【摘要】：環(huán)境與生物的生存息息相關(guān),人類對于生態(tài)環(huán)境的態(tài)度也由不曾關(guān)注到日益的重視。隨著人類對環(huán)境保護的日益關(guān)注,中國也把生態(tài)文明建設(shè)置于重要地位。在一系列環(huán)境污染治理方式方法研究中,科學家們成功合成了聚天冬氨酸(PASP)這一類氨基酸。PASP現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于水處理的方方面面,由于其對重金屬有良好的絡(luò)合作用,土壤重金屬污染修復(fù)也需要PASP發(fā)揮重要作用,故PASP是一款廣受歡迎綠色產(chǎn)品。目前,重金屬在水體中的毒性修復(fù)也是大家較為關(guān)注的重點,但還沒有學者研究過PASP是否可以有效緩解鎘對于魚類的毒性。為此,本實驗首先測定了PASP與Cd在斑馬魚可存活的條件下,可實現(xiàn)螯合率最大化的最佳配比,設(shè)計最佳暴露條件并測定暴露過程中水環(huán)境Cd的濃度以及PASP對Cd的螯合率,并在 10 μM 的 Cd,3 μM 的 Cd,10 μM 的 Cd+25 mg/L 的 PASP,和單獨的25 mg/L的PASP這4個不同體系下分別將斑馬魚暴露2天,7天和14天,并與不加任何試劑的空白對照組進行對比,測定了斑馬魚肝組織對Cd的生物積累、氧化應(yīng)激效應(yīng)、基因表達、DNA損傷以及細胞凋亡的情況,和魚腦組織對Cd的生物積累、氧化應(yīng)激效應(yīng)、基因表達、神經(jīng)毒性以及細胞凋亡的情況,并明確其機制,主要研究結(jié)果如下:(1)在Cd濃度為10μM,PASP濃度為25mg/L,pH值為7的條件下,PASP對Cd的螯合率可達到最佳70%;在10 μM的Cd+25 mg/LPASP的PASP體系中對斑馬魚進行暴露,水環(huán)境中PASP對Cd的螯合率也可以達到這一水平,為后續(xù)斑馬魚的暴露以及各項指標的測定奠定了條件基礎(chǔ)。(2)PASP與Cd的螯合體系可以有效降低斑馬魚肝組織對Cd的生物積累。在氧化應(yīng)激方面,10 μM的Cd+25 mg/L PASP體系下,SOD、CAT、GST的活性和MDA的含量變化范圍要么與空白對照組無顯著性差異,要么介于10 μM的Cd暴露體系和3 μM的Cd暴露體系之間,說明PASP與Cd的螯合可以緩解斑馬魚肝細胞的氧化損傷;在DNA損傷方面,相比于單獨含Cd的暴露體系肝細胞彗星拖尾嚴重,尾距長,尾部DNA含量高,Cd+PASP暴露體系肝細胞彗星少有拖尾現(xiàn)象,尾距和尾部DNA含量均和空白對照沒有顯著性差異。在細胞凋亡的實驗中,Cd+PASP暴露體系也可以有效減少肝細胞凋亡的現(xiàn)象。(3)PASP與Cd的螯合體系也可以有效降低斑馬魚腦組織對Cd的生物積累。在氧化應(yīng)激方面,Cd+PASP暴露體系對腦組織的GST活性不再產(chǎn)生顯著性影響,SOD、CAT、8-OHdG的活性和MDA的含量也基本沒有顯著性變化或者變化程度顯著性小于10 μM的Cd暴露體系,說明該螯合體系有助于修復(fù)Cd對斑馬魚腦細胞的氧化損傷;在神經(jīng)毒性方面,同樣的,Cd+PASP暴露體系對腦組織的AChE活性也不再產(chǎn)生顯著性影響,神經(jīng)毒性得到修復(fù);在細胞凋亡的實驗中,結(jié)果同肝細胞。綜上,PASP可以有效修復(fù)Cd對于斑馬魚的急性毒性。
【圖文】：

聚天冬氨酸（Ｐｏｌｙａｓｐａｒｔｉｃａｃｉｄ，簡稱ＰＡＳＡ）是一種水溶性氨基酸聚合物［３Ｃ＞］。在逡逑自然界中，ＰＡＳＡ的長度可達５０種氨基酸，是一段較大的蛋白質(zhì)片段聚天冬氨酸逡逑的分子結(jié)構(gòu)如圖１－丨所示。截止到２００４年，，沒有科學家可以將ＰＡＳＰ從天然物質(zhì)中完逡逑全分離出來，作為純粹的聚合材料。ＰＡＳＰ都沒有被科學家從任何天然來源中分離出逡逑來，成為純粹的聚合材料［３２］。直到１９世紀末，ＨｕｇｏＳｃｈｉｆｆ第一次成功地將天冬氨酸逡逑通過熱縮聚合反應(yīng)獲得了人工合成的低聚天冬氨酸鈉［３３］。由熱縮聚反應(yīng)得到的ＰＡＳＰ，逡逑其結(jié)構(gòu)主鏈上的肽鍵易受到微生物、真菌等的生化作用而斷裂，ＰＡＳＰ也隨之降解為逡逑二氧化碳和水。目前，聚天冬氨酸在工業(yè)上主要以酸形式和聚天冬氨酸鈉鹽形式生產(chǎn)。逡逑ａ邋型－＾—Ｎｉｌ—ＣＨ邋—邋ＣＯ邐0逡逑ＣＨｊＣＯＯＨ逡逑３邋ｆＪ邋—ｈ—ＮＨ—（邋Ｈ邋—邋ｃＨ，邋—ＣＯ—ｊ逡逑Ｃ（Ｘ）Ｈ逡逑圖１－１聚天冬氨酸分子結(jié)構(gòu)圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ＰＡＳＰ逡逑聚天冬氨酸具有聚氨基酸所共有的特質(zhì)：無毒、無公害和可完全生物降解的特性。逡逑４逡逑

１２３４５６７８９逡逑ｐＨ值逡逑圖２－２邋ｐＨ值對螯合率的影響逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｔｈｅ邋ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｎ邋ｃｈｅｌａｔｅ邋ｒａｔｉｏ邋ｉｎ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｐＨ邋ｖａｌｕｅ逡逑１６逡逑
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X171.5

【參考文獻】

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本文編號：2588092