遗传毒理学，用遗传学方 法研究环境因子对生殖细胞或体细 胞的遗传物质的损伤及其毒理效应 的遗传学分支学科。
概述
毒理遗传学
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环境因素造成的遗传毒理 Content design, 10 years experience 效应包括三个方面：1.突变形 成 2.癌形成 3.致畸效应,简称 为毒理遗传的三致效应。
嵌合剂
原黄素
丫啶橙
代表物：丫啶橙、 代表物：丫啶橙、原黄素等丫啶类染料分子 以静电吸附形式嵌入DNA单链的碱基之 方 式：以静电吸附形式嵌入 单链的碱基之 间或DNA双螺旋结构的相邻核苷酸之间 间或 双螺旋结构的相邻核苷酸之间 后 果：移码突变
染料分子
插入一个碱基
遗传毒性的后果
DNA损伤 DNA损伤 修复的效率 体细胞突变 生殖细胞突变
三、遗传危害的评价
危害识别 剂量—反应评定 剂量 反应评定 暴露评定 遗传危险度评定过程中的最后一步是遗传 危险度特征描述
Thank you!
发展简史
年份 事件 作者
1901 发现 射线可以改变生殖细 发现X射线可以改变生殖细 胞的遗传物质 1927 用X射线照射发现可以引起 射线照射发现可以引起 果蝇基因突变 1943 发现芥子气可诱发果蝇基因 和染色体畸变 1951 用X射线可诱发小鼠突变 射线可诱发小鼠突变 1966 化学物可诱发小鼠突变 1969 成立国际环境诱变剂学会
致突变、致畸、 致突变、致畸、致癌物质的检测方法
现在一般都采用细菌或离体培养的哺乳 动物和人类体细胞为测试对象，主要的方 法有： 以基因突变为指标的检测法 以染色体为指标的方法 DNA损伤修复的检测 离体培养细胞恶性转化试验等
以基因突变为指标的检测法
在许多检测方法中以艾姆斯测验最有效。它 用鼠伤寒沙门氏菌的组氨酸缺陷型（不能在没有 组氨酸的培养基上生长的突变型）菌株为测试对 象，如果菌株用某待测化学物质处理后能在没有 组氨酸的培养基上形成菌落，就说明发生了回复 突变。 根据菌落出现的数目就可以估算出该物质 诱变能力的强弱。应用哺乳动物肝脏微粒体酶系 (S9)作为活化系统，使待测物质先行活化，用这 一模拟活体内代谢状况的措施进一步提高了检测 的准确性。
遗传毒理效应
环境因素诱发生殖细胞的基因突变（点突变）和
突变形成
染色体畸变，从而造成子代遗传性疾病发生频率 的增加 环境因素诱发体细胞基因突变或在亲体细胞突变，引起的体细胞 恶性转化为癌细胞的作用
致畸效应
环境因素作用于发育中的胚胎细胞干扰了基因的正 常作用，从而影响到胚胎细胞分化和器官系统的发 育而导致畸胎的发生，也包括环境因素诱发亲代生 殖细胞的基因突变或染色体畸变引起畸胎的作用
药物的临床过渡
一种新的药物在临床应用前除了作一般毒理学的 检测外，常需作遗传毒理的检测以便为安全用药提供 依据。
一些国家新药遗传毒性试验的项目
日本 欧共体
试验项目
加拿大
中国
微生物回复突变试验 哺乳动物培养细胞染 色体畸变试验 啮齿动物微核试验 体外真核细胞基因突 变试验
+ + + +
+ + + -
小结
艾姆斯测验简便、 灵敏、快速、经济， 但测试对象是，只宜 对许多种类的化学物 的诱变效应做初步筛 选。
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微核法简便易行，但只限于作为染色体畸
变的辅助指标。
SCE 法灵敏度比常规染色体畸变分析高 出成百倍，简便易行，有稳定的自发互换频 率为对照，因而比较客观。
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但对电离辐射 的敏感性却不如染 色体畸变率的检测， 因此仍需同染色体 畸变分析结合应用。
毒理遗传学
Toxicogenetics
Contents
概述 遗传毒物 检测方法 应用
概述
遗传学按研究范畴分类： 遗传学按研究范畴分类： 发生遗传学 (Developmental genetics) 行为遗传学 ( Behavioral genetics) 免疫遗传学 (Immunogenetics) 药物遗传学 (Pharmacogenetics) 毒理遗传学 (Toxicogenetics) 辐射遗传学 (Radiation genetics) 肿瘤遗传学 (Cancer genetics) 医学遗传学 (Medical genetics) 血型遗传学 (Blood group genetics) 生化遗传学 (Biochemical genetics)