第三章 环境污染物在体内的生物转运和生物转化
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第3章 化学毒物在体内的生物转运与生物转化 ppt课件
总悬浮颗粒物
Dp≤100m
可吸入颗粒物
Dp≤10m
细粒子
Dp≤2.5m
超细粒子
0.1-0.3m
包括液体、固体或者液体和固体结合
存在的，并悬浮在空气介质中的颗粒
inhalabal particulates, IP
能进入人体呼吸道,且能长期漂浮于空气中
particulate matter, PM2.5
物的通透性不同：阴囊>手臂、
后背、腿部、腹部>手掌、足底
37
（四）其他途径
毒理学动物实验：腹腔注射、静脉注射、肌内注射、
皮下注射等
临床：皮内注射、肌肉注射
38
三、分布 （Distribution）
分布( distribution) : 是指化学毒物吸收后，随血液或淋
巴分散到全身各组织细胞的过程。
✓ 烟和粉尘：
粒子大小:
• 直径> 5 μm者，多因惯性冲击而沉积在鼻咽部：清除、咽下
或溶解吸收入血；
• 直径2.5 μm左右，重力沉降于气管和支气管：咳出或吞咽；
• 直径1 μm以下，吸收入血、清除、或进入淋巴系统长期保存；
• 直径0.1 μm，吸收入血、吞噬系统清除。
34
（2）颗粒物
total suspended particulates, TSP
✓ 载体：有机阳离子转运体(organic-cation transporter, oct)
25
（二）化学毒物通过生物膜的方式
5. 吞噬和胞饮作用
通过细胞膜的流动将某些液体微粒、固体颗粒或大分子物
质包绕并吞入细胞的过程。
26
二、吸收 （Absorption）
Dp≤100m
可吸入颗粒物
Dp≤10m
细粒子
Dp≤2.5m
超细粒子
0.1-0.3m
包括液体、固体或者液体和固体结合
存在的，并悬浮在空气介质中的颗粒
inhalabal particulates, IP
能进入人体呼吸道,且能长期漂浮于空气中
particulate matter, PM2.5
物的通透性不同：阴囊>手臂、
后背、腿部、腹部>手掌、足底
37
（四）其他途径
毒理学动物实验：腹腔注射、静脉注射、肌内注射、
皮下注射等
临床：皮内注射、肌肉注射
38
三、分布 （Distribution）
分布( distribution) : 是指化学毒物吸收后，随血液或淋
巴分散到全身各组织细胞的过程。
✓ 烟和粉尘：
粒子大小:
• 直径> 5 μm者，多因惯性冲击而沉积在鼻咽部：清除、咽下
或溶解吸收入血；
• 直径2.5 μm左右，重力沉降于气管和支气管：咳出或吞咽；
• 直径1 μm以下，吸收入血、清除、或进入淋巴系统长期保存；
• 直径0.1 μm，吸收入血、吞噬系统清除。
34
（2）颗粒物
total suspended particulates, TSP
✓ 载体：有机阳离子转运体(organic-cation transporter, oct)
25
（二）化学毒物通过生物膜的方式
5. 吞噬和胞饮作用
通过细胞膜的流动将某些液体微粒、固体颗粒或大分子物
质包绕并吞入细胞的过程。
26
二、吸收 （Absorption）
第三章 环境污染物在体内的生物转运和生物转化
2、分布 、
环境污染物被吸收进入血液后，随着血液的运输， 环境污染物被吸收进入血液后，随着血液的运输，分散到全身各 组织器官的过程。 组织器官的过程。 一般地说，在提内组织器官的起始分布取决于血流量 血流量， 一般地说，在提内组织器官的起始分布取决于血流量，血液供应 丰富的器官，分布的污染物愈多，如肝脏。 丰富的器官，分布的污染物愈多，如肝脏。而最终分布取决于污染物 与组织器官的亲和力 亲和力。 与组织器官的亲和力。 例如Pb开始时主要分布肝脏中 最终大部分（ 开始时主要分布肝脏中， 例如 开始时主要分布肝脏中，最终大部分（90%）分布在骨骼 ） 中。
上呼吸道： 上呼吸道：鼻、咽、支气管 下呼吸道： 下呼吸道：肺
C、经皮肤的吸收污染物的通透性较弱。 较少（如局部毒性），因皮肤对环境污染物的通透性较弱。 ），因皮肤对环境污染物的通透性较弱
D、其他 、
主要是人为地染毒途径，如采用静脉、皮下、肌肉注射进行染毒。 主要是人为地染毒途径，如采用静脉、皮下、肌肉注射进行染毒。
4、排泄 、
指环境污染物及其代谢物由体内向体外转运的过程。 指环境污染物及其代谢物由体内向体外转运的过程。
经肾随尿液排出（最主要）：大多数(分子量小于 随尿液排出（最主要）：大多数 分子量小于60,000的分子 ) ）：大多数 的分子 经肝随胆汁排出：与血红蛋白结合、分子量大于300的强极性的化合物 经肝随胆汁排出：与血红蛋白结合、分子量大于 的强极性的化合物 经呼吸道排出：气体污染物、 经呼吸道排出：气体污染物、挥发性强的化合物
第三章 环境污染物在体内的 生物转运和生物转化
一、生物转运 二、生物转化
一、生物转运
环境污染物与机体接触、吸收、分布、代谢和排泄的过程， 环境污染物与机体接触、吸收、分布、代谢和排泄的过程， 与机体接触 称为环境污染物的生物转运， 环境污染物在体内发生的位移。 称为环境污染物的生物转运，即环境污染物在体内发生的位移。
第3章 生物转运和转化
过机体生物膜进入血液的过程。
空气
肺吸入
胃肠吸收
胃肠吸收
水
机体
食物
皮肤接触
胃肠吸收 皮肤接触
土壤
一、经消化道吸收
口腔：吸收少，原形，作用时间长 胃：酸性物质； 小肠：长，表面积大，主要的吸收
器官 吸收方式：主要是通过简单扩散通
过细胞膜，还可以通过滤过、胞饮 或吞噬、主动转运系统、淋巴管吸 收（如苯并芘，DDT）。
1 影响胃肠道吸收的因素
胃肠道的酸碱度 外源化学物的分子结构及理化
性质 胃肠道的蠕动情况 胃肠道的内容物、酶及及菌群
（约有60种细菌对毒物有转化 作用）
2 肝脏的首过作用（First pass effect）
又称首过消除或第一关卡 效应，指内服化合物从胃肠 道吸收经门静脉系统进入肝 脏，在肝药酶和胃肠道上皮 酶的联合作用下进行首次代 谢，使进入全身循环的量减 少的现象。
双重意义：
• 对急性中毒具有保护作用，可减少在靶器官中的化学毒 物的量
• 可能成为一种游离型化学毒物的来源，具有潜在的危害
体内的主要储存库
(1) 血浆蛋白储存库；（可逆） (2) 肝、肾贮存库(如：金属离子、有机酸)； (3) 脂肪组织贮存库（如脂溶性有机物） (4) 骨骼组织贮存库（氟、铅，四环素，喹诺酮药物）
Liver
Bile duct
Portal vein
Gut
Feces excretion
毒理学意义：导致排泄速度减 慢、延长生物半减期延长、毒 作用持续时间延长.
