有机污染环境化学化学物质的生物效应.
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5.2 污染物质在生物体内的转运
5.2.4 蓄积
机体长期接触某些污染物质，若吸收超过其排泄和代谢转
化，则会出现该污染物质在体内逐渐增多的现象，称为生物蓄 积。蓄积时，污染物质的体内分布，主要是相对集中分布于机 体的某些部位。 机体的主要蓄积部位是血浆蛋白、脂肪组织和骨骼。
有些物质的蓄积部位与毒性作用部位不同。
生物富集因子)表示：
Cb BCF Ce
Bioconcentration factors (BCF) BCF 生物富集系数（因子） ；
Cb 平衡时，某种污染物质 在生物体内的浓度； Ce 平衡时，某种污染物质 在机体周围环境中的浓 度；
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5.3 污染物质的生物富集、放大和积累
5.2 污染物质在生物体内的转运
吸收 污染物质在生物 体内的运动过程 分布 排泄 生物转化 5.2.1 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。吸收途径主要是消化道、呼吸道和皮肤。 消除
转运
5.2 污染物质在生物体内的转运
口腔 食管 被动扩散 被动扩散
消化道
胃
污染物质的脂溶性 血液流速 pH与酸碱性
环境污染化学
Environmental Chemistry
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第五章
生物体内污染物质的运动过程与毒性
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5.1 物质通过生物膜的方式 5.1.1 生物膜的结构
70年代(Singer and Nicholson, 1972)提 出的液态镶嵌模型： 磷脂双分子层构成细 胞膜的骨架(75-100Å)， 亲水基团排列于内外 两面；蛋白质分子覆 图1. 膜的液态镶嵌式模型 (膜外侧蛋 盖、镶嵌、贯穿(物质 转运的载体，酶；膜 白质和脂质分子上可能存在的糖链 孔)。 未画出)
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5.1 物质通过生物膜的方式
4. 主动转运(Active Transport; Passive Transport)： 在需要消耗一定的代谢能量下，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 度侧解离出蛋白质和原物质。 所需要的能量来自于ATP。这种转运具有特异性选择、 竞争性抑制和饱和现象。例如钾离子的主动转运。
蓄积部位的污染物质，常同血浆中游离型的污染物质保持 相对稳定的平衡。
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5.3 污染物质的生物富集、放大和积累 5.3.1 生物富集
生物富集是指生物通过非吞食方式，从周围环境中蓄积某种 元素或难降解性物质，使其在机体内的浓度超过周围环境中 的浓度的现象。生物富集常用生物富集系数(生物浓缩系数、
dC f k a C W k e C f k g Cf dt
如果富集过程中生物量增长不明显，则kg 可以忽略不计，得
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5.1 物质通过生物膜的方式
脂/水分配系数越大，分子越小，不容易离解的分子，扩散系 数越大。被动扩散不需要耗能，不需要载体参与，没有特异 性选择、竞争性抑制及饱和现象。 3. 被动易化扩散 在高浓度侧与膜上特性性蛋白质结合，通过生物膜，至低浓 度侧解离出原物质。 它受到膜特异性载体及其数量的制约，因此有特异性选择， 竞争性抑制和饱和现象。
1. 膜孔过滤
直径小于膜孔的水溶性物质，可借助膜两侧的静水压 及渗透压经膜孔滤过。 2. 被动扩散 脂溶性物质从高 浓度向低浓度侧扩散。 扩散速率服从费克定 律：
dQ C DA dt x x 膜厚度； C 膜两侧物质浓度梯度； A 扩散面积； D 扩散系数；
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5.1 物质通过生物膜的方式
磷脂的结构：一个分子甘 油的两个羟基同两个分子 的脂酸结合，另一个羟基 同一个分子磷酸结合，磷 酸再同一个碱基结合。 根据碱基的不同，动物细 胞膜中的磷脂主要有四种： 磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇 胺、磷脂酰丝氨酸和磷脂 酰肌醇。
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图2. 磷脂的分子组成
5.1 物质通过生物膜的方式 5.1.2 物质通过生物膜的方式
