环境化学物质的吸收分布排泄PPT课件

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一、生物膜的结构与功能
化学物质通过生物膜的方式 膜动转运(Cytosis)
– 颗粒物和大分子物质的转运常伴有膜的运动 – 特点
• 在转运过程中生物膜结构发生变化 • 转运过程具有特异性 • 主动选择性并消耗一定的能量 – 可分为胞吞作用和胞吐作用 • 将细胞表面的颗粒物转运入细胞内的过程 • 将颗粒物由细胞内运出的过程
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一、生物膜的结构与功能
毒物通过生物膜的方式
被动扩散(简单扩散)影响因素 – 化学物质的解离度和体液的pH——离解或电离 状态
人体体液pH
血液 7.3-7.5
结肠 7.8-8.0
口腔 6.2-7.2
直肠 7.8
胃 1.0-3.0
脑液 7.3-7.4
十二指肠 4.8-8.2
尿液 4.8-7.5
– 须借助载体或运载系统来运行,可理解为载体转运 – 有一定的选择性和主动性(主动选择某种机体需要或由机
体排出的物质进行转运)
– 具有较强的专一性(只能转运具有一定结构的化合物) – 可分为主动转运和易化扩散或称促进扩散
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一、生物膜的结构与功能
主动转运(active transport)
毒理学试验 消化道—— 吸收污染物质最主要的途径; 呼吸道—— 吸收大气污染物的主要途径; 皮肤—— 不少污染物质进入机体的途径;
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(一)消化道吸收(Digestive tract)
消化道: 主要吸收途径 吸收的物质
– 饮水、由大气、水、土壤进入食物链中的环境毒物 – 经呼吸道的毒物咽入胃肠道
污染物在体内的吸收、分布与排泄
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一、生物膜的结构与功能
生物膜的基本结构和功能 生物机体对环境化学污染物的生物转运过程,均需要
通过各种生物膜屏障才能进出细胞、组织和机体。 生物膜
– 细胞、细胞器和其环境接界的所有膜结构的总称。
真 核 细 胞
生 物 膜
质膜(细胞膜):包围在细胞外的膜 内膜:各种细胞器的膜 核膜、线粒体膜、内质网膜等
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(一)消化道吸收(Digestive tract)
影响消化道吸收的因素 化学物的物理性状
– 化学物的溶解度和分散度 • 不易溶解的化合物与胃肠道黏膜的接触面积受限 而不易被吸收; • 粒径较大的物质不易通过扩散被吸收随粪便排出
肠道的蠕动情况 – 减少小肠的蠕动——接触时间长——增加吸收
消化道吸收特点 – 大多数毒物以简单扩散方式吸收 – 口腔粘膜 • 吸收极少——停留时间短; –胃 • 重要部位; • 酸度高 – 酸性物质呈不离解状态,脂溶性大,易被吸收
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(一)消化道吸收(Digestive tract)
消化道吸收特点 – 小肠 • 主要吸收部位——简单扩散 • 吸收面积大; • pH趋于中性或弱碱性----弱碱类物质呈脂溶状态 易被吸收; • 滤过吸收M<100-200的物质; – 主动转运----污染物----胃肠道 – 胞吞作用----颗粒状物质----肠道上皮细胞
细胞器是细胞质中具有一定结构和功能的微结构
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结构 – 脂质双分子层 • 主要成分为磷脂,每一脂质分子的一端为头部, 由磷酸和碱基组成,具亲水性,朝向膜的内外表 面;另一端为尾部,由两条脂肪酸链组成,具有 疏水性,朝向膜的中部脂质的 – 蛋白质
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结构 – 蛋白质 • 分布具有不对称性,有的镶嵌在膜表面,有的嵌 入或横跨脂质双分子层。
– 化学物伴随能量的消耗,利用载体转运以透过生物 膜的过程
驱动力:代谢能量
特点: 需要有载体; 可逆浓度梯度转运; 载体具有一定选择性; 载体有一定容量; 相似结构底物可发生竞争性抑制
许多外源化学物的代谢产 物经由肾脏和肝脏排出;
某些糖类、氨基酸、核酸 和无机盐等机体需要的某 些营养物质由肠道吸收进 入血液。
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一、生物膜的结构与功能
易化扩散(Facilitated diffusion) – 利用载体由高浓度处向低浓度处移动的过程,又称 帮助扩散或载体扩散。
– 特点 • 需要载体; • 不消耗代谢能量; • 具有一定的主动性和选择性;但因只能从高浓度 处向低浓度处转运,故又属于扩散性质。 葡萄糖、某些氨基酸、甘油、嘌呤碱等亲水化合物
