第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性详解演示文稿
合集下载
第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性环境化学电子教案 课件
➢但是当皮肤毛孔张开时，一些大分子污染物也可以通过毛孔进入 人体，夏季高温喷洒农药时，要穿防护服，道理即在于此。
➢最容易被皮肤吸收，如酚、尼古丁、马钱子碱等
对植物而言：主要是叶片吸附、叶孔吸收、根部吸收三个途径
▪ 叶片吸附
➢可吸附一些颗粒态污染物，植物叶片越粗糙，比表面积越大，越 能吸附大量污染物。
第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性
本节主要讲述三方面内容： ▪ 污染物质的吸收、分布、转化、排泄 ▪ 污染物的生物富集、放大和积累 ▪ 氮的微生物转化
一、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。前三 者统称转运，而排泄与生物转化又称为消除。
1、吸收
吸收是污染物质从机体外部环境，通过各种途径通透体膜迸人血液 的过程。 对动物而言：吸收途径主要是机体的消化管、呼吸道和皮肤。 ▪ 消化管 ❖ 是吸收污染物质最主要的途径。 ❖ 一般通过摄取食物和饮水进入体内。 ❖ 消化管的主要吸收部位在小肠，其次是胃。因为食物在这两个器官 内停留时间最长。 ❖ 一般污染物脂溶性越强，浓度越高，被消化道吸收越快。
➢污染物质常与血液中的血浆蛋白质结合。这种结合呈可逆性，结合与 解离处于动态平衡。只有未与蛋白质结合的污染物质才能在体内组织进 行分布。因此，与蛋白结合率高的污染物质，在低浓度下几乎全部与蛋
白结合，存留在血浆内；但当其浓度达到一定水平，未被结合的污染物质 剧增，快速向机体组织转运，组织中该污染物质的分布显著增加。
➢一般来说，肾排泄是污染物质的一个主要排泄途径。
▪肝胆
➢污染物质的另一个重要排泄途径，Байду номын сангаас肝胆系统的胆汁排泄。
➢胆汁排泄是指主要由消化管及其他途径吸收的污染物质，经血液到达 肝脏后，与胆汁一起分泌→十二指肠→小肠→大肠→排出体外的过程。
➢最容易被皮肤吸收，如酚、尼古丁、马钱子碱等
对植物而言：主要是叶片吸附、叶孔吸收、根部吸收三个途径
▪ 叶片吸附
➢可吸附一些颗粒态污染物，植物叶片越粗糙，比表面积越大，越 能吸附大量污染物。
第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性
本节主要讲述三方面内容： ▪ 污染物质的吸收、分布、转化、排泄 ▪ 污染物的生物富集、放大和积累 ▪ 氮的微生物转化
一、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。前三 者统称转运，而排泄与生物转化又称为消除。
1、吸收
吸收是污染物质从机体外部环境，通过各种途径通透体膜迸人血液 的过程。 对动物而言：吸收途径主要是机体的消化管、呼吸道和皮肤。 ▪ 消化管 ❖ 是吸收污染物质最主要的途径。 ❖ 一般通过摄取食物和饮水进入体内。 ❖ 消化管的主要吸收部位在小肠，其次是胃。因为食物在这两个器官 内停留时间最长。 ❖ 一般污染物脂溶性越强，浓度越高，被消化道吸收越快。
➢污染物质常与血液中的血浆蛋白质结合。这种结合呈可逆性，结合与 解离处于动态平衡。只有未与蛋白质结合的污染物质才能在体内组织进 行分布。因此，与蛋白结合率高的污染物质，在低浓度下几乎全部与蛋
白结合，存留在血浆内；但当其浓度达到一定水平，未被结合的污染物质 剧增，快速向机体组织转运，组织中该污染物质的分布显著增加。
➢一般来说，肾排泄是污染物质的一个主要排泄途径。
▪肝胆
➢污染物质的另一个重要排泄途径，Байду номын сангаас肝胆系统的胆汁排泄。
➢胆汁排泄是指主要由消化管及其他途径吸收的污染物质，经血液到达 肝脏后，与胆汁一起分泌→十二指肠→小肠→大肠→排出体外的过程。
第5章_生物体内污染物质的运动过程及毒性
当dci /dt=0时，有：
