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1、,第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性,第一节 物质通过生物膜的方式,生物膜的结构(Constitution of Biological Membrane),生物膜主要是磷脂双分子层和蛋白质镶嵌组成的。,第一节 物质通过生物膜的方式,物质通过生物膜的方式,呈现特异性选择； 是正常的营养物质及其代谢产物通过生物膜的主要方式。,大多数物质通过生物膜的方式。,具体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。,第二节 污染物质在机体内的转运 (Transport of Pollutant in Bodies),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
2、化。,转运 吸收(主要途径: 消化管,呼吸道,皮肤) 分布(受膜通透性,组织血流速度决定) 排泄(主要途径: 肾,肝,胆,肠,肺,外分泌腺等) 消除 排泄(主要途径: 肾,肝,胆,肠,肺,外分泌腺等) 转化 蓄积,第二节 污染物质在机体内的转运 (Transport of Pollutant in Bodies),吸收(Adsorption) 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。 消化管是吸收污染物质最主要的途径； 呼吸管是吸收大气污染物的主要途径； 皮肤吸收是不少污染物质进入机体的途径； 分布 (Distribution) 分布是指污染物质被吸收后或其代谢转化物质形成
3、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。,第二节 污染物质在机体内的转运 (Transport of Pollutant in Bodies),排泄(Excretion)排泄是污染物质及其代谢物质向机体外的转运过程。排泄器官以肾和肝胆为主。 1、肾排泄 (Renal Excretion) 2、肝胆系统的胆汁排泄 (Biliary Excretion) 3、肠道排泄 (Enterohepatic Excretion)蓄积 (Accumulation)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。 污染物
4、的蓄积部位和毒性作用部位不一定相同。,第三节 污染物质的生物富集、放大和积累,生物富集(Biological Concentration) 生物通过非吞食方式，从周围环境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。 生物浓缩系数(Bioconcentration Factor) ：,影响BCF的因素,物质性质：降解性、脂溶性、水溶性等,生物特征：种类、大小、性别、器官、生长发育阶段等,环境条件：温度、盐度、pH、氧含量等,第三节 污染物质的生物富集、放大和积累,水生生物富集速率方程为：,生物浓缩系数：,了解,第三节 污染物质的生物富集、放大和积累,生物放大(Bioma
5、gnification) 同一食物链上的高营养级生物，通过吞食低营养级生物富集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。 生物放大并不是在所有条件下都能发生生物积累 (Bioaccumulation Process) 生物从周围环境和食物链蓄积某种元素或难降解物质，使其在机体中的浓度超过周围环境中浓度的现象。,第四节 污染物质的生物转化 (Biotransformation of Polluted Matter),1、生物转化中的酶；,4、耗氧有机污染物质的微生物降解；,7、氮及硫的微生物转化；,主要内容,2、若干重要辅酶的功能；,3、生物氧化过程中的氢传递过程；,6
6、、有毒有机污染物质的微生物降解；,5、有毒有机污染物质生物转化类型；,8、重金属元素的微生物转化；,第四节 污染物质的生物转化 (Biotransformation of Polluted Matter),一、生物转化中的酶(Enzyme in Biotransformation) 酶(Enzyme )：一类由细胞制造和分泌的、以蛋白质为主要成分的、具有催化活性的生物催化剂。 酶催化作用的特点： 1、催化专一性高2、酶催化效率高3、酶催化需要温和的外界条件,第四节 污染物质的生物转化 (Biotransformation of Polluted Matter),一、生物转化中的酶(Enzyme
7、 in Biotransformation),催化作用的场所,催化反应的类型,成分,酶的分类,胞外酶,胞内酶,氧化还原酶,水解酶,裂解酶,异构酶,合成酶,转移酶,单成分酶,双成分酶（酶蛋白+辅酶）,第四节 污染物质的生物转化 (Biotransformation of Polluted Matter),二、若干重要辅酶的功能(Effect of Some Important Coenzyme),1、FMN和FAD 2、NAD+和NADP + 3、辅酶Q 4、细胞色素酶系的辅酶 5、辅酶A,FMN、FAD是氧化还原酶的辅酶，在酶促反应中具有传递氢原子的功能。,第四节 污染物质的生物转化 (Bio