三、经肺随呼出气排泄
其排泄速度与血/气分配系数成反比，即血气分配 系数越大，排泄越慢
与吸收速度相反
四、其他排泄途径
空气
肺吸入
胃肠吸收
胃肠吸收
水
机体
食物
皮肤接触
胃肠吸收 皮肤接触
土壤
一、经消化道吸收
口腔：吸收少，原形，作用时间长 胃：酸性物质； 小肠：长，表面积大，主要的吸收
器官 吸收方式：主要是通过简单扩散通
过细胞膜，还可以通过滤过、胞饮 或吞噬、主动转运系统、淋巴管吸 收（如苯并芘，DDT）。
1 影响胃肠道吸收的因素
胃肠道的酸碱度 外源化学物的分子结构及理化
性质 胃肠道的蠕动情况 胃肠道的内容物、酶及及菌群
（约有60种细菌对毒物有转化 作用）
2 肝脏的首过作用（First pass effect）
又称首过消除或第一关卡 效应，指内服化合物从胃肠 道吸收经门静脉系统进入肝 脏，在肝药酶和胃肠道上皮 酶的联合作用下进行首次代 谢，使进入全身循环的量减 少的现象。
双重意义：
• 对急性中毒具有保护作用，可减少在靶器官中的化学毒 物的量
• 可能成为一种游离型化学毒物的来源，具有潜在的危害
体内的主要储存库
(1) 血浆蛋白储存库；（可逆） (2) 肝、肾贮存库(如：金属离子、有机酸)； (3) 脂肪组织贮存库（如脂溶性有机物） (4) 骨骼组织贮存库（氟、铅，四环素，喹诺酮药物）
Liver
Bile duct
Portal vein
Gut
Feces excretion
毒理学意义：导致排泄速度减 慢、延长生物半减期延长、毒 作用持续时间延长.
三、经肺随呼出气排泄
其排泄速度与血/气分配系数成反比，即血气分配 系数越大，排泄越慢
与吸收速度相反
四、其他排泄途径
环境污染物的生物转运和生物转化生物转运
影响因素：
浓度梯度，脂/水分配系数、解离度和体液pH、蛋白质亲和力
简单扩散的特点 1.不消耗脂能溶性量物质 2.不需要载体 3.无饱和限速 4.无竞争性抑制 5.符合一级速率过程
R K A(C1 C2 ) D
R：转运速率 A：膜面积 C: 膜两侧浓度
K：为扩散系数 D：膜厚度
11
被动转运
滤过(Filtration) 毒物通过生物膜上的亲水孔道(如毛细 血管、肾小球膜孔和细胞膜上由蛋白质的亲 水性氨基酸构成）的过程。
8
研究范例W. Hu et al. / Comparative Biochemistry
and Physiology Part C 135 (2003) 77–88
Interactive effects of E2 and PFOS or E2 and TCDD on MVLN cell luciferase activity
影响因素： 分子量(<100~200) 膜内外流体静压或渗透压差
12
特殊转运(specialized transport)
主动转运(Active transport)
化学物质伴随能量消耗，从细胞膜的低浓度 侧向高浓度侧扩散过程。
脂溶性低的化学物
特点： 1.逆浓度梯度转运 2.载体 3.能量代谢 4.选择性 5.饱和性 6.竞争性
9
3.1.2 化学物质通过生物膜的方式
➢被动转运(passive transport)
简单扩散、滤过
➢特殊转运(specialized transport)
易化扩散、主动转运、吞噬和胞饮 作用
10
被动转运
简单扩散(Passive transport)
毒物从细胞膜的高浓度一侧向低浓度侧扩散，直到两边的 浓度达到平衡。
浓度梯度，脂/水分配系数、解离度和体液pH、蛋白质亲和力
简单扩散的特点 1.不消耗脂能溶性量物质 2.不需要载体 3.无饱和限速 4.无竞争性抑制 5.符合一级速率过程
R K A(C1 C2 ) D
R：转运速率 A：膜面积 C: 膜两侧浓度
K：为扩散系数 D：膜厚度
11
被动转运
滤过(Filtration) 毒物通过生物膜上的亲水孔道(如毛细 血管、肾小球膜孔和细胞膜上由蛋白质的亲 水性氨基酸构成）的过程。
8
研究范例W. Hu et al. / Comparative Biochemistry
and Physiology Part C 135 (2003) 77–88
Interactive effects of E2 and PFOS or E2 and TCDD on MVLN cell luciferase activity
影响因素： 分子量(<100~200) 膜内外流体静压或渗透压差
12
特殊转运(specialized transport)
主动转运(Active transport)
化学物质伴随能量消耗，从细胞膜的低浓度 侧向高浓度侧扩散过程。
脂溶性低的化学物
特点： 1.逆浓度梯度转运 2.载体 3.能量代谢 4.选择性 5.饱和性 6.竞争性
9
3.1.2 化学物质通过生物膜的方式
➢被动转运(passive transport)
简单扩散、滤过
➢特殊转运(specialized transport)
易化扩散、主动转运、吞噬和胞饮 作用
10
被动转运
简单扩散(Passive transport)
毒物从细胞膜的高浓度一侧向低浓度侧扩散，直到两边的 浓度达到平衡。
环境污染物在体内的生物转运和生物转化
