第五章 环境生物化学和化学毒理学.
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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。
2019/1/7 3
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。
4．主动转运
在需消耗一定的代谢能量下，一些物质可在低
2019/1/7 7
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。 排泄器官有肾、肝胆、肠、肺、外分泌腺等，
而以肾和肝胆为主。
2019/1/7 8
四、蓄积
物质在体内逐增的现象，称为生物蓄积。 蓄积量是吸收、分布、代谢转化和排泄各量的
代数和。
蓄积时，污染物质的体内分布，常表现为相对 集中的方式，主要集中在机体的某些部位。
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。
在酶催化下发生转化的物质称为底物或基质， 底物所发生的转化称为酶促反应。
2019/1/7 16
一、有机物生物降解的原理
有机物的生化降解首先从活性官能团开始。 羧基（-COOH）是生物降解的活性反应中心，
6个碳原子以下的有机酸在生物降解时总是从
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。
2019/1/7 4
5．胞吞和胞饮
少数物质与膜上某种蛋白质有特殊亲和力，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，而液态物质的这一 转运称为胞饮。
2019/1/7 5
• 通常，水体足够大，水中的物质浓度可
视为恒定，则水生生物富集速率方程为
ka cw cf [1 exp(ke k g )t ] ke k g
2019/1/7 12
k a cw cf [1 exp(ke )t ] ke
水生生物浓缩系数(cf/cw)随时间延续而增大， 先期增大比后期迅速，当t→∞时，生物浓缩 系数依次为：
2019/1/7 18
（1）饱和烃的氧化降解
饱和烃的氧化降解是有机物生化降解的基本途
径，其在好氧条件下借助生物催化经过醇、醛
氧化为酸。
R-C-C
-2H -2H
–2H
R-C=C
+H2O
R-C-C-OH
R-C-C=O
+H2O
R-C-C(OH)2
R-C-COOH
19
2019/1/7
（2）芳环断裂
以苯环为代表，经生物催化氧化，导致芳环断
2019/1/7
21
偶数碳原子的有机酸，最终生成许多分子的乙
酰辅酶A，参与三羧酸循环，最后生成CO2和 H2O。
奇数碳原子的有机酸，最后生成一个分子的丙
酰辅酶A和乙酰辅酶A。
2019/1/7
22
wenku.baidu.com
（4）三羧酸循环 降解作用是从生成柠檬酸开始，在生物 化学中通常称为三羧酸（TCA）循环。 例如乙酰辅酶A与草醋酸反应生成柠檬酸： 柠檬酸的生成开始进入三羧酸循环中，
第二节 污染物质在机体内的转运
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。 吸收途径主要是机体的消化管、呼吸道和皮肤。
2019/1/7
6
二、分布
分布是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；以及再反复等过程。
ka BCF cw ke k g
ka BCF cw k e
2019/1/7 13
cf
cf
二、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。
裂。
通常苯环通过氧化为酚、二酚、醌等中间产物，
最后成为有机酸。
2019/1/7
20
（3）有机酸的β-氧化
有机酸的降解发生在β碳原子上，每一次反应 都将脱下烃基上的两个碳原子。 降解作用是在辅酶HSCoA的参与下进行。由于 氧化反应使碳链断裂发生在β-碳原子上，一般 指这类氧化作用为β氧化。
2019/1/7 14
三、生物积累
生物积累，是生物从周围环境(水、土壤、大 气)和食物链蓄积某种元素或难降解物质，使
其在机体中的浓度超过周围环境中浓度的现象。
生物积累也用生物浓缩系数表示。
2019/1/7 15
第四节 污染物质的生物转化
绝大多数的生物转化是在机体的酶参与和控制
下进行的。
羧基开始。
长碳链有机酸的生物降解则可能在其他碳原子
进行。
2019/1/7 17
其他基团反应顺序为：醛基，酮基，羟基，氨
基，硫基，甲基等。 其他如：-C(O)-NH2（酰胺），R-COO-R`
(酯），-SO3H（磺酸基），X-（卤代基），RO-R’（醚）等，它们在降解中可能位于上述基 团的或前或后的位置。
第五章 环境生物化学 和化学毒理学
第一节 物质通过生物膜的方式
一、生物膜的结构
生物膜主要是由磷脂双分子层和蛋白质
镶嵌组成的、厚度为75—100A的流动变
动复杂体。
在生物膜中还间以带极性、常含有水的
微小孔道，称为膜孔。
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二、物质通过生物膜的方式
1．膜孔滤过
直径小于膜孔的水溶性物质，可借助膜两侧静
dc f dt k a cw k e c f k g c f
• 式中：ka、ke、kg—水生生物吸收、消除、生
长的速率常数；
• cw、cf—水及生物体内的瞬时物质浓度。
2019/1/7 11
如果富集过程中生物质量增长不明显，则kg可 忽略不计，
dc f dt
k a cw k e c f
2019/1/7 9
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（BCF）来表示。
2019/1/7 10
从动力学观点来看，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。
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。
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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。
4．主动转运
在需消耗一定的代谢能量下，一些物质可在低
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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。 排泄器官有肾、肝胆、肠、肺、外分泌腺等，
