稀土生物效應(yīng)

稀土生物效應(yīng)第一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三稀土生物化學(xué)、毒理學(xué)、藥理學(xué)、人體組織學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)以及稀土環(huán)境科學(xué)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(xué)領(lǐng)域進(jìn)一步廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。引言第二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三一.對細(xì)胞膜的影響稀土離子要進(jìn)入細(xì)胞，都要通過細(xì)胞質(zhì)膜這樣一道屏障，細(xì)胞質(zhì)膜是細(xì)胞與外界的一層界膜，細(xì)胞與外界的物質(zhì)及信息交換都發(fā)生于此。第三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三1.對細(xì)胞膜流動性的影響低濃度稀土離子對細(xì)胞膜流動性影響較小。高濃度稀土離子則使膜的有序性增大，流動性減小。第四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三第五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三2.對細(xì)胞通透性的影響多數(shù)研究認(rèn)為稀土離子能與細(xì)胞膜作用，但不能透過細(xì)胞膜。在稀土離子濃度低于1mmol/L時不能透過細(xì)胞膜，而稀土濃度增加則會使細(xì)胞膜破壞。第六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三稀土在高濃度時，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(xì)胞活力下降。2.對細(xì)胞通透性的影響第七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三3.對細(xì)胞膜自由基氧化的影響稀土能使動物體抵抗力增強(qiáng)的原因很可能是稀土能夠清除動物體內(nèi)有害自由基。La3＋、Ce3＋在2×10－4－2×10－7mol/L時均有程度不同的細(xì)胞保護(hù)作用，與濃度呈正相關(guān)。第八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三Y3＋、Tb3＋在低濃度下也有此作用，但與濃度負(fù)相關(guān)，當(dāng)濃度大于2×10－5mol/L時，產(chǎn)生明顯的細(xì)胞毒性。3.對細(xì)胞膜自由基氧化的影響第九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三二.對細(xì)胞周期及染色體的影響第十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三第十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三1.對細(xì)胞周期的影響0.1mmol/LCe3＋可改變細(xì)胞周期時相，使S期和G2－M期細(xì)胞數(shù)增加，而減少G0－G1期細(xì)胞數(shù)。低劑量的LaCl3對細(xì)胞有絲分裂活性有促進(jìn)作用。第十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三一定劑量的鈰和釓可促進(jìn)蛋白合成及提前進(jìn)入S期、G2－M期。0.05mg/gSmCl3有調(diào)節(jié)胰島素細(xì)胞分泌功能的作用。1.對細(xì)胞周期的影響第十三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三2.對細(xì)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(xì)胞染色體畸變；144Ce和149Pr可引起倉鼠再生肝細(xì)胞染色體的三倍體畸變。第十四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三稀土在專一抑癌細(xì)胞方面有明顯作用。檸檬酸鑭可抑制人體巨細(xì)胞細(xì)胞癌PG細(xì)胞株的DNA合成，而對正常細(xì)胞無抑制作用。0.1－0.5mmol/L的Ce3＋對肝癌細(xì)胞調(diào)亡有誘導(dǎo)作用。2.對細(xì)胞染色體的影響第十五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三三.對CaM(鈣調(diào)蛋白)水平的調(diào)節(jié)第十六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三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(xì)胞內(nèi)依賴于鈣代謝過程的綜合調(diào)節(jié)劑，參與介導(dǎo)調(diào)節(jié)體內(nèi)眾多的生理生化過程，在細(xì)胞增殖、運(yùn)動、轉(zhuǎn)化、程序性死亡中都起著重要的作用。什么是CaM第十七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三第十八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三4CaProtein2+第十九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三1.對Ca2＋的影響Ca2＋在生物體內(nèi)被稱為第二信使，細(xì)胞內(nèi)游離的宜維持在一定的濃度水平，若超負(fù)荷會對細(xì)胞造成各種病理損傷，產(chǎn)生諸多不良后果。第二十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三稀土的離子半徑(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＋的影響第二十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三2.對CaM的影響在細(xì)胞膜外表面，稀土離子取代Ca2＋與CaM結(jié)合，通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的途徑對動植物生長作出調(diào)控。低濃度時的促進(jìn)作用與鈣相似。高濃度時抑制CaM。第二十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三3.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(dāng)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)。第二十三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三四.對蛋白質(zhì)的影響第二十四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三1.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(jī)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＋。第二十五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三2.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(rèn)為，稀土高濃度時呈重金屬離子特性。第二十六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三五.對DNA的影響第二十七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三第二十八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三

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)型第二十九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三1.增加DNA量稀土對正常細(xì)胞DNA復(fù)制轉(zhuǎn)錄尚可能造成影響。一定劑量的鈰和釓可以促進(jìn)脫氧核糖核酸的前身胸腺嘧啶核苷對人二倍體細(xì)胞的滲入。低濃度鈰能促進(jìn)肝細(xì)胞DNA合成。第三十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三2.與DNA結(jié)合結(jié)合位點(diǎn)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(qiáng)。第三十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三小分子與核酸的典型結(jié)合方式第三十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三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)合第三十三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三3.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?xí)笵NA溶解，嚴(yán)重抑制其自我復(fù)制。第三十四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期三稀土是低毒物質(zhì)，低劑量時促進(jìn)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(dāng)金屬活化劑作用，具有類似鈣的化學(xué)性質(zhì)，占據(jù)鈣的位置與生物大分子結(jié)合。小結(jié)第三十五頁，共三十六頁