采用光谱学技术分析邻苯二甲酸酯与DNA互作机制

邻苯二甲酸酯(PAEs)作为增塑剂被广泛使用,易渗透到环境中产生环境毒性,多种PAEs已被美国环境保护署和中国环境监测中心列为优先控制污染物,其生态毒理学机制被广泛关注。本试验以小牛胸腺DNA(ct DNA)为供试材料,旨在通过光谱学技术探究PAEs与DNA的相互作用机制。在紫外可见光谱试验中,随着PAEs浓度的增加,DNA紫外光谱出现增色效应,证明DNA的部分碱基对被PAEs破坏,且PAEs与DNA通过嵌插作用结合。荧光光谱试验中,随着PAEs浓度的增加,EBct DNA体系荧光强度逐渐降低,邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的最大荧光抑制率分别为55%、50%和36%;KI荧光猝灭试验中,在加入DNA之后KI对DMP、DEP和DBP的荧光猝灭常数Ksv分别从7.992(R2=0.9970)、10.270(R2=0.9960)和13.52(R2=0.9806)降低到6.721(R2=0.9963)、7.047(R2=0.9599)和11.03(R2=0.9803),荧光猝灭常数均降低,实验结果证明PAEs与DNA通过嵌插作用结合。盐离子试验中,随着Na Cl浓度的增加,PAEsct DNA的荧光强度没有发生变化。试验结果排除了PAEs与DNA分子之间沟槽作用的可能,确定了其结合方式为嵌插作用,随着PAEs侧链的逐渐增长,嵌插作用逐渐减弱。     

杀灭菊酯对土壤过氧化氢酶活性的影响

为了探讨杀灭菊酯(Fenvalerate)对土壤过氧化氢酶作用的可能机制,采用室内模拟试验研究了杀灭菊酯对土壤过氧化氢酶活性和酶促反应特征参数的影响,并采用分子荧光光谱法研究了杀灭菊酯对离体过氧化氢酶构象的影响.结果表明,1)随着培养时间的延长,杀灭菊酯对土壤过氧化氢酶和离体过氧化氢酶活性的影响均表现为抑制→激活→恢复,与土壤过氧化氢酶相比,离体过氧化氢酶的抑制最低点发生前移;2)24h培养时间下,土壤过氧化氢酶抑制率与杀灭菊酯浓度呈显著正相关;3)24h培养时间下,随杀灭菊酯浓度的增加,酶促反应米氏常数Km逐渐增大,过氧化氢酶活性、酶促反应最大反应速率Vmax、Vmax/Km均逐渐减小,且各参数与杀灭菊酯浓度均显著相关,表明过氧化氢酶酶促反应特征参数可以表征杀灭菊酯对土壤过氧化氢酶活性的影响程度,其作用机理为混合型抑制;4)分子荧光光谱结果表明,随着杀灭菊酯浓度的增加,离体过氧化氢酶在352nm波长处的相对荧光强度不断增强,其分子构象发生了变化,分子渐趋疏松.     

模拟增温和酸雨对水稻土酶活性及温度敏感性的影响

土壤酶是土壤生态系统物质循环和能量流动的积极参与者,全球温度、酸雨强度可能是同时变化的,研究土壤酶在增温和酸雨背景下的变异规律具有重要意义。以水稻土为研究对象,通过室内培养实验,设置2种温度梯度(25和30℃)和2种降水pH值水平(pH 5.0和pH 6.7),研究了模拟增温和酸雨对水稻土酶活性的影响以及土壤酶温度敏感性指数(Q10)。结果表明:(1)去离子水(pH 6.7)条件下,增温(30℃)处理土壤转化酶、纤维素酶、淀粉酶和蛋白酶活性比常温(25℃)处理平均升高13.37%、13.57%、6.14%和17.60%;土壤脲酶和过氧化氢酶活性平均降低3.25%和12.89%。常温条件下,酸雨(pH 5.0)处理土壤转化酶、蛋白酶、脲酶和过氧化氢酶活性比去离子水处理平均升高22.91%、7.65%、38.24%和69.98%,纤维素酶和淀粉酶活性平均降低35.73%和19.63%。(2)增温和酸雨的交互作用对土壤转化酶、纤维素酶、过氧化氢酶活性有显著影响,而对淀粉酶、蛋白酶、脲酶活性则无显著影响。(3)不同种类土壤酶Q10不同,转化酶对温度变化敏感,淀粉酶则不敏感。酸雨处理下,转化酶、纤维素酶、蛋白酶和脲酶的Q10降低,过氧化氢酶的Q10升高,淀粉酶的Q10变化不大。(4)短期内增温和酸雨都提高了土壤酶综合活性,增温酸雨处理土壤酶综合活性最高。这可能意味着气候变暖和短期低浓度酸雨可以提高土壤酶活性,加速土壤物质循环。     

