四膜虫在毒理学中的研究【文献综述】

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1、毕业论文文献综述生物技术四膜虫在毒理学中的研究摘要：四膜虫(Tetrahymena)是毒理学研究的良好模式生物，本文回顾并总结了以四膜虫为生物模型的毒理学研究，对通过进行各种环境化学毒物胁迫下四膜虫的群体生长动力，形态结构，酶的活性、DNA的损伤以及基因的表达等特性的变化来研究毒物毒性进行了综述。关键词：四膜虫；毒性评价；QSAR；DNA损伤1引言四膜虫(Tetrahymena)是原生生物门(Protista)纤毛虫纲(Ciliophora)的一种单细胞真核生物，主要分布于淡水水域中。其显著特点是具有核双型现象(Nucleardimorphism)[1]。然而一直以来四

2、膜虫的社会认知度和关注度却远不如其他真核模式生物。事实上它离我们并不遥远，只是因为它如针尖大小，不被我们注意。四膜虫为生命科学的研究作出了巨大的贡献。1989年切赫教授就是因在四膜虫中发现核酶而获得当年化学奖，而伊莉莎白·布莱克本(ElizabethH.Blackburn)、卡罗尔·格雷德(CarolW.Greider)、杰克·绍斯塔克(JackW.Szostak)三位美国科学家能够在端粒和端粒酶保护染色体机理的研究领域取得巨大成就，并获得2009年诺贝尔生理学或医学奖，与四膜虫也是息息相关的。此外，作为先进的分子遗传学工具，四膜虫已建立起一系列成熟的基因重组及细胞转染

3、等分子遗传学操作方法和技术，使得在嗜热四膜虫中进行基因敲除和插入、基因表达抑制和基因过表达等十分方便快捷。四膜虫在自然界中分布广泛，在水域食物链系统中处于能量流动与物质循环的一个基础环节，直接暴露在水体中，对有毒物质反应敏感。其个体小、繁殖周期短，是第一种进行实验室无菌纯培养并实现细胞同步化的纤毛虫，再加上其在分子遗传学以及一些基础研究中的成就，它越来越受到毒理学与生态毒理学家的关注，并越来越多的被运用到相关领域的研究当中[2,3,4]。迄今为止，科学家已对四膜虫的诸多物种进行了多方面研究，本文概括总结了研究化学物质对四膜虫毒性的主要方法和内容。2研究方法与内容2.1　

4、群体生长动力研究在适宜条件下四膜虫生长符合典型的微生物生长曲线模型，当外源性有毒物质存在时，种群传代情况发生改变，据此可通过分析四膜虫的动态生长曲线来指示其对所处生长环境中有毒物质的反应情况。目前普遍采用在普通光学显微镜下进行密度计数以及流式细胞仪计数。黄卫红等通过以嗜热四膜虫(TetrahymenathermophilaBF5)4为靶生物，在PPYS培养基和无机盐培养基中研究了生长稳定期中的四膜虫暴露于50μg·L-1、250μg·L-1和l000μg·L-1六氯苯的中短期生物毒性，得出在培养体系中营养物质的存在可降低及缓解六氯苯对四膜虫的生物毒性的结论[5]。在姚莹

5、等进行的纳米ZnO对嗜热四膜虫的生态毒性研究中，用该法得出低浓度ZnO对嗜热四膜虫的增殖具有促进作用，其中l00mg·L-1处理组促进作用最明显[6]。王永兴等应用该方法通过实验验证了刺泡发射实验方法的可行性，说明该试验是一种值得推荐的快速、简便、可靠的水生生物短期测试法[7]。2.2　形态结构研究　　许多研究人员在计数实验之外还结合了超微结构分析研究，提供了形态变化、毒性物质作用部位以及生理变化的相关数据。如张蔚霞等在铁系纳米材料对四膜虫的安全效应试验中在偏光显微镜下观察到细胞内不同程度呈现了黑色颗粒物，而且纳米磁性Fe3O4组和磁性铁氧化物及纳米沸石分子筛组装体组在

6、四膜虫细胞体内出现了较多团聚体[8]。另外，Nilsson在关于锌离子浓度对四膜虫的毒性作用的实验中，利用电镜照片准确地显示了锌离子浓度梯度下四膜虫胞质内小型折射颗粒的数目、结合位点及与食物泡相融合等一系列结果[9]。Mountassif的实验中显示镉、铁、铝盐对梨形四膜虫的形态结构有所影响[10]。2.3　细胞内大分子水平及酶活性研究关于化学胁迫下四膜虫的生理生化特性的改变包括胞内碳水化合物、蛋白质、核酸等生物大分子的合成及代谢被不同程度地抑制或激活，从而导致细胞内大分子水平的改变[11,12]。因此四膜虫体内代谢产物和指标的变化可以作为毒性效应指示的特殊标志。在诸如

7、此类的实验当中，已有生物大分子与关键代谢酶及抗氧化系统、ATP含量、胞内pH值、氧气摄取量以及呼吸代谢反应的变化等作为生化标记物用于检测不同化学物质的毒性。同时，对更多有效生化指标的探索也在不断开展，已有一些特殊的蛋白（如钙调素、热激蛋白）与酶（琥珀酸脱氢酶[13]、超氧化物歧化酶[6]）活性在以四膜虫为材料的试验中被报道[14]。2.4　DNA的损伤的检测2.4.1　单细胞凝胶电泳检测DNA损伤单细胞凝胶电泳(singlecellgelelectrophoresis，SCGE)又称彗星实验(cometassay)，是由Ostling等在