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(二)呼吸道吸收—气体和蒸汽
影响吸收速率的因素 肺泡和血液中的浓度差
– 分压差大吸收速度快; – 血/气分配系数:当肺泡和血液中气态物浓度达到平
衡时,血液与肺泡空气中的浓度比; 系数高吸收 速度快; 溶解度和分子量 – 脂溶性物质:脂/水分配系数,大者吸收速率快 – 非脂溶性物质:分子量,大吸收慢 ——亲水性孔道 肺通气量和血流量: – 通气/血流比 吸收量
– 膜动转运(cytosis) • 吞噬作用和胞吐
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一、生物膜的结构与功能
毒物通过生物膜的方式 被动转运特点
– 在转运过程中生物膜不具有主动性,是一种纯物理 化学过程,不需要消耗代谢能。
– 代谢能 • 细胞内物质代谢过程中释放的能力,如由ATP提 供的能。
– 只能由浓度较高部位转运到浓度较低的部位。
空肠 6.3-7.3
汗水 4.0-6.8
回肠 7.6 母乳 6.6-7.0
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一、生物膜的结构与功能
毒物通过生物膜的方式 被动扩散(简单扩散)影响因素
– 膜两侧体液中的蛋白质浓度及与之结合的亲和力大小
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一、生物膜的结构与功能
毒物通过生物膜的方式 滤过(Filtration)
化学物质通过生物膜的方式 外来毒物以何种方式通过细胞膜,主要取决于毒物本
身的化学结构,理化性质及各种组织细胞膜的结构特 征。
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二、环境污染物的吸收
定义:环境化学物经各种途径透过机体的生物膜而进入 血液的过程称为吸收(absorption) 。
环境化学物
消化道 呼吸道 皮肤 注射
入侵机体细胞的细菌、病毒、死亡的细菌、组织碎片、偶氮色素 都可通过吞噬作用被细胞清除。
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一、生物膜的结构与功能
化学物质通过生物膜的方式 膜动转运——胞吐作用
– 某些大分子物质也可通过此种方式从细胞内转运到 细胞外,称为出胞作用。
胞吐作用
胞吞作用
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一、生物膜的结构与功能
– 膜孔大小:一般<4 nm;毛细血管和肾小球细胞膜 上有较大的膜孔70 nm
– 分子量<100-200的化合物可通过4nm孔,如Pb、 Mn、Cd盐;
– 肾小球滤过:除蛋白质外,其余溶于血浆中的物 质均可滤过
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一、生物膜的结构与功能
毒物通过生物膜的方式 特殊转运
– 不溶于脂质的水溶性大分子化合物、离子和极性物 质(不溶于脂质--不能简单扩散,分子量过大--不能从膜孔滤过)
生其他变化——增加或减少其吸收。 – 婴儿胃肠道 :pH 高,存在埃希氏菌丛,NO3-
NO2- 高铁血红蛋白血症
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(二)呼吸道吸收
呼吸道 – 肺呼吸时气流所经过的通 道 – 上呼吸道:鼻、鼻窦、咽 和喉 – 下呼吸道(气管树):气管及 其以后一分再分的管道
鼻腔气管支气管及其分支 肺泡((Alveoli)
– 生物膜两侧化学毒物浓度梯度 • 浓度相差越大,通过生物膜的速度越快。
– 毒物在脂质中的溶解度——脂/水分配系数 • 脂/水分配系数:毒物在脂质中的溶解度与在水 中的溶解度之比 • 脂溶性和水溶性均高的物质更容易透过 • 乙醇容易透过生物膜而被吸收分布全身
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一、生物膜的结构与功能
脂质双分子层是生物膜的基本骨架,膜中脂类和蛋白 质含量的变化与膜的功能有关。
镶嵌在脂质层中的蛋白质功能 – 物质转运的载体、接受化学物质的受体、能量转换 器、具有催化作用的酶等。
生物膜功能 – 物质转运、能量转换、物质代谢、细胞识别及信息 传递等过程中起着重要作用
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一、生物膜的结构与功能
生物膜具有流动性,膜蛋白和膜脂均可侧向运动
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一、生物膜的结构与功能
生物膜的基本结构 细胞膜表面存在有少量 糖类,形成糖脂
– 糖和脂质结合所形成的物质的总称 糖蛋白
– 一种结合蛋白质,由短生物膜的结构与功能
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一、生物膜的结构与功能
