甲基去甲基化

由于甲基是合成蛋氨酸、肉碱、肌酸、磷脂、肾上腺素，核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）等具有主要生理作用的物质所必需的基团（Baker等,1985;Frontien等,1994），以及甲基化反应在神经系统、免疫系统、泌尿系统和心血管系统中所起的作用，人们认为生长期动物和成年动物都需要稳定的甲基供体。一般认为动物体内自身不能合成甲基，需要食物中具有富含甲基物质，它们的分子中具有易反应的甲基，从而参与动物生理功能，这类富含甲基的物质称为“甲基供体”,易参与此反应的甲基（即有效甲基),是与氮原子或硫原子连在一起的甲基，象甜菜碱、蛋氨酸、胆碱等（Vogt,1967）。

甲基转甲基

甲基由一个化合物转移到另一化合物上的酶反应：A B-CH3→A-CH3 B。由于N5、N10-亚甲四氢叶酸的酶促还原作用生成N5-甲基四氢叶酸，由一种钴胺酰胺酶的作用将甲基由N5-甲基四氢叶酸转移到同型半胱氨酸上而生成甲硫氨酸。甲硫氨酸由于ATP的作用变成S-腺苷酰甲硫氨酸，此化合物被用做甲基供体生成各种甲基化合物。作为胆碱氧化形式的甜菜碱等也起甲基供体作用。甲基转移反应不仅与含有甲基的胆碱、肌酸、肾上腺素等物质的生成有关系，而且也与解毒、磷脂的变化、核酸及蛋白质的甲基化也有关系，在生理上也是重要的。已知有数十种对各种化合物具特异的转甲基酶。

甲基甲基化

金属汞和二价离子汞等无机汞在生物特别是微生物的作用下会转化成甲基汞和二甲基汞，这种转化称为生物甲基化作用。这种转化的逆过程称为生物反甲基化作用。这两种作用构成了微生物的汞循环。

机理

20世纪60年代末明确提出在汞的生物甲基化中起主要作用的是微生物。因微生物类群的不同，甲基化作用可在需氧或厌氧条件下进行，其转化机理主要有酶促反应和非酶促反应两种。非酶促反应机理依据厌氧菌甲烷形成菌 (Methanoenic omelia) 合成的甲基钴氨素作为甲基供体,在有三磷酸腺苷(ATP)和中等还原剂的条件下把无机汞转化成甲基汞或二甲基汞，与此同时甲基钴氨素转化成羟基钴氨素。甲基化的酶促反应是由微生物直接参与进行的。细菌利用培养基中丰富的维生素，在细胞内产生转甲基酶，促使甲基转移，但酶的种类还不清楚。从底泥、土壤和鱼的内脏、鱼鳃中发现，能使汞甲基化的微生物种类很多，厌氧菌中有匙形梭状芽孢杆菌(Clostridium cochlearium),需氧菌中有荧光极毛杆菌(Pseudomonas fluorescens) 草分枝杆菌 (Myco-bacterium phlei)大肠杆菌等甲基化速度取决于酶的活性，并与营养环境以及半胱氨酸和维生素B等因素有关。厌氧条件下硫化物的存在往往会抑制汞甲基化的进行。在自然界中甲基化速度的加快会引起水体水质恶化，使毒性加大。

自然界的生物是相互作用和相互制约的。受汞污染的底泥中还存在着另一类抗汞微生物，它们有反甲基化作用，能去除甲基汞的毒性。1968年以来已发现各种抗汞细菌200多株，典型菌株为假单胞杆菌K62(Pseudomo-nas K62)。这些微生物能把氯化汞还原成金属汞，也可使有机汞如甲基尔、乙酸汞和苯基汞等转化成金属汞以及相应的化合物，如甲烷、乙烷和苯。利用微生物的这种功能可发展生物冶汞技术。

微生物对汞的抗性机理同对药物的抗性机理相似。1971年有的学者从抗药物的大肠杆菌中提取到一类汞释放酶系,其中主要的酶为S-1酶，它起着使C-Hg 链裂解的作用，而后再经金属汞释放酶（MMR-酶）使汞化合物还原成金属汞。在这种反应中,黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)作为辅酶，葡萄糖脱氢酶起传递电子的作用。

应用

随着分子遗传学的发展，生物甲基化和微生物抗汞的生态学研究已推向分子水平，近年来开展了微生物转化汞的遗传控制研究。1979年的研究指出，细菌的抗汞性能受遗传质粒和染色体的调节和控制，某些具有抗汞性的细菌质粒有移位的潜力，使不具有抗性的细菌细胞获得抗性。这将进一步阐明底泥中细菌能使汞迁移转化和使废料中汞实行再循环的基础。为了提高微生物的抗汞能力，有的学者已应用质体转移新技术得到新的质粒（MER质粒）,细菌具有这种新质粒，抗汞能力可提高40倍左右。

利用微生物还原汞的功能,可使金属汞沉淀回收,挥发的汞可用活性炭吸附。微生物除汞方法主要有：①选育高效抗汞微生物处理含汞废水：如应用选育的高效抗汞菌——假单胞杆菌 K62可处理含甲基汞、乙基汞、硝酸汞、乙酸汞、硫酸汞、氧化汞和氯化汞等废水，金属汞回收率达80%以上，菌体能重复用三次。②采用除汞：依靠活性污泥中的抗汞菌将汞还原为金属汞，活性污泥系统本身还可吸附汞。③采用滤池法除汞：用驯化活性污泥挂膜处理生化需氧量 (BOD)低的含汞废水。④使用硫化氢沉淀汞：借助于其他微生物产生的硫化氢与水溶性汞结合成硫化汞，硫化汞溶度积很小，可以在沉淀后除去。

近十几年来，汞的生物转化的研究受到学者们的重视。中国在这方面的研究还刚刚开始。关于汞的生物甲基化和微生物抗汞机理虽比其他金属转化机理清楚，但有不同的见解和学说。微生物法除汞的研究，目前仅限于配水和小型试验。关于汞转化的遗传学控制研究在理论和实践上都具有重要意义。2100433B