【正文】 第七章 外源化學(xué)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(zhǎng)的自然選擇和生物進(jìn)化過(guò)程中，以相對(duì)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(gè)過(guò)程就是遺傳。 ? 遺傳是保持其種族特性的根本。 這種長(zhǎng)期保存遺傳性狀相對(duì)穩(wěn)定的能力，與遺傳物質(zhì) DNA的特殊結(jié)構(gòu)及其精確的復(fù)制與修復(fù)方式密不可分。 一、基本概念 ? 變異 (variation)： 遺傳的穩(wěn)定是相對(duì)的 ? 一方面生物的遺傳物質(zhì)在自我復(fù)制過(guò)程中可能發(fā)生改變； ? 另一方面生物個(gè)體發(fā)育在受到復(fù)雜的內(nèi)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(gè)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(lái)源 。從現(xiàn)代基因論的觀點(diǎn)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(zhì)發(fā)生的突然的、根本的、可遺傳的變化。 ? 因?yàn)檫@種變化起源于基因和染色體，所以突變實(shí)際上是 遺傳物質(zhì)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(xué)因子引起細(xì)胞核中的遺傳物質(zhì)發(fā)生改變的能力，而且這種改變可隨同細(xì)胞分裂過(guò)程而傳遞。簡(jiǎn)單的說(shuō) ， ? 突變的發(fā)生及其過(guò)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(zhì)，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(zhì)發(fā)生突變的能力，是精確的概念，在一個(gè)實(shí)驗(yàn)群體中突變率可定量檢測(cè)。 ? 遺傳毒性（ geic toxicity）： 指對(duì)基因組的損害能力，包括對(duì)基因組的毒作用引起的致突變性以及其他各種不同效應(yīng)。遺傳毒性的概念廣泛，包括致突變性，其效應(yīng)可能轉(zhuǎn)變固定為突變，也可能被修復(fù)。 ? 遺傳毒理學(xué) (geic toxicology)： 主要研究化學(xué)性和放射性物質(zhì)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(yīng) 。 ? 遺傳毒理學(xué)主要研究?jī)?nèi)容： ? 致突變作用及機(jī)制； ? 應(yīng)用檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)和探究致突變物； ? 提出評(píng)價(jià)致突變物健康危害的方法 。 一、基本概念 二、遺傳學(xué)基礎(chǔ) ? 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(jié)構(gòu) ， 具有精確復(fù)制和高度保真特性 ， 儲(chǔ)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(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu) ， 即每個(gè)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(zhì) 。 二、遺傳學(xué)基礎(chǔ) ? 2. 染色質(zhì)與染色體 ? 在分裂間期細(xì)胞核中 ， 光鏡下可見(jiàn)一種能被堿性染料著色的物質(zhì) ， 即 染色質(zhì) (chromatin)。 染色質(zhì)由 DNA、 蛋白 、 及少量的 RNA組成 ， 形似串珠狀的復(fù)合體 。 ? 在間期細(xì)胞核中 ， 一般沒(méi)有染色體結(jié)構(gòu) ， 只有在細(xì)胞分裂時(shí) ， 染色質(zhì)才螺旋化并折疊成 染色體 (chromosome)， 故染色質(zhì)與染色體的物質(zhì)組成是相同的 。 ? 將體細(xì)胞的全部染色體按大小形態(tài)等方式排列起來(lái)即構(gòu)成細(xì)胞的核型 。 每一個(gè)生物種屬的核型是固定的 。 二、遺傳學(xué)基礎(chǔ) ? 3. 體細(xì)胞和生殖細(xì)胞 ? 體細(xì)胞 (somatic cell)： 多數(shù)是二倍體 (diploid)細(xì)胞，含有兩組完全相同的染色體，其遺傳損傷不會(huì)傳遞給下一代。 ? 生殖細(xì)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(wú)論純合子還是雜合子，均出現(xiàn)表型異常。 ? 隱性突變?nèi)鐬榧兒献樱瑢⒊霈F(xiàn)表型異常，如為雜合子，則為表型正常的攜帶者。 二、遺傳學(xué)基礎(chǔ) ? 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(nèi)因，是表型形成的根據(jù)。 ? 表型： 指在發(fā)育過(guò)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(fù)雜的相互作用的結(jié)果。也就是說(shuō)基因型決定表型可能發(fā)育的范圍，會(huì)產(chǎn)生怎樣的表型取決于生長(zhǎng)發(fā)育所處的環(huán)境。 ? 環(huán)境因素對(duì)遺傳所起的作用必須通過(guò)基因型才能實(shí)現(xiàn)，外界環(huán)境是基因型轉(zhuǎn)變成具體表型的必要條件。 二、遺傳學(xué)基礎(chǔ) ? 5. 細(xì)胞周期、有絲分裂與減數(shù)分裂 ? 細(xì)胞周期： 指細(xì)胞一次分裂結(jié)束后開(kāi)始生長(zhǎng)，到下一次分裂終末所經(jīng)歷的過(guò)程。 ? 細(xì)胞周期分為四個(gè)時(shí)期： ? G1期是細(xì)胞進(jìn)行急劇合成的時(shí)期 ? S期完成 DNA復(fù)制 ? G2期為有絲分裂做準(zhǔn)備 ? M期是有絲分裂期 ? 有絲分裂 (mitosis)： 指細(xì)胞核分裂的過(guò)程，一個(gè)細(xì)胞由此生成兩個(gè)子細(xì)胞，每個(gè)子細(xì)胞具有與親代細(xì)胞完全相同的染色體。 ? 有絲分裂中期染色體進(jìn)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(jié)構(gòu)方面的研究 。 ? 減數(shù)分裂 (meiosis)： 是一種特殊的有絲分裂，通過(guò)兩個(gè)細(xì)胞周期，細(xì)胞核分裂兩次，而染色體只復(fù)制一次，使染色體數(shù)目減少一半，成為單倍體。 二、遺傳學(xué)基礎(chǔ) The course of mitosis 第二節(jié) 化學(xué)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(diǎn)： 自發(fā)突變的發(fā)生過(guò)程長(zhǎng)，頻率極低 , 與物種的進(jìn)化有關(guān)。 ? 誘發(fā)突變 (induced mutation) ? 是指人為的造成突變 。它已被農(nóng)、林、牧、漁業(yè)和園藝學(xué)家利用來(lái)培育和選擇新種或良種。 ? 特點(diǎn)： 發(fā)生過(guò)程短，頻率高，既可被人類利用，也可能對(duì)人類產(chǎn)生危害。 突變的分類 ? 基因突變 (gene mutation)： 一個(gè)或幾個(gè) DNA 堿基對(duì)的改變。用光學(xué)顯微鏡觀察不到，必須通過(guò)生長(zhǎng)發(fā)育、生化、形態(tài)等表型改變來(lái)判斷。 ? 染色體畸變 (chromosome aberration)： 染色體的結(jié)構(gòu)及數(shù)目改變，可用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行觀察。 ? 染色體結(jié)構(gòu)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?yàn)榛蛲蛔兿拗圃谝粋€(gè)特定的部位，故稱為 點(diǎn)突變 (point mutation)。 ? 突變基因： 存在突變的基因 野生型基因： 沒(méi)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(duì)性能改變或脫落所致的突變 。 ? 當(dāng) DNA鏈上某一堿基由于致突變物作用而脫落或其配對(duì)性能發(fā)生改變 ， 在 DNA復(fù)制過(guò)程中該 DNA互補(bǔ)鏈上的相應(yīng)位點(diǎn)配上一個(gè)錯(cuò)誤的堿基 ， 即 錯(cuò)誤配對(duì) (mispairing)。 這一錯(cuò)誤配對(duì)的堿基在下一次 DNA復(fù)制時(shí) ， 按正常規(guī)律配對(duì) ， 于是原來(lái)的堿基對(duì)被錯(cuò)誤堿基對(duì)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