ch5[1].1染物通过生物膜方式及在生物体内转运1

第五章 生物体内污染物质的 转运及毒性
5.1 生物环境与生态系统 5.2 物质通过生物膜的方式 5.3 污染物质在机体内的转运 5.4 污染物质的生物富集、放大和积累 污染物质的生物富集、 5.5 污染物质的生物转化 5.6 污染物质的生物转化速率 5.7 污染物质的毒性
5.1
生物环境与生态系统
• 5.1.1 生物环境 • 5.1.2 生物圈 • 5.1.3 生态系统
• 自然界中的生物 ， 包括植物 、 动物 、 微生物等有生命的机 自然界中的生物， 包括植物、 动物、 构成了人类赖以生存的生物环境 体，构成了人类赖以生存的生物环境。
• 生物环境是自然环境要素的重要组成部分，为人类提供了基本食 生物环境是自然环境要素的重要组成部分， 物来源，通过绿色植物的光合作用， 物来源，通过绿色植物的光合作用，将CO2和H2O固定为糖类等 固定为糖类等 有机物；又通过动、植物的呼吸作用将这些有机物的化学键断裂， 有机物；又通过动、植物的呼吸作用将这些有机物的化学键断裂， 变植物体内的储存能量为人体或生物体内的储存能量；此外， 变植物体内的储存能量为人体或生物体内的储存能量；此外，通 过微生物的作用可将生物残体和排泄物分解成无机物返回自然界 完成碳、 磷等的循环。 完成碳、氮、硫、磷等的循环。
即由高等植物叶子的碎片经细菌和真菌的作用， 即由高等植物叶子的碎片经细菌和真菌的作用，再加入微 小的藻类构成。构成形式是碎食物→碎食物消费者→ 小的藻类构成。构成形式是碎食物→碎食物消费者→小型 肉食性动物→大型肉食性动物。 肉食性动物→大型肉食性动物。
寄生性食物链（parasite food chain）：以大动物为基础， 寄生性食物链（ 以大动物为基础，
第五章
机体内污染物质的转运及毒性
内容提要
• 主要介绍污染物与生物机体间的相互作用。包括机体对 主要介绍污染物与生物机体间的相互作用。 污染物的吸收、分布、转化、 污染物的吸收、分布、转化、排泄等过程和污染物对机 体的毒性两方面内容。 体的毒性两方面内容。 • 要求掌握污染物的生物富集、放大和积累；重要辅酶及 生物富集、 功能；耗氧有机污染物的微生物降解途径； 功能；耗氧有机污染物的微生物降解途径；若干元素的 微生物转化；毒物的毒性、联合作用和“三致” 微生物转化；毒物的毒性、联合作用和“三致”作用及 抑制酶活性等作用。 抑制酶活性等作用。 • 要求了解有毒有机污染物生物转化类型。 要求了解有毒有机污染物生物转化类型。
• 生物环境是维持人类生存和整个地球自然生态平衡的不可 缺少的环境要素。
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生物圈的概念
•生物圈的概念是奥地利地质学家休斯（Eduard Suess）在 生物圈的概念是奥地利地质学家休斯 生物圈的概念是奥地利地质学家休斯（ ） 1875年提出的， 但是直到 年提出的，但是直到1926年前苏联地球化学家维尔纳 年提出的 年前苏联地球化学家维尔纳 茨基所做的“生物圈“报告后，才引起人们的注意。 茨基所做的“生物圈“报告后，才引起人们的注意。 •现代对生物圈的理解仍沿用维尔纳茨基的概念。 现代对生物圈的理解仍沿用维尔纳茨基的概念。 现代对生物圈的理解仍沿用维尔纳茨基的概念 •生物圈是指地球上有生命活动的范围及其生存环境的整体， 生物圈是指地球上有生命活动的范围及其生存环境的整体， 生物圈是指地球上有生命活动的范围及其生存环境的整体 其 范围的上 限可达15~25km 高 空 ， 下限 可达海平 面以 下 限可达 10~11km海洋深处。陆地上在油井钻孔深达7.5km处仍发现 海洋深处。陆地上在油井钻孔深达 海洋深处 处仍发现 有细菌生存。 有细菌生存。绝大部分生物通常生活在地球陆地上和海面之 下各约100m厚的范围内。 厚的范围内。 下各约 厚的范围内 •生物圈是生物界和水圈、大气圈、岩石土壤圈长期相互作用 生物圈是生物界和水圈、大气圈、 生物圈是生物界和水圈 的结果。 的结果。
5.2.2 物质通过生物膜的方式
1)膜孔滤过
直径小于膜孔的水溶性物质， 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 膜孔滤过。 压及渗透压经膜孔滤过。
2)被动扩散
脂溶性物质顺浓度梯度扩散， 脂溶性物质顺浓度梯度扩散，通过有类脂层屏障 的生物膜； 的生物膜； Kow越大或在体液 下解离越少的有机物容易通 越大或在体液pH下解离越少的有机物容易通 过生物膜。 过生物膜。 无需耗能，无需载体，因而无特异性选择现象。 无需耗能，无需载体，因而无特异性选择现象。
• 食物链和营养级
• 生态系统中由食物关系把多种生物联系起来，一种生物以另 生态系统中由食物关系把多种生物联系起来， 一种生物为食，另一种生物再以第三种生物为食……彼此形 一种生物为食，另一种生物再以第三种生物为食 彼此形 成了一个以食物关系联接起来的锁链关系，称为食物链。 成了一个以食物关系联接起来的锁链关系，称为食物链。 • 按照生物间的相互关系，一般可把食物链分成四类： 按照生物间的相互关系，一般可把食物链分成四类：