毒物通过生物膜的方式 被动扩散(简单扩散)影响因素
– 化学物的解离度和体液的pH——离解或电离状态 • 一种化合物分子在水溶液中分解成为带电荷的微 粒即离子的过程——离解或电离 • 物质在体液中的解离度愈大,就愈难透过生物膜 • 许多化学物如弱酸、弱碱性物质,在溶液中呈离 子状态时脂溶性低,不易透过生物膜的脂质结构 区;相反非离子状态的化学物,易透过生物膜。 • 化学物在体液中的离解状态受体液酸碱度的影响
一、生物膜的结构与功能
毒物通过生物膜的方式 被动扩散(简单扩散)
驱动力:浓度梯度 转运物质:多数环境化学物/营养物质 转运速率(R)
R K A(C1 C2 ) D
K-扩散常数 A-膜面积 (C1-C2)-浓度梯度 D-膜厚度
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一、生物膜的结构与功能
毒物通过生物膜的方式 被动扩散(简单扩散)影响因素
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(二)呼吸道吸收
经呼吸道吸收的物质 – 各种气体、来自挥发性固体或液体的蒸汽、各种气 溶胶以及较为细微的颗粒物等
吸收方式 – 简单扩散(被动扩散)
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(二)呼吸道吸收
吸收特点 – 呼吸道的各个部分均有吸收作用 – 肺是主要的吸收器官 • 吸收速度快——肺泡数量多(3亿个)、表面积大 (50-100 m2,相当于皮肤吸收面积的50倍)、周围 毛细血管密布、供血丰富、毛细血管与肺泡上皮 细胞膜很薄 – 吸收的物质不经过静脉血液进入肝脏,故未经肝脏 的生物转化而直接进入体循环并分布全身
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一、生物膜的结构与功能
毒物通过生物膜的方式 被动扩散(简单扩散)
– 外源化学物可首先溶解于膜的脂质成分而后扩散到 另一侧
– 大部分是具有一定脂溶性的大分子有机化合物 – 水溶性的极性化合物和高度离解的化学物一般不能
借助此种方式转运 – 顺浓度梯度、不需要提供能量、没有膜蛋白协助
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(一)消化道吸收(Digestive tract)
影响消化道吸收的因素 胃肠道充盈程度
– 内容物多——吸收减少和变慢 胃肠道中的食物
– 当与毒物形成不易被吸收的复合物,或者改变胃肠 道的酸碱度影响吸收过程
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(一)消化道吸收(Digestive tract)
影响消化道吸收的因素 正常的消化作用使胃肠道血流量增加,可促进吸收 胃酸、肠消化液和肠细菌从——使外来物质降解或发
– 水溶性物质随同水分子经生物膜的孔状结构(亲水性 孔道)而透过生物膜的过程。
– 细胞膜上有一些亲水性孔道或间隙,它们由嵌入脂 质双分子层的蛋白质结构中某些亲水性氨基酸构成
驱动力:流体静压或渗透压; 转运物质:分子直径<膜孔的化学物
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一、生物膜的结构与功能
毒物通过生物膜的方式 滤过影响因素
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(一)消化道吸收(Digestive tract)
消化道: 口腔咽食管胃小肠(十
二指肠、空肠、回肠)大肠(盲肠、
结肠、直肠)
组织 面积(m2)
胃肠道吸收面积比较
口腔

小肠
0.02
0.1-0.2
100
大肠 0.5-1
直肠 0.04-0.07
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(一)消化道吸收(Digestive tract)
毒物通过生物膜的方式 外源化学物和内源化学物通过多次透过生物膜来完成
生物转运过程 毒物通过生物膜的转运方式(生物转运过程的机理)
– 被动转运(passive transport) • 简单扩散(被动扩散)和滤过
– 特殊转运(specialized transport) • 主动转运和易化扩散或称促进扩散
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一、生物膜的结构与功能
化学物质通过生物膜的方式 膜动转运——胞吞作用
– 对颗粒状物质和液粒,细胞可通过细胞膜的变形移 动和收缩,把他们包围起来最后摄入细胞内,这就 是吞噬作用或胞饮作用。
– 在胞吞作用中,如果被摄入的物质为固体颗粒物, 称为吞噬作用,如为液滴称为胞饮作用。
不是主要转运形式;在机体的某些部位,如肺泡巨噬细胞,可通 过吞噬作用将烟和粉尘等颗粒物质转运进入细胞。
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