1、銅是生物體必需的微量元素之一，對生命活動具有舉足輕重的作用。然而，銅作為一種重金屬，在能源、電鍍、建筑、交通運輸、軍事武器等行業(yè)的應用十分廣泛，銅對環(huán)境造成的污染問題也越來越嚴重，其對健康的危害也越來越突出。重金屬銅可通過消化道、呼吸道和皮膚等吸收進入體內，經血液循環(huán)輸送到各個器官，并在肝臟、腎臟、大腦等器官處積累，造成細胞、器官以及機體的氧化損傷。
　　眾多疾病的發(fā)生與氧化應激效應密切相關。研究表明，銅類污染物可誘發(fā)機體氧化應激

2、，使機體產生過量的活性氧，打破機體正常的氧化還原平衡，造成生物大分子、脂類物質、DNA的氧化損傷，進而引起細胞氧化損傷或功能紊亂，誘發(fā)疾病等。重金屬類污染物的毒性效應往往體現在分子、細胞和動物三個層面上，單一層面的評價不足以全面闡明銅的毒性效應。因此，有必要從多個層次探究銅離子暴露誘發(fā)的氧化損傷毒性機理和揭示銅暴露健康損害的微觀機制。
　　本文從銅毒性作用與氧化應激效應的相關性入手，以細胞毒理學和分子毒理學為依托，從細胞和分子水平

3、上評價銅暴露誘發(fā)細胞氧化損傷的毒性效應、機理以及銅與蛋白質作用機理。本文包括以下五個部分:
　　第一部分:介紹了銅污染誘發(fā)的毒性作用、氧化應激效應以及銅誘發(fā)的毒性效應與氧化應激的關系。介紹了本研究領域的進展、存在的問題，論文涉及的主要技術方法、論文的研究內容與意義等。
　　第二部分:選取小鼠原代正常肝細胞為研究對象，從群體細胞和單細胞水平評估短期銅暴露誘發(fā)的氧化損傷效應。銅暴露后細胞內氧化損傷的突出表現就是細胞內ROS水平升

4、高，MDA含量升高、GSH含量下降、氧化應激酶SOD活性的升高。同時，由于ROS含量水平的升高和氧化防御機制的改變，銅暴露誘發(fā)了細胞內DNA的損傷。此外，群體細胞平均分析水平上ROS的產生、GSH的消耗以及DNA的損傷程度在較低濃度(10或50μM)變化并不顯著，但是通過單細胞水平分析發(fā)現某些細胞內的上述指標已經發(fā)生變化，高ROS水平、低GSH含量以及具有明顯DNA損傷特征的細胞在低濃度銅染毒組中開始出現，說明單細胞水平上能更靈敏地評價

5、污染物早期的毒性效應，有利于早期診斷、預警技術的建立。
　　第三部分:以氧化應激關鍵酶過氧化氫酶(CAT)為研究對象，從細胞和分子兩個層面上研究了Cu2+對CAT的結構和功能的影響。研究表明，銅暴露誘發(fā)的氧化應激效應導致了小鼠原代肝細胞內CAT酶活性的下降;同樣，Cu2+可通過與CAT的結合作用抑制了離體的CAT酶的活性。分子水平上的研究結果表明Cu2+可引起CAT熒光猝滅，導致其骨架結構和二級結構的改變。兩者可能的結合位置位于活

6、性中心的β-折疊附近，Cu2+與His74（組氨酸）和Ser113（絲氨酸）發(fā)生相互作用。過氧化氫酶二級結構的改變和銅離子與His74氨基酸的結合是酶活性發(fā)生顯著下降的主要原因。
　　第四部分:以氧化應激相關酶溶菌酶（Lysozyme）為研究對象，利用多種光譜學手段、等溫滴定量熱技術ITC及分子模擬、酶活性測試等方法研究了Cu2+與溶菌酶的相互作用機理。研究表明，Cu2+與溶菌酶結合反應是一個自發(fā)地過程，其主要作用力是疏水作用力，

7、298 K時大約有3個結合位點。一定濃度的銅離子會致使溶菌酶發(fā)生熒光靜態(tài)猝滅，改變了色氨酸殘基的微環(huán)境，使得溶菌酶蛋白質骨架變得疏松、二級結構發(fā)生改變。而且基于活性殘基谷氨酸(Glu35)和（天冬氨酸）Asp52位于銅與溶菌酶的結合部位，銅暴露影響了溶菌酶活性的表達。
　　第五部分:以生物大分子人血清白蛋白(HSA)為研究對象，分子水平上研究了銅離子對HSA結構和功能的影響以及兩者相互作用的機理。研究表明，銅離子主要以動態(tài)猝滅形式