【摘要】：氯酚類污染物是持久性污染物中重要的一類物質(zhì),具有強毒性、持久性、難降解性及可能的致癌性等特點。盡管很多國家都已經(jīng)將部分氯酚類污染物列為優(yōu)先控制污染物,由于氯酚類污染物的不易降解性和生物富集系數(shù)高等特點,在不同環(huán)境介質(zhì),如地表水、沉積物、生物體甚至人體血液中仍檢測到氯酚類物質(zhì)的存在。因此,對氯酚類污染物的毒性機理研究十分必要。然而,目前有關氯酚類污染物的毒性研究主要集中在氯酚類污染物對生物體的毒性劑量關系和細胞毒性效應方面,而對氯酚類污染物與分子大分子相互作用效應及微觀機理研究較少報道。 進入機體的環(huán)境化學污染物與蛋白質(zhì)相互作用是決定其在體內(nèi)運輸、分配、致毒和代謝活性的主要因素,研究氯酚類污染物與血清白蛋白相互作用的微觀機制及分子機理,對深入探索其致毒、代謝及機體防御和解毒機制,并進行相關預測具有重要科學意義和應用價值。本論文以牛血清蛋白作為模型蛋白,從分子水平上研究了氯酚類污染物與血清蛋白的相互作用,具體研究內(nèi)容及結論如下： (1)用熒光光譜法研究了五種氯酚類污染物(鄰氯酚、對氯酚、2,4-二氯酚、2,4,6-三氯酚和五氯酚)與牛血清白蛋白(BSA)相互作用的熒光猝滅效應。結果表明,2,4-氯酚、2,4,6-二三氯酚和五氯酚對BSA的固有熒光具有明顯猝滅效應,其微觀作用機制為形成不發(fā)熒光的復合物的靜態(tài)猝滅作用,三種氯酚類污染物與BSA的結合常數(shù)K大小順序依次為五氯酚,2,4,6-三氯酚和2,4-二氯酚。計算的熱力學參數(shù)表明,三種氯酚類污染物與BSA的主要作用力類型為疏水性作用力為主,但不排除靜電作用力。競爭性位點取代實驗表明,其主要結合位點為BSA的疏水性空腔區(qū)域(位點Ⅰ),結合氯酚類污染物的分子結構推測三種氯酚類污染物與BSA的結合方式為以疏水性的苯環(huán)與BSA的疏水性空腔之間的疏水作用為主,且以離子化的酚羥基與BSA的帶電氨基酸基團的靜電結合為補充。影響氯酚類污染物疏水性能的苯環(huán)上的氯原子數(shù)決定著氯酚類污染物與BSA的結合力大小。同時,根據(jù)BSA熒光發(fā)射光譜與氯酚類污染物的紫外吸收光譜之間存在的光譜重疊,計算了氯酚類污染物與BSA相互作用的能量轉(zhuǎn)移。鄰氯酚和對氯酚與BSA相互作用未產(chǎn)生熒光猝滅效應,它們之間是否存在相互作用需用其它方法加以證實。 (2)用熒光猝滅法研究了Cu2+、Pb2+兩種離子與BSA的結合情況,并在此基礎上研究了有機-無機混合污染物聯(lián)合作用對BSA的熒光猝滅效應的影響。研究結果表明,Cu2+離子對三種氯酚類污染物(2,4-二氯酚、2,4,6-三氯酚和五氯酚)與BSA相互作用的熒光猝滅機制和結合常數(shù)均產(chǎn)生影響,它們之間可能存在競爭性結合；Pb2+離子僅對三種氯酚類污染物與BSA的結合常數(shù)產(chǎn)生影響,它們之間可能形成三元復合體系。 (3)用等溫量熱滴定法對五種氯酚類污染物與BSA相互作用的結合反應熱力學進行了研究,2,4-二氯酚、2,4,6-三氯酚和五氯酚與BSA相互作用均產(chǎn)生較大放熱量,采用獨立位點結合模式通過迭代最小二乘法擬合得到的相互作用結合常數(shù)與熒光猝滅法計算值近似,證實了這三種氯酚類污染物與BSA的疏水作用為主要作用力。鄰氯酚和對氯酚與BSA的滴定研究產(chǎn)生相對較小的放熱量,說明這兩種氯酚與BSA之間存在著弱的相互作用,其作用位點可能是在BSA分子的表面作用結合。 (4)用紫外光譜、同步熒光和三維熒光光譜、圓二色光譜和紅外光譜等多種光譜分析方法研究了類污染物與BSA的微觀作用機制。結果表明,氯酚類污染物與BSA的相互作用對BSA氨基酸殘基周圍的微環(huán)境敏感,但不會改變BSA以α-螺旋為主的二級結構。 (5)用一維和二維核磁共振譜研究了氯酚類污染物與BSA相互作用前后氯酚類污染物分子苯環(huán)和酚羥基上氫原子化學位移的變化。結果表明,與BSA相互作用后,五種氯酚類污染物分子的氫原子化學位移均有不同程度改變,證實了它們均與BSA發(fā)生相互作用。通過氯酚類污染物與BSA相互作用核磁共振譜的化學位移分析,隨著氯酚分子上氯原子數(shù)目增多,氯酚類污染物分子與BSA之間的相互作用,從以氫鍵形式在BSA表面的結合,逐漸過渡到插入到BSA疏水性空腔內(nèi)部的疏水性結合。 (6)用分子對接模擬計算法模擬了五種氯酚類污染物與BSA相互作用的空間結合方式。結果表明,鄰氯酚和對氯酚在BSA分子心形表面溝壑處發(fā)生弱的氫鍵作用；2,4-二氯酚、2,4,6-三氯酚和五氯酚在BSA的結合位點位于BSA的疏水性空腔區(qū)域,它們可以輕易地進入到BSA空腔內(nèi)部,BSA通過在結合位點附近大量的疏水性氨基酸殘基與氯酚類污染物之間較強的疏水作用力來維持這三種氯酚類污染物在BSA結合位點的穩(wěn)定性。2,4-二氯酚和2,4,6-三氯酚結合在BSA的相同結合位點,與Ser310和Arg280氨基酸殘基形成氫鍵,五氯酚與BSA的Arg280和Tyr173氨基酸殘基之間形成氫鍵。量子化學計算結果表明三種氯酚類污染物與BSA形成復合物的穩(wěn)定性大小依次為五氯酚、2,4,6-三氯酚和2,4-二氯酚。
【學位授予單位】：武漢大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：X13

