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
2、被动扩散（浓度扩散）
费克定律：dQ DA c
dt
x
扩散系数取决于通过物质和膜的性质
3、被动易化扩散 4、主动转运 5、胞吞和胞饮
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，转运包括：吸收、分布和排泄。 消除包括：排泄和生物转化。
▪ 一、吸收
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；
CH
3
2
AsO(OH
)
2eCH
3
2
As(OH
)
C H3 CH33A源自sO2eCH3
3
A
s
3、硒 （1）有机硒化合物转化为无机硒化合物 （2）硒化合物甲基化 （3）还原成单质硒 （4）单质硒的氧化
4、铁 有机铁化合物和无机铁化合物 酸性矿水的形成：
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：
▪ 在磷脂双分子层中，亲水的极性基因排列于内外 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，生物膜是类脂层屏障。
▪ 膜上镶嵌的蛋白质，有附着在磷脂双分子层表面 的表在蛋白，有深埋或贯穿磷脂双分子层的内在 蛋白，但他们亲水端也都露在双分子层的外表面。
二、物质通过生物膜的方式
1、膜孔滤过
ci = cwi + cφi
第四节 污染物质的生物转化
▪ 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。其次，论及：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
生物体内污染物质的运动过程及毒性
从水中积累 污染物量
ci cwi ci
右式反应相应的生物积累 和生物放大在生物积累达 到平衡时贡献的大小。
ci ci 1
14
i.i 1 Wi.i 1
kei k gi
第四节 污染物质的生物转化
Biodegradation of Pollutants
CoQH2（还原型CoQ ）
23
4、细胞色素酶系的辅酶
细胞色素酶系是催化底物氧化的一类酶系，主要有细
胞色素b、c1、c、a、a3等几种。它们的酶蛋白部分不同，
但辅酶都是铁卟啉。 +e 3+ cytnFe -e
cytnFe2+
cyt——细胞色素酶系 n—— b、 c1、c、a、a3
24
5、辅酶A（简写为CoASH）
1、糖类的微生物降解
A、多糖水解成单糖
多糖 细胞外水解酶 二糖
糖类Cx(H2O)y
细胞内水解酶
单糖
B、单糖酵解成丙酮酸
C6H12O6 + 2 NAD＋ → 2CH3COCOOH + 2NADH + 2H+
C、丙酮酸的转化 有氧条件 无氧条件
33
C、丙酮酸的转化：有氧条件 丙酮酸通过酶促反应转化成乙酰辅酶A。乙酰辅酶A与草酰乙酸 反应转化成柠檬酸。柠檬酸通过一系列转化最后生成草酰乙酸， 接着进行新一轮的转化。这种生物转化的途径称为TCA循环。
NAD＋/NADP＋ NADH/NADPH （氧化型 （还原型 NAD＋/NADP＋ ） NAD＋/NADP＋ ） R——NAD/NADP的其余部分 NADP+（烟酰胺膘嘌呤二核苷酸 ）磷酸 22
3、辅酶Q（又称泛醌）
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2、肝胆 • 污染物质的另一个重要排泄途径，是胆汁排泄。 • 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。 • 少数是原形物质，多数是原形物质在肝脏经代谢转 化而形成的产物。 • 一般水溶性大、脂溶性小的化合物，胆汁排泄好。 • 有些物质由胆汁排泄，在肠道运行中又重新被吸收， 称为肠肝循环。
（2）呼吸管
• 吸收大气污染物的主要途径。
• 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。
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。
一、吸收
（1）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。 • 一般污染物脂溶性越强，浓度越高，被消化道吸收 越快。 • 另外，由于胃酸的分泌，一些弱碱性的有机污染物 在胃中呈极性离子态，水溶性增强，脂溶性变差， 不易被吸收，但是弱酸性的有机污染物在胃中容易 被吸收。