❖通過這一過程的研究，可瞭解外來化合物 在體內被吸收的程度、貯留於何器官組織、 停留時間的長短、代謝轉化產物的性質、 以及由體內排泄的速度和途徑等
❖對闡明其在體內可能引起的損害作用具有 重要的意義
第一節 污染物的吸收、分佈與排泄
生物轉運過程的機理
生物膜是一種可塑的、具有流動性的、脂質 與蛋白鑲嵌的雙層結構
外源化學物在脂質中的溶解度
➢溶解度可用脂/水分配系數表示，即一種 物質在脂相和水相的分配已達到平衡狀態 時的分配率比值稱為脂/水分配系數
➢ 脂/水分配系數越大，越容易在脂肪中溶 解，也越易透過生物膜。但由於生物膜中 還含有水相，在生物轉運過程中，外源化 學物既要透過脂相，也要透過水相，因此 脂水分配系數在1左右者，更易進行簡單 擴散
被動擴散
又稱簡單擴散（simpled ifussion）， 簡單擴散過程可受下列因素的影響 生物膜兩側的濃度差 外源化學物在脂質中的溶解度 外源化學物的電離狀態
生物膜兩側的濃度差
濃度差越大，擴散越快 如氧的氣體分子由肺泡及毛細 血管進入血液和CO2由血液 進入肺泡細胞的過程，主要 靠濃度差起作用
高度通透性
污染物經肺泡的吸收
不同形態化學物經呼吸道吸收
氣態毒物 1、毒物的濃度(氣體在肺泡氣與血漿中的濃
度差) 2、毒物由血液分佈到其他組織的速度和排泄
的快慢 3、氣體的分子量及在水中的溶解度
氣溶膠 粒度
氣體在肺泡氣與血漿中的濃度差
氣體的吸收是一個動態平衡的過程，即該氣 體由肺泡進入血液的速度等於由血液進養物質如糖類、氨基酸、核酸、 無機鹽可由腸道通過主動轉運逆濃度梯度被吸收
少數外源化學物，由於其化學結構或性質與體內 所需的營養物質非常相似，也能通過主動轉運進 入機體 例如鉛可利用鈣的運載系統，鉈、鈷和錳可利用鐵 的運載系統；抗癌藥５-氟尿嘧啶（5-FU）和５溴尿嘧啶可利用小腸上皮細胞上的嘧啶運載系統
❖對闡明其在體內可能引起的損害作用具有 重要的意義
第一節 污染物的吸收、分佈與排泄
生物轉運過程的機理
生物膜是一種可塑的、具有流動性的、脂質 與蛋白鑲嵌的雙層結構
外源化學物在脂質中的溶解度
➢溶解度可用脂/水分配系數表示，即一種 物質在脂相和水相的分配已達到平衡狀態 時的分配率比值稱為脂/水分配系數
➢ 脂/水分配系數越大，越容易在脂肪中溶 解，也越易透過生物膜。但由於生物膜中 還含有水相，在生物轉運過程中，外源化 學物既要透過脂相，也要透過水相，因此 脂水分配系數在1左右者，更易進行簡單 擴散
被動擴散
又稱簡單擴散（simpled ifussion）， 簡單擴散過程可受下列因素的影響 生物膜兩側的濃度差 外源化學物在脂質中的溶解度 外源化學物的電離狀態
生物膜兩側的濃度差
濃度差越大，擴散越快 如氧的氣體分子由肺泡及毛細 血管進入血液和CO2由血液 進入肺泡細胞的過程，主要 靠濃度差起作用
高度通透性
污染物經肺泡的吸收
不同形態化學物經呼吸道吸收
氣態毒物 1、毒物的濃度(氣體在肺泡氣與血漿中的濃
度差) 2、毒物由血液分佈到其他組織的速度和排泄
的快慢 3、氣體的分子量及在水中的溶解度
氣溶膠 粒度
氣體在肺泡氣與血漿中的濃度差
氣體的吸收是一個動態平衡的過程，即該氣 體由肺泡進入血液的速度等於由血液進養物質如糖類、氨基酸、核酸、 無機鹽可由腸道通過主動轉運逆濃度梯度被吸收
少數外源化學物，由於其化學結構或性質與體內 所需的營養物質非常相似，也能通過主動轉運進 入機體 例如鉛可利用鈣的運載系統，鉈、鈷和錳可利用鐵 的運載系統；抗癌藥５-氟尿嘧啶（5-FU）和５溴尿嘧啶可利用小腸上皮細胞上的嘧啶運載系統
05 第三章 环境污染物的生物转运和生物转化-生物转化
[O]
NO2
C2H5O C2H5O
P
O O
NO2
对硫磷
对氧磷
（11）氧化脱卤反应
X
[O ]
R CH2X
RCHOH
RCHO + 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 道,肺、肾。
进一步通过磺基转移酶的催化，与醇类、酚类或胺类结 合为硫酸酯。
硫酸化酶
SO4２－ + ATP
5-磷酰硫酸腺苷（APS）+ 焦磷酸（PPi）
APS激酶
APS + ATP
PAPS + ADP
（四）结合反应
3．谷胱甘肽结合
（四）结合反应
4．乙酰结合
N O 2
N H 2
还原反应
N–乙酰转移酶
硝基苯
CH 3COSCoA
（四）结合反应
进入体内的外源化学物在代谢过程中与某些其他内 源性化学物或基团发生的生物合成反应。
外源化学物可直接发生结合反应，也可经第一相反 应后再发生结合反应（第二相反应）。
大多数外源化学物及其代谢产物均需经过结合反应， 再排出体外。
结合物 conjugate
（四）结合反应
结合反应类型
葡 糖 醛 酸 结 合
酰胺酶
杀虫剂乐果可通过此水解反应降解和解毒。
反应停在人体内的水解产物主要为邻苯二甲酰亚胺,与致 畸作用有关
反应停事件
1956年进入市场,1962年撤药 30多个国家和地区共报告了"海豹胎1万余例 西德：至少6000例畸胎 英国：5500个这样的畸胎， 日本：1000余例 台湾省:至少有69例畸胎出生。
环境污染物的生物转运和生物转化生物转运
基底膜
血液
28
(二) 皮肤吸收
影响皮肤吸收的因素
1. 分子量 2. 脂/水分配系数 接近1.0的容易被表皮途径吸收 3. 种属差异 大鼠和兔通透性好，豚鼠、猪和猴的
