【正确答案】金属元素的中毒机制比较复杂,除与金属元素在人体内的含量有关外,还与金属元素的侵入途径、溶解性、存在状态、金属元素本身的理化性质、参与代谢的特点及人体状态等有关。一般来说,金属元素中毒的可能机理有以下几种情况。
(1)金属元素破坏了生物分子活性基团中的功能基。如Hg(Ⅱ)、Ag(Ⅰ)等金属元素与酶中半胱氨酸残基的巯基(—sH)结合,从而阻断了由巯基参与的酶促反应,引起中毒;无机砷与巯基结合使酶变性,增加活性氧(ROS)引起细胞损伤,以及引起基因调控紊乱。
(2)置换了生物分子中必需的金属离子。金属酶的活性与金属元素有密切的关系,由于不同的金属元素与同一大分子配体的稳定性不同,稳定性常数大的金属元素往往会取代稳定性常数小的金属元素,从而破坏了金属酶的活性。
(3)改变了生物大分子构象或高级结构。生物大分子的功能与它的构象或高级结构有密切的关系。金属元素不同,与它结合的生物分子,如蛋白质、核酸和生物膜等构象或高级结构也会不同,从而影响了相应的生物活性。例如,核苷酸是遗传信息的保存及传递单位,一旦它的结构被改变,可引起严重后果,这也是金属元素常常会致癌致畸的原因之一。在生物分子中,蛋白质、磷脂、某些糖类和核酸都具有许多能与金属离子结合的配体原子。如咪唑(组氨酸)、—NH2(赖氨酸等)、嘌呤和嘧啶碱基(DNA及RNA)中的氮原子,羟基(丝氨酸、酪氨酸等)、—COO—(谷氨酸、天冬氨酸等)和PO43- (磷脂、核苷酸等)中氧原子,巯基(半胱氨酸)和—SR(蛋氨酸、CoA等)中硫原子等,它们都是金属元素的有利配基。
上述三种中毒机理,其实都是以金属元素与生物分子中的配基结合能力大小为基础的。
【答案解析】