微囊藻毒素（MC）的结构于20世纪80年代初被D.P.博特斯^[注]确认。MC在结构上是一种环肽，迄今为止已有75种以上的MC被确认。在对动物的毒性方面，其主要靶器官为肝脏。MC对哺乳动物的毒性很强，主要是强烈抑制两种蛋白磷酸酶（PP1和PP2A）的活性。

MC是一类结构上有联系的单环七肽化合物。其结构特征是具有一个被称为Adda的特殊的20碳β氨基酸（[2S,3S,8S,9S]-3-氨基-9-甲氧基-2,6,8,-三甲基-10-苯基癸-4,6,-二烯酸）（[2S,3S,8S,9S]-3-amino-9-methoxy-2,6,8,-trimethyl-10-phenyldeca-4,6,-dienoic acid）。此外，MC还含有3个D型氨基酸——丙氨酸（alanine）、MeAsp（也称Masp）（赤-β-甲基天冬氨酸erythro-β-methylaspartic acid），以及谷氨酸（glutamic acid）、Mdha （N-甲基脱氢丙氨酸N-methyldehydroalanine）和两个可变的L-氨基酸。

虽然MC的结构变异在7个氨基酸都能发生，但最常见的变异主要是发生在2、4号位上的两个可变L-氨基酸的变异，以及MeAsp和Mdha残基的甲基化模式。MC的名称也是根据2、4号位上的两个可变氨基酸而来的。譬如，最常见的MC-LR在可变氨基酸位置含有亮氨酸（leucine）和精氨酸（arginine），分子量为994道尔顿（Da）。

有机污染物的物理化学性质（如水溶解度、蒸气压、挥发性、在水中的稳定性、光降解速率、酸碱解离常数、辛醇-水分配系数等）影响着它们在环境中的分配、吸附、生物富集及毒性等。一般来说，有机化合物的物理化学数据可在严格的实验条件下测得，这些数据一般在新化合物注册时是必需的。然而，MC为天然产物，且一般能获得的标样量很少且价格昂贵，所以有关其物理化学性质方面的研究甚少。

在对MC的物理化学性质的研究中，以对MC-LR的研究最多。MC-LR含有两个可解离的羧基（ionizable carboxyl groups）和一个可解离的氨基（ionizable amino group），它们未参与形成构成环肽结构的肽键。羧基既是很强的H-受体，也是很强的H-供体，即羧基的存在将显著提高化合物的水溶解度；氨基也会参与氢键的形成，可作为H-供体，因此可以推测MC-LR具有很好的水溶性。

由于MC含有特殊氨基酸，为环状结构，化学性质非常稳定，能耐pH、高温等，在紫外线作用下可发生降解。

MC是一类由蓝藻产生的天然毒素。这些蓝藻包括微囊藻（microcystis）、鱼腥藻（anabaena）、浮丝藻（planktothrix）、项圈藻（anabaenopsis）、念珠藻（nostoc）、隐球藻（aphanocapsa）和软管藻（hapalosiphon）。MC属于蓝藻的次生代谢产物（secondary metabolites），因为它们并不用于主要的代谢过程（如细胞分裂和产能）。在产MC的蓝藻类群中，有些能产多种蓝藻毒素，这使得根据生物类群来判断毒素种类变得困难。

虽然迄今为止人们还未能确切地知道为何蓝藻要产毒素以及在什么环境条件下产毒，但MC的合成途径已经比较清楚，其较小的分子量、环状结构以及含有特异性的氨基酸表明这些肽类是非核糖体（non-ribosomally）途径合成的。而非核糖体肽类合成酶（peptide synthetases）在结构上高度保守，这些肽类合成酶的基因编码是组件式的（modular），每个基因模块（module）含有单个肽合成酶单元（peptide synthetase unit），因此一个藻株的产毒能力可能主要取决于是否具有这些基因以及它们在特定环境下的表达。

MC与许多人工合成的有机污染物不同，只要水体中有产毒蓝藻存在，它就可以产生，只是当它们很微量的时候，不会对人类和其他水生动物产生明显的毒害作用；而当水体严重富营养化时，产毒蓝藻往往大量暴发（常常形成厚厚的蓝藻水华），MC会源源不断地产生并被大量释放到水体中。

水体中的蓝藻水华可由一至数个优势种组成（其中一些可能产毒），即使是由单个种类形成的水华，也可能是有毒株和无毒株的混合体，已知的蓝藻水华中有60%～70%含有毒株。在某一个期间的水华可产生几种MC，在一些情况下甚至可达20多种。一种蓝藻水华的毒性取决于有毒株细胞的浓度，以及所出现的毒素的相对毒性。已报道的从自然水体中采集的水华蓝藻中的MC含量，以中国的7300微克/克（μg/g）干重（dw）和葡萄牙的7100μg/g dw为最高。

虽然MC由于生产困难、毒性还不足够强烈而未用于制造大规模杀伤性生物武器（mass casualty biological weapon, MCBW），但其毒性已经达到引起军事专家关注的程度。一些神经毒素能有效地终止神经和肌肉的功能而不引起组织显微结构的破坏，而其他一些毒素直接破坏和损伤组织，对这些毒素，预防十分重要，因为常常在数分钟或数小时内就可发生不可逆的病理变化，MC就属于这种类型。MC专一性地与肝细胞内的蛋白磷酸酶结合，而不损伤体内的其他细胞，除非肝细胞对MC的吸收被阻隔。在致死剂量暴露的情况下，15～60分钟即发生不可逆的器官损伤，在这种情况下，具有重要功能的肝脏被严重损伤以致治疗可能作用甚微或毫无价值。由于许多毒素影响体细胞、组织和器官的基础代谢过程，阻止毒素的药物也常常会带来复杂的有毒副作用，而用来保护实验动物免受MC毒害的利福平（rifampin，抗结核病药）对人却是安全的。

大多数MC是亲水的，一般不能直接穿过脊椎动物的细胞膜，因此需要腺苷三磷酸（ATP）依存性的转运蛋白（ATP-dependenttransporter）来吸收。一个还未被确认的多种有机阴离子转运蛋白或胆汁酸转运蛋白（bile acid transporter）被认为是大白鼠肝脏中这些环肽的载体（carrier），因此，MC的毒性限于像肝脏这样其细胞膜含有有机阴离子转运蛋白的器官。

研究发现，MC慢性染毒能显著抑制肝脏脂肪酸β氧化，阻碍脂蛋白分泌并促进肝脏炎症，导致小鼠非酒精性脂肪性肝炎发生，这可能是微囊藻毒素导致肝癌的重要途径。而且，MC可通过血胎屏障，具有传代毒性，母源暴露对哺乳动物子代的传代（致癌）肝毒性不容忽视。此外，MC能损伤大鼠的睾丸组织与精子，显著减少精子数量，其生殖毒性不容忽视，这关系到我们子孙后代的命运。