生物转运和生物转化85页PPT
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毒理学课件：化学毒物在体内的生物转运和生物转化
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2. 特殊转运
外源化学物借助于载体或特殊转运系 统而发生的跨膜运动。
主动转运(active transport) 易化扩散(facilitated diffusion) 吞噬作用（phagocytosis) 和胞饮作用 (pinocytosis)
20
（1）主动转运
1)定义
外源化学物在载体的参与下, 逆浓 度梯度通过生物膜的转运过程。
22
表 细胞膜对外源化学物主动转运系统
名称 ATP-结合盒（ABC）转运蛋白 多药耐受蛋白（P-糖蛋白）
多耐受药物蛋白 乳腺癌耐受蛋白
以溶质为主转运蛋白（SLC）
缩写
mdr mrp Bcrp
功能
减少胃肠道吸收，血-脑屏障，胆 汁分泌，胎盘屏障 尿排泄，胆汁排泄 将化学毒物代谢后的硫酸结合物 排出细胞
有机阴离子转运多肽 有机阴离子转运蛋白 肽类转运蛋白
oatp 肝摄取 oat 肾摄取 pept 胃肠道吸收
Kir6.1/K-ATP通道：帕金森病神经保护的新靶标，国家自然科 学基金:南京医科大学, 胡刚, 240万, 2010, 批准号：81030060 23
（2）易化扩散
第一节 化学毒物在体内的生物转运
第二节 化学毒物在体内的生物转化
第三节 毒物动力学
5
第一节 外源化学物在体内的生物转运 一、生物膜与生物转运 二、吸收 三、分布 四、排泄
6
一、生物膜与生物转运
（一） 生物膜的结构特点
组成
磷脂双分子层 ——脂质
镶嵌蛋白 ——受体、 酶、载
体、离子通道等
特点 功能
膜孔 ——生物膜上水通道
9
1. 被动转运 (1)简单扩散 2)对象
2. 特殊转运
外源化学物借助于载体或特殊转运系 统而发生的跨膜运动。
主动转运(active transport) 易化扩散(facilitated diffusion) 吞噬作用（phagocytosis) 和胞饮作用 (pinocytosis)
20
（1）主动转运
1)定义
外源化学物在载体的参与下, 逆浓 度梯度通过生物膜的转运过程。
22
表 细胞膜对外源化学物主动转运系统
名称 ATP-结合盒（ABC）转运蛋白 多药耐受蛋白（P-糖蛋白）
多耐受药物蛋白 乳腺癌耐受蛋白
以溶质为主转运蛋白（SLC）
缩写
mdr mrp Bcrp
功能
减少胃肠道吸收，血-脑屏障，胆 汁分泌，胎盘屏障 尿排泄，胆汁排泄 将化学毒物代谢后的硫酸结合物 排出细胞
有机阴离子转运多肽 有机阴离子转运蛋白 肽类转运蛋白
oatp 肝摄取 oat 肾摄取 pept 胃肠道吸收
Kir6.1/K-ATP通道：帕金森病神经保护的新靶标，国家自然科 学基金:南京医科大学, 胡刚, 240万, 2010, 批准号：81030060 23
（2）易化扩散
第一节 化学毒物在体内的生物转运
第二节 化学毒物在体内的生物转化
第三节 毒物动力学
5
第一节 外源化学物在体内的生物转运 一、生物膜与生物转运 二、吸收 三、分布 四、排泄
6
一、生物膜与生物转运
（一） 生物膜的结构特点
组成
磷脂双分子层 ——脂质
镶嵌蛋白 ——受体、 酶、载
体、离子通道等
特点 功能
膜孔 ——生物膜上水通道
9
1. 被动转运 (1)简单扩散 2)对象
第三章 外源化学物在体内的生物转运和生物转化ppt课件
A ( C C 1 2) R K D
K为扩散系数， A为膜面积，D为膜厚度。
9
影响因素： 浓度梯度； 脂溶性脂水分配系数，一般来说：系数 越大，扩散速率越快； 化学物质的解离度和体液pH：解离型化合 物往往脂溶性较小，难以通过细胞膜扩散。 弱的有机酸在酸性环境中更易扩散，弱的 有机碱在碱性环境中易扩散。
第一相反应
外源化学物
第二相反应
排出体外
与内源亲水物质结 合，增加亲水性
41
氧化作用 I 相 反 应 的 类 型
硝基和偶氮还原 羰基还原
还原作用
含硫基团还原 醌还原 脱卤还原
酯酶 水解作用 酰胺酶 环氧化物水化酶
42
（一）氧化：最重要的1相反应
氧化反应 微粒体混合功能氧化酶 非微粒体混合功能氧化酶
