【正文】 第七章 外源化學物致突變作用 第一節(jié) 概 述 一、基本概念 ? 遺傳 (inheritance)： 生物物種在漫長的自然選擇和生物進化過程中，以相對穩(wěn)定的生命形式存在于自然界中，并能持續(xù)不斷的繁衍后代，這個過程就是遺傳。 ? 遺傳是保持其種族特性的根本。 這種長期保存遺傳性狀相對穩(wěn)定的能力，與遺傳物質 DNA的特殊結構及其精確的復制與修復方式密不可分。 一、基本概念 ? 變異 (variation)： 遺傳的穩(wěn)定是相對的 ? 一方面生物的遺傳物質在自我復制過程中可能發(fā)生改變； ? 另一方面生物個體發(fā)育在受到復雜的內外環(huán)境條件影響下，性狀的發(fā)育可能有所不同。于是在親子之間或子代個體之間出現(xiàn)不同程度的差異，這種差異稱為變異。 ? 變異是生物物種推陳出新的來源 。從現(xiàn)代基因論的觀點出發(fā)，只有起源于基因和染色體的變異才能遺傳。 ? 突變 (mutation)： 生物體遺傳物質發(fā)生的突然的、根本的、可遺傳的變化。 ? 因為這種變化起源于基因和染色體，所以突變實際上是 遺傳物質的一種可遺傳的變異 。 一、基本概念 ? 致突變作用 (mutagenesis) ： 外源因素特別是化學因子引起細胞核中的遺傳物質發(fā)生改變的能力，而且這種改變可隨同細胞分裂過程而傳遞。簡單的說 ， ? 突變的發(fā)生及其過程即為致突變作用； ? 突變 (mutation) 是致突變作用的后果。 ? 致突變物 (mutagen)： 指能夠引起突變的物質，又稱誘變劑。 一、基本概念 致突變性 “ ＜ ” 遺傳毒性 ? 致突變性（ mutagenicity）： 指引起遺傳物質發(fā)生突變的能力，是精確的概念，在一個實驗群體中突變率可定量檢測。 ? 遺傳毒性（ geic toxicity）： 指對基因組的損害能力，包括對基因組的毒作用引起的致突變性以及其他各種不同效應。遺傳毒性的概念廣泛，包括致突變性，其效應可能轉變固定為突變，也可能被修復。 ? 遺傳毒理學 (geic toxicology)： 主要研究化學性和放射性物質的致突變作用以及人類接觸致突變物可能引起的健康損傷效應 。 ? 遺傳毒理學主要研究內容： ? 致突變作用及機制； ? 應用檢測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)和探究致突變物； ? 提出評價致突變物健康危害的方法 。 一、基本概念 二、遺傳學基礎 ? 1. DNA與基因 ? DNA： 由脫氧核糖 、 磷酸及堿基組成 ， 其基本成分為四種核苷酸 ， 形成雙螺旋結構 ， 具有精確復制和高度保真特性 ， 儲存了所有的遺傳信息 。 ? 基因 (gene)： 是 DNA分子中最小的完整功能單位 。 基本作用是決定蛋白質的一級結構 ， 即每個基因決定一條多肽鏈或一種酶 。 基因是生物遺傳信息的攜帶者 。 ? 基因組 (genome)： 生物體的一套完整單體的遺傳物質 。 二、遺傳學基礎 ? 2. 染色質與染色體 ? 在分裂間期細胞核中 ， 光鏡下可見一種能被堿性染料著色的物質 ， 即 染色質 (chromatin)。 染色質由 DNA、 蛋白 、 及少量的 RNA組成 ， 形似串珠狀的復合體 。 ? 在間期細胞核中 ， 一般沒有染色體結構 ， 只有在細胞分裂時 ， 染色質才螺旋化并折疊成 染色體 (chromosome)， 故染色質與染色體的物質組成是相同的 。 ? 將體細胞的全部染色體按大小形態(tài)等方式排列起來即構成細胞的核型 。 每一個生物種屬的核型是固定的 。 二、遺傳學基礎 ? 3. 體細胞和生殖細胞 ? 體細胞 (somatic cell)： 多數(shù)是二倍體 (diploid)細胞，含有兩組完全相同的染色體，其遺傳損傷不會傳遞給下一代。 ? 生殖細胞 (gemcell)： 往往是單倍體，其染色體改變可以傳給下一代。 ? 顯性突變無論純合子還是雜合子，均出現(xiàn)表型異常。 ? 隱性突變如為純合子，將出現(xiàn)表型異常，如為雜合子，則為表型正常的攜帶者。 二、遺傳學基礎 ? 4. 基因型與表型 ? 基因型： 指控制生物性狀的基因組成，是生物體遺傳性狀發(fā)育的內因，是表型形成的根據(jù)。 ? 表型： 指在發(fā)育過程中由基因所控制的生物性狀的具體表現(xiàn)。表型是不同基因之間以及基因與環(huán)境之間復雜的相互作用的結果。也就是說基因型決定表型可能發(fā)育的范圍，會產生怎樣的表型取決于生長發(fā)育所處的環(huán)境。 ? 環(huán)境因素對遺傳所起的作用必須通過基因型才能實現(xiàn)，外界環(huán)境是基因型轉變成具體表型的必要條件。 二、遺傳學基礎 ? 5. 細胞周期、有絲分裂與減數(shù)分裂 ? 細胞周期： 指細胞一次分裂結束后開始生長，到下一次分裂終末所經歷的過程。 ? 細胞周期分為四個時期： ? G1期是細胞進行急劇合成的時期 ? S期完成 DNA復制 ? G2期為有絲分裂做準備 ? M期是有絲分裂期 ? 有絲分裂 (mitosis)： 指細胞核分裂的過程，一個細胞由此生成兩個子細胞，每個子細胞具有與親代細胞完全相同的染色體。 ? 有絲分裂中期染色體進一步濃縮成典型的形態(tài)，且分散排列在赤道面上， 中期很適合做染色體的形態(tài)和結構方面的研究 。 ? 減數(shù)分裂 (meiosis)： 是一種特殊的有絲分裂，通過兩個細胞周期，細胞核分裂兩次，而染色體只復制一次，使染色體數(shù)目減少一半，成為單倍體。 二、遺傳學基礎 The course of mitosis 第二節(jié) 化學物致突變的類型 突變的分類 ? 自發(fā)突變 (spontaneous mutation) ? 是由于普遍存在的未知因素作用下，在自然條件下發(fā)生的突變。 ? 特點： 自發(fā)突變的發(fā)生過程長，頻率極低 , 與物種的進化有關。 ? 誘發(fā)突變 (induced mutation) ? 是指人為的造成突變 。它已被農、林、牧、漁業(yè)和園藝學家利用來培育和選擇新種或良種。 ? 特點： 發(fā)生過程短，頻率高，既可被人類利用，也可能對人類產生危害。 突變的分類 ? 基因突變 (gene mutation)： 一個或幾個 DNA 堿基對的改變。用光學顯微鏡觀察不到，必須通過生長發(fā)育、生化、形態(tài)等表型改變來判斷。 ? 染色體畸變 (chromosome aberration)： 染色體的結構及數(shù)目改變，可用光學顯微鏡進行觀察。 ? 染色體結構改變 ? 染色體數(shù)目改變 一、基因突變 ? 基因突變： 指基因中 DNA序列的變化。因為基因突變限制在一個特定的部位，故稱為 點突變 (point mutation)。 ? 突變基因： 存在突變的基因 野生型基因： 沒有發(fā)生突變的基因 ? 基因突變可分為兩種類型： ? 堿基置換 (base substitution) ? 移碼突變 (frame shift mutation) 一、基因突變 ? (base substitution) ? 某一堿基配對性能改變或脫落所致的突變 。 ? 當 DNA鏈上某一堿基由于致突變物作用而脫落或其配對性能發(fā)生改變 ， 在 DNA復制過程中該 DNA互補鏈上的相應位點配上一個錯誤的堿基 ， 即 錯誤配對 (mispairing)。 這一錯誤配對的堿基在下一次 DNA復制時 ， 按正常規(guī)律配對 ， 于是原來的堿基對被錯誤堿基對所置換 ， 稱 堿基置換 。 A A C T G G C T T G A C C G A A C T G G C T T G A T C G T T G A C C G A A C T G G C A A C T G G C T T G A C C G T