致突变作用

v 受 试 物 如 不 溶 于 水 ， 可 用 二 甲 基 亚 砜 （DMSO）或乙醇作溶剂，DMSO用量每皿不 超过0.5ml，乙醇不超过0.1ml。
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v 对照组
v 用溶媒作阴性对照，已知致突变原作阳性对照。 v 对需使用间接诱变物作对照时，应注意平行设
加S9与不加S9的对照，以证实其为间接诱变物。
z 本身不引起突变，必须在体内经过代谢活化 后才具有致突变作用的外源化合物，则称为 间接致突变物(indirect mutagen)。
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突变的不良后果
突变的不良后果
体细胞突变
生殖细胞突变
癌致 变畸
配
自先
衰
子死发天
老
死胎流畸
亡
产形
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药物致突变作用的检测方法
z 用短期致突变试验来预测化学物质潜在致癌性 的设想，自70年代以来逐步得到证实，并为世 界所公认。据不完全统计，70年代发展和建立 起来的短期致突变方法多达100多种，但均各有 优缺点，需要不同检测方法的互相补充和引证。
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z 优点： 1.可用来作为诱变指示物的微生物有噬菌体、
细菌和真菌等。 2.微生物具有繁殖快、个体数量多、容易观察
检出等特点，而且方法较为敏感、检出率较高、 试验周期短、费用也较低。
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缺点：
1.微生物是单细胞生物，与哺乳动物及人类有 较大的差别，例如核结构不同、DNA裸露而且 数量少、分子小、对化学诱变原不能进行代谢 活化或降解以及缺乏免疫系统等。
v 同法滴加四环素溶液，可鉴定PAQ1质粒。
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⑤ 自发回变数测定：受试菌株在保存或培养 过程中，能产生自发回变。
v 不 同 菌 株 的 自 发 回 变 数 有 一 定 范 围， T A97( 9 0 ~ 1 8 0 ) 、 T A98( 1 5 ~ 6 0 ) 、 TA100(75~200)、TA102 (240~360)。
广义地包括基因突变和染色体畸变。
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致突变作用的类型
v 基因突变（gene mutation） 外源化合物对遗传物质的影响仅涉及某一部分，
如三联密码中碱基对的改变或基因中密码的改变， 使基因的功能产物发生变化称为基因突变。
v 染色体畸变（chromosome aberration） 外源化合物对遗传物质的影响涉及到整个染色体，
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试验方法
（1）掺入法：将测试菌液0.1ml、测试样品0.1ml 和S9混合液0.5ml加入顶层琼脂中，充分混匀后迅速 倾入葡萄糖琼脂底层培养基平皿上。琼脂凝固后将 平皿放入37℃培养箱，2天后计数测试平皿和对照平 皿的菌落数。如菌落太小，可继续培养到72小时观 察结果。
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第六讲 致突变作用的研究 及其试验方法
遗传毒理学
1. 基本概念 2. 化学毒物致突变的类型 3. 突变作用的后果 4. 致突变作用的检测方法
基本概念
z 突变(mutation) 遗传结构本身的变化及其引起的变异称为突变，
突变实际上是遗传物质的一种可遗传的变异。
z 自发突变(spontaneous mutation) 由于自然界中诱变剂的作用或由于偶然的自制、
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致突变作用的类型
（2）颠换型突变（transversion）： ª 指DNA多核苷酸链上的碱基中，嘌呤取代嘧啶
或嘧啶取代嘌呤所引起的突变。结果也是多肽 链中一个氨基酸的变更。 ª 一些烷化剂如二乙基亚硝胺等可引起这种突变。
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基因突变(gene mutation)
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n 2.移码突变(frameshift mutation) ：
­ 染色体由成千上万个基因组成，它以一定的形 式和位置排列在染色体上。
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DNA与基因 5
染色体
6
突变作用
z 突变作用 (mutagenesis)
生物体遗传物质发生急剧的遗传学变化，导致 可遗传的表型变异，其表型变异为不可逆的，这 种现象称为突变作用。
突变作用可视为DNA结构在任一水平上受到破 坏，并由此造成了体细胞或生殖细胞中的遗传信 息的改变。
+ 15～60
+
+
+
+ 75～200
TA102
+
+
-
+ 240～360
野生型 -
-
-
-
注：①“+”表示需要；②“+”表示抑菌圈；③“+”表 示无修复能力；④“+”3表5 示具有R因子
剂量设计
v 决定受试物最高剂量的标准是药物对细菌的毒 性和溶解度。化药一般最大剂量可达５mg/皿， 中药可超过５mg/皿，最低剂量一般１µg/皿或 0.1µg/皿。受试物至少应有五种不同剂量。
染色体缺失及环状染色体的形成图
染色体插入和重复示意图
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染色体的臂间倒位