主要担负生物转化的器官是肝脏。其他器官如肾脏、 小肠、肺脏和皮肤等的生物转化能力明显低于肝脏。 生物转化的意义：水溶性增加、毒性降低 代谢解毒(metabolic detoxication)：经生物转化大部分 外源化学物的代谢产物，毒性降低，易于排出体外， 此为解毒反应。 代谢活化(metabolic activation)：经生物转化其毒性被 增强的现象。生成亲电子剂、自由基、亲核剂、氧化 还原剂。
性毒物被重吸收，经门静脉回到肝脏再次随胆汁分泌， 形成循环。
延长毒物在体内的停留时间,毒性增加
36
b、直接排出体外
高度极性的化合物，随粪便排出。
（三）经呼吸道排出
一些气体和挥发性物质：主要通过简单扩散 由肺排出。 非可溶性颗粒物：肺泡细支气管支气管 咽部随痰咳出或进入消化道。
（四）其它途径排出
一些固体颗粒或液滴与细胞膜上的蛋白质具有 特殊亲和力，可改变细胞膜表面张力，引起外包或 内凹，将外源物包围进入细胞。
第三章 环境污染物在体内的生物转运和生物转化ppt课件
6
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
影响简单扩散的因素
第 三 章
2018/11/22
1）生物膜两侧浓度梯度; 2）外来化合物在脂质中的溶解度，可用 脂 水分配系数来表示; 3）外来化合物的解离度和体液pH高低， 对毒物通过细胞膜的难易有很大影响; 4）膜两侧体液中的蛋白质浓度及与之结 合的亲和力。
7
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
第 三 章
2018/11/22
• 2、滤过
是外来化合物透过生物膜上亲水性孔 道的过程。大量的水可借助渗透压梯度和 液体静压作用通过孔道进入细胞，同时外 来化合物可以水作为载体，随之而被动转 运。
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第一节 污染物的吸收、分布与排泄
第 三 章
2018/11/22
3、主动转运
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
３、经皮肤吸收：
第 三 章
2018/11/22
表皮吸收主要方式是简单扩散 毒物经皮吸收的两个途径： ①通过表皮脂质屏障是主要的吸收途径。
②通过汗腺、皮脂腺和毛囊等附属器，绕过表
皮屏障直接进入真皮。
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第一节 污染物的吸收、分布与排泄
毒物经皮肤吸收的两个阶段：
第 乎所有毒物都是通过简单扩散透过表皮角质层。 毒物穿透的速度与脂溶性有关，脂溶性越大穿 三 透能力越强。 章第二阶段—吸收相 毒物由真皮进入乳头层毛细血
2018/11/22
吸收、分布和排泄使外来化合物在体 内发生位移，均是反复通过生物膜的过程， 统称为生物转运。
生物转化：
代谢可使外来化合物发生化学结构和 性质的改变，从而转变成新的衍生物的过 程，也称为代谢转化。
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第一节 污染物的吸收、分布与排泄
• 一、生物转运过程的机理
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
影响简单扩散的因素
第 三 章
2018/11/22
1）生物膜两侧浓度梯度; 2）外来化合物在脂质中的溶解度，可用 脂 水分配系数来表示; 3）外来化合物的解离度和体液pH高低， 对毒物通过细胞膜的难易有很大影响; 4）膜两侧体液中的蛋白质浓度及与之结 合的亲和力。
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第一节 污染物的吸收、分布与排泄
第 三 章
2018/11/22
• 2、滤过
是外来化合物透过生物膜上亲水性孔 道的过程。大量的水可借助渗透压梯度和 液体静压作用通过孔道进入细胞，同时外 来化合物可以水作为载体，随之而被动转 运。
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第一节 污染物的吸收、分布与排泄
第 三 章
2018/11/22
3、主动转运
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
３、经皮肤吸收：
第 三 章
2018/11/22
表皮吸收主要方式是简单扩散 毒物经皮吸收的两个途径： ①通过表皮脂质屏障是主要的吸收途径。