皮肤通透性与人接近 4. 环境、皮肤温度和湿度 5. 角质层厚度和完整性、血液流量 6. 汞等一些金属及化合物，可以经过毛囊、皮脂腺
和汗腺直接进入血液
400 **
300
** P<0.05 *** P<0.01
***
ufCB
200
100
0
CB
10 30
50
70 90
110 130
-100
Particle dose (µg/ml)
25
(二) 呼吸道吸收 影响肺泡对气态物质的吸收的因素
（1）分压差和血/气分配系数。 （2）血液中溶解度和相对分子质量。 （3）肺的通气量和血流量，特别是 与两者的比值有关。
影响因素：
浓度梯度，脂/水分配系数、解离度和体液pH、蛋白质亲和力
简单扩散的特点 1.不消耗脂能溶性量物质 2.不需要载体 3.无饱和限速 4.无竞争性抑制 5.符合一级速率过程
R K A(C1 C2 ) D
R：转运速率 A：膜面积 C: 膜两侧浓度
K：为扩散系数 D：膜厚度
11
被动转运
滤过(Filtration) 毒物通过生物膜上的亲水孔道(如毛细 血管、肾小球膜孔和细胞膜上由蛋白质的亲 水性氨基酸构成）的过程。
污染物在体内的生物转运和生物转化
化
环
境 污吸 染收
血 液
分 布 组 织 脏
学
改 变
结 构 和
性
质
污染物在生物体内的生物转运和生物转化
污染物在生物体内的生物转运和生物转化work Information Technology Company.2020YEAR《环境生物学》第二次研讨课程论文污染物在生物体内的生物转运和生物转化院系：生命科学学院班级：2015级生物科学1班组号：5组员: 葛鹏冲高海霞高文慧联系电话：教师：陈福龙2016-2017第一学期2污染物在生物体内的生物转运和生物转化摘要：生物转运，环境污染物经各种途径和方式同机体接触而被吸收、分布和排泄等过程的总称这些过程都有类似的机理，即环境污染物在被机体吸收、分布和排泄的每一过程都需要通过细胞的膜结构细胞膜包括细胞外层的细胞膜（质膜）、细胞内的内质网膜、线粒体膜和核膜等，这些膜也称为生物膜。
这些膜也就成为了生物转运的必经之路，也是生物转运转化的研究对象。
关键字：生物转运生物转化细胞膜载体蛋白正文：污染物到达生物体之后，通过生物体内的生物转运和生物转化发生作用。
其中进入生物体的方式主要是通过呼吸系统，消化管的吸收以及少部分的皮肤吸收，进去人体首先生物转运就发挥作用。
3生物转运：接触机体的环境污染物透过生物膜的生物转运过程，主要分为被动转运和特殊转运两种形式。
①被动转运。
其特点是生物膜不起主动作用，不消耗细胞的代谢能量。
这种转运形式包括简单扩散和滤过两种方式。
简单扩散过程是环境污染物由生物膜的高浓度一侧，透过生物膜向低浓度一侧转运，这是脂溶性有机化合物的主要转运方式。
滤过过程是环境污染物通过生物膜上的亲水性孔道的转运过程，亲水性孔道由生物膜中蛋白质分子的亲水性氨基酸组成，直径小的约为4埃(如肠道上皮细胞),直径大的为40埃（如肾小球和毛细血管上皮细胞）。
滤过是分子直径小于生物膜亲水性孔道直径的水溶性化合物的主要转运方式。
②特殊转运。
其特点是具有特定结构的环境污染物和生物膜中的蛋白质构成的载体形成可逆性复合物进行转运，生物膜有主动选择性。
这种转运形式包括主动转运和易化扩散两种形式。
3章-环境化学物的生物转运与生物转化
第三章
环境化学物的生物转运 与生物转化
第一节 生物转运
一、生物转运过程的基本原理
（一）生物膜的结构与功能
生 物 膜 质膜：包围在细胞外的膜 细胞核及各种细胞器外面包围的膜
功能： （1）保持细胞和细胞器内部理化性质的稳定; （2）选择性地允许或不允许某些物质透过，以便吸 收和排出一些物质；
（3）传递信息;
（7）N-羟化反应
R N H [
2
N
H 2
苯胺
O ] R N H O H
N H O H
→
N-羟基苯胺
（8）烷基金属脱烷基反应 Pb(C2H5)4 （9）S-氧化反应 [O] R-S-R′
硫醚
Pb(C2H5)3
R-SO-R′
亚砜
R-SO2-R′
砜
（10）脱硫反应
RO RO
C
2
P
H
5
S OR' ( S R')
（四）结合反应
ห้องสมุดไป่ตู้
结合反应是进入体内的外源化学物在代谢过程 中与某些其他内源性化学物或基团发生的生物合成 反应，形成的产物称结合物。 外源化学物可直接发生结合反应，也可经第一
相反应后再发生结合反应（第二相反应）。大多数 外源化学物及其代谢产物均需经过结合反应，再排 出体外。
根据与外源化学物结合的结合剂不同，可将 结合反应分为以下几种类型：
一、生物转化的反应类型
氧化 生 物 转 化 还原 水解 结合 第二相反应 排出体外 第一相反应 外源化学物
（一）氧化
氧化反应
微粒体混合功能氧化酶
金 属 脱 烷 基 反 应
非微粒体混合功能氧化酶
脂 肪 族 羟 化
环境化学物的生物转运 与生物转化
第一节 生物转运
一、生物转运过程的基本原理
（一）生物膜的结构与功能
生 物 膜 质膜：包围在细胞外的膜 细胞核及各种细胞器外面包围的膜
功能： （1）保持细胞和细胞器内部理化性质的稳定; （2）选择性地允许或不允许某些物质透过，以便吸 收和排出一些物质；
（3）传递信息;
（7）N-羟化反应
R N H [
2
N
