外源化学物致突变作用脑图思维导图

U252145240

2023-12-03

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外源化学物

突变作用

化学反应

定义，类型，致突变化学物等相关内容讲解

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思维导图大纲

定义

外源化学物导致的遗传物质、染色体、DNA等发生突变或畸变

能引起突变的物质叫致突变物

直接致突变物

不需要代谢活化就能引起生物体突变

间接致突变物

本身不具有致突变活性，必须经过代谢活化后才具有致突性

类型

基因突变

分子水平：碱基替换、缺失、插入、基因重排等

碱基置换

指DNA多核苷酸链上某个碱基被另一种碱基取代，导致DNA碱基序列的异常

转换

原来的嘌呤被另一种嘌呤置换或原来的嘧啶被另一种嘧啶置换

颠换

原来的嘌呤被嘧啶置换或原来的嘧啶被嘌呤置换，则称之为颠换

（突变）

同义突变（synonymous mutation)

因密码子具有简并性，当单个碱基被置换后，密码子影响蛋白质功能所编码的是同一种氨基酸，表型不改变

错义突变（missense mutation）

DNA分子中的碱基被置换’性状攻多不明星后形成新的密码子，导致所编码的氨基酸种类发生改变

中性突变

不影响蛋白质功能性状

渗漏突变

表现型介于野生型和突变型间

致死突变

严重影响蛋白质的功能

无义突变（nonsense mutation）

由于某个碱汤漏~：表现型基的改变使编码某种氨基酸的密码子变为终止密码子，从而使肽链合成提前终止

链终止突变

过早终止

延长突变

产生过长肽链

移码突变

在DNA碱基序列中，插入或缺失一个或几个碱基（除了3或3的倍数），于是按三联密码连续阅读的规则，该部位以后的密码子组成全部改变，指导合成居白质功能的多肽链也全部发生改变

致死性突变

基因产物有明显的改变，移码突变较易成为致死性突变

非致死性突变

密码子插入或缺失

基因突变中，如果减少或增加的碱基对刚好是3，则称为密码子的缺失防锵、氨基醉的或插入。基因产物肽链中减少或增加一个氨基酸，其后果与碱基置换相似，与移码突变不一样

染色体畸变

染色体型畸变

染色体断裂时，当断端不发生重接或虽重接而不在原处，即可出现染色体结构异常。染色体型畸变涉及两条染色单体

①缺失

一个染色体发生一次或多次断裂而不重接，染色体片段丢失

②插入

染色体的断裂处插入了其他部位的片段

③重复

在一套染色体里，一个染色体片段出现不止一次

④倒位

一个染色体片段倒180°再重接，如颠倒的片段包括着丝点，称为臂间倒位，如不包括着丝点则称为臂内倒位

⑤易位

从某个染色体断下的片段连接到另一个染色体上

⑥环状染色体

染色体两臂各发生一次断裂，重接形成环状结构

双着丝粒染色体

两个染色体断裂后，两个有着丝点的节段重接

染色单体型畸变

染色单体型畸变的类型与染色体型畸变基本相似，但仅涉及一条染色单体

稳定性畸变

非稳定性畸变

基因组突变

基因组中染色体数目的改变，也称为染色体数目畸变

整倍性畸变

指染色体数目以染色体组为单位的增减，如单倍体、三倍体和四倍体，凡染色体组数目超过2的统称为多倍体

非整倍性畸变

指增加或减少一条或几条染色体，染色体的增加或减少不是染色体组的整倍数

DNA损伤的修复

直接修复

光复活修复

是一种酶促的简单特异的修复过程，是复制前的DNA修复机制。光复活是、种依赖光的过程，在光裂合酶作用下可修复紫外线诱发的嘧噬二聚体，使其在原位上恢复为单体光复活修复广泛存在于生物体内，包括原核生物和真核生物。

烷基转移酶修复

一些烷化剂能使鸟嘌呤的6位氧烷化，引起碱基错配。0°烷基鸟嘌吟DNA 烷基转移酶是广泛存在的一种烷基转移酶，主要修复DNA烷化损伤

碱基切除修复（AP位点）

由DNA糖基酶作用于受损的DNA，识别异常的碱基，切断碱基与脱氧核糖的连接，使受损的就基脱落，留下一个无嘌呤或无嘧啶位点。无碱基核酸内切酶将DNA链切断，由聚合酶及连接酶作完成修复过程