C i kai C w i,i1•W i,i1 C i1
ke i kgi ke i kgi
cwi
cφi
Ci=Cwi+Cφi
Ci i, i 1 •Wi, i 1
Ci 1
kei kgi
§3 污染物质的生物转化
物质在生物作用下经受的化学转化，称为生物转化或代谢
对数期细菌增殖动力学方程：
dN kN dt
ln
N N0
kt
或N
N 0 e kt
增代时间： t ln 2 k
3、污染物生物降解的动力学
通过研究基质与降解速率之间的关系，提出两类常用经验模式： 幂指数定律—不考虑微生物的生长 双曲线定律—考虑微生物的生长
1）幂指数定律
降解速度与基质浓度 n次幂成正比： - dS k S n (S : 基质浓度； k：生物降解速度常数； n : 反应级次）
一、微生物 微生物是指所有形体微小，用肉眼无法看到，须借助于显微镜才能看见的， 单细胞或个体结构简单的多细胞，或无细胞结构的低等生物的统称。 微生物的特点： （1）个体小；（2）分布广、种类繁多；（3）繁殖快； （4）易变异
1、微生物的分类
原核细胞型微生物：主要是细菌，仅有原始核，核膜与核仁未分化，缺 乏细胞 器
真核细胞型微生物：藻类、原生动物和真菌等，细胞内有完整的细胞器 非细胞型微生物：如病毒，不具有细胞结构
。
1）细菌-原核生物，单细胞
基本形态有三种：
球状：直径0.5μm~4μm 杆状: 长度0.5~20μm 螺旋状：长度大于10μm， 宽度约0.5μm
所说菌体大小是指单细 胞，实际上细胞甚至可 能以几百万个细胞的群 合体形态存在
第五篇生物体内污染物质的运动过程与毒性
按作用于机体的主要部位可分为作用于神经系统、造血系统、心 血管系统、呼吸系统、肝、肾、眼、皮肤的毒物等。
根据作用性质，毒物可分为刺激性、腐蚀性、窒息性、致突变、 致癌、致畸、致敏的毒物等。
2020/12/5
15
污染物质毒性--毒性影响因素
（1）毒物的化学结构及理化性质 （2）毒物所处的基体因素 （3）机体暴露于毒物状况 （4）生物因素 （5）生物所处环境
生物转化、化学转化和光化学转化构成污染物质在环 境中的主要转化类型。
水环境微生物的类群
细菌、真菌和藻
细菌的分类
自养生物和异养生物 好氧细菌及厌氧细菌
2020/12/5
13
污染物质生物转化
生物转化酶
酶是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。
酶的种类有2103多种。 酶分为胞外酶和胞内酶两大类。
2020/12/5
17
污染物质毒性
急性毒作用以半数有效剂量(ED50)或半数有效浓度(EC50)表示。
ED50和EC50分别是毒物引起一群受试生物的半数产生同一毒作用 所需的毒物剂量或毒物浓度。
ED50或EC50数值越小，受试物质的毒性越高，反之，则毒性越低 。
半数有效剂量或半数有效浓度，若以死亡率作为毒作用的观察指 标，则称为半数致死剂量(LD50)或半数致死浓度(LC50)。
生物放大的程度用生物浓缩系数表示。
生物积累
生物从周围环境(水、土壤、大气)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。
生物积累也用生物浓缩系数表示。
2020/12/5
12
污染物质生物转化
物质在生物作用下的化学变化称为生物转化或代谢(转化)。 微生物可以催化转化或降解有机污染物。
根据作用性质，毒物可分为刺激性、腐蚀性、窒息性、致突变、 致癌、致畸、致敏的毒物等。
2020/12/5
15
污染物质毒性--毒性影响因素
（1）毒物的化学结构及理化性质 （2）毒物所处的基体因素 （3）机体暴露于毒物状况 （4）生物因素 （5）生物所处环境
生物转化、化学转化和光化学转化构成污染物质在环 境中的主要转化类型。
水环境微生物的类群
细菌、真菌和藻
细菌的分类
自养生物和异养生物 好氧细菌及厌氧细菌
2020/12/5
13
污染物质生物转化
生物转化酶
酶是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。
酶的种类有2103多种。 酶分为胞外酶和胞内酶两大类。
2020/12/5
17
污染物质毒性