②通过汗腺、皮脂腺和毛囊等附属器，绕过表
皮屏障直接进入真皮。
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第一节 污染物的吸收、分布与排泄
毒物经皮肤吸收的两个阶段：
第 乎所有毒物都是通过简单扩散透过表皮角质层。 毒物穿透的速度与脂溶性有关，脂溶性越大穿 三 透能力越强。 章第二阶段—吸收相 毒物由真皮进入乳头层毛细血
2018/11/22
吸收、分布和排泄使外来化合物在体 内发生位移，均是反复通过生物膜的过程， 统称为生物转运。
生物转化：
代谢可使外来化合物发生化学结构和 性质的改变，从而转变成新的衍生物的过 程，也称为代谢转化。
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第一节 污染物的吸收、分布与排泄
• 一、生物转运过程的机理
外源化学物在体内的生物转运和生物转化PPT课件
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毒物动力学
毒物动力学是源于药物动力学的。 以速率 论的观点出发，用数学模型分析和研究化 学毒物在体内吸收、分布代谢和排泄的过 程及其动力学的规律。
目的：1）设计毒理学研究；2）剂量与毒 性关系；3）进行对人的危险性评价。
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二、生物膜和生物转运
脂质
组成 糖
蛋白质：结构蛋白、受体、酶、载体、
食品可从多方面受污染—空气、水、土壤及其他 的植物。多数情况下，污染量不大，引起急性中 毒的机会较小，引起慢性危害则不能马上发生效 应，不易觉察。
土壤和水中的天然有毒无机物被植物、禽畜和水生动 物吸收、积累，有的达到可引起人中毒的水平，如硝 酸盐、汞、砷以及硒。
受污染的饲料喂禽畜后，可使其肉、蛋、奶含有污染 物，这些都属于间接污染。
5
（二）动物性食品有害物质
人类食入的动物性食品从毒理学角度可以 分为三类：
①本身无毒的； ②有的时候有毒的（条件性有毒）； ③本身有毒的，如河豚鱼。
6
二、衍生毒物（derived toxicants）
衍生毒物是食品在制造、加工（包括烹调）或贮 放过程中化学反应或酶反应形成的（或潜在）有 毒物质。有时用同义词有毒反应物（toxic reactive product）。
食品生产工艺过程污染物，运输、住宅、家庭 生活、娱乐活动、教育、医疗以及科研使用的 有害化学物质都有可能直接或间接污染食品， 产生健康危害。
9
四、添加剂
食品添加剂最初是为防腐和改善食品品质（色、 香、味、口感）而加入食品的，后来扩大到食品 加工工艺过程本身需要而加入的物质。
现代的食品添加剂随着食品门类的增加和工艺的 发展，其种类也不断增多，已达数千个：有天然 成分的，也有人工合成的。它们都是外源化学物 质，因此需要对它们进行安全性毒理学评价。另 外，添加剂对营养素的影响，添加剂的联合作用， 添加剂与化学污染物的相互作用都很重要。
毒物动力学
毒物动力学是源于药物动力学的。 以速率 论的观点出发，用数学模型分析和研究化 学毒物在体内吸收、分布代谢和排泄的过 程及其动力学的规律。
目的：1）设计毒理学研究；2）剂量与毒 性关系；3）进行对人的危险性评价。
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二、生物膜和生物转运
脂质
组成 糖
蛋白质：结构蛋白、受体、酶、载体、
食品可从多方面受污染—空气、水、土壤及其他 的植物。多数情况下，污染量不大，引起急性中 毒的机会较小，引起慢性危害则不能马上发生效 应，不易觉察。
土壤和水中的天然有毒无机物被植物、禽畜和水生动 物吸收、积累，有的达到可引起人中毒的水平，如硝 酸盐、汞、砷以及硒。
受污染的饲料喂禽畜后，可使其肉、蛋、奶含有污染 物，这些都属于间接污染。
5
（二）动物性食品有害物质
人类食入的动物性食品从毒理学角度可以 分为三类：
①本身无毒的； ②有的时候有毒的（条件性有毒）； ③本身有毒的，如河豚鱼。
6
二、衍生毒物（derived toxicants）
衍生毒物是食品在制造、加工（包括烹调）或贮 放过程中化学反应或酶反应形成的（或潜在）有 毒物质。有时用同义词有毒反应物（toxic reactive product）。
食品生产工艺过程污染物，运输、住宅、家庭 生活、娱乐活动、教育、医疗以及科研使用的 有害化学物质都有可能直接或间接污染食品， 产生健康危害。
