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第七章 食品毒物的致突变作用 食品安全教研室 主要内容 第一节 基本概念 第二节 化学毒物致突变的类型 第三节 致突变作用机制和后果 第四节 机体对致突变作用的影响 第五节 观察化学毒物致突变作用 的基本方法 学习目的与要求 掌握有关突变和致突变试验中的一些基本概念，致突变的类型。 熟悉食品毒物致突变的机制和突变的不良后果。 了解机体对DNA损伤的直接修复、切除修复和错配修复以及重组修复和SOS修复的机理。 基本概念 遗传： 地球上的生物都能通过各种繁殖方式来保证其物种以相对稳定的生命形式和状态存在于自然界，这个过程是遗传。 变异: 在物种的亲子之间或子代个体之间出现的不同程度的差异。 基本概念 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。 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、 转录、修复时的碱基配对错误所产生的突变。 诱发突变(induced mutation) 人为造成或受某种化学、物理、生物等因素诱发产生的突变，简称诱变。 基本概念 致突变作用或诱变作用(mutagenesis) 广义概念是外来因素，特别是化学因子引起细胞核中的遗传物质发生改变的能力，而且此种改变可随同细胞分裂过程而传递。简单地说，突变的发生及其过程即为致突变作用。 化学诱变剂(chemical mutagen) 能引起致突变作用的化学物。有些化学物质具有很高的化学活性，其原型或其化学水解产物就可以引起生物体的突变，称为直接诱变剂(direct-acting mutagen)；有些化学物质其本身不能引起突变，必须在生物体内经过代谢活化才呈现致突变作用，称为间接诱变剂(indirect-acting mutagen)。 基本概念 本章所用的遗传毒性和致突变性两个术语既有联系又有区别。致突变性和致癌性都是精确的概念，在一个实验群体中的突变率和癌发生率可以定量检测。 遗传毒性是泛指对基因组的毒性，对基因组的毒作用可引起致突变性及其他各种不同的效应，如染色体畸变、噬菌体引起细菌死亡、DNA链断裂及细胞分裂抑制等。这些效应都可作为评价遗传毒性的终点。 遗传损伤的类型 根据DNA改变牵涉范围的大小，在遗传毒理学中可将遗传损伤分为三大类： 基因突变 染色体畸变 染色体数目改变（基因组突变） 基因突变 基因突变(gene mutation) 指在基因中DNA序列的改变。基因突变是分子水平的变化，在光学显微镜下无法看见，一般是以表型(如生长、生化、形态等)的改变为基础进行检测，也可通过核酸杂交技术、DNA单链构象多态分析(SSCP)及DNA测序等方法检测DNA序列的改变来确定。基因突变可分为以下几种基本的类型： 碱基置换 移码突变 整码突变 片断突变 基因突变 1．碱基置换(base—pair substitution)指DNA序列上的某个碱基被其他碱基所取代。碱基置换又可分为转换和颠换两种。 转换(transition)：指嘌呤与嘌呤碱基、嘧啶与嘧啶碱基之间的置换(包括G：C→A：T和A：T→G：C) 颠换(transvertion)：指嘌吟与嘧啶碱基之间的置换(包括G：C→T：A，G：C→C：G，A：T→C：G及A：T→T：A)。 基因突变 基因突变 转换和颠换发生后的后果取决于是否在蛋白质合成过程中引起编码氨基酸的错误。 错义突变(missense mutation) ：如果碱基置换导致了编码氨基酸信息的改变，在基因产物中，一个氨基酸被其它的氨基酸所取代，称为错义突变 。错义突变有可能使基因产物失活，也可能仅对基因产物的功能产生一定的影响或无影响，这取决于置换的氨基酸及其在蛋白质中的位置和作用。 基因突变 同义突变(samesense mutation) ：遗传密码子具有兼并性(degeneracy)，有时，虽然有碱基置换的发生，但密码子的意义可以没有改变，此时称为同义突变。 无义突变(nonsense mutation) ：如果碱基置换的结果使mRNA上的密码子由氨基酸编码密码子变成非编码的终止密码(UAG、UGA、UAA)，称为无义突变。无义突变可使蛋白质合成提前终止，导致基因产物不完全或无功能。 基因突变 2．移码突变 (frameshift mutation) 指改变从mRNA到蛋白质翻译过程中遗传密码子读码顺序的突变，通常涉及在基因中增加或缺失一个或两个碱基对。DNA链碱基排列及密码的阅读是连续的，在基因中一处发生移码突变，会使其以后的三联密码子都发生改变，有时还会出现终止密码