鎘對(duì)酵母細(xì)胞的毒性效應(yīng)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(duì)生物的危害主要是通過(guò)鎘進(jìn)入機(jī)體后,在一些器官內(nèi)大量蓄積,造成其功能紊亂,引起相關(guān)疾病。鎘也可影響細(xì)胞的增殖、分化、DNA復(fù)制和修復(fù);可致實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體內(nèi)代謝紊亂、生殖細(xì)胞畸形,產(chǎn)生致死作用,但鎘的毒性機(jī)制不是很清楚。酵母是一種研究真核生物細(xì)胞學(xué)機(jī)制的模式生物,已被廣泛應(yīng)用于細(xì)胞分裂和死亡等研究。本論文以酵母細(xì)胞為實(shí)驗(yàn)材料,采用分光光度法,美蘭染色法等研究了鎘誘導(dǎo)細(xì)胞死亡的作用機(jī)

2、制,并以畢赤酵母為實(shí)驗(yàn)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(guò)表達(dá)金屬硫蛋白對(duì)酵母吸附鎘過(guò)程的影響。主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:
　　1濃度范圍為0.25-5.0 mmol·L-1的鎘對(duì)酵母細(xì)胞的生長(zhǎng)有一定抑制影響。隨著鎘處理濃度的提高,細(xì)胞生長(zhǎng)出現(xiàn)的抑制效應(yīng)逐步增強(qiáng),且在鎘濃度為5.0 mmol·L-1時(shí),酵母細(xì)胞在24 h內(nèi)幾乎不生長(zhǎng)。說(shuō)明鎘可抑制細(xì)胞的生長(zhǎng)和分裂,并呈現(xiàn)一定的濃度效應(yīng);鎘可誘導(dǎo)酵

3、母細(xì)胞死亡,細(xì)胞死亡率隨鎘處理濃度的提高和作用時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸升高,呈現(xiàn)一定的濃度-時(shí)間效應(yīng);利用ROS熒光指示劑DCFH-DA、Ca2+熒光指示劑Fluo-3AM檢測(cè)鎘處理后細(xì)胞內(nèi)的ROS和Ca2+水平,發(fā)現(xiàn)鎘可誘導(dǎo)胞內(nèi)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(guò)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(xì)胞死亡率顯著下降,說(shuō)明鎘誘導(dǎo)的酵母細(xì)胞死亡過(guò)程與胞內(nèi)ROS和Ca2+水平升高有關(guān)。
　　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(dǎo)的酵母細(xì)胞死亡率顯著降低,說(shuō)明鎘誘導(dǎo)的酵母細(xì)胞死亡過(guò)程依賴caspase途徑;轉(zhuǎn)Ced-9的酵母細(xì)胞與對(duì)照菌(轉(zhuǎn)空載體)分別與鎘共同處理后,其細(xì)胞死亡率均低于對(duì)照菌。說(shuō)明鎘誘導(dǎo)的

5、酵母細(xì)胞死亡可被抗凋亡基因 Ced-9所調(diào)控;0.5 mmol·L-1的 AsA能顯著降低鎘誘導(dǎo)的轉(zhuǎn) Ced-9酵母細(xì)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(yīng)。說(shuō)明凋亡抑制基因Ced-9對(duì)酵母細(xì)胞的凋亡抑制作用是通過(guò)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(cè)經(jīng)鎘處理的酵母細(xì)胞的線粒體膜電位(ΔΨm),發(fā)現(xiàn)胞內(nèi)ΔΨm下降。說(shuō)明鎘處理可致細(xì)胞內(nèi)線粒體膜破壞,損傷線粒體,從而誘

6、導(dǎo)酵母細(xì)胞死亡。
　　3通過(guò)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(duì)生物吸附鎘的影響,發(fā)現(xiàn)酵母菌對(duì)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(shí)驗(yàn)范圍內(nèi),最高吸附率達(dá)到80.23％。