急性毒作用以半数有效剂量(ED50)或半数有效浓度(EC50)表示。
ED50和EC50分别是毒物引起一群受试生物的半数产生同一毒作用 所需的毒物剂量或毒物浓度。
ED50或EC50数值越小，受试物质的毒性越高，反之，则毒性越低 。
半数有效剂量或半数有效浓度，若以死亡率作为毒作用的观察指 标，则称为半数致死剂量(LD50)或半数致死浓度(LC50)。
生物放大的程度用生物浓缩系数表示。
生物积累
生物从周围环境(水、土壤、大气)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。
生物积累也用生物浓缩系数表示。
2020/12/5
12
污染物质生物转化
物质在生物作用下的化学变化称为生物转化或代谢(转化)。 微生物可以催化转化或降解有机污染物。
第5章：生物体内污染物质的运动过程及毒性
例如实际测定，黄瓜茎叶中Cd含量15.74ug/g鲜组织，根部285.25ug/g 鲜组织，菠菜茎叶中Cd含量1.13ug/g鲜组织，根部193.34ug/g鲜组织,所 以一些块茎类植物果实中污染物的浓度较高（土豆、山芋、红薯）
如果增加土壤中的阳离子交换量，一些重金属可以被交换到土壤胶体 上，而减少毒性，或者增加土壤中有机质的含量，能提供更多的沉淀络 合基团，对污染物的吸附能力越强，重金属的毒性就越小。
生物对环境进行监测和净化，提供重要的科学依据。
三、氮的微生物转化
氮是构成生物有机体的必须元素。 氮在环境中主要有三种形态：空气中的分子态氮、生物体内的蛋白质 核酸等有机氮化合物、氨盐和硝酸盐等无机氮化合物（无机氮化合物 又分为硝酸盐氮、亚硝酸盐氮和氨氮）。 上述三种形态的氮通过生物作用：同化、氨化、硝化、反硝化、固氮 作用不断发生相互转化。 同化：绿色植物和微生物吸收硝态氮和氨态氮，转变为有机体内的 含氮有机物过程； 氨化：有机体内的含氮有机物，经过微生物分解，转变为氨态氮的 过程；
Hale Waihona Puke 所以有：dCf/dt= KaCw-KeCf-KgCf
p ( x ) dx p ( x ) dx p ( x ) dx y Ce e q ( x ) e dx 相当于y’+p(x)y=q(x)的形式，通解
dCf/dt+(KeCf+KgCf )= KaCw
所以可得到：Cf=Ce-(Ke+Kg)t+KaCw/(Ke+Kg) t=0 时 ， Cf=0, 所 以 C=-KaCw/(Ke+Kg) ， 所 以 Cf= KaCw/(Ke+Kg){1-e(Ke+Kg)t}
呼吸管 吸收大气污染物的主要途径。成人每天吸入10立方-12立方的空气。 其中的大颗粒部分停留在鼻腔、咽喉等部位，通过喷嚏、进食、吐痰等 排出。 细颗粒部分可以进入肺部不易复出，其主要吸收部位是肺泡。 肺泡的膜很薄，数量众多，四周布满壁膜极薄、结构疏松的毛细血管， 因此细颗粒中的可溶性部分经过肺部毛细血管转运进入血液循环。 皮肤 由于皮肤角质层的阻隔，皮肤吸收污染物的能力较差，许多污染物不能 直接通过皮肤吸收或吸收甚微，皮肤只是一些污染物质进人机体的途径。
第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性解答.doc
第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性一、概念1、生物富集 (bio-concentration)，又称生物浓缩，是生物有机体或处于同一营养级上的许多生物种群，从周围环境中蓄积某种元素或难分解化合物，使生物有机体内该物质的浓度超过环境中的浓度的现象。
2、生物浓缩系数：生物富集常用富集系数或浓缩系数即生物体内污染物的平衡浓度与其生存环境中该污染物浓度的比值来表示。
3、生物放大：生物放大指某些在自然界不能降解或难降解的化学物质，在环境中通过食物链的延长和营养级的增加在生物体内逐级富集，浓度越来越大的现象。
4、生物积累（bioaccumulate）：生物在其整个代谢活跃期内都在通过吸收、吸附、吞食等各种过程，从周围环境中蓄积某些元素或难分解的化合物，以致随生物的生长发育，浓缩系数不断增大，这种现象称为生物积累（又称生物学积累），生物积累的程度用浓缩系数表示。
