金屬離子與魚類DNA的作用關系.pdf

1、重金屬污染是近年來我國漁業(yè)環(huán)境污染的公害之一，且形勢十分嚴峻。某些重金屬離子如Cd2+、Hg2+、pb2+等具有強遺傳毒性，可通過食物鏈進入魚體內富集，導致重金屬中毒，嚴重影響產量并直至危害人類健康。但重金屬對魚類的毒害機制尚不明朗，尤其是作為急性損傷所引起的凋亡的主要特征之一——．DNA鏈斷裂或解螺旋的作用機制尚需深入研究，而如何減輕重金屬在魚體內的毒害作用更是鮮見報道。鈣是生命的必需元素，稀土對生物圈中諸多植物和動物包括人體有極其廣

2、泛的生物學效應。鑒于此，我們將研究重金屬離子Cd2+、Hg2+、pb2+，稀土離子La3+、Ce3+以及Ca2+與魚類DNA的直接和間接作用關系，嘗試從生理生化各水平闡明重金屬對魚類毒害DNA的作用機制，并研究鈣及稀土這些有益金屬元素能否減輕重金屬對魚類DNA的破壞作用，從而為環(huán)境污染的治理提供理論依據。 論文主要涉及以下內容： (1)通過各種手段研究pb2+與魚腸DNA的直接作用關系。紫外吸收光譜測試表明隨著pb2+的

3、加入，DNA的260nlTl特征吸收峰強度下降，同時DNA207nm吸收峰明顯藍移，表明pb2+與DNA有強烈的鍵合作用；熒光發(fā)射光譜結果表明pb2+的加入并未使DNA發(fā)射峰產生位移，但能降低其熒光強度，說明pb2+的作用并未使DNA熒光生色團的極性環(huán)境發(fā)生明顯變化，但其對DNA內源熒光有猝滅作用，且屬于靜態(tài)猝滅；真空紫外圓二色譜結果表明外源pb2+導致了DNA分子收縮，構象變化：熒光擴展X射線吸收精細構光譜(EXAFS)測試表明pb2

4、+能直接結合到DNA上，并與DNA鏈中的磷酸基上的氧或堿基氮配位，配位數為4，Pb-O或Pb-N鍵長為2．64A，認為這導致了DNA構象變化，對二級結構產生一定的破壞作用；電泳結果表明不同濃度的外源pb2+與DNA直接作用后，DNA仍然保持完整，未發(fā)生斷裂。 (2)通過光譜學手段研究稀土離子La3+、Ce3+緩和Hg2+對DNA毒害以及Ca2+緩和Cd2+對DNA毒害的作用機制。紫外吸收光譜測試表明稀土離子La3+、Ce3+均可

5、緩和Hg2+對DNA的減色效應和構象的影n向，Ca2+可緩解Cd2+對DNA的減色效應和構象的影響。熒光發(fā)射光譜結果表明La3+和Ce3+都能緩和Hg2+對DNA的內源熒光猝滅作用，Ca2+能緩和Cd2+對DNA的內源熒光猝滅作用。在DNA上的結合位點數、高親和位點的結合常數大小順序表明La3+、Ce3+以及Ca2+能與Hg2+、Cd2+在DNA上競爭結合位點，減少Hg2+、Cd2+與DNA結合的機率，月：降低Hg2+和Cd2+在DNA

6、上結合的穩(wěn)定性，從而緩解Hg2+和Cd2+對體外魚腸DNA構象的破壞作用。 (3)電泳分析表明不同濃度的Cd2+注射到鯽魚體內后可誘導肝、腎組織DNA出現(xiàn)典型的梯狀斷裂，生化指標測試表明隨著Cd2+注射濃度的增加，肝、腎組織脫氧核糖核酸酶(DNase)活性顯著提高，活性氧自由基(ROS)產生速率明顯加快，抗氧化酶系統(tǒng)超氧化物岐化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)活性急劇下降，膜脂過氧化作用(丙二醛含量)明顯

7、加劇，認為Cd2+能迅速提高肝、腎組織DNase活性，抑制SOD，CAT，POD等抗氧化酶的活性，導致ROS自由基積累，從而增強了對肝、腎組織DNA的水解作用和氧化性損傷作用，致使DNA斷裂。在Cd2+毒害期間，注射了Ca2+、Ce3+后能抑制Cd2+對DNase的活化作用，減輕Cd2+對抗氧化酶活性的抑制，并減少ROS自由基積累，鯽魚肝、腎組織細胞自由基的產生與清一除重又恢復平衡，DNA斷裂被修復。Ce3+也可通過4f電子層和可變價態(tài)