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5.1 物质通过生物膜的方式
5. 胞吞和胞饮
少数物质与膜上某种蛋白质具有特殊的亲和力，当其
与膜接触后，可改变这部分膜的表面张力，引起膜的外包 或内陷而被包围进入膜内，固体物质的这一转运称为胞吞， 液体物质的这一转运称为胞饮。
总之，物质通过生物膜的方式取决于膜内外环境、膜
的性质和物质的结构。
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影响生物富集因子的因素： 污染物质因素：脂溶性、可降解性、（结构） 生物因素：生物种类、大小、性别、器官、发育阶段 环境因素：温度、盐度、硬度、pH、氧含量、光照 动力学： 水生生物对水中难降解性物质的富集是生物对其吸收速率、 消除速率以及由于生物体的生长所造成的稀释速率的总和。
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5.3 污染物质的生物富集、放大和积累
与血浆蛋白结合
金属硫蛋白结合 关键：脂溶性大小
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5.2 污染物质在生物体内的转运
5.2.3排泄 排泄是污染物质及其代谢物质向机体外的转运过程。 排泄器官有肾、肝胆、肠、肺、外分泌腺等，而以肾和肝胆 为主。 肾排泄是污染物质通过肾随尿而排出的过程。肾排泄是污 染物质的一个主要排泄途径。 污染物质的另一个重要排泄途径，是肝胆系统的胆汁排泄。 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，以原物或其代谢物和胆汁一起分泌至十二 指肠，经小肠至大肠内，再排出体外的过程。
肠
呼吸道是吸收大气
被动扩散 滤过 吞噬
污染物的主要途径
皮肤：一般分子量低于300，液态或溶解态脂溶性强的物质。
5.2 污染物质在生物体内的转运
5.2.2 分布 污染物质被吸收后或其代谢转化物质形成后，由血液运 送至机体各组织；或与组织成分结合；以及在再反复等过程。 在污染物质的转运过程中，以被动扩散为主。 血脑屏障 胎盘屏障
吸收速率： Ra ka CW 消除速率： Re keC f 稀释速率： Rg k g C f ka, ke, kg------水生生物吸收、消除、生长速率常数； Cf ------ 水生生物体内污染物的瞬时状态浓度； CW ------ 水中污染物的瞬时状态浓度；
Hale Waihona Puke Baidu
5.3 污染物质的生物富集、放大和积累
5.2 污染物质在生物体内的转运
5.2.4 蓄积
机体长期接触某些污染物质，若吸收超过其排泄和代谢转
化，则会出现该污染物质在体内逐渐增多的现象，称为生物蓄 积。蓄积时，污染物质的体内分布，主要是相对集中分布于机 体的某些部位。 机体的主要蓄积部位是血浆蛋白、脂肪组织和骨骼。
有些物质的蓄积部位与毒性作用部位不同。
生物富集因子)表示：
Cb BCF Ce
Bioconcentration factors (BCF) BCF 生物富集系数（因子） ；
Cb 平衡时，某种污染物质 在生物体内的浓度； Ce 平衡时，某种污染物质 在机体周围环境中的浓 度；
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5.3 污染物质的生物富集、放大和积累
5.2 污染物质在生物体内的转运
吸收 污染物质在生物 体内的运动过程 分布 排泄 生物转化 5.2.1 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。吸收途径主要是消化道、呼吸道和皮肤。 消除
转运
5.2 污染物质在生物体内的转运
口腔 食管 被动扩散 被动扩散
消化道
胃
污染物质的脂溶性 血液流速 pH与酸碱性
环境污染化学
Environmental Chemistry
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第五章
生物体内污染物质的运动过程与毒性
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5.1 物质通过生物膜的方式 5.1.1 生物膜的结构
70年代(Singer and Nicholson, 1972)提 出的液态镶嵌模型： 磷脂双分子层构成细 胞膜的骨架(75-100Å)， 亲水基团排列于内外 两面；蛋白质分子覆 图1. 膜的液态镶嵌式模型 (膜外侧蛋 盖、镶嵌、贯穿(物质 转运的载体，酶；膜 白质和脂质分子上可能存在的糖链 孔)。 未画出)
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5.1 物质通过生物膜的方式
4. 主动转运(Active Transport; Passive Transport)： 在需要消耗一定的代谢能量下，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 度侧解离出蛋白质和原物质。 所需要的能量来自于ATP。这种转运具有特异性选择、 竞争性抑制和饱和现象。例如钾离子的主动转运。
