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环境问题是当前最重要的全球性问题之一。环境中的各种污染物对生态环境造成破坏的同时，也严重威胁着人类的健康与生存。众多化学污染物中重金属和持久性有机污染物一直是人类高度关注的环境污染问题。它们可以通过呼吸道吸入、由食物链经消化道摄入和皮肤接触等渠道进入生物体内，对生物体产生毒性，影响呼吸系统、神经系统、免疫系统等，引起疾病。因此，研究重金属和持久性有机污染物导致机体功能生物大分子的毒性机理及其评价方法有助于人们了解环境污染物的致病机理、全面评价污染物的毒性，为相关疾病的早期诊断、预防和治疗提供科学依据。
蛋白质是生命体的物质基础，是生命体各种功能的直接执行者，其结构的变化将导致生命体的功能性或结构性损伤，导致很多疾病的产生。环境中的很多的小分子污染物进入机体后都能够对机体内的蛋白质产生毒性作用从而使其变性和功能丧失。因此，研究小分子环境污染物对蛋白质的毒性作用一直是环境污染与健康领域的热门课题。
本论文选择血清白蛋白为靶分子，在分子水平上，通过荧光光谱、同步荧光光谱、紫外-可见吸收光谱、圆二色谱等光谱学手段结合计算机模拟技术研究了邻苯二甲酸酯类污染物(PAEs)和稀土离子对靶分子血清白蛋白的毒性作用机理，建立了一种新的评价污染物对生命体蛋白质毒性的方法与思路。
论文主要包括以下四部分：
论文第一章阐述了常用的污染物毒性的评价方法，蛋白质分子的概况，小分子污染物与生物大分子结合作用的研究方法，邻苯二甲酸酯类化合物和稀土离子的毒理学效应及本论文的研究内容及研究意义。
论文第二章运用GPC-GC-MS法测定食品中18种PAEs，并且应用荧光光谱法、同步荧光、紫外-可见光谱等光谱法以及圆二色谱法结合分子模拟技术，在模拟生理条件下研究了PAEs类污染物(DBP、DEHP)对HSA的毒性作用。
(1)在291K时，DBP与HSA的结合位点数为1，结合常数为1.46×104 Lmol-1；热力学参数△H=-8.843 kJ mol-1，△S=49.33 J mol-1 K-1，△G=-23.20 kJ mol-1，表明结合过程中疏水作用力起主导作用，结合过程为自发过程；同步荧光光谱显示DBP使HSA中的色氨酸残基微环境发生改变，造成HSA的构象发生变化；圆二色谱显示DBP与HSA1:1结合时α螺旋结构降低2.3％，HSA二级结构发生改变。采用F(o)rster理论对该体系能量转移进行分析，HSA中色氨酸残基与已结合的DBP分子间的距离r=4.08 nm，符合能量转移理论，证明HSA与DBP之间发生了能量转移。分子对接结果显示DBP分子环镶嵌在HSA亚结构域IIA的疏水腔内，结合部位附近氨酸残基为Leu219，Phe223，Leu234，Leu238，Ala258，Leu260，Ile290。
(2)在293K时，DEHP与HSA的结合位点数为1，结合常数为0.84×104 Lmol-1；热力学参数△H=-6.792 kJ mol-1，△S=51.94 J mol-1 K-1，△G=-22.01 kJ mol-1，表明结合过程中疏水作用力起主导作用，结合过程为自发过程；同步荧光光谱显示DBP使HSA中的色氨酸残基微环境发生改变，造成HSA的构象发生变化；圆二色谱显示DBP与HSA1:1结合时α螺旋结构降低2.1％，HSA二级结构发生改变。采用Forster理论对该体系能量转移进行分析，HSA中色氨酸残基与已结合的DBP分子间的距离r=3.80 nm，符合能量转移理论，证明HSA与DBP之间发生了能量转移。分子对接结果显示DBP分子环镶嵌在亚结构域IIA的疏水腔内，结合部位附近氨酸残基为Leu203，Cys200，Ser202，Lys199，Trp214，His242，Glu153，Ser192，Tyr150，Gln196，Phe149。
论文的第三章应用荧光光谱、同步荧光光谱、紫外-可见吸收光谱及圆二色谱等光谱学方法，从分子水平上研究了模拟生理条件下稀土离子(Ce3+、La3+、Nd3+)对BSA和HSA的毒性作用。
(1)Ce3+与BSA的结合位点数为1，结合常数为6.7×105 L mol-1；热力学参数△H=-29.94 kJ mol-1，△S=8.05 J mol-1 K-1，△G=-32.38 kJ mol-1，表明结合过程中静电作用力起主导作用，结合过程为自发过程；圆二色谱显示Ce3+使BSA的α螺旋结构降低6.1％，BSA二级结构发生改变。
(2)La3+与BSA的结合位点数为1，结合常数为1.75×104 L mol-1；热力学参数△H=-20.06 kJ mol-1，△S=11.83 J mol-1 K-1，△G=-23.47 kJ mol-1，表明结合过程中静电作用力起主导作用，结合过程为自发过程；圆二色谱显示La3+使BSA的α螺旋结构降低8.0％，BSA二级结构发生改变。
(3)Nd3+与HSA的结合位点数为1，结合常数为5.71×104 L mol-1；热力学参数△H=-20.79 kJ mol-1，△S=19.85 J mol-1 K-1，△G=-26.58 kJ mol-1，表明结合过程中静电作用力起主导作用，结合过程为自发过程，圆二色谱显示Nd3+使HSA的α螺旋结构降低8.0％，HSA二级结构发生改变。
论文的第四章最后对本论文的各研究部分进行了总结，并展望了污染物毒性分析今后的研究方向。
本研究在体外模拟条件下，从分子水平上证明了DBP与DEHP对人血清白蛋白的毒性作用机理，为邻苯二甲酸酯类污染物的生物毒性提供了新的证据；同时，提出了低剂量下Ce3+、La3+、Nd3+会对血清白蛋白产生毒性的观点，并在体外模拟条件下，从分子水平上证明了蛋白结构的改变，为稀土离子生物学效应的研究提供了新的思路。