稀土生物效應(yīng)課件

稀土對生物體劑量效應(yīng)的研究進展稀土生物化學、毒理學、藥理學、人體組織學、臨床醫(yī)學以及稀土環(huán)境科學方面的研究正在開展中，而稀土對生物體的劑量效應(yīng)將成為其在生物學領(lǐng)域進一步廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。引言一.對細胞膜的影響稀土離子要進入細胞，都要通過細胞質(zhì)膜這樣一道屏障，細胞質(zhì)膜是細胞與外界的一層界膜，細胞與外界的物質(zhì)及信息交換都發(fā)生于此。2.對細胞通透性的影響多數(shù)研究認為稀土離子能與細胞膜作用，但不能透過細胞膜。在稀土離子濃度低于1mmol/L時不能透過細胞膜，而稀土濃度增加則會使細胞膜破壞。稀土在高濃度時，會顯現(xiàn)重金屬離子特性，改變膜表面的脂膜性質(zhì)而使細胞活力下降。2.對細胞通透性的影響Y3＋、Tb3＋在低濃度下也有此作用，但與濃度負相關(guān)，當濃度大于2×10－5mol/L時，產(chǎn)生明顯的細胞毒性。3.對細胞膜自由基氧化的影響二.對細胞周期及染色體的影響一定劑量的鈰和釓可促進蛋白合成及提前進入S期、G2－M期。0.05mg/gSmCl3有調(diào)節(jié)胰島素細胞分泌功能的作用。1.對細胞周期的影響2.對細胞染色體的影響放射性稀土具有致突效應(yīng)，而穩(wěn)定性稀土尚未觀察到明顯的致突作用。144Ce可引起大鼠大腸細胞染色體畸變；144Ce和149Pr可引起倉鼠再生肝細胞染色體的三倍體畸變。稀土在專一抑癌細胞方面有明顯作用。檸檬酸鑭可抑制人體巨細胞細胞癌PG細胞株的DNA合成，而對正常細胞無抑制作用。0.1－0.5mmol/L的Ce3＋對肝癌細胞調(diào)亡有誘導作用。2.對細胞染色體的影響CaM是一種普遍存在的多功能的鈣結(jié)合蛋白，對Ca2＋有高親和性，是真核細胞內(nèi)依賴于鈣代謝過程的綜合調(diào)節(jié)劑，參與介導調(diào)節(jié)體內(nèi)眾多的生理生化過程，在細胞增殖、運動、轉(zhuǎn)化、程序性死亡中都起著重要的作用。什么是CaMProtein2+稀土的離子半徑(如鑭0.122nm，釔0.107nm)與鈣(0.106nm)相似，因而稀土在動物體內(nèi)常作為鈣的拮抗劑和取代劑干擾鈣的正常生理功能，甚至“冒充”第二信使，間接影響調(diào)控基因。1.對Ca2＋的影響2.對CaM的影響在細胞膜外表面，稀土離子取代Ca2＋與CaM結(jié)合，通過信號轉(zhuǎn)導的途徑對動植物生長作出調(diào)控。低濃度時的促進作用與鈣相似。高濃度時抑制CaM。3.對Ca2＋-ATP酶活性的調(diào)節(jié)0.1μmol/L范圍內(nèi)，La3＋、Gd3＋、Yb3＋對酶活性基本沒有影響，隨著濃度升高，能激活酶活性。當濃度大于10μmol/L時，隨著濃度增加，酶被抑制程度增大。稀土在不同濃度下的影響與其環(huán)境有關(guān)。1.對酶活性的影響同樣存在“低促高抑”效應(yīng)，低濃度是酶的激活劑，高濃度是酶的抑制劑。五種機理：競爭底物、競爭性結(jié)合活性中心、取代活性中心Ca2＋、競爭Mg2＋及取代Mg2＋。2.對某些蛋白質(zhì)功能的影響不同濃度的稀土離子與蛋白質(zhì)結(jié)合，通過改變蛋白質(zhì)微構(gòu)象或干擾蛋白質(zhì)對其它離子結(jié)合兩者程度的不同而發(fā)揮其劑量效應(yīng)，影響蛋白質(zhì)功能。一般認為，稀土高濃度時呈重金屬離子特性。五.對DNA的影響

三種典型的雙螺旋核酸構(gòu)型。左：B-構(gòu)型。中：A-構(gòu)型。右：Z-構(gòu)型1.增加DNA量稀土對正常細胞DNA復制轉(zhuǎn)錄尚可能造成影響。一定劑量的鈰和釓可以促進脫氧核糖核酸的前身胸腺嘧啶核苷對人二倍體細胞的滲入。低濃度鈰能促進肝細胞DNA合成。2.與DNA結(jié)合結(jié)合位點與稀土離子濃度有關(guān)。稀土與DNA的摩爾比r小于1/80時，與核酸鏈上的PO2－結(jié)合，堿基堆積作用增強。小分子與核酸的典型結(jié)合方式r為1/20到1/40時，與鳥嘌呤上的N-7位螯合，對A-T配對有微擾作用。r繼續(xù)增大時，可能切斷DNA，G-C、A-T堿基對的吸收峰明顯位移。2.與DNA結(jié)合3.水解DNA的磷酸二酯鍵Ce的某些配合物對DNA有較高的特異切斷活性。0.01mol/LCe3＋水解效率高于限制性內(nèi)切酶百萬倍甚至億倍。高劑量的稀土會使DNA溶解，嚴重抑制其自我復制。稀土是低毒物質(zhì)，低劑量時促進生物體生長，在一定范圍內(nèi)，這種作用表現(xiàn)為劑量－效應(yīng)關(guān)系，高濃度時會對生物體造成傷害。稀土元素可激活許多酶系統(tǒng)，充當金屬活化劑作用，具有類似鈣的化學性質(zhì)，占據(jù)鈣的位置與生物大分子結(jié)合。小結(jié)目前，稀土元素對生物體的劑量效應(yīng)機理的研