8、transformation of Polluted Matter),辅酶Q，简写CoQ，是某些氧化还原酶的辅酶。 FMN和FAD、NAD+和NADP +、辅酶Q的作用均是在酶促反应中担任递氢的任务。如：,第四节 污染物质的生物转化 (Biotransformation of Polluted Matter),细胞色素酶系的辅酶主要有细胞色素b、c1、c、a和a3等几种，在反应中担当传递电子的作用。辅酶A是一种转移酶的辅酶，在酶促反应中起着传递酰基的作用,第四节 污染物质的生物转化 (Biotransformation of Polluted Matter),三、生物氧化中的氢传递过程 (Hy
9、drogen Transfor Process in Biological Oxidation) 生物氧化(Biological Oxidation ):指有机物质在机体细胞内的氧化，并伴随有能量的释放。放出的能量主要通过二磷酸腺苷与正磷酸合成三磷酸腺苷而被暂时存放。,腺苷部分,第四节 污染物质的生物转化 (Biotransformation of Polluted Matter),氢传递过程的几种分类,1、有氧氧化中以分子氧为直接受氢体的递氢过程；,2、有氧氧化中以分子氧为间接受氢体的递氢过程；,3、无氧氧化中有机底物转化中间产物作受氢体的递氢过程；,4、无氧氧化中某些无机含氧化合物作受氢体
10、的递氢过程,第四节 污染物质的生物转化 (Biotransformation of Polluted Matter),1、有氧氧化中以分子氧为直接受氢体的递氢过程,该过程只有一种酶作用于有机底物。,第四节 污染物质的生物转化 (Biotransformation of Polluted Matter),2、有氧氧化中以分子氧为间接受氢体的递氢过程,该过程有几种酶共同发挥作用,第四节 污染物质的生物转化 (Biotransformation of Polluted Matter),3、无氧氧化中有机底物转化中间产物作受氢体的递氢过程,酵母菌,乳酸菌,第四节 污染物质的生物转化 (Biotrans
11、formation of Polluted Matter),4、无氧氧化中某些无机含氧化合物作受氢体的递氢过程,第四节 污染物质的生物转化 (Biotransformation of Polluted Matter),耗氧有机污染物质(Oxygen-Consuming Organic Pollutant ):是生物残体、排放废水和废弃物中的糖类、脂肪和蛋白质等较易生物降解的有机物质。生物降解(Biodegradation)：有机物质通过生物氧化以及其他的生物转化，可以变成更小、更简单的分子过程。,四、耗氧有机污染物质的微生物降解 (Microbial Degradation of Oxygen
12、-Consuming Organic Pollutant),第四节 污染物质的生物转化 (Biotransformation of Polluted Matter),1、糖类的微生物降解 (Microbial Degradation of Carbohydrate),糖类通过微生物作用，有氧条件下完全氧化为CO2和H2O，降解彻底； 无氧条件下不完全氧化为有机酸、醇及CO2等，降解不彻底，同时引起体系pH的下降。,第四节 污染物质的生物转化 (Biotransformation of Polluted Matter),第四节 污染物质的生物转化 (Biotransformation of Po
13、lluted Matter),2、脂肪的微生物降解 (Microbial Degradation of Fat),第四节 污染物质的生物转化 (Biotransformation of Polluted Matter),3、蛋白质的微生物降解(Microbial Degradation of Protein),4、甲烷发酵,糖类 蛋白质 脂肪,乙酸 甲酸 氢气 CO2,产甲烷菌,第四节 污染物质的生物转化 (Biotransformation of Polluted Matter),五、有毒有机污染物质生物转化类型(Types of Biotransformation of Toxic Org
14、anic Pollutant),1、耗氧反应 2、还原反应 3、水解反应 4、结合反应,一方面使有机毒物水溶性和极性增加易于排除体外； 另一方面会改变有机毒物的毒性：减小或增大。,第四节 污染物质的生物转化 有毒有机污染物质生物转化类型,1）混合功能氧化酶加氧氧化2）脱氢酶脱氢氧化3）氧化酶氧化,1、耗氧反应类型,第四节 污染物质的生物转化 有毒有机污染物质生物转化类型,1）混合功能氧化酶加氧氧化类型,利用细胞内分子氧，将其中的一个氧原子与有机底物结合，使之氧化；而使另一个氧原子与氢原子结合形成水。,第四节 污染物质的生物转化 有毒有机污染物质生物转化类型,混合功能氧化酶的专一性较差，能催化许
15、多有机毒物氧化 碳双键环氧化碳羟基化,第四节 污染物质的生物转化 有毒有机污染物质生物转化类型,氧脱烃硫脱烃、硫-氧化及脱硫,第四节 污染物质的生物转化 有毒有机污染物质生物转化类型,氮脱烃、氮氧化及脱氮,第四节 污染物质的生物转化 有毒有机污染物质生物转化类型,2）脱氢酶脱氢氧化类型,醇氧化成醛：,醇氧化成酮：,醛氧化成羧基：,3）氧化酶氧化（Oxidation of Oxidationase）氧化酶是伴随有氢原子或电子转移，以分子氧为直接受氢体的酶类。例如：,第四节 污染物质的生物转化 有毒有机污染物质生物转化类型,2、还原反应类型 1）可逆脱氢酶加氢还原2）硝基还原酶还原 3）偶氮还原酶还原4）还原脱氯酶还原,第四节 污染物质的生物转化 有毒有机污染物质生物转化类型,3、水解反应类型 1）羧酸酯酶使脂肪簇脂水解2）芳香酯酶使芳香簇脂水解,第四节 污染物质的生物转化 有毒有机污染物质生物转化类型,3、水解反应类型 3）磷酯酶使磷酸酯水解4）酰胺酶使酰胺水解,HNCOCH3,第四节 污染物质的生物转化 有毒有机污染物质生物转化类型,