【參考文獻】

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1 曾鳴;林志芬;尹大強;殷克東;;混合污染物聯(lián)合毒性研究進展[J];環(huán)境科學與技術;2009年02期

2 王佩華;趙大偉;聶春紅;遲云超;;水環(huán)境中持久性有機污染物的污染現(xiàn)狀[J];貴州農(nóng)業(yè)科學;2011年02期

3 李少旦,黎明強,蒙進懷,李貴榮;2,4-二氯苯酚與人血清白蛋白的相互作用研究[J];光譜實驗室;2005年06期

4 王宏鈞，，張惠苓，盧葛覃;二維核磁共振譜解析及其應用[J];光譜實驗室;1994年04期

5 劉雪鋒,夏詠梅,方云,鄒魯,劉玲玲;有/無金屬離子Cu~(2+)或Zn~(2+)參與時中藥有效成分傘形花內(nèi)酯與生物大分子BSA的相互作用[J];光譜學與光譜分析;2005年08期

6 陳曉波;李崧;;銅、鈉和鉬離子與牛血清白蛋白作用的熒光光譜研究[J];光譜學與光譜分析;2006年02期

7 王改珍;苗鳳智;劉英華;;Pb~(2+)與人血清白蛋白的相互作用[J];河北大學學報(自然科學版);2010年04期

8 劉建國,唐孝炎,胡建信;持久性生物累積性有毒污染物與國際相關控制策略和行動[J];環(huán)境保護;2003年04期

9 于兵川;吳洪特;周培疆;南淑清;陸光漢;宋豐;;五氯酚對牛血清白蛋白的熒光猝滅作用[J];環(huán)境科學;2006年05期

10 安泉;;潛伏的殺手——POPs(一)[J];環(huán)境;2010年01期

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1 白國允;藥物與蛋白質(zhì)弱相互作用的NMR研究[D];中國科學院研究生院（武漢物理與數(shù)學研究所）;2005年

2 馬國正;喹諾酮藥物與生物大分子相互作用的計算化學研究[D];浙江大學;2006年

本文編號：2668463