甲基

—CH3 （甲基）（一橫表示孤對電子）

甲基英文縮寫：-Me

甲基常出現在各種有機化合物中，是最常見的基團.

由於甲基是合成蛋氨酸、肉鹼、肌酸、磷脂、腎上腺素，核糖核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）等具有主要生理作用的物質所必需的基團（Baker等,1985;Frontien等,1994），以及甲基化反應在神經系統、免疫系統、泌尿系統和心血管系統中所起的作用，人們認為生長期動物和成年動物都需要穩定的甲基供體。一般認為動物體內自身不能合成甲基，需要食物中具有富含甲基物質，它們的分子中具有易反應的甲基，從而參與動物生理功能，這類富含甲基的物質稱為“甲基供體”,易參與此反應的甲基（即有效甲基),是與氮原子或硫原子連在一起的甲基，象甜菜鹼、蛋氨酸、膽鹼等（Vogt,1967）。

甲基由一個化合物轉移到另一化合物上的酶反應：A+B-CH3→A-CH3+B。由於N5、N10-亞甲四氫葉酸的酶促還原作用生成N5-甲基四氫葉酸，由一種鈷胺醯胺酶的作用將甲基由N5-甲基四氫葉酸轉移到同型半胱氨酸上而生成甲硫氨酸。甲硫氨酸由於ATP的作用變成S-腺苷醯甲硫氨酸，此化合物被用做甲基供體生成各種甲基化合物。作為膽鹼氧化形式的甜菜鹼等也起甲基供體作用。甲基轉移反應不僅與含有甲基的膽鹼、肌酸、腎上腺素等物質的生成有關係，而且也與解毒、磷脂的變化、核酸及蛋白質的甲基化也有關係，在生理上也是重要的。已知有數十種對各種化合物具特異的轉甲基酶。

金屬汞和二價離子汞等無機汞在生物特別是微生物的作用下會轉化成甲基汞和二甲基汞，這種轉化稱為生物甲基化作用。這種轉化的逆過程稱為生物反甲基化作用。這兩種作用構成了微生物的汞循環。

機理

20世紀60年代末明確提出在汞的生物甲基化中起主要作用的是微生物。因微生物類群的不同，甲基化作用可在需氧或厭氧條件下進行，其轉化機理主要有酶促反應和非酶促反應兩種。非酶促反應機理依據厭氧菌甲烷形成菌 (Methanoenic omelia) 合成的甲基鈷氨素作為甲基供體,在有三磷酸腺苷(ATP)和中等還原劑的條件下把無機汞轉化成甲基汞或二甲基汞，與此同時甲基鈷氨素轉化成羥基鈷氨素。甲基化的酶促反應是由微生物直接參與進行的。細菌利用培養基中豐富的維生素，在細胞內產生轉甲基酶，促使甲基轉移，但酶的種類還不清楚。從底泥、土壤和魚的內臟、魚鰓中發現，能使汞甲基化的微生物種類很多，厭氧菌中有匙形梭狀芽孢桿菌(Clostridium cochlearium),需氧菌中有熒光極毛桿菌(Pseudomonas fluorescens) 草分枝桿菌 (Myco-bacterium phlei)大腸桿菌等甲基化速度取決於酶的活性，並與營養環境以及半胱氨酸和維生素B等因素有關。厭氧條件下硫化物的存在往往會抑制汞甲基化的進行。在自然界中甲基化速度的加快會引起水體水質惡化，使毒性加大。

自然界的生物是相互作用和相互制約的。受汞污染的底泥中還存在著另一類抗汞微生物，它們有反甲基化作用，能去除甲基汞的毒性。1968年以來已發現各種抗汞細菌200多株，典型菌株為假單胞桿菌K62(Pseudomo-nas K62)。這些微生物能把氯化汞還原成金屬汞，也可使有機汞如甲基爾、乙酸汞和苯基汞等轉化成金屬汞以及相應的化合物，如甲烷、乙烷和苯。利用微生物的這種功能可發展生物冶汞技術。

微生物對汞的抗性機理同對藥物的抗性機理相似。1971年有的學者從抗藥物的大腸桿菌中提取到一類汞釋放酶系，其中主要的酶為S-1酶，它起著使C-Hg 鏈裂解的作用，而後再經金屬汞釋放酶（MMR-酶）使汞化合物還原成金屬汞。在這種反應中,黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)作為輔酶，葡萄糖脫氫酶起傳遞電子的作用。

應用

隨著分子遺傳學的發展，生物甲基化和微生物抗汞的生態學研究已推向分子水平，近年來開展了微生物轉化汞的遺傳控制研究。1979年的研究指出，細菌的抗汞性能受遺傳質粒和染色體的調節和控制，某些具有抗汞性的細菌質粒有移位的潛力，使不具有抗性的細菌細胞獲得抗性。這將進一步闡明底泥中細菌能使汞遷移轉化和使廢料中汞實行再循環的基礎。為了提高微生物的抗汞能力，有的學者已應用質體轉移新技術得到新的質粒（MER質粒）,細菌具有這種新質粒，抗汞能力可提高40倍左右。

利用微生物還原汞的功能，可使金屬汞沉澱回收，揮發的汞可用活性炭吸附。微生物除汞方法主要有：①選育高效抗汞微生物處理含汞廢水：如應用選育的高效抗汞菌——假單胞桿菌 K62可處理含甲基汞、乙基汞、硝酸汞、乙酸汞、硫酸汞、氧化汞和氯化汞等廢水，金屬汞回收率達80%以上，菌體能重複用三次。②採用除汞：依靠活性污泥中的抗汞菌將汞還原為金屬汞，活性污泥系統本身還可吸附汞。③採用濾池法除汞：用馴化活性污泥掛膜處理生化需氧量 (BOD)低的含汞廢水。④使用硫化氫沉澱汞：藉助於其他微生物產生的硫化氫與水溶性汞結合成硫化汞，硫化汞溶度積很小，可以在沉澱后除去。

近十幾年來，汞的生物轉化的研究受到學者們的重視。中國在這方面的研究還剛剛開始。關於汞的生物甲基化和微生物抗汞機理雖比其他金屬轉化機理清楚，但有不同的見解和學說。微生物法除汞的研究，目前僅限於配水和小型試驗。關於汞轉化的遺傳學控制研究在理論和實踐上都具有重要意義。