沈国舫院士：加快环境污染与健康研究迫在眉睫 • 中国工程院副院长沈国舫院士在2005年11
月8日由中国工程院主办、中国环境监测总 站承办的“环境污染与健康国际研讨会” 开幕式上指出，环境污染不仅影响到我国 经济社会的可持续发展，也突出的影响到 人民群众的健康和生活质量。加快环境污 染与健康的研究已迫在眉睫。
生物浓缩系数：
5.生物体内污染物质的运动过程及毒性
二、污染物质的生物宫集、放大和积累
1、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表示，即:BCF=Cb/Ce Cb—某种元素或难降解物质在机体中的浓度; Ce—某种元素或难降解物质在机体周围环境中的浓度。 与三个方面的影响因素有关：不同生物、不同物质、不同的环境条件 下，BCF变化很大，可以是个位到万位级，甚至更高。 不同生物的影响因素有生物种类、大小、性别、器官、生物发育阶段 等。如金枪鱼和海绵对铜的浓缩系数，分别是100和1400。 不同物质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。如虹鳟
2、生物放大
生物放大是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。可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。如1966年有人报 道，美国图尔湖自然保护区内生物群落受到DDT的污染，在位于食物链 顶级，以鱼类为食的水鸟体中DDT浓度，比当地湖水高出约1.0×105～ 1.2×105 倍。在北极地区地衣+北美驯鹿+狼的食物链上，明显存在着 137Cs生物放大现象。
生物体内污染物的运动过程及毒性
第三节污染物质的生物富集、放大和积累一、生物富集1、概念：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。
2、生物浓缩系数（Biological Concentration Factoar）达稳态时： BCF = Cb /CeCb——某种元素或难降解物质在机体中的浓度Ce——某种元素或难降解物质在机体周围环境中的浓度物质性质（降解性、脂溶性和水溶性）、生物特征（生物种类、大小、性别、器官、生物发育阶段）和环境条件（温度、盐度、水硬度、氧含量和光照情况）都会影响BCF 值大小。
3、生物富集的动力学描述：dCf /dt=kaCw-keCf-kgCfka 、ke、kg——水生生物吸收、消除（排泄和生物体内分解）、生长的速率常数Cw 、Cf——水及生物体内瞬时物质浓度当水生生物质量增长不明显时， kg 可忽略； Cw又通常可视为恒定，又设t=0时，Cf(0)=0，则可解方程得：Cf =kaCw/ke· [1-exp(-ke)t]当t→∞时， BCF=ka /ke（达稳态，吸收、消化速率符合一级动学）4、BCF与Kow的关系复杂过程：动力学，热力学lgBCF = a lgKow+ b 适用于水生生物，对陆生植物不适用。
二、生物放大1、概念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。
2、生物放大并不是在所有条件下都能发生。
据文献报道，有些物质只能沿食物链传递，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。
三、生物积累1、概念指生物从周围环境（水、土壤、大气）和食物链蓄积某种元素或难降解物质，使其在有机体中的浓度超过周围环境中浓度的现象。
生物放大和生物富集是生物积累的一种情况。
2、微分速率方程——生物生存水中某物质浓度；式中：cwci ——食物链 i 级生物中该物质的浓度；——摄食率；Wi，i-1α——同化率；i，i-1—— i 级生物对该物质的吸收速率常数；kai—— i级生物中该物质的消除速率常数；keik—— i级生物的生长速率常数。
2020年(生物科技行业)第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性
