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毕业论文代写:重金属污染对斑马鱼的毒性作用研究

来源:笔锋教育作者:论文代写网址:http://www.ibefront.com浏览数:2088 

 随着世界经济的发展,随之而来的环境问题层出不穷。通过矿山开采、农业污染、垃圾填埋等带来的重金属污染问题备受关注,已有大量实验研究证明,铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)、铬(Cr)等都具有强烈的毒性,重金属由于难降解的特性会通过环境介质中迁移转化后进入食物链,从而对生态环境和人体健康产生巨大的危害。

斑马鱼作为对于环境污染物极其敏感的物种,于1996年经由经济合作与发展组(OECD)确定为测定单一化学物质的模式生物,并制定出详细的实验操作方案,且目前已完善到2013[1]。而鱼类由于在发育的早期不够完善的生理功能,因此能敏感地对重金属胁迫进行反应,当浓度条件较低时,虽然对成鱼不能产生明显的毒害作用,但是胚胎在浓度较低时便能对毒物的毒性产生畸变以及死亡反应。由于斑马鱼和人类基因有着87%的高度同源性,因此也广泛的运用于毒理学、胚胎发育、遗传分析以及人类疾病研究。重金属暴露条件下,以斑马鱼胚胎作为受试对象对研究重金属对人类健康的危害也有及其重要的意义。

本文旨在以斑马鱼为受试生物,探究目前广泛存在的重金属的污染,以铜和镉为例研究其单一生物毒性和二元混合物联合生物毒性,争取对重金属毒性有进一步认识。

2.国内外研究现状:

环境污染问题是当今世界广泛关注的热点、难点问题,污染物产生的毒性对人体和生态环境的作用也受到密切地关注。毒理学,作为对生物系统有害影响外生因素的研究,肩负着重要的使命,为保护生物体的安全和健康提供科学依据。从19世纪初开始,第一次提出了毒理学的概念,经过两个多世纪的发展,已经形成了生态毒理学、生态毒理学、发展毒理学以及细胞毒理学、分子毒理学、金属毒理学等许多学科,如农药毒理学学术体系。其中,生态毒理学是一门70年代新兴的交叉学科,是一个跨学科的生态学和毒理学的产物,是毒理学的一个新的分支。经过多年的讨论和修改,在1981提出生态毒理学的一个新的定义:生态毒理是研究毒性物质在个体水平上对人口、社会和生态系统水平上的主体的毒性作用的学科[2]8。环境毒理学是毒理学和环境科学的一个交叉分支学科。从医学和生物学的角度,其利用毒理学的方法对环境中的污染物质对人体和生态系统尺度影响的学科。研究污染物可能对机体产生的作用机理、损害、生物效应等是该学科的主要目的,为保护环境和制定环境卫生标准提供科学、有效的依据。

生物毒性指的是自然界的杨平和对生物机体的能力损害。根据长期的样品和毒性作用在生物的不同部位发生,生物毒性可分为慢性毒性、局部毒性、全身毒性、急性毒性、系统毒性[3]9。根据不同类型目标的毒性和作用机制,可分为生物毒性、遗传毒性、内分泌干扰和发育毒性。根据试验生物的毒性试验可分为不同的藻类毒性试验、鱼类毒性试验、水蚤毒性试验、发光细菌毒性试验。

对比鱼类毒性试验、藻类毒性试验、荧光细菌毒性试验的各种性质表明:发光细菌最敏感,敏感性上鱼毒性实验最差;在再现性方面,藻类毒性最好,发光细菌最差;藻类和发光细菌的实验精度优于鱼类毒性试验,但在现在的应用程度下与前描述的情况相反。各种检测方法有大到小的检测范围由大到小依次为发光细菌毒性试验>藻类毒性试验>鱼类毒性试验;在经济成本方面,鱼类和藻类毒性试验的仪器、试剂成本都较低,而发光细菌成本高在无法培养需要购买,且仪器设备昂贵,因此成本高[4]10

斑马鱼作为一种新型的生物模型,以其体长小、饲养方便、成本低等优点受到越来越多研究者的关注。对于研究生物的毒性机理,需要提取暴露于实验毒物后的基因、蛋白质,从而研究其表达情况。而斑马鱼基因的表达与人类基因组具有87%的高同源性[5]11,且哺乳动物的信号转导途径、生理结构和功能也与斑马鱼高度相似,所以斑马鱼实验的大多数结果下也适用于人体。

孵化后3个月的斑马鱼能达到性成熟,但通常在5个月后繁殖。雌性斑马鱼一次能产卵二百到四百个,一到二周的繁殖期,在适宜的温度下全年可产卵。在24h内形成受精卵可以在48~ 72h发达可以孵化成幼鱼。斑马鱼胚胎和幼鱼透明,透光性好,易观察到斑马鱼胚胎和幼鱼的毒性作用。体积小、接触试剂用量少,所产生的废物量与其他试验相比较少。斑马鱼胚胎和幼鱼的毒性试验能在多孔板进行测试,也可以设置多个平行并进行高通量筛选;在多孔板中胚胎和幼鱼存活很长时间,卵黄蛋白在早期提供了营养,不需要外部添加,所以可进行长时间实验观察。

对成年或未成年斑马鱼胚胎进行体内毒性实验,与体外毒性试验比较,能更准确地反映被分析物在体内的分布、吸收、代谢和排泄、生理过程的动态变化。因此,对斑马鱼进行了毒性试验,测试结果比体外细胞更可靠[6-10]12-+16

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