H 2
苯胺
O ] R N H O H
N H O H
→
N-羟基苯胺
（8）烷基金属脱烷基反应 Pb(C2H5)4 （9）S-氧化反应 [O] R-S-R′
硫醚
Pb(C2H5)3
R-SO-R′
亚砜
R-SO2-R′
砜
（10）脱硫反应
RO RO
C
2
P
H
5
S OR' ( S R')
（四）结合反应
ห้องสมุดไป่ตู้
结合反应是进入体内的外源化学物在代谢过程 中与某些其他内源性化学物或基团发生的生物合成 反应，形成的产物称结合物。 外源化学物可直接发生结合反应，也可经第一
相反应后再发生结合反应（第二相反应）。大多数 外源化学物及其代谢产物均需经过结合反应，再排 出体外。
根据与外源化学物结合的结合剂不同，可将 结合反应分为以下几种类型：
一、生物转化的反应类型
氧化 生 物 转 化 还原 水解 结合 第二相反应 排出体外 第一相反应 外源化学物
（一）氧化
氧化反应
微粒体混合功能氧化酶
金 属 脱 烷 基 反 应
非微粒体混合功能氧化酶
脂 肪 族 羟 化
环境毒理学 第三章
定义:
是外来化合物通过吸收进入血液或其它体液 后，随着血液或淋巴液的流动分散到全身各组织 细胞的过程。 吸收后的毒物随血液循环遍及全身,在血液 中呈物理溶解状态,或结合红细胞或结合其他血 浆物质,通过不同途径分布于各器官. 毒物由于通过细胞膜的能力和与组织的亲和 力不同,在组织中的分布和蓄积有很大差异
胞饮作用（吞噬作用）
定义：由于生物膜具有可塑性和流动性，因此，对
颗粒状物质和液粒，细胞可通过细胞膜的变形移动 和收缩，把它们包围起来最后摄入细胞内。
胞饮作用与吞噬作用区别： 细胞吞入的物质为液体或极小的颗粒物质，这 种内吞作用称为胞饮作用（pinocytosis）。胞饮作 用存在于白细胞、肾细胞、小肠上皮细胞、肝巨噬 细胞和植物细胞。 细胞内吞较大的固体颗粒物质，如细菌、细胞 碎片等，称为吞噬作用 。白细胞的功能:吞噬病菌, 对人体有防御和保护作用
④主动转运有一定的选择性。即化合物必须具有一定基本 结构才能被转运；结构稍有改变，则可影响转运的进行； ⑤如果两种化合物基本结构相似，在生物转运过程中又需 要同一转运系统，两种化合物之间可出现竞争，并产生 竞争抑制。 影响因素： 细胞膜上的载体的数量； 细胞内的能量代谢。 肾、肝及中枢神经系统的血脑屏障等，其细胞膜均具 有主动转运功能。
层，
滤过
定义：化学物质通过细胞膜上的亲水性孔道的过程。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。外来化合物可以水作为载体，随之而被动转运。
毛细血管的细胞膜有较大的膜孔（40埃），允许分子 量 < 69000(白蛋白)的分子通过。因此，分子量较大的 外源性化学物也可通过毛细血管，在血浆和细胞外液之 间达到浓度平衡。
如任何损坏表皮屏障的因素都可使皮肤的吸收增加,如 擦伤,温热和酸碱的化学灼伤均会增加皮肤的通透性; 脂水皆溶的毒物比溶于脂而微溶于水的毒物被皮肤吸收 迅速; 毒物与皮肤接触的条件(面积、时间、皮肤温度、溶剂 性质)： 如出汗有助于皮肤的吸收,因其使气态毒物处于溶液状 态而易被吸收.
是外来化合物通过吸收进入血液或其它体液 后，随着血液或淋巴液的流动分散到全身各组织 细胞的过程。 吸收后的毒物随血液循环遍及全身,在血液 中呈物理溶解状态,或结合红细胞或结合其他血 浆物质,通过不同途径分布于各器官. 毒物由于通过细胞膜的能力和与组织的亲和 力不同,在组织中的分布和蓄积有很大差异
胞饮作用（吞噬作用）
定义：由于生物膜具有可塑性和流动性，因此，对
颗粒状物质和液粒，细胞可通过细胞膜的变形移动 和收缩，把它们包围起来最后摄入细胞内。
胞饮作用与吞噬作用区别： 细胞吞入的物质为液体或极小的颗粒物质，这 种内吞作用称为胞饮作用（pinocytosis）。胞饮作 用存在于白细胞、肾细胞、小肠上皮细胞、肝巨噬 细胞和植物细胞。 细胞内吞较大的固体颗粒物质，如细菌、细胞 碎片等，称为吞噬作用 。白细胞的功能:吞噬病菌, 对人体有防御和保护作用
④主动转运有一定的选择性。即化合物必须具有一定基本 结构才能被转运；结构稍有改变，则可影响转运的进行； ⑤如果两种化合物基本结构相似，在生物转运过程中又需 要同一转运系统，两种化合物之间可出现竞争，并产生 竞争抑制。 影响因素： 细胞膜上的载体的数量； 细胞内的能量代谢。 肾、肝及中枢神经系统的血脑屏障等，其细胞膜均具 有主动转运功能。
层，
滤过
定义：化学物质通过细胞膜上的亲水性孔道的过程。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。外来化合物可以水作为载体，随之而被动转运。
毛细血管的细胞膜有较大的膜孔（40埃），允许分子 量 < 69000(白蛋白)的分子通过。因此，分子量较大的 外源性化学物也可通过毛细血管，在血浆和细胞外液之 间达到浓度平衡。
如任何损坏表皮屏障的因素都可使皮肤的吸收增加,如 擦伤,温热和酸碱的化学灼伤均会增加皮肤的通透性; 脂水皆溶的毒物比溶于脂而微溶于水的毒物被皮肤吸收 迅速; 毒物与皮肤接触的条件(面积、时间、皮肤温度、溶剂 性质)： 如出汗有助于皮肤的吸收,因其使气态毒物处于溶液状 态而易被吸收.