（生物科技行业）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壹节物质通过生物膜的方式壹、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：膜俩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和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：和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：物质和膜上特定蛋白质有特殊亲和力，当其和膜接触后，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说明在壹定条件下生物浓缩系数有壹阈值，此时水生生物富集达到动态平衡。
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）。
环境化学 第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性
一.生物富集（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= Cb/Ce
二.生物放大（ Biomagnification ）
生物放大——是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
四、毒作用的过程 (Process of Toxic Action) 1、进入体液 2、毒物与受体进行原发反应 3、引发一系列的病理生理的继发反应
五、毒作用的生物化学机制
(Biochemical Mechanism of Toxic Action)
1、酶活性的抑制
有些有机化合物与酶的共价结合 有些金属离子与含巯基的酶强烈结合 某些金属取代金属酶中的不同金属
损害的最高剂量（浓度）。
毒性单位：
空气中：mg/m3、mg/L，水中： mg/m3、 μg/L 哺乳动物：mg/kg(体重）或mL/kg(体重） 表5-3 化学物质急性毒性分级
毒性分级 小鼠一次经口LD50量/
[mg.(kg小鼠) -1] 小鼠吸入染毒2hLD50 量/[mg.(kg小鼠) -1] 兔经皮LD50量 /[mg.(kg兔) -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
一．生物膜的结构 二．物质通过生物膜的方式
第一节
物质通过生物膜的方式
一．生物膜的结构 生物膜的构成：是由磷脂双分子层和蛋白质镶 嵌掺杂所形成的流动变动的复杂体。 油脂：
一．生物膜的结构
二．物质通过生物膜的方式 1. 膜孔滤过
环境化学第五章生物体内污染物的运动及毒性
C 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。只有未与蛋白结合的污染 物质才能在体内组织进行分布。
D 有些污染物质可与血液的红细胞或血管外组织蛋白相结合 , 也会明显影响它们在体内的分布。如肝、肾细胞内有一类 含疏基氨基酸的蛋白 , 易与锌、镉、 汞、铅等重金属结合
3 污染物质的生物富集、放大和积累
3.1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表示 , 即 :
BCF= Cb / Ce (5-2)
式中 :BCF-生物浓缩系数 ; Cb -某种元素或难降解物质在机体中的浓度 ; Ce -某种元素或难降解物质在机体周围环境中的浓度。
1.2物质通过生物膜的方式
物质通过生物膜的方式根据机制可分为以下五类 : 1. 膜孔滤过 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。 2. 被动扩散 脂溶性物质从高浓度侧向低浓度侧、即顺浓度梯 度扩散通过有类脂层屏障的生物膜。扩散速率服从费克定律 : （5-1） dθ/dt - 物质膜扩散速率 , 即 dt 间隔时间内垂直向扩散通过膜 的物质的量 ; Δx -膜厚度 ;Δc -膜两侧物质的浓度梯度 ;A- 扩散 面积 ;D -扩散系数。 一般 , 脂 / 水分配系数越大 , 分子越小 , 或在体液 pH 条件下 解离越少的物质 , 扩散系数也越大 。被动扩散不需耗能 , 不需 载体参与 , 不会出现特异性选择、竞争性抑制及饱和现象。
动力学： 水生生物对水中难降解物质的富集速率 , 是生物对其吸 收速率、消除速率及由生物机体质量增长引起的物质稀释速率的代 数和。吸收速率 (Ra) 、消除速率 (Re) 及稀释速率 (Rg) 的表示 式为 : （5-3）