生物积累、生物浓缩和生物放大三个概念，既有联系，又有区别。
生物积累指同一生物个体在其整个代谢活跃期中的不同阶段，机体内来自环境的元素或难分解化合物的浓缩系数不断增加的现象；生物浓缩指生物机体通过对环境中元素或难分解化合物的浓缩，使这种物质在生物体内的浓度超过环境中浓度的现象；生物放大指在同一食物链上，高位营养级生物机体内来自环境的元素或难分解化合物的浓缩系数比低位营养级生物增加的现象。
5、汞的甲基化：汞的甲基化分为生物甲基化和非生物甲基化两种途径。
生物甲基化是指在微生物的存在下，通过甲基钴胺素作用将无机汞转化为甲基汞的过程；非生物甲基化是指在光的作用下，甲基供体(乙酸根、碘甲烷和氨基酸等)将无机汞转化为甲基汞的过程。
甲基汞的毒性比无机汞大，并会在生物体内积累，经食物链的富集而威胁人类健康。
另外，汞的甲基化过程还会引起水质的恶化。
指能导致中毒人员或动物半数死亡6、半致死剂量：又称半数致死剂量，LD50的剂量。
通过呼吸道吸入的半致死剂量单位是毫克•分/升（mg.min/l）；通过口服和皮肤吸收的半致死剂量单位均是毫克/千克（mg/kg）。
第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性
第五章生物体内污 染物质的运动过程
及毒性
本章重点
• 污染物的生物富集、放大和积累 • 耗氧和有毒有机物的微生物降解 • 元素的微生物转化 • 微生物对污染物的转化速率 • 毒物的毒性、联合作用、致突变、致癌及
抑制酶活性
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75-100Å的流动变动复杂体。
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）影响酶促反应速率的因数 （1）pH的影响 （2）温度的影响 （3）抑制剂的影响
• 2、微生物反应的速率 1）微生物反应速率方程：L=L0e-kt 2）影响微生物反应速率的因素 链长规律
链分子规律
取代规律
环境条件：pH、温度、营养物质、溶解 氧、共存物质
• 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 体的递氢过程
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 氢体的递氢过程
四、耗氧有机污染物质的微生物降解
• 耗氧有机污染物质是生物残体、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。
• 1、糖类的微生物降解 降解途径： 1）多糖水解成单糖 2）单糖酵解成丙酮酸 3）丙酮酸的转化
• 2、脂肪的微生物降解 降解途径： 1）脂肪水解成脂肪酸和甘油； 2）甘油的转化； 3）脂肪酸的转化；
及毒性
本章重点
• 污染物的生物富集、放大和积累 • 耗氧和有毒有机物的微生物降解 • 元素的微生物转化 • 微生物对污染物的转化速率 • 毒物的毒性、联合作用、致突变、致癌及
抑制酶活性
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75-100Å的流动变动复杂体。
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）影响酶促反应速率的因数 （1）pH的影响 （2）温度的影响 （3）抑制剂的影响
• 2、微生物反应的速率 1）微生物反应速率方程：L=L0e-kt 2）影响微生物反应速率的因素 链长规律
链分子规律
取代规律
环境条件：pH、温度、营养物质、溶解 氧、共存物质
• 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 体的递氢过程
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 氢体的递氢过程
四、耗氧有机污染物质的微生物降解
• 耗氧有机污染物质是生物残体、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。
