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Toxic effects caused by heavy metals in the yeast Saccharomyces cerevisiae: a comparative study

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Abstract:

The decreasing order of toxicity of select heavy metals on the yeast Saccharomyces cerevisiae, in 10 mM MES (2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid) pH buffer at pH 6.0, was found to be copper, lead, and nickel. Heavy metal (200 µM) induced a decrease in the number of viable cells by about 50% in the first 5 min for copper and in 4 h for lead, while nickel was not toxic up to a 200 µM concentration over a period of 48 h. Glucose (25 mM) strongly enhanced the toxic effect of 50 µM copper but had little or no effect on the toxicity of 200 µM lead or nickel. Copper, lead, and nickel induced the leakage of UV260-absorbing compounds from cells with different kinetics. The addition of 0.5 mM calcium, before addition of 200 µM copper, showed a protective action against cell death and decreased the release of UV-absorbing compounds, while no effect was observed against lead or nickel toxic effects. Copper complexation capacities of the filtrates of cells exposed for 2 h in 200 µM copper and 24 h in 200 µM lead were 51 and 14 µM, respectively. The implication of the complexation shown by these soluble compounds in the bioavailability of heavy metals is discussed.Key words: copper, lead, nickel, metal bioavailability, toxicity.

L'ordre décroissant de métaux lourds sélectionnés selon leur toxicité chez Saccharomyces cerevisiae dans un tampon de pH 10 mM MES à pH 6,0, était : cuivre, plomb et nickel. Une concentration de 200 µM de métaux lourds a induit une diminution d'environ 50 % du nombre de cellules viables dans les cinq premières minutes pour le cuivre et dans les 4 h pour le plomb, alors que le nickel ne fut pas toxique jusqu'à une concentration de 200 µM durant une période de 48 h. Le glucose (25 mM) a fortement augmenté l'effet toxique de cuivre à 50 µM, alors qu'il n'a pas ou peu eu d'influence sur la toxicité de 200 µM du plomb ou du nickel. Le cuivre, le plomb et le nickel ont induit une fuite de composés absorbant la lumière UV (260 nm) des cellules avec des cinétiques distinctes. L'ajout de 0,5 mM de calcium, avant l'ajout de 200 µM de cuivre, a entraîné un effet protecteur contre la mort cellulaire et a diminué la libération de composés absorbant les UV, alors qu'aucun impact n'a été observé sur les effets toxiques du plomb ou du nickel. La capacité de complexation du cuivre de filtrats de cellules exposées pendant 2 h à 200 µM de cuivre et pendant 24 h à 200 µM de plomb était de 51 et 14 µM, respectivement. Nous discutons des répercussions de la complexation démontrée par ces composés solubles sur la biodisponibilité des métaux lourds.Mots clés : cuivre, plomb, nickel, biodisponibilité des métaux, toxicité.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2003-05-01

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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