两种生物农药对土壤蔗糖酶活性的影响

采集海南省儋州市国家热带农业高新技术示范园土样中农田土样,在分析土壤基本理化性质的基础上,用3,5-二硝基水杨酸比色法测定法.研究了不同模拟条件下苏云金杆菌、井冈霉素A对土壤蔗糖酶活性的影响.结果表明:不同浓度、pH条件下这两种生物农药对土壤蔗糖酶表现出不同程度的激活作用.在30 d的培养时间内,苏云金杆菌(bacillus thuringiensis)对土壤蔗糖酶活性影响的趋势是激活→抑制→恢复,而且波动范围较大;井岗霉素A(jinggangmycin A)对土壤蔗糖酶活性影响程度相对较小,总的趋势是激活→抑制.总体来看,施用这两种生物农药有利于提高土壤蔗糖酶的活性.     

环境激素甲草胺对摇蚊谷胱甘肽硫转移酶的抑制作用

谷胱甘肽硫转移酶(GST)是生物体内重要的解毒酶。为研究环境激素甲草胺对溪流摇蚊GST的抑制作用及机理,采用酶标仪微量法测定甲草胺对溪流摇蚊4龄幼虫GST的抑制活性及抑制类型。结果表明甲草胺在72 h活体染毒和离体状态下均能显著抑制溪流摇蚊GST的活性,且抑制程度随着药物浓度的增大而增大。甲草胺抑制GST活性的反应为可逆性抑制。进一步的酶动力学分析揭示甲草胺对GST的特异底物1-氯-2,4-二硝基苯(CDNB)和还原型谷胱甘肽(GSH)均表现为竞争性抑制,即甲草胺仅影响米氏常数(Km),不改变酶促反应的最大反应速度(Vmax)。以上结果表明农药残留污染物甲草胺在胁迫下对摇蚊幼虫GST酶活性会受到显著影响,甲草胺对GST的抑制机制为可逆性和竞争性抑制。     

镧施用下黄潮土酶活性的动态变化

通过模拟试验研究了镧施用下黄潮土酶活性的动态变化。土壤脱氢酶、碱性磷酸酶、脲酶及蔗糖酶活性均随培养时间延长而降低。镧强烈抑制土壤脱氢酶活性 ,在 3 0mg/kg时达到显著水平 (P <0 0 5 ) ,最大抑制率达到 3 9%。镧对土壤碱性磷酸酶活性也有抑制 ,最大抑制率为 1 5 %。镧对土壤脲酶活性影响不明显。镧对土壤蔗糖酶活性表现出不同程度的刺激作用 ,最大刺激率达到 1 5 %。土壤脱氢酶活性是评价稀土元素环境效应的敏感指标。     

采用实验和密度泛函理论计算揭示吸光性环境介质对多环芳烃光降解的影响机制

多环芳烃(PAHs)在环境中的光降解动力学受环境介质吸光组分的影响.为揭示介质吸光组分对PAHs光降解影响的内在机制,以吸光很弱的甲醇和吸光较强的丙酮和二甲基亚砜(DMSO)为模拟环境介质,考察不同吸光性溶剂介质对3种PAHs(菲、芘和苯并[a]芘)光解的影响;并采用密度泛函理论(DFT)计算,分析了溶剂分子光敏化能量/电子转移反应对PAHs光解的影响机制.结果表明,激发态的丙酮分子抑制了菲和芘的光解,而加快了苯并[a]芘的光解;激发态的DMSO分子抑制了菲的光解,促进了芘和苯并[a]芘的光解.过滤掉DMSO所吸收的部分光谱频段后,PAHs在DMSO中的光解速率与甲醇中的接近.DFT计算表明,激发态的丙酮或DMSO主要作为电子受体与PAHs发生光敏化电子转移反应,是影响PAHs光解的内在原因.     