• 1、糖类的微生物降解 降解途径： 1）多糖水解成单糖 2）单糖酵解成丙酮酸 3）丙酮酸的转化
• 2、脂肪的微生物降解 降解途径： 1）脂肪水解成脂肪酸和甘油； 2）甘油的转化； 3）脂肪酸的转化；
第五章生物体内污染物质的运动完整ppt
生物富集和生物放大属于生物累积。
质，使其在机体内的浓度随营养级数提高而增大 生物富集：指生物通过非吞食方式，从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。
相加作用：联合作用的毒性等于其中各 生物放大：指在同一生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
的现象。 提高而增大的现象。
相加作用：联合作用的毒性等于其中各 毒物成分单独作用毒性的总和。
❖ 生物积累：指生物从周围环境和食物链蓄积某种 作用部位、作用机理等均不同，因而在
其联合作用中各毒物生物学效应彼此无关、
其联合作用中元各毒素物生或物学效难应彼降此无解关、 物质，使其在机体中的浓度超过周
围环境中浓度的现象。
毒物的联合 作用
谢谢观看
❖ 生物富集和生物放大属于生物累积。
协同作用：联合作用的毒性大于其中各 毒物成分单独作用毒性的总和。
相加作用：联合作用的毒性等于其中各 毒物成分单独作用毒性的总和。
独立作用：各毒物对机体的侵入途径、 作用部位、作用机理等均不同，因而在 其联合作用中各毒物生物学效应彼此无关、 互不影响。Байду номын сангаас
拮抗作用：联合作用的毒性小于其中各 毒物成分单独作用毒性的总和。
污染物质在机体内的运转 生物富集和生物放大属于生物累积。
❖ 生物放大：指在同一生物链上的高营养级生物， 生物放大：指在同一生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。
通过吞食低营养级生物蓄积某种元素或难降解物 相加作用：联合作用的毒性等于其中各
Company
LOGO
质，使其在机体内的浓度随营养级数提高而增大 生物富集：指生物通过非吞食方式，从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。
相加作用：联合作用的毒性等于其中各 生物放大：指在同一生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
的现象。 提高而增大的现象。
相加作用：联合作用的毒性等于其中各 毒物成分单独作用毒性的总和。
❖ 生物积累：指生物从周围环境和食物链蓄积某种 作用部位、作用机理等均不同，因而在
其联合作用中各毒物生物学效应彼此无关、
其联合作用中元各毒素物生或物学效难应彼降此无解关、 物质，使其在机体中的浓度超过周
围环境中浓度的现象。
毒物的联合 作用
谢谢观看
❖ 生物富集和生物放大属于生物累积。
协同作用：联合作用的毒性大于其中各 毒物成分单独作用毒性的总和。
相加作用：联合作用的毒性等于其中各 毒物成分单独作用毒性的总和。
独立作用：各毒物对机体的侵入途径、 作用部位、作用机理等均不同，因而在 其联合作用中各毒物生物学效应彼此无关、 互不影响。Байду номын сангаас
拮抗作用：联合作用的毒性小于其中各 毒物成分单独作用毒性的总和。
污染物质在机体内的运转 生物富集和生物放大属于生物累积。
❖ 生物放大：指在同一生物链上的高营养级生物， 生物放大：指在同一生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。
通过吞食低营养级生物蓄积某种元素或难降解物 相加作用：联合作用的毒性等于其中各
Company
LOGO
生物体内污染物质的运动过程及毒性
器官、生物发育阶段等； 在环境条件方面包括温度、盐度、水硬度、
pH值、氧含量和光照状况等。
一般，重金属元素和许多含氯碳氢化合物、 稠环、杂环有机化合物具有很高的生物浓缩系 数。
生物富集
3、水生生物富集速率 水生生物富集速率方程为：
生物浓缩系数： 生物富集作用 达到平衡时的 BCF
