花翅摇蚊乙酰胆碱酯酶的生化特性及其在水质监测中的应用

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本文以花翅摇蚊Chironomus kiinensis (Tokunaga)为研究对象,系统研究了摇蚊乙酰胆碱酯酶(AChE)的生物化学特性及其在活体或离体条件下对不同种类抑制剂的敏感度,并对其进行了初步纯化;此外,还结合谷胱甘肽.硫.转移酶(GSTs)对昆明湖不同采样点一年内水质的变化进行了监测。研究结果如下: 1 用正交设计试验方法研究了摇蚊AChE酶浓度、底物(ATCh)浓度、反应体系的pH、反应温度、反应时间5个因素对摇蚊AChE活性的影响。结果表明,除酶浓度对反应影响极显著外(P<0.01),其它四个因素对反应也有显著影响(P<0.05),因此在进行摇蚊AChE活性测定时需要加以控制。通过对不同组合的测定结果进行极差分析、方差分析及多重比较得到了摇蚊AChE活性测定的最适条件:酶浓度为5头/mL;底物浓度为6mmol/L;pH为8.0;温度为35℃;时间为10min。 2 比较了摇蚊AChE对四种底物的特异性,结果表明摇蚊AChE对四种底物的水解趋势类似,对ATCh的水解活性最高,对。BuTCh的水解活性最低,说明摇蚊体内的胆碱酯酶主要是乙酰胆碱酯酶。对四种底物的水解顺序为ATCh>β-MTCh>PrTCh>BuTCh。 3 四类杀虫剂对摇蚊幼虫的毒力以及时间-抑制效应、剂量-抑制效应试验,都反应了摇蚊幼虫对不同抑制剂的敏感度。结果表明,摇蚊幼虫对有机氯类农药最为敏感,其次是有机磷、拟除虫菊酯以及氨基甲酸酯类。活体条件下,除暴露于拟除虫菊酯和有机氯类抑制剂外,AChE活性都随着有机磷和氨基甲酸酯类药剂浓度的升高或抑制时间的延长,其活性逐渐降低。 4 离体条件下,抑制中浓度、抑制时间进程曲线以及抑制动力学常数都反应出摇蚊AChE对有机磷和氨基甲酸酯类抑制剂的敏感性:对氨基甲酸酯类药剂的敏感性高于有机磷类,对克百威最为敏感,其IC<,50>值为1×10<-8>mol/L。摇蚊AChE被氨基甲酸酯类抑制后可出现活性抑制恢复现象即去氨基甲酰化,克百威的解氨基甲酰化速率最快;而其被有机磷类药剂抑制后,在解毒剂不存在的情况下则很难出现活性抑制恢复现象。 5 用普鲁卡因胺亲和层析柱对摇蚊AChE进行纯化,得到2783倍的纯化效率。通过对纯化酶和粗酶生物化学性质的比较,发现纯化酶存在底物过量抑制现象,且最高活性所需的底物浓度低于粗酶,为4mmol/L;纯化酶和粗酶对不同抑制剂的敏感度趋势差不多,但其IC<,50>值要低于粗酶。 6 利用气相色谱-质谱联用仪测定了昆明湖不同采样点水体中有机污染物的组分和含量,样点2作为游玩中心,具有较多的污染物和相对较高的含量;样点3则相应的比较少。但总体来说昆明湖水体污染不严重。通过测定一年内昆明湖不同采样点水体处理摇蚊后其AChE和GSTs活性变化规律,证实这两种酶作为环境污染生物化学标记酶的可行性。
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