9
四、添加剂
食品添加剂最初是为防腐和改善食品品质（色、 香、味、口感）而加入食品的，后来扩大到食品 加工工艺过程本身需要而加入的物质。
现代的食品添加剂随着食品门类的增加和工艺的 发展，其种类也不断增多，已达数千个：有天然 成分的，也有人工合成的。它们都是外源化学物 质，因此需要对它们进行安全性毒理学评价。另 外，添加剂对营养素的影响，添加剂的联合作用， 添加剂与化学污染物的相互作用都很重要。
环境毒理学生物转运和转化课件ppt
RH ＋ NADPH ＋ H+ ＋ O2→ROH ＋ H2O ＋ NADP+
高丽丽 环境毒理学基础
混合功能氧化酶是细胞内质网膜上的一个酶系， 组成较为复杂，主要有细胞色素P-450氧化酶，也 称为细胞色素P-450依赖性单加氧酶，还有还原型 辅酶Ⅱ－细胞色素P-450还原酶。此外还含有微粒 体FDA－单加氧酶，它不含有细胞色素P-450，而 含有黄素腺嘌呤二核苷酸，代替细胞色素P-450参 与单加氧酶反应。
高丽丽 环境毒理学基础
高丽丽 环境毒理学基础
高丽丽 环境毒理学基础
高丽丽 环境毒理学基础
高丽丽 环境毒理学基础
高丽丽 环境毒理学基础
高丽丽 环境毒理学基础
高丽丽 环境毒理学基 环境毒理学基础
高丽丽 环境毒理学基础
高丽丽 环境毒理学基础
高丽丽 环境毒理学基础
1. 葡萄糖醛酸结合 是最常见最重要的结合反应。葡萄糖醛酸的来源是在糖类
代谢过程中生成尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)，UDPG再被氧 化生成尿苷二磷酸葡萄糖醛酸；UDPGA是葡萄糖醛酸的供 体，在葡萄糖醛酸基转移酶的作用下与外来化合物及其代谢 物的羟基、氨基和羧基等基团结合，反应产物是β－葡萄糖 醛酸苷。
被动转运（passive transport） 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。
理化性质及各种组织细胞膜的结构 每一循环消耗一个ATP,转运出三个Na+，转进两个K+
在某些特定的局部环境中也可以发生还原反应。 用数学方法研究毒物的吸收、分布、生物转化和排泄等代谢过程随时间变化的规律；
高丽丽 环境毒理学基础
高丽丽 环境毒理学基础
高丽丽 环境毒理学基础
高丽丽 环境毒理学基础
高丽丽 环境毒理学基础
混合功能氧化酶是细胞内质网膜上的一个酶系， 组成较为复杂，主要有细胞色素P-450氧化酶，也 称为细胞色素P-450依赖性单加氧酶，还有还原型 辅酶Ⅱ－细胞色素P-450还原酶。此外还含有微粒 体FDA－单加氧酶，它不含有细胞色素P-450，而 含有黄素腺嘌呤二核苷酸，代替细胞色素P-450参 与单加氧酶反应。
高丽丽 环境毒理学基础
高丽丽 环境毒理学基础
高丽丽 环境毒理学基础
高丽丽 环境毒理学基础
高丽丽 环境毒理学基础
高丽丽 环境毒理学基础
高丽丽 环境毒理学基础
高丽丽 环境毒理学基 环境毒理学基础
高丽丽 环境毒理学基础
高丽丽 环境毒理学基础
高丽丽 环境毒理学基础
1. 葡萄糖醛酸结合 是最常见最重要的结合反应。葡萄糖醛酸的来源是在糖类
代谢过程中生成尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)，UDPG再被氧 化生成尿苷二磷酸葡萄糖醛酸；UDPGA是葡萄糖醛酸的供 体，在葡萄糖醛酸基转移酶的作用下与外来化合物及其代谢 物的羟基、氨基和羧基等基团结合，反应产物是β－葡萄糖 醛酸苷。
被动转运（passive transport） 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。
理化性质及各种组织细胞膜的结构 每一循环消耗一个ATP,转运出三个Na+，转进两个K+
在某些特定的局部环境中也可以发生还原反应。 用数学方法研究毒物的吸收、分布、生物转化和排泄等代谢过程随时间变化的规律；
高丽丽 环境毒理学基础
高丽丽 环境毒理学基础
高丽丽 环境毒理学基础
高丽丽 环境毒理学基础
《生物转运》课件
白细胞的吞噬作用
白细胞通过吞噬作用将入侵的细菌、病毒等病原 体吞噬进细胞内，进行降解和消化。
3
激素的分泌
某些激素如胰岛素通过胞吐作用从内分泌细胞释 放到血液中，调节靶细胞的代谢活动。
05
生物转运与疾病
生物转运与药物作用
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