环境生物学污染物的生物转运与生物转化
内吞物质为液体
内吞物质为固体物质
6
（二）污染物的吸收（Absorption of Pollutant）——指 污染物在多种因素影响下，自接触部位透过体内细胞膜进 入血液循环的过程。
多数动物吸收的主要途径：呼吸系统、消化管和皮 肤
1）呼吸系统吸收
吸收对象主要针对气体、蒸汽、气溶胶、颗粒状物质等形 式的污染物。
2）大多数化合物通过结合反应，水溶性增加，很快由肾脏 排出。
▪ 反应阶段 1）首先是形成一个活化的中间体（需要ATP） 2）继而由多种转移酶将活化的中间体的一个化学基团， 作为供体转移到另一个化学物（受体），形成结合物。
受体——外源性化合物及其代谢产物 供体——细胞内物质，是细胞代谢的正常产物，如：各种核
• 例子：
22
1）氯苯类
用途：稳定剂（润滑油、绝缘油、增塑剂、油漆、热 载体、油墨等都含有）
危害：急性中毒；是一种致癌因子。 降解菌：产碱杆菌、不动杆菌、假单胞菌、芽孢杆菌
以及沙雷氏菌的突变体。 降解机理：如，对二氯苯的微生物转化，酶的催化脱
氯是关键步骤
23
2）洗涤剂
可分为阴离子型、阳离子型、非离子型、两性电解质 四类。
• 排泄的主要途径是通过肾脏进入尿液和通过肝脏的胆汁 进入粪便，有的环境污染物还可随同呼出的气体、汁液 等排出体外。
1）肾脏排泄：是污染物最重要的排泄器官，转运方式是 肾小球滤过和肾小管主动转运；
2）随同胆汁排泄：也是一种主要排泄途径。肠胃道吸收 的污染物进入肝脏，被代谢转化，并通过主动转运进入 胆汁，随粪便排出；
苷酸衍生物，某些氨基酸（如甘氨酸、谷氨酰胺）及其衍 生物（如谷胱甘肽）。
20
2. 相II反应：亦称结合反应（Conjugation Reaction)
内吞物质为固体物质
6
（二）污染物的吸收（Absorption of Pollutant）——指 污染物在多种因素影响下，自接触部位透过体内细胞膜进 入血液循环的过程。
多数动物吸收的主要途径：呼吸系统、消化管和皮 肤
1）呼吸系统吸收
吸收对象主要针对气体、蒸汽、气溶胶、颗粒状物质等形 式的污染物。
2）大多数化合物通过结合反应，水溶性增加，很快由肾脏 排出。
▪ 反应阶段 1）首先是形成一个活化的中间体（需要ATP） 2）继而由多种转移酶将活化的中间体的一个化学基团， 作为供体转移到另一个化学物（受体），形成结合物。
受体——外源性化合物及其代谢产物 供体——细胞内物质，是细胞代谢的正常产物，如：各种核
• 例子：
22
1）氯苯类
用途：稳定剂（润滑油、绝缘油、增塑剂、油漆、热 载体、油墨等都含有）
危害：急性中毒；是一种致癌因子。 降解菌：产碱杆菌、不动杆菌、假单胞菌、芽孢杆菌
以及沙雷氏菌的突变体。 降解机理：如，对二氯苯的微生物转化，酶的催化脱
氯是关键步骤
23
2）洗涤剂
可分为阴离子型、阳离子型、非离子型、两性电解质 四类。
• 排泄的主要途径是通过肾脏进入尿液和通过肝脏的胆汁 进入粪便，有的环境污染物还可随同呼出的气体、汁液 等排出体外。
1）肾脏排泄：是污染物最重要的排泄器官，转运方式是 肾小球滤过和肾小管主动转运；
2）随同胆汁排泄：也是一种主要排泄途径。肠胃道吸收 的污染物进入肝脏，被代谢转化，并通过主动转运进入 胆汁，随粪便排出；
苷酸衍生物，某些氨基酸（如甘氨酸、谷氨酰胺）及其衍 生物（如谷胱甘肽）。
20
2. 相II反应：亦称结合反应（Conjugation Reaction)
一、基本概念二、一室模型三、二室模型
第三章环境污染物在体内的生物转运和生物转化第一节污染物的生物转运第二节污染物的生物转化第三节污染物的代谢动力学第三节污染物的代谢动力学毒物代谢动力学（toxicokinetics）：以定量的概念研究外来化合物在体内的吸收、分布、代谢、排泄过程的动态变化。
——为了阐明其的毒害作用，需了解其在体内的吸收程度、贮留于何组织、停留时间长短、代谢转化产物的性质、以及由体内排泄的速度和途径。
第三节污染物的代谢动力学一、基本概念二、一室模型三、二室模型一、基本概念1、室：中央室，周边室，一室模型，二室模型2、毒物在体内消长的指数曲线3、主要参数：表观分布容积，生物半衰期，消除速度常数，消除率1、室室(compartment)：用数学来研究毒物在体内随时间变化过程时，将机体视作一个系统，按动力学特点分成若干部分，每个部分称为室。
划分依据：毒物转运速率是否一致不代表解剖学中所指的部位1、室一室模型：当毒物在体内运转速率高，体内分布迅速达到平衡时，可将机体视为一室模型。
室K aK e1、室中央室如毒物在体内不同部位或器官的转运速率不同，则血流丰富的并能与血液中毒物达到平衡的部位或器官，与血液一起被认为是中央室；周遍室而血流量少，穿透速度慢，不能立即与血液中毒物达到平衡的器官，被认为是周遍室。
周遍室可有一个或多个，故可将机体视为二室或多室模型。
2、毒物在体内消长的指数曲线KC dtdC−=kte C C −=0303.2lg lg 0kt C C −=消除速度毒物浓度常数，负号表示毒物的减少零时的毒物浓度将浓度C 变换为对数作纵坐标，t 为横坐标，即可拟合一直线2、毒物在体内消长的指数曲线消除速度毒物量常数，负号表示毒物的减少零时的毒物量将浓度D 变换为对数作纵坐标，t 为横坐标，即可拟合一直线KD dtdD−=kte D D −=0303.2lg lg 0ktD D −=3、主要参数表观分布容积(V d , apparent Volume of distribution)：体内毒物量D与血浆中毒物浓度之比。
环境化学物质的吸收、分布、排泄
毒物通过生物膜的方式 被动扩散(简单扩散)
驱动力：浓度梯度 转运物质：多数环境化学物/营养物质 转运速率（R）
R K A(C1 C2 ) D
K-扩散常数 A-膜面积 (C1-C2)-浓度梯度 D-膜厚度
一、生物膜的结构与功能
毒物通过生物膜的方式 被动扩散(简单扩散)影响因素
– 生物膜两侧化学毒物浓度梯度 • 浓度相差越大，通过生物膜的速度越快。
– 毒物在脂质中的溶解度——脂/水分配系数 • 脂/水分配系数：毒物在脂质中的溶解度与在水 中的溶解度之比 • 脂溶性和水溶性均高的物质更容易透过 • 乙醇容易透过生物膜而被吸收分布全身
一、生物膜的结构与功能
毒物通过生物膜的方式 被动扩散(简单扩散)影响因素
– 化学物的解离度和体液的pH——离解或电离状态 • 一种化合物分子在水溶液中分解成为带电荷的微 粒即离子的过程——离解或电离 • 物质在体液中的解离度愈大，就愈难透过生物膜 • 许多化学物如弱酸、弱碱性物质，在溶液中呈离 子状态时脂溶性低，不易透过生物膜的脂质结构 区；相反非离子状态的化学物，易透过生物膜。 • 化学物在体液中的离解状态受体液酸碱度的影响
– 细胞、细胞器和其环境接界的所有膜结构的总称。
真 核 细 胞
生 物 膜
质膜(细胞膜)：包围在细胞外的膜 内膜：各种细胞器的膜 核膜、线粒体膜、内质网膜等
细胞器是细胞质中具有一定结构和功能的微结构
结构
– 脂质双分子层 • 主要成分为磷脂，每一脂质分子的一端为头部， 由磷酸和碱基组成，具亲水性，朝向膜的内外表 面；另一端为尾部，由两条脂肪酸链组成，具有 疏水性，朝向膜的中部脂质的
– 膜动转运（cytosis） • 吞噬作用和胞吐
一、生物膜的结构与功能
驱动力：浓度梯度 转运物质：多数环境化学物/营养物质 转运速率（R）
R K A(C1 C2 ) D
K-扩散常数 A-膜面积 (C1-C2)-浓度梯度 D-膜厚度
一、生物膜的结构与功能
毒物通过生物膜的方式 被动扩散(简单扩散)影响因素
– 生物膜两侧化学毒物浓度梯度 • 浓度相差越大，通过生物膜的速度越快。