蓄积部位的污染物质，常同血浆中游离型的污染物质保持 相对稳定的平衡。
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5.3 污染物质的生物富集、放大和积累 5.3.1 生物富集
生物富集是指生物通过非吞食方式，从周围环境中蓄积某种 元素或难降解性物质，使其在机体内的浓度超过周围环境中 的浓度的现象。生物富集常用生物富集系数(生物浓缩系数、
dC f k a C W k e C f k g Cf dt
如果富集过程中生物量增长不明显，则kg 可以忽略不计，得
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5.1 物质通过生物膜的方式
脂/水分配系数越大，分子越小，不容易离解的分子，扩散系 数越大。被动扩散不需要耗能，不需要载体参与，没有特异 性选择、竞争性抑制及饱和现象。 3. 被动易化扩散 在高浓度侧与膜上特性性蛋白质结合，通过生物膜，至低浓 度侧解离出原物质。 它受到膜特异性载体及其数量的制约，因此有特异性选择， 竞争性抑制和饱和现象。
1. 膜孔过滤
直径小于膜孔的水溶性物质，可借助膜两侧的静水压 及渗透压经膜孔滤过。 2. 被动扩散 脂溶性物质从高 浓度向低浓度侧扩散。 扩散速率服从费克定 律：
dQ C DA dt x x 膜厚度； C 膜两侧物质浓度梯度； A 扩散面积； D 扩散系数；
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5.1 物质通过生物膜的方式
磷脂的结构：一个分子甘 油的两个羟基同两个分子 的脂酸结合，另一个羟基 同一个分子磷酸结合，磷 酸再同一个碱基结合。 根据碱基的不同，动物细 胞膜中的磷脂主要有四种： 磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇 胺、磷脂酰丝氨酸和磷脂 酰肌醇。
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图2. 磷脂的分子组成
5.1 物质通过生物膜的方式 5.1.2 物质通过生物膜的方式
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5.1 物质通过生物膜的方式
5. 胞吞和胞饮
少数物质与膜上某种蛋白质具有特殊的亲和力，当其
与膜接触后，可改变这部分膜的表面张力，引起膜的外包 或内陷而被包围进入膜内，固体物质的这一转运称为胞吞， 液体物质的这一转运称为胞饮。
总之，物质通过生物膜的方式取决于膜内外环境、膜
的性质和物质的结构。
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影响生物富集因子的因素： 污染物质因素：脂溶性、可降解性、（结构） 生物因素：生物种类、大小、性别、器官、发育阶段 环境因素：温度、盐度、硬度、pH、氧含量、光照 动力学： 水生生物对水中难降解性物质的富集是生物对其吸收速率、 消除速率以及由于生物体的生长所造成的稀释速率的总和。
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5.3 污染物质的生物富集、放大和积累
与血浆蛋白结合
金属硫蛋白结合 关键：脂溶性大小
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5.2 污染物质在生物体内的转运
5.2.3排泄 排泄是污染物质及其代谢物质向机体外的转运过程。 排泄器官有肾、肝胆、肠、肺、外分泌腺等，而以肾和肝胆 为主。 肾排泄是污染物质通过肾随尿而排出的过程。肾排泄是污 染物质的一个主要排泄途径。 污染物质的另一个重要排泄途径，是肝胆系统的胆汁排泄。 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，以原物或其代谢物和胆汁一起分泌至十二 指肠，经小肠至大肠内，再排出体外的过程。
肠
呼吸道是吸收大气
被动扩散 滤过 吞噬
污染物的主要途径
皮肤：一般分子量低于300，液态或溶解态脂溶性强的物质。
5.2 污染物质在生物体内的转运
5.2.2 分布 污染物质被吸收后或其代谢转化物质形成后，由血液运 送至机体各组织；或与组织成分结合；以及在再反复等过程。 在污染物质的转运过程中，以被动扩散为主。 血脑屏障 胎盘屏障
吸收速率： Ra ka CW 消除速率： Re keC f 稀释速率： Rg k g C f ka, ke, kg------水生生物吸收、消除、生长速率常数； Cf ------ 水生生物体内污染物的瞬时状态浓度； CW ------ 水中污染物的瞬时状态浓度；
Hale Waihona Puke Baidu
5.3 污染物质的生物富集、放大和积累