染色体相互易位示意图
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致突变物
z 凡能引起生物体发生突变的药物为药物致突 变物(drug mutagen)。
z 具有很高化学活性的外源化合物，其原形就 可引起生物体的突变，称为直接致突变物 (direct mutagen) 。
鼠伤寒沙门氏 菌野生型(his+)
正向突变 回复突变
组氨酸营养缺陷型 突变株(his-)
代谢活化系统 受试物
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推荐使用的菌株:TA97、TA98、TA100和TA102 四种标准菌株。 v TA97和TA98检测移码突变； v TA100检测碱基置换突变； v TA102检测碱基置换和移码突变。
z 选择短期致突变试验的原则：方法应简单、经 济、快速和易于重复，在一定允许范围内的假 阴性和假阳性，敏感性高，敏感谱广。
z 主要采用体外测试系统，再适当结合体内测试 系统的原则。
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一、微生物回复突变试验 (Ames试验) ：
由美国加州大学伯克利分校生化教授 Ames（1972）首创。
目前公认Ames试验作为筛选可能有致突变 作用的化学物，是一种可靠的方法。
2.有些受试物，在体外并不直接具有致突变性， 而在体内形成的代谢产物却具有致突变作用,就 会得出“假阴性”的结论。相反，某些在体外 实 验 中 可 引 起 微 生 物 发 生 突 变 作 用 的 受 试 物， 在体内经代谢后可失去其原有的致突变性，以 至出现“假阳性”的结果。
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原理：
v 利用组氨酸缺陷型的鼠伤寒沙门氏菌突变株为 测试指示菌，观察其在某受试物作用下回复突 变为野生型的一种测试方法。
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v T A 9 7 、 T A 9 8 和 T A 1 0 0 菌 株 均 有 切 除 修 复 突 变， 即ΔuvrB;
v 四种标准菌株均有深粗糙型突变, 即rfa突变; v 四种标准菌株均有R因子，对氨苄青霉素具有
抗药性; v TA102菌株还有PAQ1质粒，对四环素具有抗药
性。
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v △uvrB：紫外线抗性基因突变―细菌失去对 紫外线损伤的修复能力；
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④ R因子的鉴定：带有R因子的菌株具有抗氨 苄 青 霉 素 的 特 性 ， 据 此 以 鉴 别 R 因 子 之 存 在， TA102菌株含PAQ1质粒（含抗四环素因子）。 v 鉴定方法：在琼脂平皿上滴加氨苄青霉素溶液，
不含R因子的菌株在氨苄青霉素周围有一生长 抑制区，含R因子的菌株因具有抗氨苄青霉素 的作用，故无抑制区。
表现为染色体结构与数目的变化称为染色体畸变。
致突变作用的类型
一、基因突变(gene mutation)
n 1．点突变(point mutation)：即碱基取代型 突变。
（1）转换型突变（transition）：指DNA多 核苷酸链上的碱基中，嘌呤互相取代（鸟嘌 呤置换腺嘌呤或相反）或嘧啶互相取代（胞 嘧 啶 取 代 胸 腺 嘧 啶 或 相 反 ） 所 引 起 的 突 变。 DNA转录时可引起一个RNA密码子的改变， 在翻译时可使多肽链中的一个氨基酸发生变 更。如亚硝酸可引起这种突变。
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致突变作用的类型
二、染色体畸变(chromosome aberration)
v 1. 染色体数目的畸变：正常的生殖细胞染色体
为单倍体(haploid), 体细胞为双倍(diploid)。在突 变细胞中，染色体成整倍地发生变化，以致形 成三倍体(triploid)、 四倍体(tetroploid)…，二
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和体
复
重
ห้องสมุดไป่ตู้
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体 和
色
环 体染
点色点
体丝 染 丝
隙 裂 失片 小 着 状 着 位 位 入 射
裂 断 缺断 微 无 环 双 倒 易 插 辐
染色体畸变
(translocation) (inversion)
(minute body) (fragment) (deletion) (break) (gap)
n 指DNA多核苷酸链上碱基序列中丢失一个或 几 个 碱 基 ， 或 插 入 一 个 或 几 个 化 合 物 分 子， 结 果 使 突 变 位 点 以 下 的 碱 基 序 列 发 生 变 更， 以致使三联密码转录和翻译时，发生较多遗 传信息的改变。
n 多环芳香烃类、芳香胺类、嘧啶类化合物和 黄曲霉素B1等都能引起插入型移码突变。
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③ uvrB缺失的鉴定（紫外线敏感试验）uvrB 缺失，即切除修复系统缺失，此特性一般较稳定， 不易丢失。
v 鉴定方法：将受试菌液在琼脂平皿上划线。用 黑纸覆盖培养皿的一半，然后在紫外线灯下照 射，培养24小时。如果经紫外线照射部分无细 菌生长，而覆盖的一半有细菌生长，则说明对 紫外线敏感，亦即此菌株具有uvrB缺失的特 性。
v 染色体数目的改变会导致基因平衡的失调，可 能影响细胞的生存或造成形态及功能上的异常。 如21三体导致先天愚型(Down氏综合征)。