的k速a、率k常e、数k；g分别为水生生物吸收、消除、生长 cw、cf分别为水及生物体内的瞬时物质浓度。
第五章 生物体内污染物质的 运动过程及毒性
本章重点
污染物的生物富集、放大和积累 耗氧和有毒有机物的微生物降解 元素的微生物转化 微生物对污染物的转化速率 毒物的毒性、联合作用、致突变、致癌
及抑制酶活性
第一节 物质通过生物膜的方 式
一、生物膜的结构
生物膜的结构
生物膜主要由磷脂双分子层和蛋白质镶嵌组成： 1、磷脂双分子层的结构
三、生物氧化中的氢传递过程
生物氧化是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。
生物富集
水生生物对水中物质的富集过程十分复杂， 但对于脂溶性高、水溶性低的，以被动扩散通 过生物膜的难降解有机物，该过程可近似视为 物质在水和生物组织两相间的分配作用。以正 辛醇作为水生生物脂肪组织的代用品，发现这 些有机物质在辛醇-水两相分配系数的对数与 其在水生生物体内浓缩系数的对数之间具有良 好的线性正相关关系：
本节主要介绍生物转化中的酶学和氢传递 过程的基础内容，以便于了解污染物质的生物 转化；耗氧和有毒有机污染物质的微生物降解； 若干重金属和非金属元素的微生物转化。
污染物质的生物转化
一、生物转化中的酶
pH值、氧含量和光照状况等。
一般，重金属元素和许多含氯碳氢化合物、 稠环、杂环有机化合物具有很高的生物浓缩系 数。
生物富集
3、水生生物富集速率 水生生物富集速率方程为：
生物浓缩系数： 生物富集作用 达到平衡时的 BCF
的k速a、率k常e、数k；g分别为水生生物吸收、消除、生长 cw、cf分别为水及生物体内的瞬时物质浓度。
第五章 生物体内污染物质的 运动过程及毒性
本章重点
污染物的生物富集、放大和积累 耗氧和有毒有机物的微生物降解 元素的微生物转化 微生物对污染物的转化速率 毒物的毒性、联合作用、致突变、致癌
及抑制酶活性
第一节 物质通过生物膜的方 式
一、生物膜的结构
生物膜的结构
生物膜主要由磷脂双分子层和蛋白质镶嵌组成： 1、磷脂双分子层的结构
三、生物氧化中的氢传递过程
生物氧化是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。
生物富集
水生生物对水中物质的富集过程十分复杂， 但对于脂溶性高、水溶性低的，以被动扩散通 过生物膜的难降解有机物，该过程可近似视为 物质在水和生物组织两相间的分配作用。以正 辛醇作为水生生物脂肪组织的代用品，发现这 些有机物质在辛醇-水两相分配系数的对数与 其在水生生物体内浓缩系数的对数之间具有良 好的线性正相关关系：
本节主要介绍生物转化中的酶学和氢传递 过程的基础内容，以便于了解污染物质的生物 转化；耗氧和有毒有机污染物质的微生物降解； 若干重金属和非金属元素的微生物转化。
污染物质的生物转化
一、生物转化中的酶
生物体内污染物质的运动过程及毒性
器官、生物发育阶段等； 在环境条件方面包括温度、盐度、水硬度、
pH值、氧含量和光照状况等。
一般，重金属元素和许多含氯碳氢化合物、 稠环、杂环有机化合物具有很高的生物浓缩系 数。
生物富集
3、水生生物富集速率 水生生物富集速率方程为：
生物浓缩系数： 生物富集作用 达到平衡时的 BCF
的k速a、率k常e、数k；g分别为水生生物吸收、消除、生长 cw、cf分别为水及生物体内的瞬时物质浓度。
脂溶性物质通过有类脂层屏障的生物膜，由 高浓度侧向低浓度侧的扩散，其扩散速率服从 费克定律：
式中D为扩散系数，决定于通过物质和膜 的性质，A为扩散面积。
物质通过生物膜的方式
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，至低浓度侧解离出原物 质，这一转运为被动易化扩散。
lgBCF＝algKow＋b
二、生物放大
生物放大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。
生物放大的结果，往往是使食物链上高营养级生 物体内这种元素或物质的浓度超过周围环境中的 浓度；
