第五章复习 1污染的分子.pdf

第—节环境污染物的生物标志物 一、概 述  污染物进入生物机体后，经过生物体内的代谢， 一些污染物被代谢成无毒的物质排出体外，另 一些污染物或一些污染物的代谢产物产生对生 物不利的影响。  污染物对生物机体的最早作用是从生物大分子 开始的，然后逐步在细胞、器官、个体、种群、 群落、生态系统各个水平上反映出来。  污染物进入机体后，首先将导致机体一系列 的生物化学变化。这些变化广义上说可分为 两种： – 一种是用来保护生物体抵抗污染物的伤害，称 之为防护性生化反应； – 另一种不起这种作用，称之为非防护性生化反 应。  防护性生化反应的机理是通过降低细胞中游 离污染物的浓度，从而防止或限制细胞组成 部分发生可能的有害反应，消除对机体的影 响。  要确定某种污染物对环境造成的危害程度，就需 要检测并衡量其引起的生物效应。这对污染物质 的鉴定和来源分析十分有用。  生物监测就是根据化学物质能够引起生物效应的 原理进行的。特定的生物效应可以表征某特定化 合物及其有害暴露效应。  作为生物标志物，生化水平的生物效应有着很明 显的优势。 – 生化系统或分子水平的变化往往是环境变化引起的生 物效应中能最先被定量检测出来的； – 生化系统的变化既可以做化学暴露的标志，又可以做 其产生的有害影响的标志。  目前对环境污染物产生效应的主要系统有： – 1)细胞色素P450单加氧酶是一种蛋白质，与有机化 合物在体内的生物转化有关，导致分子变化和有毒代 谢物的活化或是钝化。 – 2)金属硫蛋白是种低相对分子质量能与金属结合的蛋 白质，与重金属的螯合及代谢有关。在实验室或是野 外的条件下，其合成可以由各种营养必需和非必需的 有毒重金属所诱导。 – 3)应激蛋白或热冲击蛋白是一组可以用不同物理条件 和化学制剂诱导合成的蛋白质。其中的一些被认为在 保护细胞使其免受环境干扰中起着重要作用。另一些 与各种基因的调节有关。 – 4)相II(结合)酶通过使外源化合物(包括细胞色素P450 激活的代谢物)与水溶性的内源化合物结合，在外源 化合物的解毒和排泄中起辅助作用。 – 5)氧化剂媒介效应促进细胞中游离氧的产生。游离氧 含量的增加会诱导一些抗氧化酶的产生，改变其他抗 氧化物质的浓度，而且产生与氧化伤害相关的生化损 伤。 – 6)亚铁血红素和卟啉的合成对生命活动至关重要。尽 管对于非哺乳动物生物种体内的这种酶促反应所知甚 少，大量有关哺乳动物的文献著作都记录了其对有机 和无机化学物质的敏感性。这种酶促反应的混乱与明 显的细胞损伤有直接关联。 二、细胞色素P450  细胞色素P450指的是转化有机化学物质结构的一系列 酶。原核生物和真核生物中超过100个P450基因已经 被测序，由这些酶催化的反应一般被统称为混合功能 氧化酶反应或是单加氧化酶反应。  有机化学物质的毒性可以通过结构转化而大大改变。  当机体暴露于许多种的化学物质时，某些类型的P450 的数量会减少(或增加)，导致由这些酶催化的物质转 化反应速率改变。  P450的诱导能对有机体承载的毒物含量或是有机体对 环境中化学诱导物暴露程度起到灵敏的指示作用。  细胞色素P450酶对内源的和外源的化合物均 能转化。在动物体内P450合成并降解类固醇、 前列腺素、脂肪酸和其他生物分子。  在转化外源化合物时，P450在污染化学物质、 药物以及其他化学致癌物质的毒理作用和排泄 过程中均起了关键的作用。  P450的催化功能和调节作用能界定动物的不 同细胞、器官、个体以及种群对外源化合物 (特别是那些毒性决定于生物转化的化合物)的 敏感性大小，对P450调节机理的详细掌握对 于了解不同化学物质的毒性以及P450生物标 示方面的应用来讲十分关键。 三、金属硫蛋白  金属硫蛋白指的是一些低分子量、富含半肮氨 酸，能够结合金属的蛋白或多肽。其中的Cys 残基可以作为配体与金属发生螯合作用。  在各种生物中都能够发现金属硫蛋白。镉、