第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性Word

　　环境化学

　　第五章 生物体内污染物 质的运动过程及毒性

　　河北工业大学

　　环境化学

　　内容及要点 污染物质与生物机体相互作用，及机体对污 染物质的吸收、分布、持化、排泄等过程和污染 物质对机体毒性两方面的内容。 掌握：①污染物质的生物富集、放大和积累； ②耗氧和有毒有机污染物质的微生物降解；③若 干元素的微生耪转化；④生物对污染物质的转化 速率，毒物的毒性、联合作用和致突变、致癌及 抑制酶活性等作用；⑤定量构效关系中几种应用 的分析方法。 了解：①有关重要辅酶的功能；②有毒有机 污染物质生物转化的类型。

　　环境化学

　　第一节 物质通过生物膜的方式 一、生物膜的结构 生物膜主要是由磷脂双分子层和蛋白质镶嵌 组成的、厚度为7.5~l0nm的流动变动复杂体。 在磷脂双分子层中，亲水的极性基团排列于内外 两面，疏水的烷链端伸向内侧。在双分子层中央 存在一个疏水区，生物膜是类脂层屏障。膜上镶 嵌的蛋白质，有附着在磷脂双分子层表面的表在 蛋白，有深埋或贯穿磷脂双分子层的内在蛋白， 但它们亲水端也都露在双分子层的外表.这些蛋 白质各具一定的生理功能，或是转运膜内外物质 的载体，或是起催化作用(能量转化等)生物膜 上含有带极性、含水的微小孔道(孔膜)。

　　环境化学

　　环境化学

　　二、物质通过生物膜的方式 物质通过生物膜的方式根据机制可分为以下五类。 1.膜孔滤过 直径小于膜孔的水溶性物质，可借助膜两侧静水压及渗透压 经膜孔滤过。 2.被动扩散 脂溶性物质从高浓度侧向低浓度侧，即顺浓度梯度扩散通过 有类脂层屏障的生物膜。扩散速率服从Fiek定律：

　　扩散系数取决于通过物质和膜的性质。

　　环境化学

　　一般，脂/水分配系数越大，分子越小，或在体液pH条件 下解离越少的物质，扩散系数也越大，而容易扩散通过牛物膜。 被动扩散不儒耗能，不需载体参与，因而不会出现特异性选择、 竞争性抑制及饱和现象。 3.被动易化扩散 有些物质可在高浓度侧与膜上特异性蛋白质载体结合，通过 生物膜，至低浓度侧解高出原物质。这种转运称为被动易化扩散。 它受到膜特异性载体及其数量的制约，因而呈现特异性选择，类

　　似物质竞争性抑制和饱和现象。

　　4.主动转运 在需消耗一定的代谢能量下，一些物质可在低浓度侧与膜上 高浓度特异性蛋白载体结合，通过生物膜，至高浓度侧解离出原 物质称为主动转运。所需代谢能量来自膜的三磷酸腺苷酵分解三 磷酸腺苷(ATP)成二磷酸腺甘(ADP)和磷酸时所释放的能量。这种 转运还与膜的高度特异性载体及其数量有关，而具有特异性选择，

　　类似物质竞争性抑制和饱和现象。

　　环境化学

　　5.胞吞和胞饮 少数物质

　　与膜上某种蛋白质有特殊亲和力，当其 与膜接触后，可改变这部分膜的表面张力，引起膜的 外包或内陷而被包围进入膜内，固体物质的这一转运 称为胞吞，而液态物质的这一转运称为胞饮。

　　环境化学

　　结论：物质以何种方式通过生物膜，主要取决于机 体各组织生物膜的特性和物质的结构、理化性质。物质 理化性质包括脂溶性、水溶性、解离度、分子大小等。 被动易化扩散和主动转运，是正常的营养物质及其代谢 物通过生物膜的主要方式。

　　第二节

　　污染物质在机体内的转运

　　污染物质在机体内的运动过程包括吸收、分布、排 泄和生物转化统称转运，而排泄与生物转化又称为消除。 一、吸收 吸收是污染物质从机体外，通过各种途径通透体 膜进入血液的过程途径主要是机体的消化管、呼吸道和 皮肤。 ①消化管是吸收污染物质最主要的途径。

　　环境化学

　　②呼吸道是吸收大气污染物的主要途径。 ③皮肤吸收是不少污染物进入肌体的途径。 二、分布 分布是指污染物质被吸收后或其代谢转化物质 形成后，由血液转送至机体各组织，与组织成分结合， 从组织返回血液，以及再反复等过程。在污染物质的分 布过程中，污染物质的转运以被动扩散为主。 三、排泄 排泄是污染物质及其代谢物质向机体外的转运过程。 排泄器官有肾、肝胆、肠、肺、外分泌腺等，而以肾和 肝胆为主。 ①肾排泄是污染物质通过肾随尿而排出的过程.②污染 物质的另一个重要排泄途径，是肝胆系统的胆汁排泄。

