第六单元 外来化合物致突变作用及其评价

　　第一节 诱发突变的类型

　　一、基因突变

　　基因突变即遗传物质在分子水平上的改变，有碱基置换、移码和大段损伤。

　　(一) 碱基置换

　　碱基置换是某一碱基配对性能改变或脱落而引起的突变。此时首先在DNA复制时会使互补链的相应位点配上一个错误的碱基，即发生错误配对。这一错误配上的碱基在下一次DNA复制时却能按正常规律配对，于是一对错误的碱基置换了原来的碱基对，亦即最终产生碱基对置换或简称碱基置换。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，都称为转换;原来的的嘌呤被任一种嘧啶置换，或与此相反，原来的嘧啶被任一种嘌呤置换，都称为颠换。无论是转换还是颠换都只涉及一对碱基，是名符其实的点突变，其结果可造成一个三联体密码子的改变;此时可能出现同义密码、错义密码或终止密码。由于错义密码所编码的氨基酸不同，于是基因表达产物的蛋白质有可能受到某种影响，终止密码可使所编码的蛋白质肽链缩短。

　　(二) 移码

　　移码是DNA中增加或减少了一对或几对不等于3的倍数的碱基对所造成的突变。由于碱基序列所形成的一系列三联体密码子相互间并无标点符号，于是从受损位点开始密码子的阅读框架完全改变，故称移码。其结果是从原始损伤的密码子开始一直到信息末端的氨基酸序列完全改变;也可能使读码框架改变其中某一点形成无义密码，于是产生一个无功能的肽链片段，移码较易成为致死性突变。

　　(三) 大段损伤

　　大段损伤是DNA链大段缺失或插入。这种损伤有时可跨越两个或数个基因，涉及数以千计的核苷酸。 缺失的片段远远小于光学显微镜可观察到的染色体缺失，故称小缺失。它往往是DNA断裂的结果，有时在减数分裂过程中发生错误联合和不等交换也可造成小缺失。小缺失通常可引起突变。

　　小缺失游离出来的DNA片段可整合到另一染色体某一位置而形成插入。每次整合都可发生突变。小缺失的片段也可倒转后仍插入原来位置而造成基因重排。

　　二、染色体畸变

　　染色体畸变包括染色体结构异常和数目异常。

　　(一) 染色体结构异常

　　染色体结构异常是染色体或染色体单体受损而发生断裂，且断端不发生重接或虽重接却不在原处。能使染色体或染色单体发生断裂的物质称为断裂剂，这种作用的发生及其过程称为断裂作用。断裂作用的关键是诱发DNA链断裂。大多数化学断裂剂像紫外线一样，只能诱发DNA单链断裂，故称为拟紫外线断裂剂。这种断裂需要经过S期的复制，才能在中期相细胞出现染色单体型畸变。少数化学断裂剂与电离辐射一样，可诱发DNA双链断裂，故称为拟放射性断裂剂。所以如在S期已发生复制之后或G2期发生作用，在中期相呈现染色单体型畸变，而在G0期和G1期作用，则经S期复制，就会在中期相呈染色体型畸变。由于拟放射性断裂剂能在细胞周期任一时期发生作用,并在立即到来的中期相观察到染色体结构改变，故称S期不依赖断裂剂。

　　在任何情况下见到的染色单体型畸变都将在下一次细胞分裂时衍生为染色体型畸变。

　　1.染色体畸变 是染色体中两条染色单体同一位点受损后所产生的结构异常，可分为下列类型：

　　(1) 裂隙和断裂：都是指染色体上狭窄的非染色带。过去以带宽超过染色单体宽度为断裂，不超过者为裂隙。此种线状连接多排列成直线或圆滑弧形。无线状连接者为断裂，保持线状连接者为裂隙。一般认为裂隙属于非染色质损伤。裂隙一向不计入畸变范围。

　　(2) 无着丝粒断片和缺失：一个染色体发生一次或多次断裂而不重接，并且这些已断裂的节段远远分开，就会出现一个或多个无着丝粒断片和一个缺失了部分染色质并带有着丝粒的异常染色体，后者称为带着丝粒断片。常将无着丝粒断片简称为断片，在下一次细胞分裂时断片因无着丝粒，故不能进入分裂的核中而滞留在细胞质中，称为微核。如断片很小，小于染色单体宽度，则称为微小体。

　　(3) 环状染色体：染色体两臂各发生一次断裂，其带有着丝粒的节段的两断端连接形成一个环时，称为环状染色体;如果是一条较长的无着丝粒断片的两端连接，就形成无着丝粒环。

　　(4) 倒位：当某一染色体发生两次断裂后，其中间节段倒转180°再重接，称为倒位。

　　(5) 插入和重复：当一个染色体发生三处断裂，带有两断端的断片插入到另一臂的断裂处或另一染色体的断裂处重接起来，称为插入。如此时有缺失的染色体和有插入的染色体是同源染色体，且分别有一处断裂发生于同一位点，则插入将使该染色体连续出现两段完全相同的节段，此时称为重复。

　　(6) 易位：从某个染色体断下的节段接到另一染色体上称为易位。

　　2.染色体单体畸变 指某一位点的损伤只涉及姐妹染色单体中的一条。

　　(1) 染色单体裂隙、断裂和缺失：含义与染色体型畸变的裂隙、断裂和缺失基本相同，不同的是染色体中一条染色单体的结构改变。染色单体断片在下一次细胞分裂中也可滞留于细胞质而成为微核。

　　(2) 染色单体交换：是两条或多条染色单体断裂后变位重接的结果。在同一染色体内的染色单体交换称为内换，在不同染色体之间的染色单体交换称为互换。

　　(3) 姐妹染色单体交换(sister chromatid exchange, SCE)：当使用差示染色法时，可见到染色体的两条姐妹染色单体染色一深一浅。如某一染色体在姐妹染色单体间发生同源节段的内换，就会使两条姐妹染色单体都出现深浅相同的染色，但同源节段仍然是一深一浅。这种现象称为SCE。1978年ISCN(人类细胞遗传学命名国际体制)将SCE列入染色单体型畸变的范围，但其发生机理目前倾向于与染色单体断裂无关。

　　(二) 染色体数目异常

　　各种生物都有其固定的染色体数目和核型。以动物正常体细胞染色体数目2n为标准，染色体数目异常可能表现为整倍性畸变和非整倍性畸变。整倍性畸变可能出现单倍体、三倍体或四倍体。超过二倍体的整倍性畸变也统称为多倍体。非整倍性畸变系指比二倍体多或少一条或多条染色体。例如：缺体是指缺少一对同源染色体，单体或三体系指某一对同源染色体相应地少或多一个，四体则指其比同源染色体多一对;于是在染色体数目上相应为2n-2、2n-1，2n+1和2n+2。