– 毒物在脂质中的溶解度——脂/水分配系数 • 脂/水分配系数：毒物在脂质中的溶解度与在水 中的溶解度之比 • 脂溶性和水溶性均高的物质更容易透过 • 乙醇容易透过生物膜而被吸收分布全身
一、生物膜的结构与功能
毒物通过生物膜的方式 被动扩散(简单扩散)影响因素
– 化学物的解离度和体液的pH——离解或电离状态 • 一种化合物分子在水溶液中分解成为带电荷的微 粒即离子的过程——离解或电离 • 物质在体液中的解离度愈大，就愈难透过生物膜 • 许多化学物如弱酸、弱碱性物质，在溶液中呈离 子状态时脂溶性低，不易透过生物膜的脂质结构 区；相反非离子状态的化学物，易透过生物膜。 • 化学物在体液中的离解状态受体液酸碱度的影响
– 细胞、细胞器和其环境接界的所有膜结构的总称。
真 核 细 胞
生 物 膜
质膜(细胞膜)：包围在细胞外的膜 内膜：各种细胞器的膜 核膜、线粒体膜、内质网膜等
细胞器是细胞质中具有一定结构和功能的微结构
结构
– 脂质双分子层 • 主要成分为磷脂，每一脂质分子的一端为头部， 由磷酸和碱基组成，具亲水性，朝向膜的内外表 面；另一端为尾部，由两条脂肪酸链组成，具有 疏水性，朝向膜的中部脂质的
– 膜动转运（cytosis） • 吞噬作用和胞吐
一、生物膜的结构与功能
环境毒理学(董国日)033环境污染物在体内的生物转运和生物转化
S-C6H906
2）硫酸结合 毒物的醇类、酚类和胺类的代谢物都可以与硫酸 结合成硫酸酯。硫酸来源于含硫氨基酸的代谢产 物。这一反应过程多在肝、肾、胃和肠中进行。
ATP 硫酸根
ATP硫化酶 AMP-O-SO3H （APS）
ATP
3‘-磷酸腺苷
②醛脱氢酶 催化醛类形成相应的羧酸类。 RCHO
NAD
RCOOH
③胺氧化酶(单胺氧化酶MAO、二胺氧化酶DAO)
RCH2NH2 [O] MAO [O] DAO RCHO+NH3+H2O
H2N(CH2)n NH2
H2N(CH2)n-1CHO+NH3+H2O
（2）还原反应 催化还原反应的酶主要存在于肝、肾和肺的微粒体和胞 液中。 此外体内还存在一些非酶促反应。
c. 皮肤吸收 主要是一些有机物如有机磷农药、四氯化碳
吸收途径：表皮；毛囊、汗腺及皮脂腺
表皮吸收的的主要方式是简单扩散。 表皮吸收的影响因素： ①脂溶性高、分子量小的透过表皮角质层的速度快； ②不同动物种属表皮通透性不同；
③高温促进皮肤吸收；
④角质层损伤因子。
2.植物的吸收
植物吸收系数＝ 环境中某元素的含量
1.I相反应
（1）氧化反应 氧 化 反 应 是 在 混 合 功 能 氧 化 酶 系 （ mixed function oxidases，MFOs）的催化下进行的。 这些氧化酶位于内质网，内质网的碎片称为微粒体 （microsome）。 RH (毒物） 混合功能氧化酶系 ROH(氧化产物）
O2
1
2
H2O
毒物在体内的贮存
a. 血浆蛋白 b. 肝和肾 c. 脂肪组织 d. 骨骼组织
2. 植物体内的运输和分布 一般：根部> 茎叶>种子和果实 凯氏带（casparian strip）
第三章环境污染物在体内的生物转运和生物转化
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
影响简单扩散的因素
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。
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
• 2、滤过
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。
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
• 一、生物转运过程的机理
• （一）生物膜
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
• （二）毒物通过生物膜的转运方式
1、简单扩散 2、滤过 3、主动转运 4、载体扩散 5、胞饮和吞噬
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
３、经皮肤吸收： 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。
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： 第一阶段—穿透相 毒物透过表皮进入真皮。 几
第三章
环境污染物在体内的 生物转运和生物转化
第三章 环境污染物在体内的生物转运 和生物转化
内
容 第一节 污染物的吸收、分布与排泄
提 第二节 污染物的生物转化 要 第三节 污染物代谢动力学
第三章 环境污染物在体内的 生物转运和生物转化
生物转运：
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。
积 ４、体内各种屏障的影响
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
体内的各种屏障：
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第 三 章
2012年12月17日
24
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
• ３、经呼吸道排出 许多气态外来化合物可经 呼吸道排出体外。如一氧化碳、某些醇类和挥 发性有机化合物都可经肺排泄。其经肺排泄的 主要机理是简单扩散，排泄的速度主要决定于 气体在血液中的溶解度、呼吸速度和流经肺部 的血液速度。 溶解于呼吸道分泌液的外来化合物和巨噬细 胞摄入的颗粒物质，将随同呼吸道表面的分泌 液排出。
28
第二节 污染物的生物转化
第 三 章
2012年12月17日
Ⅰ相反应 (一) 氧化反应
氧化反应可分为两种：
由微粒体混合功能氧化酶催化的反应 非微粒体混合功能氧化酶催化的反应
微粒体是内质网在细胞匀浆过程中形成的碎片， 并非 独立的细胞器。
29
第二节 污染物的生物转化
1、微粒体氧化
第 三 章
2012年12月17日
30
第二节 污染物的生物转化
其反应式如下：
第 三 章
此反应的特点是需要一个氧分子，其中一个氧原子 被还原为H2O，另一个与底物结合使被氧化的化合物分 子增加一个氧原子，故称此酶为混合功能氧化酶或微粒 体单加氧酶，可简称为单氧酶。
2012年12月17日
31
第二节 污染物的生物转化
氧化反应可能有下列各种类型： (1) 脂肪族羟化 (2) 芳香族羟化 (3) N－羟化反应 (4) 环氧化反应 (5) N－氧化 (6) P—氧化 (7) S—氧化 (8）氧化性脱烷基 (9) 氧化性脱氨 (10)氧化性脱卤
32
第 三 章
2012年12月17日
第二节 污染物的生物转化
2.非微粒体混合功能氧化酶催化的氧化反应
第 三 章
肝组织胞液、血浆和线粒体中，有一些专一性不太 强的酶，可催化某些外来化合物的氧化与还原，例如 醇脱氢酶，醛脱氢酶、过氧化氢酶、黄嘌呤氧化酶等。
3.前列腺素生物合成过程中共氧化反应
近年来又观察到一种氧化反应，是在前列腺素生物 合成过程中有一些外来化合物可同时被氧化，称为共 氧化反应。
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
2012年12月17日
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。
第一阶段—穿透相 毒物透过表皮进入真皮。 几
水溶性。
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第一节 污染物的吸收、分布与排泄