物质以何种方式通过生物膜，主要决定于机 体各组织生物膜的特性和物质的结构、理化性 质。物质的理化性质包括脂溶性、水溶性、解 离度、分子大小等。除大多数营养物质及其代 谢物外，大部分物质一般以被动扩散方式通过 生物膜。
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。前三者统称为转运。
但生物放大作用并非在所有条件下都能够发生。 有些物质可以沿食物链传递，但不能沿食物链放 大；有些物质既不能沿食物链传递，也不能沿食 物链放大。
pH值、氧含量和光照状况等。
一般，重金属元素和许多含氯碳氢化合物、 稠环、杂环有机化合物具有很高的生物浓缩系 数。
生物富集
3、水生生物富集速率 水生生物富集速率方程为：
生物浓缩系数： 生物富集作用 达到平衡时的 BCF
的k速a、率k常e、数k；g分别为水生生物吸收、消除、生长 cw、cf分别为水及生物体内的瞬时物质浓度。
脂溶性物质通过有类脂层屏障的生物膜，由 高浓度侧向低浓度侧的扩散，其扩散速率服从 费克定律：
式中D为扩散系数，决定于通过物质和膜 的性质，A为扩散面积。
物质通过生物膜的方式
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，至低浓度侧解离出原物 质，这一转运为被动易化扩散。
lgBCF＝algKow＋b
二、生物放大
生物放大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。
生物放大的结果，往往是使食物链上高营养级生 物体内这种元素或物质的浓度超过周围环境中的 浓度；
物质以何种方式通过生物膜，主要决定于机 体各组织生物膜的特性和物质的结构、理化性 质。物质的理化性质包括脂溶性、水溶性、解 离度、分子大小等。除大多数营养物质及其代 谢物外，大部分物质一般以被动扩散方式通过 生物膜。
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。前三者统称为转运。
但生物放大作用并非在所有条件下都能够发生。 有些物质可以沿食物链传递，但不能沿食物链放 大；有些物质既不能沿食物链传递，也不能沿食 物链放大。
污染物质在生物体内的转运-富集PPT幻灯片
• 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。
21
第三节 污染物质的生物富集、 放大和积累
一、生物富集（生物浓缩，Bioconcentration） • 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。 • 生物浓缩系数BCF
– 外来物质进入生物体后，在机体酶体系的代谢作用下， 转变成水溶性高而易于排出体外的化合物的过程。
• 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。
– 因为它们大量存在于自然界，生物转化呈多样性，又 具有大的表面／体积比，繁殖非常迅速，对环境条件 适应性强等特点。
– 生物种类、大小、性别、器官、生物发育阶段等。 – 对铜的BCF ：金枪鱼(100), 海绵(1400)
• 环境条件
– 包括温度、盐度、水硬度、pH值、氧含量和光照状 况。
– 翻车鱼对多氯联苯的BCF ：5℃(6×103)，15 ℃ (5×104)
23
24
水生生物对水中难降解物质 富集的动力学
31
水生生物的生物积累微分速率方程
d d i c tk ac w i a i,i 1 W i,i 1 c i 1 (k e i k g)c ii
直接从水体中摄取，从 i-1级生物的摄食 消除 稀释
Cw——生物生存水中某物质浓度；
Ci——食物链i级生物中该物质浓度；
Ci-1——食物链i-1级生物中该物质浓度；
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第二节污染物质在机体内的转运第三节污染物质的生物富集放大和积累第四节污染物质的生物转化第五节毒作用的生物机制第一节物质通过生物膜的方式一生物膜的结构是环绕细胞和各种独特的亚细胞如核线粒体溶酶体等的区室的界面起着选择性通透屏障的作用使得细胞或细胞器的内环境不同于外环境生物膜的基本构成膜脂质磷脂糖脂胆固醇等蛋白质糖类甘油磷脂?磷酸化的头部?甘油骨架?两条脂肪酸链甘油磷脂为两亲分子具有亲水性的极性基团头部和疏水性的脂肪酸链在水溶液中两亲分子甘油磷脂为避免疏水部分接触水分子而定向排列形成脂双层
