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科技的发展不仅为工业发展提供了技术支撑,还为社会带来了潜在的环境风险。多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)和有机磷酸酯类(Organophosphate esters,OPEs)是两类代表性污染物。生产活动使大量污染物进入到环境介质和生物体内。污染物进入生物体内,会引起各种危害包括免疫毒性、生殖毒性和致癌毒性等。所以,PAHs和OPEs的控制与治理也引起了环境研究界的关注,但是不同结构的污染物在总量控制和环境标准中并没有明确规定,相关的毒理学研究对环境污染物的生态与健康风险评估是非常必要的。
由于污染物干扰人体系统首先要与代谢反应中的生物大分子直接作用,所以在分子水平上研究污染物与生物大分子的毒性作用有助于更深入的揭示污染物的毒性机制。这将为环境污染物的生态和健康风险评估提供重要依据,为污染控制和治理的浓度标准的确定提供理论支撑。
本论文以7种PAHs和12种OPEs为研究对象,测定了污染物对大肠杆菌的生长抑制急性毒性。PAHs的毒性强度随苯环数目的增大而增强,对于苯环数一样的PAHs,含有“峡谷”扭曲的PAHs比线性PAHs的抑制效果强。LogKow、苯环数和局部结构是影响急性毒性的重要性质。对于12种OPEs,磷酸芳香酯对大肠杆菌的抑制毒性效应最强,其次是氯代磷酸酯,最后是烷基磷酸酯。急性毒性随烷基链和氯原子的增加而增强(除了三丁氧基磷酸酯(Tris(2-butoxyethyl)phosphate,TBEP))。对于OPEs对PC12细胞的毒性效应,OPEs中的氯原子数目和取代基的空间体积是影响OPEs对PC12细胞增殖的重要因素。
实验选用苯甲酰氯柱前衍生化-HPLC方法测定PAHs对二胺氧化酶(Diamine oxidase,DAO)活性的抑制效应,在优化的DAO/腐胺浓度下测定PAHs对DAO酶活性抑制的半抑制浓度(the50%inhibition concentration,IC50)。PAHs的苯环数和LogKow及“峡谷”扭曲结构是决定抑制效果的重要因素。分子对接分析表明,7种PAHs与DAO的结合能介于-5.62~-9.97Kcal/M之间,PAHs的物理性质(苯环数与LogKow)及局部结构决定了PAHs与DAO的结合方式,进而决定了PAHs对DAO的抑制效应。
实验采用以花生四烯7-氨基-4-甲基香豆素(Arachidonyl7-amino,4-methyl coumarin amide,AAMCA)为底物的荧光分析法测定OPEs对脂肪酸酰胺水解酶(Fatty acid amide hydrolase,FAAH)活性的影响。实验在优化了的FAAH/AAMCA条件下,测试了OPEs对FAAH酶活性抑制的IC50。磷酸芳香酯和氯代烷基磷酸酯相比烷基磷酸酯对FAAH的抑制效果更明显,OPEs对FAAH活性的抑制效果随烷基链和氯原子的增加而增强,除TBEP以外。分子对接分析表明,12种OPEs与FAAH之间的结合能位于-9.90~-3.15Kcal/M之间。OPEs分子对FAAH酶的毒性是由两者之间的结合模式决定的,主要受空间大小和取代基团种类影响。
由于污染物干扰人体系统首先要与代谢反应中的生物大分子直接作用,所以在分子水平上研究污染物与生物大分子的毒性作用有助于更深入的揭示污染物的毒性机制。这将为环境污染物的生态和健康风险评估提供重要依据,为污染控制和治理的浓度标准的确定提供理论支撑。
本论文以7种PAHs和12种OPEs为研究对象,测定了污染物对大肠杆菌的生长抑制急性毒性。PAHs的毒性强度随苯环数目的增大而增强,对于苯环数一样的PAHs,含有“峡谷”扭曲的PAHs比线性PAHs的抑制效果强。LogKow、苯环数和局部结构是影响急性毒性的重要性质。对于12种OPEs,磷酸芳香酯对大肠杆菌的抑制毒性效应最强,其次是氯代磷酸酯,最后是烷基磷酸酯。急性毒性随烷基链和氯原子的增加而增强(除了三丁氧基磷酸酯(Tris(2-butoxyethyl)phosphate,TBEP))。对于OPEs对PC12细胞的毒性效应,OPEs中的氯原子数目和取代基的空间体积是影响OPEs对PC12细胞增殖的重要因素。
实验选用苯甲酰氯柱前衍生化-HPLC方法测定PAHs对二胺氧化酶(Diamine oxidase,DAO)活性的抑制效应,在优化的DAO/腐胺浓度下测定PAHs对DAO酶活性抑制的半抑制浓度(the50%inhibition concentration,IC50)。PAHs的苯环数和LogKow及“峡谷”扭曲结构是决定抑制效果的重要因素。分子对接分析表明,7种PAHs与DAO的结合能介于-5.62~-9.97Kcal/M之间,PAHs的物理性质(苯环数与LogKow)及局部结构决定了PAHs与DAO的结合方式,进而决定了PAHs对DAO的抑制效应。
实验采用以花生四烯7-氨基-4-甲基香豆素(Arachidonyl7-amino,4-methyl coumarin amide,AAMCA)为底物的荧光分析法测定OPEs对脂肪酸酰胺水解酶(Fatty acid amide hydrolase,FAAH)活性的影响。实验在优化了的FAAH/AAMCA条件下,测试了OPEs对FAAH酶活性抑制的IC50。磷酸芳香酯和氯代烷基磷酸酯相比烷基磷酸酯对FAAH的抑制效果更明显,OPEs对FAAH活性的抑制效果随烷基链和氯原子的增加而增强,除TBEP以外。分子对接分析表明,12种OPEs与FAAH之间的结合能位于-9.90~-3.15Kcal/M之间。OPEs分子对FAAH酶的毒性是由两者之间的结合模式决定的,主要受空间大小和取代基团种类影响。