环境化学复习资料第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性 名词术语
第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性名词术语1.生物污染化学（Biological pollution chemistry）指研究对人和生物有害的微生物、寄生虫等病原体和变应原等污染水、气、土壤的生物性物质的作用机制，环境行为等的化学原理和基质的科学。
2.生物地球化学循环（Biogeochemical cycle）生物所需要的化学元素在生物体与外界环境之间的转运过程。
“地球”一词在这里指生物体外的自然环境。
生物体内的化学成分总是在不断地新陈代谢，周转速度很快，由摄入到排出，基本形成一个单向物流。
在生物体重稳定不变的条件下，向外排出多少物质，必然要从环境再摄入等量的同类物质。
虽然新摄入的物质一般不会是刚排出的，但如果把环境中的同类物质视为一个整体，这样的一个物流也就可以视为一种循环。
物流可能只是某个生物与环境之间的交换，也可能是由绿色植物开始，通过复杂的食物链再返回自然界。
农业施肥和畜牧喂饲等是生物地球化学循环中的人工辅助环节。
3.氮循环（Nitrogen cycle）氮有多种价态，从氨（NH3）中的－3价，到氮气（N2）中的0价，到氮氧化物及硝酸和亚硝酸中的＋1、＋2、＋3、＋4、＋5价。
这些价态决定着含氮无机化合物种类繁多、加上有机氮，这些物质的循环转化构成了复杂的氮循环过程。
氮在大气中主要以氮的分子态存在，还以氨（NH3）、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)等氮的化合态的形式存在。
这些化合态的氮在云、气溶胶粒子、雨滴中转化为铵和硝酸根，随降水降落地面。
大气中的N2和O2可在雷电作用下反应生成NO。
土壤和水体中某些细菌和微生物也可吸取大气中的氮，并把它和氢结合成为氨。
这样生成的氨以及大气中降落的铵类化合物在微生物的硝化作用下，最终变为硝酸盐。
硝酸盐很容易被植物根系吸收，在植物体内合成多种有机化合物如蛋白质。
然后通过食物链的传递成为动物体的蛋白质。
动、植物死亡后，残体被微生物分解，氮又以氨的形式回到土壤和水体中。
第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性.
（4）
（5） （7 （ ） 8）
（9）
（6）
（10） 酶
酶
CH2COOH
（11途径）
(11)三羧酸循环； （12） NO2- ； CO2,H2O （13）硝化。
7.试学作用机理。
8.解释下列名词概念
• 被动扩散：脂溶性物质从高浓度侧向低浓 度侧转移且不需要能量的方式。 • 主动转运：在需要一定的代谢能量下，一 些物质可在低浓度侧与膜上高浓度特异性 蛋白载体结合，通过生物膜，至高浓度侧 解离出原物质。 • 肠肝循环：呈高脂溶性的这些物质由胆汁 排泄，在肠道运行中又重新被吸收的现象 成为肠肝循环。
稳态浓度为 : k a CW
ke kaCW kaCW 0.95 [1 exp(ket )] 得：0.95 × ke = 1－ exp(-2.38k e 10-2t) 0.05 = exp(2.38×10-2t) ;两边取ln得：-2.996 = 2.38×10-2 t ,解得：t = 125.88(h) = 5.25(d)。
第五章 生物体内污染物质 的运动过程及毒性
课后习题讲解
1.解：∵A在鱼体内的起始浓度为零，且在水 中的浓度可视为不变，相当于t→∞时， BCF = Cf/Cw = ka/ke ∴ BCF = ka/ke = 18.76/2.38×10-2 =788.2；
k a CW C f [1 exp(k e t )] ke
2.在通常天然水中微生物讲解丙氨酸的过程如下， 在其括号内填写化学式和生物转化途径名称，并说 明这一转化过程将对水质带来什么影响？
O2 CH3CH(NH2)COOH (1) (3)+(2)
(1) CO2 ；(2) CH3COOH (3) NH3； (4) CoASH; 途 (5) H2O(6)CH3COSCoA 径 (7) HOOCCH2COCOOH ； ） (8) H2O ； (9) CoASH ； (10) CH2COOH ； (13 HOCCOOH
