化工产品及石油类物质在使用和运输过程中出现的泄露和排放对水体和土壤中的生物有着严重影响。环己醇和环己酮都是常见的石油类污染物的转化产物,又是重要的化工原料和优良溶剂,同时环己醇是工业生产环己酮的原料,因此作为环境污染物时它们往往同时出现。环己醇和环己酮作为脂环类化合物较难自然降解,不仅会对环境中的动植物造成一定的毒害,甚至还会与机体中其它物质协同而产生致癌和致突变的效应。目前的研究在脂环类化合物毒性方面涉及较少,且多以哺乳类动物作为研究对象,对土壤生物毒性关注不足。另一方面,包括环己醇与环己酮在内的部分低毒工业化学品和石油类物质对生物的毒性常表现为亚致死作用,常用的以死亡率作为标准以评价物质对土壤生物毒性的方法就显得尤为不足。因此本文选择了环己醇和环己酮作为染毒物质,从细胞和分子两个层面研究它们对土壤中常见生物蚯蝴的抗氧化系统的影响,可为土壤的化工及石油污染造成的生态风险评估提供新的思路和方法。本文共分为以下三个部分:一、选取赤子爱胜蚯蚓体腔细胞为研究对象,对该细胞进行体外短期培养与染毒,测量了细胞内多项氧化应激相关指标,评估了环己醇与环己酮对细胞的直接暴露造成的细胞毒性和所诱发的氧化应激效应。环己醇的剂量与细胞活力的关系表现为负相关,在最高浓度10-2mol/L时细胞相对活力仅为空白组的66.0%;环己酮浓度低于10-6mol/L时对细胞活力有着促进作用,相对于空白组为118%,在最高浓度10-2mol/L时下降为86.7%。环己醇和环己酮对细胞内CAT和SOD活性的影响程度相似:SOD活性整体上升,CAT活性整体下降。细胞内MDA相对水平明显上升,且环己酮染毒的细胞内MDA明显高于环己醇;总抗氧化能力先上升后下降,但仍高于空白组,且环己醇染毒的细胞抗氧化能力明显强于环己酮。细胞实验结果表明环己醇与环己酮的暴露都对蚯蚓体腔细胞有着毒性作用,相对而言环己醇对细胞的整体毒性强于环己酮,但环己酮引起细胞的氧化损伤更强,说明环己醇对蚯蚓体腔细胞的毒性更多地是对氧化应激以外的影响造成的。二、选取机体抗氧化关键酶CAT为研究对象,使用多种光谱学手段、酶活性检测和分子模拟技术,研究受环己醇与环己酮暴露的CAT分子结构与功能的变化。环己醇改变了 CAT分子内荧光基团的微环境,但未对其极性造成影响;对CAT多肽链结构无明显影响。环己酮低浓度时对CAT骨架和氨基酸残基微环境造成的影响与环己醇相似,当浓度达到10-2 mol/L时则使CAT骨架其变得松散,并以此间接改变了荧光生色基团微环境的极性。分子模拟结果显示两种染毒物质与CAT的结合位点均不在其活性中心,和酶活性试验中活性无显著变化的结果相对应。相对而言,环己酮对CAT分子结构影响更大。三、将抗氧化关键酶SOD做为研究对象,使用多种光谱学手段、酶活性检测和软件模拟技术,研究受环己醇与环己酮暴露的SOD分子结构与功能的变化。两种小分子的暴露都对SOD荧光生色团残基微环境造成了影响,环己酮的影响更大,但二者都未改变其极性。环己醇会使SOD多肽链骨架轻微紧缩,环己酮浓度较低时亦会有相似效果,浓度达到10-2mol/L时则会明显改变其骨架结构,使其变得松散;分子模拟结果显示两种染毒物质与SOD的结合位点均不在其活性中心,对应酶活性试验中受到暴露后的SOD活性无显著变化的现象。相对而言,环己酮对SOD分子结构影响更大。环己酮对两种蛋白的结构影响强于环己醇的原因可能是环己酮分子有着比环己醇有着更强的偶极矩(环己醇1.80 D,环己酮3.57 D)。本文从细胞和分子两个层面研究并对比了环己醇与环己酮对蚯蚓机体抗氧化应激系统的毒性作用,为蚯蚓的毒理学研究探索了细胞体外培养与染毒的新方法,为评价石油类污染物和化工污染对土壤中生物的影响提供了思路。