分子和細(xì)胞水平上研究Ni2+的毒性作用.pdf

1、隨著工、農(nóng)業(yè)的發(fā)展,各種環(huán)境問題日益突出,其中重金屬污染一直是人類高度關(guān)注的環(huán)境污染問題。重金屬離子一旦進(jìn)入自然環(huán)境,就很容易進(jìn)入生物體產(chǎn)生毒性。隨著重金屬污染日趨嚴(yán)重,有關(guān)重金屬毒性的報(bào)道不斷出現(xiàn)。重金屬污染已經(jīng)成為威脅人類發(fā)展的重大環(huán)境問題。
　　 蛋白質(zhì)和脫氧核糖核酸(DNA)是生物機(jī)體的主要組成成分,各種環(huán)境污染物進(jìn)入生命機(jī)體后通常會(huì)與這些生物大分子相互作用來表現(xiàn)其危害性。細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位,外界環(huán)境中的有

2、害因子對(duì)生物大分子等產(chǎn)生毒害作用后,表現(xiàn)在細(xì)胞水平上,就是引起細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的改變。因此,在功能生物大分子和細(xì)胞水平上探討污染物對(duì)生物機(jī)體的毒性作用,研究污染物毒性作用機(jī)理,有助于從根本上闡明污染物的毒性效應(yīng),對(duì)其毒性做出較全面的評(píng)價(jià),為制訂合理的標(biāo)準(zhǔn)和保障人身體健康和安全提供參考和技術(shù)支持。
　　 本論文分別從分子和細(xì)胞水平上研究了Ni2+對(duì)生物體的毒性作用。在分子水平上,分別以牛血紅蛋白和小牛胸腺DNA為靶分子,通過多種光譜

3、學(xué)手段相結(jié)合的方式評(píng)價(jià)了Ni2+對(duì)BHb的毒性效應(yīng)和基因毒性;在細(xì)胞水平上,研究了Ni2+對(duì)人血紅細(xì)胞內(nèi)GSH含量和細(xì)胞形態(tài)的影響。論文主要包括以下三個(gè)部分:
　　 第一部分:在模擬生理?xiàng)l件下,以血紅蛋白為靶分子,利用熒光光譜、同步熒光光譜、紫外-可見吸收光譜和圓二色譜等方法,研究了Ni2+對(duì)BHb的毒性作用。研究發(fā)現(xiàn)Ni2+可以猝滅BHb的內(nèi)源熒光,猝滅過程中動(dòng)態(tài)猝滅和靜態(tài)猝滅兩種類型同時(shí)存在。二者之間以靜電力作用結(jié)合形成Ni

4、-BHb復(fù)合物,但結(jié)合作用比較微弱。287 K下,兩者的結(jié)合常數(shù)和結(jié)合位點(diǎn)數(shù)分別為102.8 L mol-1和0.640。紫外-可見光譜和圓二色譜結(jié)果表明,Ni2+的加入能夠改變血紅蛋白的空間結(jié)構(gòu)。
　　 第二部分:以中性紅NR為熒光探針,利用熒光光譜、紫外可見光譜、圓二色譜等實(shí)驗(yàn)手段,研究了Ni2+對(duì)ctDNA的毒性作用。研究表明Ni2+通過改變DNA的空間結(jié)構(gòu)猝滅DNA-NR體系的熒光。紫外-可見吸收光譜實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Ni2

5、+通過靜電作用力與DNA結(jié)合形成DNA-Ni復(fù)合物,Ni2+的加入不利于中性紅探針嵌入DNA堿基內(nèi)部。這一研究可以為以中性紅為熒光探針研究金屬離子和DNA的相互作用提供參考,同時(shí)可以為金屬離子影響DNA的合成和復(fù)制提供理論依據(jù)。
　　 同時(shí),本研究證明了小分子也可以通過改變DNA的空間結(jié)構(gòu)來猝滅DNA-探針體系的熒光。
　　 第三部分:在細(xì)胞水平上,從兩方面研究了Ni2+對(duì)人紅細(xì)胞的毒性作用:通過微流控芯片檢測(cè)了鎳離子對(duì)

6、血紅細(xì)胞內(nèi)GSH含量的影響;通過掃描電鏡實(shí)驗(yàn)研究了Ni2+對(duì)紅細(xì)胞形態(tài)的影響。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)不同濃度Ni2+染毒后,人血紅細(xì)胞內(nèi)GSH含量均有不同程度的降低。當(dāng)Ni2+濃度為4.8×10-4 mol/L時(shí),100個(gè)血紅細(xì)胞內(nèi)GSH平均含量比對(duì)照組下降了23.6％,這說明Ni2+此時(shí)對(duì)紅細(xì)胞的毒性是很顯著的。通過掃描電鏡實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),經(jīng)不同濃度Ni2+染毒后形態(tài)異常的細(xì)胞增多,細(xì)胞突起多,表現(xiàn)出鎳離子對(duì)細(xì)胞具有明顯的毒性。<