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：

1、污染物的生物富集、放大和积累

2、耗氧和有毒有机物的微生物降解

3、元素的微生物转化

4、微生物对污染物的转化速率

5、毒物的毒性、联合作用、致突变、致癌及抑制酶活性等作用

第一节物质通过生物膜的方式

一、生物膜的结构：

1、生物膜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。

2、蛋白质的生理功能：载体作用，转运膜内外物质

催化作用，如酶

能量转换作用

3、膜孔：带极性，含水的微小孔道

二、物质通过生物膜的方式（共5种）：

1、膜孔滤过动力：膜两侧静水压及渗透压

限制条件：直径小于膜孔的水溶性物质

2、被动扩散脂溶性物质顺浓度梯度（高低）扩散通过生物膜。

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。

该过程受载体及其数量制约，呈现特异性选择

4、主动转运：与被动易化扩散相反

特征：消耗代谢能量，具有特异性选择

5、胞吞和胞饮：物质与膜上特定蛋白质有特殊亲和力，当其与膜接触后，膜的表面张力改

变，引起膜外包或内陷进入膜内。

固体胞吞液体胞饮

小结：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。

（1）理化性质包括物质的脂溶性、水溶性、解离度、分子大小等。

（2）营养物质和代谢物质主要以被动易化扩散和主动转运进入生物膜

（3.）大多数物质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

吸收 转

污染物质在机体内 分布 运

的运动过程 排泄 消

生物转化 除

小结：毒物吸收、分布、排泄、蓄积图解

呼 吸 摄 吸

出 入 入 收

尿

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：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的浓度。

生物浓缩系数BCF= C b/Ce

影响BCF的因素：物质性质、生物特性、环境因素

富集速率的计算：BCF = Cf/Cw=Ka/Ke

说明在一定条件下生物浓缩系数有一阈值，此时水生生物富集达到动态平衡。

二、生物放大

生物放大：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。

生物放大并不是在所有条件下都能发生。

三、生物积累

生物积累：生物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的浓度。注意与生物富集的区别——多了食物链这一获取污染物的渠道

表达：BCF

积累速率：Ci = Cwi + Cφi 即：积累浓度= 水中摄取浓度+ 食物链传递的浓度

反映的是在生物积累达到平衡时，生物富集和生物放大在生物积累达到平衡时的贡献大小。

第四节污染物质的生物转化

污染物质在环境中的三大转化途径：化学转化、光化学转化、生物转化

生物转化（或代谢）：物质在生物作用下经受的化学变化。

一、生物转化中的酶

1、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。

底物（或基质）：在酶催化下发生转化的物质。

酶促反应：底物所发生的转化。

2、酶催化的特点：专一性高

效率高

外界条件温和

3、酶的分类

根据催化作用的场所：胞外酶和胞内酶

氧化还原酶

转移酶

根据催化反应类型水解酶

裂解酶

异构酶

合成酶

根据成分：单成分酶和双成分酶

二、若干种重要辅酶

1、FMN和FAD 黄素单核苷酸和黄素腺嘌呤二核苷酸

2、NAD+和NADP+ 辅酶I和辅酶Ⅱ

3、辅酶Q（泛醌）：简写CoQ

4、细胞色素酶系的辅酶

5、辅酶A：简写CoASH，

三、生物氧化中的氢传递过程

生物氧化主要是去氢氧化

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氢受体的递氢过程

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

生物降解：有机物质通过生物氧化及其他的生物转化，变成更小更简单的分子。如果有机物质降解成二氧化碳、水等简单无机化合物，为彻底降解；否则，为不彻底降解。

耗氧有机污染物：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

降解过程：

TCA循环，生成二氧化碳和水（有氧）

多糖单糖丙酮酸

有机酸、二氧化碳、醇（无氧）

2、脂肪的微生物降解

（1）脂肪水解成脂肪酸和甘油

（2）甘油转化成丙酮酸

（3）脂肪酸的转化：有氧条件下，经ß-氧化，最后进入TCA循环

无氧条件下，转化成为有机酸、醇、二氧化碳

3、蛋白质的微生物降解

蛋白质氨基酸脂肪酸

4、甲烷发酵

五、有毒有机污染物生物转化类型

1、氧化反应（1）混合功能氧化酶加氧氧化

C=C 环氧化

C羟基化

氧脱烃