药物吸收
药物通过生物转运进入 体内，首先需要经过吸 收过程。药物的吸收速 度和程度受到多种因素 的影响，如药物的性质 、给药途径和生理因素 等。
肌肉收缩过程中，钙离子通过钙泵的转运，参与肌肉收缩的调节。
酸碱平衡调节
氢离子通过氢泵的转运，参与细胞酸碱平衡的调节，维持内环境的 稳定。
03
被动转运
被动转运的种类
简单扩散
物质顺浓度梯度跨膜转运， 不消耗能量。
促进扩散
需要载体蛋白的协助，物质 顺浓度梯度跨膜转运，不消 耗能量。
胞饮和胞吐作用
大分子物质或团块物质通过 细胞膜的转运，需要消耗能 量。
离子梯度
主动转运利用离子梯度，通过离 子泵的转动或离子通道的开放， 实现离子的逆浓度梯度转运。
载体蛋白
主动转运需要载体蛋白的参与， 载体蛋白能够识别和结合被转运 物质，并将其从低浓度侧向高浓 度侧转运。
主动转运的实例
神经传导
神经传导过程中，钠离子和钾离子通过钠泵和钾泵的转运，实现 电信号的传递。
肌肉收缩
药物分布
药物进入体内后，会随 着血液循环和淋巴系统 分布到各个组织和器官 。药物的分布受到多种 因素的影响，如药物的 脂溶性、组织亲和力、
血浆蛋白结合率等。
药物代谢
药物在体内经过代谢后 ，会产生代谢产物，这 些代谢产物可能具有不 同的药理作用和毒性。 药物的代谢主要发生在 肝脏，由肝药酶催化。
白细胞通过吞噬作用将入侵的细菌、病毒等病原 体吞噬进细胞内，进行降解和消化。
3
激素的分泌
某些激素如胰岛素通过胞吐作用从内分泌细胞释 放到血液中，调节靶细胞的代谢活动。
05
生物转运与疾病
生物转运与药物作用
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
药物吸收
药物通过生物转运进入 体内，首先需要经过吸 收过程。药物的吸收速 度和程度受到多种因素 的影响，如药物的性质 、给药途径和生理因素 等。
肌肉收缩过程中，钙离子通过钙泵的转运，参与肌肉收缩的调节。
酸碱平衡调节
氢离子通过氢泵的转运，参与细胞酸碱平衡的调节，维持内环境的 稳定。
03
被动转运
被动转运的种类
简单扩散
物质顺浓度梯度跨膜转运， 不消耗能量。
促进扩散
需要载体蛋白的协助，物质 顺浓度梯度跨膜转运，不消 耗能量。
胞饮和胞吐作用
大分子物质或团块物质通过 细胞膜的转运，需要消耗能 量。
离子梯度
主动转运利用离子梯度，通过离 子泵的转动或离子通道的开放， 实现离子的逆浓度梯度转运。
载体蛋白
主动转运需要载体蛋白的参与， 载体蛋白能够识别和结合被转运 物质，并将其从低浓度侧向高浓 度侧转运。
主动转运的实例
神经传导
神经传导过程中，钠离子和钾离子通过钠泵和钾泵的转运，实现 电信号的传递。
肌肉收缩
药物分布
药物进入体内后，会随 着血液循环和淋巴系统 分布到各个组织和器官 。药物的分布受到多种 因素的影响，如药物的 脂溶性、组织亲和力、
血浆蛋白结合率等。
药物代谢
药物在体内经过代谢后 ，会产生代谢产物，这 些代谢产物可能具有不 同的药理作用和毒性。 药物的代谢主要发生在 肝脏，由肝药酶催化。
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生物转运和生物转化
•
26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
•
27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
•
29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
•
30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
•
26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
•
27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
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29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
•
30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克