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致突變作用(mutagenesis) :污染物或其他環境因素引起生物體細胞遺傳信息發生突然改變的作用。這種變化的遺傳信息或遺傳物質在細胞分裂繁殖過程中能夠傳遞給子代細胞,使其具有新的遺傳特性。具有這種致突變作用的物質,稱為致突變物(或稱誘變劑)。

1名詞分類

生物細胞內的遺傳物質主要是染色體,它是一種複雜的核蛋白結構,主要成分是脫氧核糖核酸(DNA)。染色體上排列著成千上萬個基因,即染色體上佔有一定位置的遺傳單位。遺傳物質的變化,如涉及整個染色體,則表現為染色體結構或數目的改變,稱為染色體畸變(見環境污染與染色體畸變)。這種改變可用普通光學顯微鏡直接觀察。如只限於基因範圍,稱基因突變。這種突變屬於分子水平的變化,不能用普通光學顯微鏡直接觀察,要用其他方法加以鑒定。兩種類型突變僅有程度之分,而無本質差別。

2檢驗方法

確定一種受試物是否具有致突變作用,須通過致突變試驗,常用的致突變試驗有以下幾種:
染色體畸變分析是經典的遺傳學試驗方法,多用動物骨髓細胞和睾丸精原細胞進行試驗,可分別檢查體細胞和生殖細胞的突變,結果正確可靠,但試驗工作量較大。用外周血細胞經短期體外培養進行染色體分析,可以直接應用於人體,並可在人體或動物連續進行多次動態觀察。骨髓細胞微核檢驗,可以反映染色體經致突變物作用發生斷裂后出現的微核。由於微核易於辨認,故適用於致突變物的初步篩檢。其缺點為個體差異較大,且不夠靈敏。姊妹染色體單體互換分析,是在致突變物作用下組成一條染色體的兩個染色單體之間發生部分的互換,其出現頻率與染色體畸變率呈相關關係,操作簡便,反映亦較靈敏,近年來應用較多。
基因突變試驗可用微生物或哺乳動物細胞株進行。一般多將突變型微生物或哺乳動物突變型細胞株接觸受試物后,檢查其再次發生突變的情況。使用較為廣泛的是艾姆斯試驗。系利用突變型鼠傷寒沙門氏菌株(TA1535、TA1537、TA1538、TA98和 TA100五種)並加入哺乳動物肝微粒體進行體外試驗。這些菌株反應靈敏,可檢出用其他方法不能檢出的低劑量致突變物;且方法簡便快速,費用亦較低,故得到廣泛應用。但微生物的遺傳信息僅相當哺乳動物的1/6,數量較少,結構亦較簡單;哺乳動物具有較微生物完善複雜的DNA修復系統,遺傳物質突變后較易修復(見環境污染與DNA修復);微生物缺乏免疫機能,哺乳動物則具有較發達的免疫功能,故艾姆斯試驗結果與哺乳動物體內實際情況,可能有一定差別。但艾姆斯試驗靈敏度高,可在48小時迅速得出結果,費用較低,仍不失為一種較好的初篩方法。上述各種方法,都具有一定的局限性,故在實際工作中,通常都採用兩種或兩種以上的方法,以便進行綜合分析和比較。

3影響危害

突變本來是生物界的一種自然現象,是生物進化的基礎,但對大多數生物個體往往有害。哺乳動物的生殖細胞如發生突變,可以影響妊娠過程,導致不孕和胚胎早期死亡等;體細胞的突變,可能是形成癌腫的基礎。因此,環境污染物如具有致突變作用,即為一種毒性的表現。
常見的具有致突變作用的環境污染物有:亞硝胺類、苯並(a)芘、甲醛、苯、砷、鉛、DDT、烷基汞化合物、甲基對硫磷、敵敵畏、谷硫磷、2,4-滴、2,4,5-涕、百草枯、黃曲霉毒素B1等。
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