21
第三节 污染物质的生物富集、 放大和积累
一、生物富集（生物浓缩，Bioconcentration） • 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。 • 生物浓缩系数BCF
– 外来物质进入生物体后，在机体酶体系的代谢作用下， 转变成水溶性高而易于排出体外的化合物的过程。
• 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。
– 因为它们大量存在于自然界，生物转化呈多样性，又 具有大的表面／体积比，繁殖非常迅速，对环境条件 适应性强等特点。
– 生物种类、大小、性别、器官、生物发育阶段等。 – 对铜的BCF ：金枪鱼(100), 海绵(1400)
• 环境条件
– 包括温度、盐度、水硬度、pH值、氧含量和光照状 况。
– 翻车鱼对多氯联苯的BCF ：5℃(6×103)，15 ℃ (5×104)
23
24
水生生物对水中难降解物质 富集的动力学
31
水生生物的生物积累微分速率方程
d d i c tk ac w i a i,i 1 W i,i 1 c i 1 (k e i k g)c ii
直接从水体中摄取，从 i-1级生物的摄食 消除 稀释
Cw——生物生存水中某物质浓度；
Ci——食物链i级生物中该物质浓度；
Ci-1——食物链i-1级生物中该物质浓度；
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第二节污染物质在机体内的转运第三节污染物质的生物富集放大和积累第四节污染物质的生物转化第五节毒作用的生物机制第一节物质通过生物膜的方式一生物膜的结构是环绕细胞和各种独特的亚细胞如核线粒体溶酶体等的区室的界面起着选择性通透屏障的作用使得细胞或细胞器的内环境不同于外环境生物膜的基本构成膜脂质磷脂糖脂胆固醇等蛋白质糖类甘油磷脂?磷酸化的头部?甘油骨架?两条脂肪酸链甘油磷脂为两亲分子具有亲水性的极性基团头部和疏水性的脂肪酸链在水溶液中两亲分子甘油磷脂为避免疏水部分接触水分子而定向排列形成脂双层
环境化学生物体内污染物质的运动过程及毒性ppt课件
谢谢大家
有毒物的化学结构及理化性质；
毒物所处的基体因素(如基体的组成、性质 等)；
机体暴露于毒物的状况(如毒物剂量，浓度， 机体暴露的持续时间、频率、总时间、机体 暴露的部位及途径等)；
生物因素(如生物种属差异、年龄、体重、性 别、遗传及免疫情况、营养及健康状况等)；
生物所处的环境(如温度、湿度、气压、季节 及昼夜节律的变化、光照、噪声等)。
第三节污染物质的生物富集、放大和积累
一、生物富集 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。
生 物 富 集 用 生 物 浓 缩 系 数 ( BCF) 表 示，即：
BCF=cb/ce
第三节污染物质的生物富集、放大和积累
基因突变 基因突变是指DNA中碱基对的排列顺序发生 改变。它包含碱基对的转换、颠换、插入和缺 失四种类型。 染色体畸变 细胞内染色体是一种复杂的核蛋白结构， 主要成分是DNA。在染色体上排列着很多基因。 若其改变只限于基因范围，就是上述的基因突 变。而若涉及整个染色体，呈现染色体结构成 数目的改变，则称为染色体畸变。
其二是有些重金属离子与含巯基的酶强烈结合。
其三是某些金属取代金属酶中的不同金属。
第五节 污染物质的毒性
2．致突变作用 致突变作用是指生物细胞内DNA改变， 引起的遗传特性突变的作用。这一突变 可以传至后代。
具有致突变作用的污染物质称为致突变 物。
致突变作用分为基因突变和染色体突变 两类。
第五节 污染物质的毒性
有关影响因素：
在物质性质方面的主要影响因素是降解性、 脂溶性和水溶性。一般，降解性小、脂溶性 高、水溶性低的物质，生物浓缩系数高；反 之，则低。