鎘對酵母細胞的毒性效應及其生物吸附.pdf

1、鎘(Cadmium, Cd)是一種環(huán)境中常見的重金屬污染物。鎘對生物的危害主要是通過鎘進入機體后,在一些器官內大量蓄積,造成其功能紊亂,引起相關疾病。鎘也可影響細胞的增殖、分化、DNA復制和修復;可致實驗動物體內代謝紊亂、生殖細胞畸形,產(chǎn)生致死作用,但鎘的毒性機制不是很清楚。酵母是一種研究真核生物細胞學機制的模式生物,已被廣泛應用于細胞分裂和死亡等研究。本論文以酵母細胞為實驗材料,采用分光光度法,美蘭染色法等研究了鎘誘導細胞死亡的作用機

2、制,并以畢赤酵母為實驗材料,采用火焰原子吸收分光光度法,研究了酵母加入量、初始Cd2+濃度、pH以及過表達金屬硫蛋白對酵母吸附鎘過程的影響。主要實驗結果如下:
　　1濃度范圍為0.25-5.0 mmol·L-1的鎘對酵母細胞的生長有一定抑制影響。隨著鎘處理濃度的提高,細胞生長出現(xiàn)的抑制效應逐步增強,且在鎘濃度為5.0 mmol·L-1時,酵母細胞在24 h內幾乎不生長。說明鎘可抑制細胞的生長和分裂,并呈現(xiàn)一定的濃度效應;鎘可誘導酵

3、母細胞死亡,細胞死亡率隨鎘處理濃度的提高和作用時間的延長而逐漸升高,呈現(xiàn)一定的濃度-時間效應;利用ROS熒光指示劑DCFH-DA、Ca2+熒光指示劑Fluo-3AM檢測鎘處理后細胞內的ROS和Ca2+水平,發(fā)現(xiàn)鎘可誘導胞內ROS和Ca2+水平升高;一定濃度的抗氧化劑抗壞血酸(AsA,0.5 mmol·L-1)、過氧化氫酶(CAT,0.5 mmol·L-1)、Ca2+螯合劑乙二醇雙四乙酸(EGTA,0.5 mmol·L-1)和LaCl3(

4、0.5 mmol·L-1)分別與鎘共同處理6 h后,細胞死亡率顯著下降,說明鎘誘導的酵母細胞死亡過程與胞內ROS和Ca2+水平升高有關。
　　2利用0.5 mmol·L-1的泛caspase蛋白酶抑制劑Z-Asp-CH2-DCB與鎘共同處理6 h后,鎘誘導的酵母細胞死亡率顯著降低,說明鎘誘導的酵母細胞死亡過程依賴caspase途徑;轉Ced-9的酵母細胞與對照菌(轉空載體)分別與鎘共同處理后,其細胞死亡率均低于對照菌。說明鎘誘導的

5、酵母細胞死亡可被抗凋亡基因 Ced-9所調控;0.5 mmol·L-1的 AsA能顯著降低鎘誘導的轉 Ced-9酵母細胞死亡,但與0.5 mmol·L-1的EGTA的相同處理卻沒有明顯緩解效應。說明凋亡抑制基因Ced-9對酵母細胞的凋亡抑制作用是通過抑制凋亡途徑中的ROS而非Ca2+起作用的;利用熒光指示劑RH-123檢測經(jīng)鎘處理的酵母細胞的線粒體膜電位(ΔΨm),發(fā)現(xiàn)胞內ΔΨm下降。說明鎘處理可致細胞內線粒體膜破壞,損傷線粒體,從而誘

6、導酵母細胞死亡。
　　3通過研究酵母濃度(0.5 g·L-1,1.0 g·L-1,2.0 g·L-1)、初始Cd2+濃度(10 mg·L-1,50 mg·L-1,100 mg·L-1,200 mg·L-1)和pH值(3、4、5、6、7)分別對生物吸附鎘的影響,發(fā)現(xiàn)酵母菌對Cd2+的吸附率隨菌體濃度增加而升高,隨初始Cd2+濃度升高而降低,且在不使Cd2+沉淀的條件下,提高pH值有利于吸附,在實驗范圍內,最高吸附率達到80.23％。