核苷酸切除修复

核苷酸切除修复系统可使细胞从DNA上移除较大的损伤。核苷酸切除修复是系列连续的鼻反应过程

①损伤识别

②损伤两侧切开损伤链

③切除寡聚核苷酸

④修复合成填补产生的缺口

⑤DNA连接酶封闭

DNA损伤修复的一般特点

①DNA损伤不仅可因体源性居素所的，也可因的和性因者所致

②不同类型DNA损伤通过不同的DNA修复途径修复

③不同八章外源化学物致突变作用

④DNA损伤修复机制有些是基本的，有些是可诱导的

⑤DNA损伤倾复比能存正物种和个体差异

双链断裂修复

DNA 双链断裂严重威胁细胞存活。未修复的双链断裂可以启动DNA损伤反应系统

同源重组

可以从同源双螺旋中重新获得因双螺旋断裂而丢失的信息

非同源末端连接

高等真核细胞中双链断裂修复的主导机制，它与同源重组修复最大的差异在于完全不需要任何模板

交联修复

当细胞内发生DNA链内交联，会造成双链的断裂，机体主要启动无误交联修复机制进行修复，还存在另一种次要的易误交联修复机制

致突变化学物及其作用机制

以DNA为靶的直接诱变作用

碱基烷化

硫酸二甲酯、甲基硝酸乙酯、乙基黄酸乙酯、氮芥和硫芥等是常见的烷化剂。您化剂对DNA和蛋白质具有强烈烷化作用，提供甲基或乙基等烷基与DNA共价结合

烷化剂所致DN链上的碱基发生烷化表现为错配

最常发生烷化作用的是鸟嘌呤的N-7位

其次是0-6位

腺嘌吟的N-1、N-3和N-7也易烷化

碱基类似物取代

有些化学物的结构与碱基非常相似,称碱基类似物。它们能在DNA复制时与正常的碱基竞争，取代其位置，并与互补链上的碱基配对，常常引起碱基替代突变

5-溴脱氧尿嘧啶取代胸腺嘧啶

2-氨基嘌呤取代鸟嘌呤

碱基结构破坏

有些化学物可对碱基产生氧化作用，从而破坏碱基的结构，有时还可引起链断裂

平面大分子嵌入DNA链

有些大分子能嵌人DNA单链的碱基之间或 DNA双螺旋结构的相邻多核苷酸链之间，称为嵌入剂

二聚体形成

一些化学物和紫外线作用于机体或细胞后，DNA同一条链上的两个相邻的嗦啶核酸会发生共价连接，形成嘧啶二聚体

DNA加合物形成

许多化学物或其活化产物是亲电子剂，易与核酸等生物大分子中的亲核基团发生共价结合，形成加合物

DNA-蛋白质交联分子形成

许多致突变物如烷化剂、苯并（a）芘、砷化合物、醛类化合物、铬、镍等能够引起DNA和蛋白质的共价结合，形成稳定的DNA-蛋白质交联物而造成突变

不以DNA为靶的间接诱变作用

干扰细胞分裂过程

染色体数目改变主要涉及细胞分裂过程的改变，一些化学物作用于纺锤体、中心粒或其他核内细胞器，从而干扰细胞分裂过程

如秋水仙碱、长春碱可与微管蛋白二聚体结合，影响纺锤体正常功能，导致细胞分裂异常

某些化学物、药物和铅、锌、汞、砷等金属可以与微管上的基结合，使细胞分裂部分抑制，造成非整倍体

对DNA合成和复制相关酶的影响

对DNA合成和修复有关酶系统的作用可间接损伤DNA,诱发基因突变或染色体畸变

DNA 修复抑制

一些抑制 DNA 修复功能的化合物，如咖啡因、吖啶黄素、普鲁卡因、铍和锰等，可作用于酶促防错修复系统而诱发突变

致突变作用的危害

体细胞突变后果

体细胞突变会引起肿瘤、致畸、老化、动脉粥样硬化等，其中最受关注的是突变致癌问题

生殖细胞突变后果

如果突变发生在生殖细胞，无论其发生在任何阶段，都可能会对后代产生影响，其后果可分为致死性和非致死性两种

显性致死

突变的精子不能受精，或合子在着床前死亡或着床后的早期胚胎死亡，对基因库不会产生影响

隐性致死

要谷子蛋半合子才能出现死亡效应。如果生殖细胞突变为非致死性，则可能出现显性或隐性遗传病，包括先天性畸形。显性存活突变不会引起胚胎死亡，遗传缺陷可在子一代表现出来，即为显性遗传病

致突变试验

遗传学终点类型

基因突变

染色体畸变

染色体组畸变

DNA原始损伤

配套原则

中心原则

遗传学终点的齐全，即检测试强中加包合全部，4种遗传学终点

具体原则

所选试验应包括4种类型的造传学经点配套诚驱应包括多种进化程度不同的物种体内实验与体外实验配合，综合考虑配套实验应包括生殖细胞加体细胞

常用的遗传毒理学实验

细菌回复突变实验

以细菌为指示生物的检测是基因突变检测中最为常用的方法。细菌具有遗传背景清楚、生长快速等特点，从而成为基因突变检测的优良指示生物。

染色体畸变实验

又称为细胞遗传学实验(cyt genetic assay），是利用显微技术直接观察细胞中期染色体损伤的方法

常用的细胞有中国仓鼠卵巢细胞、中国仓鼠肺细胞和外周血淋巴细胞等

微核实验

在有丝分裂过程中，染色体片段，或者完整染色体在分裂末期未被分配到子细胞的细胞核中,从而形成的由生物膜包被的圆形或椭圆形结构，被称为微核

通过对双核细胞里面的微核进行分析可以更为准确地评估受试物导致染色体损伤和非整倍性的程度

姐妹染色体交换实验

姐妹染色单体是在细胞分裂间期由同一条染色体复制形成的、联系在一个着丝粒上面的染色单体

显性致死实验

是一种用来检测生殖细胞突变和体内实验。引起显性致死的突变并不引起配子功能的异常，但是会导致受精卵或者胚胎的死亡

主要表现

受精卵着床前丢失或着床后胚胎早期死亡

主要原因

染色体损伤的结果

彗星实验（单细胞凝胶电泳实验）

是一种常用的检测DNA单、双链断裂和碱性不稳定位点的方法。与微核实验相同，彗星实验也可以检测体外培养细胞或者从动物体内直接分离出来的细胞

遗传学重点：DNA完整性改变

形成的DNA单、双链断裂和碱性不稳定位点会引起DNA迁移速率增加，从而形成彗尾状结构

影响

基因突变对生物的影响

突变基因的表达变化：表型异常、个体发育异常等

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