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(3)细菌对重金属的区域化作用
除了通过对重金属的转运及转化作用,细菌还能通过代谢某些蛋白,如金属硫蛋白和金属整合肽等,直接与重金属离子作用,并封存在细胞内部, 即区域化作用,从而达到解毒作用。
有研究发现, 细菌的金属硫蛋白(metallothionein)富含半肤氨酸, 能够络合铜、锌等重金属,并通过区域化作用将这 些重金属螯合物封存在细胞内的不同部位,从而使自身免受重金属的毒害。
还有研究表明肠道菌S. enferica 通过金属整合肽(CopA、CueO 和 CueP) 将胞质内过量的 Cu2+ 封存起来。E.coli 受高浓度 Cu2+ 胁迫时,细胞基质中过量的 Cu2+ 主要是与大分子蛋白形成复合物 CusCBA,被固定在细胞内。 可见,区域化作用是细菌内部重要的解毒机制之一。
展 望
细菌作为一种生命体,因其细胞结构的复杂性,使得在研究它的重金属生物吸附和解毒机制时需要从不同层次和角度来探讨。
虽然本文将细菌的吸附机制分为三类来概述,即细胞外部、细胞表面、细胞内部(图 2)。
但是必须指出的是,这三类机制并非独立的,而是相互联系且共同作用于细胞生命体的。
因此,开展相关研究时,需全面考虑,才能系统地揭示其机制。
人们对细胞外部沉淀和表面吸附机制研究较为广泛,而对重金属胁迫下细菌胞内生理生化反应及新陈代谢调控机制的研究尚不多见,了解还不够深入。
另一方面,细菌种类繁多,不同菌种的内部解毒机制也不尽相同,还未形成一套完整的抗性机制体系。
因此,需要进一步从分子的角度探讨重金属胁迫下细菌的生存策略,弄清楚细菌解毒过程中关键性的基因和蛋白质,以及它们的功能作用。
此外,微生物吸附和解毒机制的研究基本上都是基于单一重金属离子存在下的情况,现实中往往是多种重金属共存的环境,意味着需要进一步探讨在多种重金属离子共存的情况下,细菌对重金属的吸附和解毒机制,以便更有效地指导实际环境中重金属污染的修复应用。
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