而以肾和肝胆为主。
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四、蓄积
物质在体内逐增的现象，称为生物蓄积。 蓄积量是吸收、分布、代谢转化和排泄各量的
代数和。
蓄积时，污染物质的体内分布，常表现为相对 集中的方式，主要集中在机体的某些部位。
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。
在酶催化下发生转化的物质称为底物或基质， 底物所发生的转化称为酶促反应。
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一、有机物生物降解的原理
有机物的生化降解首先从活性官能团开始。 羧基（-COOH）是生物降解的活性反应中心，
6个碳原子以下的有机酸在生物降解时总是从
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。
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5．胞吞和胞饮
少数物质与膜上某种蛋白质有特殊亲和力，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，而液态物质的这一 转运称为胞饮。
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• 通常，水体足够大，水中的物质浓度可
视为恒定，则水生生物富集速率方程为
ka cw cf [1 exp(ke k g )t ] ke k g
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k a cw cf [1 exp(ke )t ] ke
水生生物浓缩系数(cf/cw)随时间延续而增大， 先期增大比后期迅速，当t→∞时，生物浓缩 系数依次为：
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（1）饱和烃的氧化降解
饱和烃的氧化降解是有机物生化降解的基本途
径，其在好氧条件下借助生物催化经过醇、醛
氧化为酸。
R-C-C
-2H -2H
–2H
R-C=C
+H2O
R-C-C-OH
R-C-C=O
+H2O
R-C-C(OH)2
R-C-COOH
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（2）芳环断裂
以苯环为代表，经生物催化氧化，导致芳环断
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偶数碳原子的有机酸，最终生成许多分子的乙
酰辅酶A，参与三羧酸循环，最后生成CO2和 H2O。
奇数碳原子的有机酸，最后生成一个分子的丙
酰辅酶A和乙酰辅酶A。
2019/1/7
22
wenku.baidu.com
（4）三羧酸循环 降解作用是从生成柠檬酸开始，在生物 化学中通常称为三羧酸（TCA）循环。 例如乙酰辅酶A与草醋酸反应生成柠檬酸： 柠檬酸的生成开始进入三羧酸循环中，
第二节 污染物质在机体内的转运
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。 吸收途径主要是机体的消化管、呼吸道和皮肤。
2019/1/7
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二、分布
分布是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；以及再反复等过程。
ka BCF cw ke k g
ka BCF cw k e
2019/1/7 13
cf
cf
二、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。
裂。
通常苯环通过氧化为酚、二酚、醌等中间产物，
最后成为有机酸。
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20
（3）有机酸的β-氧化
有机酸的降解发生在β碳原子上，每一次反应 都将脱下烃基上的两个碳原子。 降解作用是在辅酶HSCoA的参与下进行。由于 氧化反应使碳链断裂发生在β-碳原子上，一般 指这类氧化作用为β氧化。
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三、生物积累
生物积累，是生物从周围环境(水、土壤、大 气)和食物链蓄积某种元素或难降解物质，使
其在机体中的浓度超过周围环境中浓度的现象。
生物积累也用生物浓缩系数表示。
2019/1/7 15
第四节 污染物质的生物转化
绝大多数的生物转化是在机体的酶参与和控制
下进行的。
羧基开始。
长碳链有机酸的生物降解则可能在其他碳原子
进行。
2019/1/7 17
其他基团反应顺序为：醛基，酮基，羟基，氨
基，硫基，甲基等。 其他如：-C(O)-NH2（酰胺），R-COO-R`
(酯），-SO3H（磺酸基），X-（卤代基），RO-R’（醚）等，它们在降解中可能位于上述基 团的或前或后的位置。
第五章 环境生物化学 和化学毒理学
第一节 物质通过生物膜的方式
一、生物膜的结构
生物膜主要是由磷脂双分子层和蛋白质
镶嵌组成的、厚度为75—100A的流动变
动复杂体。
在生物膜中还间以带极性、常含有水的
微小孔道，称为膜孔。
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二、物质通过生物膜的方式
1．膜孔滤过
直径小于膜孔的水溶性物质，可借助膜两侧静
dc f dt k a cw k e c f k g c f
• 式中：ka、ke、kg—水生生物吸收、消除、生
长的速率常数；
• cw、cf—水及生物体内的瞬时物质浓度。
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如果富集过程中生物质量增长不明显，则kg可 忽略不计，
dc f dt
k a cw k e c f
2019/1/7 9
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（BCF）来表示。
2019/1/7 10
从动力学观点来看，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。