　　环境化学

　　四、蓄积 机体长期接触某污染物质，若吸收超过排泄及其代 谢转化，则会出现该污染物质在体内逐增的现象，称为 生物蓄积。蓄积量是吸收、分布、代谢转化和排漫 各量的代数和。 机体的主要蓄积部位是血浆蛋白、脂肪组织和骨骼。有 些污染物质的蓄积部位与毒性作用部位相同。 蓄积部位中的污染物质，常同血浆中游离型污染物 质保持相对稳定的平衡。在污染物质蓄积和毒性作用的 部位不相一致时，蓄积部位可成为污染物质内在的二次 接触源，有可能引起机体慢性中毒。 第三节 污染物质的生物富集、放大和积累 一、生物富集

　　环境化学

　　生物富集是指生物通过非吞食方式，从周围环境(水、土壤、 大气)蓄积某种元素或难降解的物质，使其在机体内浓度超过 周围环境中浓度的现象，集用生物浓缩系数表示，即

　　二、生物放大生物放大是指在同一食物链上的高营养级生物，通过吞食低 营养级生物蓄积某种元素或难降解物质，使其在机体内的浓 度随营养级数提高而增大的现象。生物放大的程度也用生物 浓缩系数表示。

　　环境化学

　　环境化学

　　第四节

　　污染物质的生物转化

　　物质在生物作用下经受的化

　　学变化.称为生物转化 或代谢(转化)。生物转化、化学转化和光化学转化构成 了污染物质在环境中的三大主要转化类型。通过生物转 化，污染物质的毒性也随之改变。对于污染物质在环境 中的生物转化，微生物起着关键作用。这是因为它们大 量存在于自然畀，生物转化呈多样性.又具有大的表面 /体积值，繁殖非常迅速，对环境条件适应性强等特点。 一、生物转化中的酶 生物转化是在酶的控制下转化。 酶催化的特点：1.催化专一性高； 2.催化效率高；3. 酶催化时需要温和的外界条件。

　　环境化学

　　二、若干重要辅酶的功能

　　环境化学

　　环境化学

　　环境化学

　　环境化学

　　环境化学

　　环境化学

　　环境化学

　　环境化学

　　三、生物氧化中的氢传递过程

　　环境化学

　　环境化学

　　环境化学

　　环境化学

　　环境化学

　　环境化学

　　环境化学

　　四、好氧有机污染物质的微生物降解有机物通过生物氧化及其他生物转化，可变成更小、更简 单的分子，成为生物降解。 1.糖类的微生物降解

　　环境化学

　　环境化学

　　环境化学

　　环境化学

　　环境化学

　　环境化学

　　环境化学

　　环境化学

　　五、有毒有机污染物质生物转化类型 1.氧化反应类型 1)混合功能氧化酶加氧氧化 碳双键环氧化、碳羟基化、氧脱烃、硫脱烃、硫-氧化 及脱硫、氮脱烃、氮-氧化及脱氮。 2)脱氢酶脱氢氧化 醇氧化成醛、酮、酸。 3)氧化酶氧化 2.还原反应类型 1)可逆加氢酶加氢还原 2)硝基还原酶还原 3)偶氮还原酶还原 4)还原脱氢酶还原

　　环境化学

　　3.水解反应类型 1)羧酸酯酶使脂肪族酯水解 2)芳香酯酶使芳香族酯水解 3)磷酸酯酶使磷酸族酯水解 4)酰胺酯酶使酰胺族酯水解 4.若干重要结合反应类型 1)葡萄糖醛酸结合 2)硫酸结合 3)谷胱甘肽结合 六、有毒有机物污染物质的微生物降解 1.烃类(以氧化为主) 2.农药

　　环境化学

　　七、氮及硫的微生物转化 1.氮微生物转化

　　环境化学

　　2.硫微生物转化

　　环境化学

　　八、重金属元素的生物转化 1.汞；2.砷；3.硒；4.铁。 九、污染物质的生物转化速率 1.酶促反应的速率 1)米氏方程；2)影响因素。 2.微生物的速率 1)微生物反应速率方程；2)影响因素： 链长规律：是指脂肪酸、脂族碳氢化合物和烷基苯 等有机物质，在一定范围F6碳链越长，降解也越快的现 象，以及有机聚合物降解速率随分子的增大呈现减小趋 势的现象。 链分支规律；是指烷基苯磺酸盐、烷基化合物 (RnCH4-n)等有机物质中，烷基支链越多，分支程度越大， 降解也越慢的现象。 取代规律：是指取代基的种类、位置及数量对有机 物质降解速率的影响规律。

　　环境化学

　　第五节 污染物质的毒性 1.毒性 2.毒物毒性 3.毒物联合作用 1)协同性；2)相加性；3)独立性；4)拮抗性 4.毒作用的过程 5.毒作用的化学机制 1)酶活性的抑制 2)致突变作用 3)致癌作用 4)致畸作用

　　环境化学

　　第六节 有机物的定量结构与活性关系

　　作业：3.7.8