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、放大和堆集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、致癌及按捺酶活性等作用第一节物质通过生物膜的方式一、生物膜的布局：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的流动变更复杂体。
2、蛋白质的生理功能：载体作用，转运膜表里物质催化作用，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，膜的外表张力改变，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布局、理化性质。
〔1〕理化性质包罗 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.〕大大都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、放大和堆集一、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说明在必然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。
环境化学 生物体内污染物质的运动过程及毒性
第五节
污染物质的毒性
四、毒作用的过程 自机体暴露于某一毒物至其出现毒性，一般 要经过以下三个过程： 过程1，毒物被机体吸收进入体液后，经分布、 代谢转化，并有某一程度的排泄。 过程2，毒物或活性代谢产物与其受体进行原 发反应，使受体改性，随后引起生物化学效 应。 过程3，接着引起一系列病理生理的继发反应。 出现在整体条件下可观察到的毒作用的生理 和(或)行为的反应，即致毒症状。
第五节
污染物质的毒性
毒理学把毒物剂量（浓度）与引起 个体生物学的变化，如脑电、心电、血 象、免疫功能、酶活性等的变化称为效 应； 把引起群体的变化，如肿瘤或其他 损害的发生率、死亡率等变化成为反应。
第五节
污染物质的毒性
物剂量关系到毒物毒作用的快慢。根据剂量 大小所引起毒作用快慢的不同，将毒作用分 为急性、慢性和亚急（亚慢）性三种。 急性毒作用一般用半数有效剂量（ED50）或 半数有效浓度（EC50）来表示。ED50 和EC50分 别是毒物引起一群受试生物的半数产生统一 毒作用所需的毒物剂量和毒物浓度。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）。
第二节污染物质在机体内的转运
二、分布 分布指污染物质被吸收后或其代谢转化物质 形成后，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，再反复等过程。 三、排泄 排泄是污染物质及其代谢物质向机体外的 转运过程。主要排泄器官有肾、肝胆、肠、 肺、外分泌腺等，尤以肾和肝胆为主。 四、蓄积 蓄积指机体长期接触某污染物，若吸收 超过排泄及其代谢转化，则会出现该污染物 在体内逐增的现象，称为生物蓄积。
一、物质通过生物膜的方式 物质通过生物膜的方式主要有五大类： 1.膜孔滤过 2.被动扩散 3.被动易化扩散 4.主动转运 5.胞饮和胞吞
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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Ⅱ3、辅酶Q（泛醌）：简写CoQ4、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羟基化氧脱烃硫脱烃、硫—氧化及脱硫N脱烃、氮—氧化及脱氮（2）脱氢酶脱氢氧化醇氧化成醛醇氧化成酮醛氧化成羧酸（3）氧化酶氧化2、还原反应（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3、水解反应（1）羧酸酯酶使脂肪族酯水解（2）芳香酯酶使芳香族酯水解（3）磷酯酶使磷酸酯水解4、若干重要结合反应类型六、有毒有机污染物质的微生物降解1、烃类以有氧氧化占绝对优势（1）正烷烃C原子数>1：主要是末端氧化（即羟基化），次末端和双端氧化是次要的。
正烷烃醇醛脂肪酸TCA CO2 + H2O 甲烷：CH4CH3OH HCHO HCOOH CO2 + H2O （2）稀烃a 饱和末端氧化，经与正烷烃（C>1）相同途径，形成不饱和脂肪酸b 不饱和端双键环氧化，开环二醇脂肪酸（3）苯及其衍生物第一步：双醇中间产物儿茶酚第二步：形成有机酸第三步：进入TCA 循环形成二氧化碳和水。