三、分布
㈠
第 三 章
2012年12月17日
分布是外来化合物通过吸收 进入血液或其它体液后，随着血液或淋巴液 的流动分散到全身各组织细胞的过程。 吸收入血液的化学物仅少数成游离状态， 大部分与血浆蛋白结合，随着血液到达所有 器官和组织。 毒物在体内的分布是随时间变化的，有时 出现再分布现象。 18
10
2012年12月17日
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
4、载体扩散
第 三 章
不易溶于脂质的外来化合物，利用载体 由高浓度向低浓度处移动的过程。
运转机理
是载体特异地与某种化学物结合后，其 分子内部发生构型变化而形成适合该物质 透过的通道而使该化学物进入细胞。
11
2012年12月17日
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
分布概念
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
（二）影响分布的主要因素
第 三 章
１、外来化合物与血浆蛋白结合
２、外来化合物与其它组织成分结合 ３、外来化合物在脂肪组织和骨骼中贮存和沉 积 ４、体内各种屏障的影响
2012年12月17日
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第一节 污染物的吸收、分布与排泄
体内的各种屏障：
⑴ 血脑屏障
第 三 章
道上皮细胞亦可通过胞饮或吞噬过程吸收一些颗粒状物质。
2012年12月17日 14
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
２、经呼吸道吸收：
第 三 章
肺脏的解剖生理特点决定了肺泡对气态物质的吸收 是主要器官。 经肺吸收的外来化合物与经胃肠道吸收者不同，前 者不随同门静脉血流进入肝脏，未经肝脏中的生物转化 过程，即直接进入体循环并分布全身。 肺泡对气态物质的吸收主要通过简单扩散，并受许 多因素影响。
第三章
环境污染物在体内的 生物转运和生物转化
2012年12月17日 1
第三章 环境污染物在体内的生物转运 和生物转化
内 容
第 提 三 要 章
2012年12月17日
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
第二节 污染物的生物转化 第三节 污染物代转运和生物转化
微粒体混合功能氧化酶(micrososmal mixed function oxidase, MFO)，又称为混合功能氧化酶或微粒体单加 氧酶，MFO主要存在于肝细胞内质网中，其特异性很
低，进入体内的各种环境化学物几乎都要经过这一氧 化反应而转化为氧化产物。在这一过程中还需要还原 型辅酶NADPH提供电子，使细胞色素P-450还原，并 与底物形成复合物，才能完成这一反应过程。
生物转化的场所
主要在肝脏，其它还有肺、胃、肠和皮肤。
27
第二节 污染物的生物转化
• 二、生物转化的反应类型
第 三 章
2012年12月17日
Williams(1995)把生物转化分为两种主要类型：
Ⅰ相反应 包括氧化反应、还原反应和水解反应
Ⅱ相反应 亦称结合反应，包括毒物或其代谢产物
与内源性代谢产物结合的反应。
33
2012年12月17日
第二节 污染物的生物转化
(二) 还原反应
还原反应发生的条件
第 三 2）在外源化学物的生物转化过程中，即使在细胞色素 P450单加氧化酶催化的氧化反应中，也有电子的转移， 章 有些外源化学物存在接受电子的可能性，以至被还原；
1）某些还原性化学物或代谢物在一定的组织细胞内积聚 形成局部还原环境，使还原反应能够进行；
3、主动转运
是外来化合物透过生物膜由低浓 度处向高浓度处移动的过程。
9
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
主动转运的主要特点:
第 三 章
①可逆浓度梯度转运，故消耗一定的代谢能量；
②转运过程需要载体参加；
③载体既然是生物膜的组成成分，所以有一定的容量 ； ④主动转运有一定的选择性； ⑤如果两种化合物基本结构相似，在生物转运过程中又 需要同一转运系统，两种化合物之间可出现竞争，并 产生竞争抑制 。
⑵ 胎盘屏障
体内重要贮存库有四种： 血浆蛋白作为贮存库；毒物在肝、肾中的累积； 脂肪组织作为贮存库；骨骼组织作为贮存库。
2012年12月17日
20
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
四、排泄
第 三 章
（一）排泄的概念
排泄是外来化合物及其代谢产物向机 体外转运的过程，是机体物质代谢全部过程 中的最后一个环节。
肺泡对颗粒物以被动扩散方式吸收 ，吸收情况与颗 2012年12月17日 粒大小有明显差异。 15
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
３、经皮肤吸收：
第 三 章
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。
生物转运：
第 三 章
2012年12月17日
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。
3
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 三 章
7
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
第 三 章
2012年12月17日
• 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。
8
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
第 三 章
2012年12月17日
• （一）生物膜
2012年12月17日
4
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
• （二）毒物通过生物膜的转运方式
第 三 章
2012年12月17日
1、简单扩散
2、滤过
3、主动转运
4、载体扩散
5、胞饮和吞噬
5
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
1、简单扩散：
第 三 章
2012年12月17日
外来化合物在体内的扩散是依其浓度梯 度差决定物质的扩散方向，即由生物膜的分 子浓度较高的一侧向浓度较低的一侧扩散， 当两侧达到动态平衡时，扩散即终止。简单 扩散过程，不需要消耗能量，外来化合物与 膜不发生化学反应，生物膜不具有主动性， 只相当于物理过程，故称为简单扩散。
（二）吸收途径：
毒物主要通过消化道、呼吸道、皮肤三条途径吸 收。
2012年12月17日
13
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
１、经消化道吸收：一般外来化合物在胃肠道中的吸收
第 三 章
过程，主要是通过简单扩散，仅有极少种类外来化合物的 吸收是通过吸收营养素和内源性化合物的专用主动转运系 统。外来化合物在消化道的吸收可在任何部位进行，但主 要在小肠。 小肠内的吸收主要是通过简单扩散。小肠粘膜还可以 通过滤过过程吸收分子量为100～200以下的小分子，胃肠
2012年12月17日
16
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