Pseudomonas fluorescens Z1999降解邻苯二甲酸酯的二级动力学特征

通过驯化富集培养,从处理焦化厂废水的活性污泥中分离获得一株可以在好氧条件下利用邻苯二甲酸酯(PAEs)作为唯一碳源和能源的荧光假单胞菌(Pseudomonasfluorescens编号Z1999),研究了P.fluorescensZ1999对PAEs的降解条件,揭示了P.fluorescensZ1999降解PAEs的动力学特征.试验结果表明,P.fluorescensZ1999对PAEs降解的最佳条件为pH65—80,温度20—35℃,菌种量002—45%,富集驯化时间18—24h.P.fluorescensZ1999可有效降解邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)和邻苯二甲酸二丁酯(DnBP).在初始浓度为100—750mg·ml-1范围内,DMP,DEP,DnBP的降解反应遵循二级反应动力学方程∶-dS/dt=K2S2 K1S K0,r2=09686—09997.随PAEs浓度和支链烷基碳数的增加,P.fluorescensZ1999对PAEs的最大降解速率p下降,半衰期T1/2增大,抑制作用增强.     

波尔多液对土壤过氧化氢酶活性与构象的影响

为初步探讨波尔多液对土壤过氧化氢酶的作用机理及变化规律,采用人工模拟和荧光光谱法研究了波尔多液对土壤过氧化氢酶活性特征及构象的影响.结果表明:1)不同浓度波尔多液对土壤过氧化氢酶活性总体呈现低浓度激活、高浓度抑制作用.不同配制方式波尔多液对土壤过氧化氢酶活性抑制效应顺序为多倍量式>倍量式>半量式>等量式.浓度为200mg·kg-1左右的等量式波尔多液处理对土壤过氧化氢酶活性的影响最小.2)24h培养时间下,随波尔多液浓度的增加,酶促反应米氏常数Km和最大反应速率Vmax均呈先减小后增大趋势.统计分析表明,Km和Vmax均与波尔多液浓度呈显著正相关(p<0.01),土壤过氧化氢酶Km值可表征波尔多液对土壤过氧化氢酶活性的影响程度,其作用机理为反竞争性抑制类型.3)波尔多液对离体过氧化氢酶的内源荧光有较强的猝灭作用,Cu(Ⅱ)和离体过氧化氢酶的结合常数K及结合位点数n分别为69.1831mol·L-1和0.6878.     

模拟和光谱相互验证2'-OH-BDE-28对HSA构象的影响

利用分子对接、分子动力学模拟(molecular dynamics simulation,MD)和光谱法研究2'-羟基-2,4,4'-三溴二苯醚(2'-OHBDE-28)与人血清白蛋白(HSA)的作用机制。MD模拟研究表明2'-OH-BDE-28诱导HSA的内部疏水性增强,结构松散膨胀,致使其二级结构发生改变;圆二色光谱实验与MD模拟结果相吻合,验证2'-OH-BDE-28可诱导HSA的构象变化。荧光光谱实验表明,2'-OH-BDE-28能通过静态猝灭和非辐射能量转移机制引起HSA荧光猝灭。分子对接推断2'-OH-BDE-28以氢键和疏水作用力键合在HSA的位点I处;热力学分析和竞争实验结果一致验证分子对接结果。本文将计算模拟和光谱实验相结合,从模拟和实验2个角度共同探讨2'-OH-BDE-28与HSA的作用机制,结果高度吻合。