由小动物寄生到大动物身上构成。比如哺乳动物→跳蚤→ 由小动物寄生到大动物身上构成。比如哺乳动物→跳蚤→ 原生动物→细菌→过滤性病毒。 原生动物→细菌→过滤性病毒。
腐生性食物链（sparophagous food chain）：以腐烂的 腐生性食物链（
动植物尸体被土壤或水中的微生物分解利用构成。 动植物尸体被土壤或水中的微生物分解利用构成。 • 各种食物链相互交错形成食物网，能流和物流就是通过网、 各种食物链相互交错形成食物网，能流和物流就是通过网、 链进行。 链进行。 • 食物链的各个环节，相同地位起同样作用的一群生物称为一 食物链的各个环节， 个营养级，一般不超过7 人类处于最高营养级。 个营养级，一般不超过7级，人类处于最高营养级。 • 营养级递升时能流传递的效率不高，因此低营养级在数量上 营养级递升时能流传递的效率不高， 要大大多于高营养级，形成生物数目金字塔， 要大大多于高营养级，形成生物数目金字塔，或生物量金字 生产率金字塔。 塔、生产率金字塔。 <返回>
<返回>
• 生态系统的概念
• 英国植物学家 英国植物学家Tansley在 20世纪 年代首先提出 ， 到 50年代 在 世纪 年代首先提出， 世纪30年代首先提出 年代 得到广泛传播， 年代后逐渐成为生态学研究的中心 年代后逐渐成为生态学研究的中心。 得到广泛传播，60年代后逐渐成为生态学研究的中心。 • 种群 （ population） ： 在一定的自然区域内 ， 同种生物所有 种群（ ） 在一定的自然区域内， 个体的总和。 个体的总和。 • 群落 （ community）： 在一定的自然区域内 ， 许多不同种群 群落（ ） 在一定的自然区域内， 生物的总和。 生物的总和。 • 生态系统 （ ecosystem） ： 任何生物群落与周围非生物环境 生态系统（ ） 大气、土壤等）的综合体。 （水、大气、土壤等）的综合体。 – 生态系统可大可小 ， 小到一滴含有微生物的天然水， 大到 生态系统可大可小，小到一滴含有微生物的天然水， 整个生物圈。 整个生物圈。 – 生态系统是自然界一定空间的生物与环境之间相互作用 、 生态系统是自然界一定空间的生物与环境之间相互作用、 相互制约、不断演变、达到动态平衡、 相互制约 、 不断演变 、 达到动态平衡 、相对稳定的统一整 是具有一定结构和功能的单位。 返回 返回> 体，是具有一定结构和功能的单位。 <返回
• 生态系统是自然界的划分单位，大系统又可分为若 生态系统是自然界的划分单位， 干亚系统或子系统，具有明显的层次性。 干亚系统或子系统，具有明显的层次性。
生态系 统 农业生 统 态系 农田生 统 态系 土壤生 统 态系 土壤动 态系 物生 统 土壤微 生态 生物 系统 土壤植物根区微环境生 态系统
5.2
物质通过生物膜的方式
•5.2.1 生物膜的结构 5.2.1
•主要是由磷脂双分子层和蛋白质镶嵌组成(厚 主要是由磷脂双分子层和蛋白质镶嵌组成( 主要是由磷脂双分子层和蛋白质镶嵌组成 7.5-10nm)的流变复杂体（p303 fig.5-1）。 7.5-10nm)的流变复杂体（ fig.5的流变复杂体 •在磷脂双分子层中，亲水的极性基团列于内外 在磷脂双分子层中， 在磷脂双分子层中 两面，疏水的烷链端伸向内侧。所以， 两面，疏水的烷链端伸向内侧。所以，在双分 子层中央存在一个疏水区， 子层中央存在一个疏水区，生物膜为类脂层屏
植物生 统 态系 森林生 统 态系 草原生 统 态系 城市生 统 态系
• 生态系统的组成
• 生态系统是由生物群落和非生物环境 （ 阳光 、 空气 、 生态系统是由生物群落和非生物环境（ 阳光、 空气、 土壤、 矿物养分等） 所组成， 土壤 、 矿物养分等 ） 所组成 ， 其中生物部分根据其 在系统中物质和能量迁移转化中的作用不同， 在系统中物质和能量迁移转化中的作用不同 ， 又可 分为三个机能群： 分为三个机能群： • 第一生产者 ： 主要指绿色植物 ， 即含有叶绿素能利 主要指绿色植物， 用太阳辐射能和光能合成有机体的植物， 用太阳辐射能和光能合成有机体的植物 ， 包括某些 藻类在内。 藻类在内。 没有第一生产者生产有机体， 没有第一生产者生产有机体，任何生态系统都不会 有能流和物流组成食物链。 有能流和物流组成食物链。 第一生产者是生态系统的基石。 第一生产者是生态系统的基石。
障。
5.2.1 生物膜的结构
•膜上镶嵌的蛋白质，有附着在磷脂双分子层表 膜上镶嵌的蛋白质， 膜上镶嵌的蛋白质 面的表在蛋白，有深埋或贯穿于双分子层的内 在蛋白，它们的亲水端也都露在双分子层的表 面。 •这些蛋白质各具一定的生理功能，或是转运膜 这些蛋白质各具一定的生理功能， 这些蛋白质各具一定的生理功能 内外物质的载体，或是起催化作用的酶， 内外物质的载体，或是起催化作用的酶，或是 能量转换器等。 能量转换器等。 •在生物膜中还间以带极性、常含水的微小孔道， 在生物膜中还间以带极性、常含水的微小孔道， 在生物膜中还间以带极性 称膜孔。 称膜孔。