抗氧化防御系统是生物体应对外源化合物氧化胁迫的重要组成成分,对抗氧化防御机制的研究能够有效预测环境中污染物的生物效应及毒理学特征。抗氧化防御系统包括抗氧化酶和非酶抗氧化物质两大类,其中抗氧化酶又包括：超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)等；非酶抗氧化物主要包括脂溶性和水溶性抗氧化剂两大类,脂溶性抗氧化剂以维生素E为代表,水溶性抗氧化物主要有维生素C和谷胱甘肽(GSH)。在污染物毒性研究中,抗氧化酶的灵敏性特征能够有效解决常规生态毒理学方法无法监测的低浓度污染问题,为污染物环境风险提供早期预警。本次研究在以往典型有机污染物毒性研究的基础上,选择了几种典型的有机污染物(多氯代联苯醚,PCDPSs;直接染料和邻苯二甲酸酯,PAEs)进行化合物对鲫鱼(Carassius auratus)的氧化胁迫实验,由此进行各类型化合物毒性变化规律和毒性差异的比较。实验中选取典型的抗氧化酶SOD, CAT和GPx以及脂质过氧化产物MDA用于衡量化合物对生物体造成的氧化压力大小,此外,结合分子计算(密度泛函理论DFT和分子中的原子方法AIM)和整合生物标志物响应(Integrated Biomarker Responses, IBR)指标,我们对3种化合物的代谢模式及毒性变化规律做了详细的阐述,研究的主要内容和结论如下：(1)对于选取的十二种PCDPSs系列化合物,采用不同的浓度梯度(PCDPSs分别采用0.1,1,10,100μg/kg的注射剂量,母体化合物DPS采用1,10,100mg/kg的注射剂量)对鲫鱼(C. auratus)染毒12h后,取肝脏样品进行生理生化指标测定。与此同时,选取Tris-, Penta-和Hepta-CDPS三种典型的化合物探究PCDPSs系列化合物在生物体内代谢所产生的代谢毒性差异,对C. auratus分别注射200μl10μg/kg剂量的三种PCDPSs化合物,实验分别在0.5,1,2,3和5d时取肝脏样品进行生化指标的测量。实验结果显示,SOD, CAT酶活性以及MDA含量均发生了明显的变化,化合物对生物体的抗氧化防御系统产生了一定的氧化损伤,这表明PCDPSs具有潜在的生物毒性。总的来说,实验结果显示各类化合物对生物体抗氧化防御系统造成的氧化损伤存在差异,这些现象表明PCDPS毒性随氯原子取代数目和取代的位置变化呈现差异性变化,此规律也可以通过三种PCDPSs的时间效应结果得到证实。在众多PCDPSs系列化合物中,Penta-和Hexa-CDPSs处理组呈现出的强烈酶抑制可能和化合物的高毒性有关。总之,抗氧化酶和脂质过氧化产物在生物体内的变化可以作为PCDPSs环境污染的生物标志物。(2)对直接混纺红玉,直接混纺大红和直接混合纺黄的代谢毒性进行了抗氧化酶和过氧化脂质的指数的测定。实验通过暴露和染毒两种方式对代谢毒性进行度量。将鲫鱼暴露于10mg/L的化合物,同时对鱼注射剂量为200μg/kg体重的相应染料,然后在不同的时间收集肝脏样品(0.5,1,3,5,7,10,13,17和22d)进行生物体代谢转化毒性的分析。实验结果显示,抗氧化防御系统在注射条件下具有较为快速灵敏的响应；实验过程中染料代谢可能产生了多种不同生物毒性的代谢中间产物,这可以通过SOD, CAT和MDA含量水平的多种变化模式推知；依据酶抑制强度和相应的脂质过氧化水平得出三种染料的代谢毒性顺序为：D-BLL> D-GLN> D-3RNL。此外,基于B3LYP/LAN2BM水平对染料分子进行量子化优化,计算得出韦伯键级和电子密度▽p(r),可用于衡量染料分子中的化学键强度。根据键强度推测染料分子的降解代谢途径和毒性大小,理论计算与实验得出的代谢毒性顺序是一致的。(3)研究了九种邻苯二甲酸酯(PAEs)对鲫鱼产生的氧化胁迫。对鱼体注射10mg/kg体重的PAEs化合物,分别在1d,4d,8d和14d取肝脏样品进行抗氧化酶以及脂质过氧化水平的检测并由此推知化合物的毒性水平。实验结果显不,SOD, CAT, GPX和MDA的含量水平在不同化合物的作用下产生了多样的变化,这意味着PAEs化合物在生物体内发生了代谢,并且产生了毒性有所差异的活性物质。结合计算出的整合生物标志物响应指标(IBR),推知毒性顺序如下：DBP> DEP> DIDP>DPP> BBP>DAP> DCHP> DMP> DEHP。其中,具有最为显著的酶抑制和MDA含量上升的DBP可能是一种毒性很强的污染物,而IBR则能够广泛用作污染物的生物标志物,为污染物的生物效应提供定量化的描述指标。