环境污染物的生物转运和生物转化生物转化

RC O R' 酮
C H 3C H 2O H
乙醇
RC HO HR' 仲醇
醇脱氢酶
C H 3C H O
乙醛
（二）还原反应
2.含氮基团还原反应
（1）硝基还原反应
NO2 NO NHOH NH2
硝基苯
亚硝基苯
苯羟胺
苯胺
（2）偶氮还原反应 磺胺类药物,偶氮色素 （3）N–氧化物还原
（二）还原反应
3.含硫基团还原反应
二硫化物、亚砜化合物等可在体内被还原。杀虫剂三 硫磷可被氧化形成三硫磷亚砜，在一定条件下可被还原成 三硫磷。
C 2 H5 O C 2 H5 O P S S CH2 O S C 2 H5 O C 2 H5 O P S S CH2 S
三硫磷亚砜
Cl
三硫磷
Cl
（二）还原反应
4.含卤素基团还原反应
CCl4 + NADPH
RH +NADPH + H+ + O2 底物 还原型辅酶Ⅱ
MFOS
ROH +H2O+NADP+
氧化产物
1.微粒体混合功能氧化酶系催化的氧化反应
（1）脂肪族羟化 脂肪族化合物侧链（R）末端倒数第一个或第二个碳 原子发生氧化，形成羟基。
RCH3
[O]
RCH2OH
有机磷杀虫剂八甲磷经此反应生成羟甲基八甲磷， 毒性增强
（9）S-氧化反应
R－S－R′
硫醚
[O]
R－SO－R′
亚砜
[O]
R－SO2－R′
砜
1.微粒体混合功能氧化酶系催化的氧化反应 （10）脱硫反应
RO RO P S O R' ( 或S R') [O ] RO P RO
[O]
O O R' (或 S R')
C 2 H5 O C 2 H5 O
P
S O NO 2
道,肺、肾。
（1）醇脱氢酶
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RCH2OH
NAD
RCHO + NADH + H
+
醇类
醛类
2.非微粒体酶催化的氧化反应
（2）醛脱氢酶
RCHO
醛类
NAD
RCOOH
酸类
（3）胺氧化酶 [O] RCHO + NH3 + H2O RCH2NH2 + H2O
3.前列腺素生物合成过程中的共氧化作用
在机体内花生四烯酸经氧化作用形成前列腺素。 在此过程中，某些外源化学物可同时被氧化，即共 氧化作用。
NADPH细胞色 素P450还原酶
[CCl3] + NADP + HCl
5.无机化合物还原
如五价砷化合物可在体内还原为毒性作用更 强的三价砷化合物。
ROH + HCHO RSH + HCHO
（6）脱氨基反应 [O] R－CH2－NH2
RCHO + NH3
1.微粒体混合功能氧化酶系催化的氧化反应 （7）N-羟化反应
R N H2
NH2
[O ]
R NH OH
NHOH
苯胺
N-羟基苯胺
1.微粒体混合功能氧化酶系催化的氧化反应
（8）烷基金属脱烷基反应 Pb(C2H5)4 Pb(C2H5)3
芳 香 族 羟 化
环 氧 化 反 应
N羟 化 反 应
S-
脱 氧 硫 化 反 反 应 应
氧 化 脱 卤 反 应
醇 脱 氢 酶
醛 脱 氢 酶
胺 氧 化 酶
1.微粒体混合功能氧化酶系催化的氧化反应
微粒体混合功能氧化酶系 (microsomal mixed function oxidase system,MFOS) 特异性低 主要存在与肝脏内质网中
R N CH3 [O] CH3 CH3 R N CH2OH R N H CH3 + HCHO
[O]
胺
酮
二甲基亚硝胺在N-脱烷基后可形成自由基CH3+ ·,使细胞 核内核酸分子上的鸟嘌呤甲基化，诱发癌变或突变
1.微粒体混合功能氧化酶系催化的氧化反应
（5）O-脱烷基和S-脱烷基反应
R－O－CH3 R－S－CH3 [O] [O] [R－O－CH2OH] [R－S－CH2OH]
环加氧酶 过氧化物酶 (共氧化反应)
花生四烯酸
前列腺素G2 (PGG2)
前列腺素H2
（二）还原反应
发生还原反应的条件：
① 还原性化学物或代谢物在组织细胞内积聚,形
成局部还原环境。 ② 在细胞色素P450单加氧酶系催化的氧化反应 中，也有电子的转移，一些外源化学物可接受电子 被还原。
③ 氧化还原反应中的可逆反应。
肠道厌氧环境,发生还原反应的可能性较大
（二）还原反应 还原反应类型
含 氮 基 团 还 原 反 应 含 硫 基 团 还 原 反 应 含 卤 素 基 团 还 原 反 应
羰 基 还 原 反 应
无 机 化 合 物 还 原
（二）还原反应
1.羰基还原反应
醛类和酮类可分别还原成伯醇和仲醇。
RCHO
醛
RCH2OH 伯醇
C 2 H5 O C 2 H5 O
P
O O NO 2
对硫磷
对氧磷
（11）氧化脱卤反应 X [O ] RC HO H R C H 2X
RC HO + HX
2.非微粒体酶催化的氧化反应
主要催化具有醇、醛、酮功能基团的外源化学物的氧 化反应。主要包括醇脱氢酶、醛脱氢酶及胺氧化酶类。 主要存在于肝细胞线粒体和胞液中存在，也存在于消化
生物转化的主要器官和细胞
转化能力 强 中等 器官 肝脏 肺脏 肾脏 细胞 实质细胞 Clara细胞、Ⅱ型上皮细胞 近曲小管细胞
小肠
皮肤 弱 睾丸
粘膜层细胞
上皮细胞 输精管和支持细胞
肝 外 代 谢 过 程
3.4.1 生物转化的反应类型
氧化 生 物 转 化 还原 水解 结合 第Ⅱ相反应 第Ⅰ相反应
外源化学物
排出体外
(一) 氧化反应
参与氧化反应的主要酶系 微粒体混合功能氧化酶系(P-450)
细胞色素P-450酶系
1.血红蛋白类
细胞色素P-450 和细胞色素b5
肝细胞内质网
2.黄素蛋白类
NADPH-细胞色素P-450 还原酶和细胞色素b5还原酶
3.磷脂类
黄素单加氧酶
肝、肾、肺等组织细胞的微粒体
氧化化合物结构中N,S,P等亲核原子
非微粒体混合功能氧化酶系
肝细胞线粒体和胞浆中，肝、肾肠和神经的单胺氧化酶 醇、醛、酮的脱氢氧化和单胺类氧化脱氢
(一) 氧化反应
氧化反应
微粒体混合功能氧化酶 黄素单加氧酶
N- O- S脱 烷 基 反 应 脱 烷 基 反 应 脱 烷 基 反 应 金 属 脱 烷 基 反 应
非微粒体混合功能氧化酶
脂 肪 族 羟 化
6
1.微粒体混合功能氧化酶系催化的氧化反应
(2）芳香族羟化 芳香环上的氢被氧化形成-OH。
C6H5R
（3）环氧化反应
RC6H4OH
多环芳烃形成的环氧化物可与生物大分子共价结合， 诱发突变或癌变
1.微粒体混合功能氧化酶系催化的氧化反应 （4）N-脱烷基反应
胺类化合物氨基N上的烷基被氧化脱去一个烷基， 形成醛类或酮类