小结：烃类降解的难易顺序（从易到难）a 稀烃> 烷烃> 芳烃> 多环芳烃> 脂环烃b 正构烷烃> 异构烷烃c 直链烷烃> 支链烷烃d 烷基苯> 多环化合物> 苯2、农药（1）除草剂：苯氧乙酸类以2，4-D 乙脂为例（2）杀虫剂对硫磷DDT七、氮及硫的微生物转化１、氮的微生物转化氮的主要形态：（1）分子氮（2）有机氮化合物（3）铵盐、硝酸盐等无机氮化合物相互转化作用种类：同化：绿色植物和微生物吸收硝态氮和铵态氮，组成机体中蛋白质、核酸等含氮有机物质的过程。
氨化：生物残体中的有机氮化合物，经微生物分解成氨态氮的过程。
硝化：氨在有氧条件下通过微生物作用,氧化成硝酸盐的过程。
反硝化：硝酸盐在通气不良条件下，通过微生物作用而还原的过程。
固氮：通过微生物的作用把分子氮转化为氨的过程。
２、硫的微生物转化硫在环境中的形态：单质硫、无机硫、有机硫（１）有机硫的微生物降解（２）硫化：硫化氢、单质硫等在微生物作用下氧化生成硫酸。
（３）反硫化：硫酸盐、亚硫酸盐等在微生物作用下还原生成硫化氢。
八、重金属元素的微生物转化１、Hg（1）在环境中的形态：金属汞、无机汞化合物、有机汞化合物（2）毒性：有机汞> 金属汞> 无机汞（3）汞的生物甲基化：在好氧或厌氧条件下,水体底质中某些微生物能使二价无机汞盐转变为甲基汞和二甲基汞的过程。
涉及的辅酶: 甲基钴氨素(甲基维生素B12)甲基化途径的图解（4）还原作用(生物去甲基化)2、As（1）存在形态：无机砷、有机砷（2）毒性：As2O3>>CH3AsO(OH)2≈(CH3)2AsO(OH)>(CH3)AsO ≈(CH3)3As+CH2COO-（高毒）（毒）（毒）（无毒）（无毒）（3）砷的微生物甲基化（4）去甲基作用（5）三价与五价之间的转化九、污染物质的生物转化速率1、酶促反应的速率（1）米氏方程：v=v max[S]/(Km+[S])（2）影响酶促反应速率的因素pH 最适pH：酶反应速率最大时的pH值。
温度最适温度抑制剂：可逆抑制剂和不可逆抑制剂2、微生物反应的速率（1）微生物反应的速率方程：-dc/dt=kc nc—污染物质浓度k—微生物反应速率常数n—反应级数通常，1≥n> 0（2）影响反映速率的因素链长规律化学结构链分支规律取代规律微生物体内的酶共代谢环境条件温度酸度养分溶解氧第五节污染物质的毒性一、毒物1、毒物：是进入生物机体后使体液和组织发生生物化学的变化，干扰或破坏机体的正常生理功能，并引起暂时性或持久性的病理损害，甚至危及生命的物质。
2、毒物的相对性：毒物与非毒物之间并不存在绝对的界限。
3、毒物的分类二、毒物的毒性1、影响毒性的因素2、毒物的剂量毒作用的分类：急性、亚急（或亚慢）、慢性半数有效剂量（ED50，median effective dose）毒物引起一群受试生物的半数半数有效浓度（EC50，median effective concentration）产生同一毒作用所需的剂量和浓度半数致死剂量（LD50，median lethal dose）以死亡率作为半数致死浓度（LC50，median lethal concentration）观察指标阈剂量（浓度）：是指在长期暴露毒物下，会引起机体受损害的最低剂量（浓度）。
最高允许剂量（浓度）：是指长期暴露在毒物下，不引起机体受损害的最高剂量（浓度）。
三、毒物的联合作用两种或两种以上的毒物，同时作用于机体所产生的综合毒性称为毒物的联合作用。
协同作用M> M1+M2相加作用M=M1+M2独立作用M=M1+M2(1-M1)拮抗作用M < M1+M2四、毒作用的过程1、吸收分布代谢转化排泄2、原发反应，使受体改性，引起生化效应3、病理生理的继发反应，出现致毒症状五、毒作用的生物化学机制1、酶活性的抑制有机化合物与酶共价结合重金属离子与含巯基的酶结合某些金属取代金属酶中的不同金属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。
基因突变：碱基对的转换、颠换、插入与缺失染色体突变3、致癌作用致癌是体细胞不受控制的生长。
（1）化学致癌物的分类方法（2）致癌机制：引发阶段促长阶段4、致畸作用人或动物在胚胎发育过程中由于各种原因所形成的形态结构异常，称为先天性畸形或畸胎。
遗传因素、物理因素、化学因素、生物因素，母体营养缺乏或内分泌障碍等都可引起先天性畸形，并称为致畸作用。