污染物质的生物转化
第三章 环境污染物在体内的生物转运和生物转化
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。
有机物污染物的生物转化和分解
亚硝酸 细菌
NO2--N
硝酸 细菌
NO3--N
硝化作用有O2
反硝化 细菌
反硝化 作用无O2
N2、NO2
最终完成生物脱氮
污水中的含氮有机物，在生物处理过程中被异养型微生物氧化分解，转化为氨氮，然后由自养型硝化细菌将其转化为NO3-，最后再由反硝化细菌将NO3-还原为N2。
活性污泥法传统脱氮工艺（3级）流程示意图
第三节 不含氮有机物的生物分解
基本概念： 不含氮有机物： 碳水化合物、脂肪、酚、醛、酮、某些有机酸、 烃和合成洗涤剂等。 碳水化合物是由碳、氢和氧3种元素组成。占到生活污水中有机物的40－50%。
单糖：葡萄糖 二糖：蔗糖、乳糖、麦芽糖 多糖：淀粉、纤维素、半纤维素
碳水化合物
碳水化合物的分解
三阶段4类群理论
（3）特性：
*
第一节 微生物对有机物的分解作用
CO2、CH3COO CH3NH2、CH3OH
CH4
（2）参加的微生物
产甲烷细菌群
产甲烷杆菌属 产甲烷短杆菌属 产甲烷球菌属
▲严格厌氧菌 ▲中温菌对温度敏感 ▲ pH 适宜6.8~7.2 ▲增殖速率慢
2 有机磷化物 磷酸盐
解磷大芽孢杆菌 蜡质芽孢杆菌 霉状芽孢杆菌
生物除磷原理
01
聚磷菌一类的细菌，可以过量地、超出其生理需要地从外部摄取磷，并将其以聚合形态储存在体内，形成高磷污泥。将高磷污泥排出系统，就可以实现污水除磷。 生物除磷分两步进行： 聚磷菌的放磷（厌氧条件） 聚磷菌的磷过量摄取（好氧条件）
好氧分解最终产物是稳定而无臭的物质，包括二氧化碳、水、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐等。
厌氧分解最终产物主要是甲烷、二氧化碳、氨、硫化氢等。
Ch5[1].2污染物质的生物转化
![Ch5[1].2污染物质的生物转化](https://img.taocdn.com/s3/m/42d0e777f46527d3240ce03a.png)
腺核苷3’——磷酸
焦磷酸
泛酸
氨基乙硫醇
• 作用：
• 辅酶A是一种转移酶的辅酶，所含的巯基与酰基形 成硫酯。在酶促反应中传递酰基。
CoASH + CH3CO
+
CH3CO
SCoA + H+
5.5.3 生物氧化中的氢传递过程
• 生物氧化：有机物在细胞内氧化，伴有能量的释放
• 放出的能量通过ADP合成ATP暂时贮存(高能磷酸键)
合成酶（催化底物结合反应）等
酶的种类
• 根据成分：
– 单成分酶：只含有蛋白质，如脲酶、蛋白酶
– 双成分酶：酶蛋白+ 辅酶（或辅基，比辅酶结合牢固， 不易分离） – 在双成分酶催化反应时，一般是辅酶起传递电子、原 子或某些化学基团的功能，酶蛋白起着决定催化专一 性和催化高效率的功能。因此，只有双成分酶的整体 才具有催化活性。若各自单独存在则失去相应作用。 – 辅酶的成分是金属离子、含金属的有机化合物或小分 子的复杂有机化合物。已经发现的辅酶有30余种。同 一辅酶可结合不同的酶蛋白，构成许多双成分酶，可 对不同底物进行相同反应。
• 生物积累：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。
• 为生物富集和生物放大之和。
生物积累系数也用BCF表示。
• 从动力学观点来看，水生生物对水中难降解物质的积累 速率，是生物从水中的吸收速率、从体内的消除速率及 由生物机体质量增长引起的物质稀释速率以及从食物链 中上一级生物中吸收的速率的代数和。水生生物富集速 dci 率方程为： k c ( k k )c W c
估算BCF
• 与辛醇/水分配系数的对数（logKow) 线性相关
生态毒理学中环境污染物的生物转化和分解机制
生态毒理学中环境污染物的生物转化和分解机制环境污染是一个全球性问题，人类对现代化生活的追求大大增加了环境污染的风险。
许多污染物都被确认为人类健康和生态系统健康的威胁。
为了减少环境污染的危害，了解环境污染物的生物转化和分解机制，成为生态毒理学和环境科学领域的重要研究方向。
一、生物转化机制生物转化是指有机污染物在生物体内与生物组织接触后，被微生物、植物、动物或微生物群体转化成其它物质的过程。
生物转化过程中，有机污染物在生物体内形成多种有机化合物原料和最终产物，如无毒化物和低毒化物。
而有机污染物的生物转化机制主要可以分为化学转化和生化转化两个方面，有机污染物的化学和微生物转化主要通过两类反应进行：氧化还原反应和水解反应。
1.氧化还原反应有机化合物的氧化还原过程，可以使分子发生化学性质的变化及其它生化反应。
在环境中，生物有机污染物必须被氧化还原以使其更好地被生物体生物代谢，这可能是化学和微生物转化的第一个步骤。
在微生物和植物等生物体内，有机物被氧化还原可以通过一些特殊的酶系统和其它的微生物群体的作用进行，对生物转化的影响很大。
2.水解反应水解反应是指有机化合物分解为小分子化合物，使化合物使化合物发生化学性质的变化和其他可能的生化反应。
水解反应是有机化合物的最初分解步骤，对于环境中的有机污染物具有重要作用。
同时，水解反应在环境污染物的生物转化方面也具有重要意义。
二、分解机制污染物的分解通常由微生物和植物的生长可以拆分成有机物。
微生物在分解有机污染物方面起着非常重要的作用，它们能够寻找，接受和代谢这些有机化合物。
微生物通过重构其出现在环境中的化合物结构，使环境中的有机化合物保持平衡，这些化合物可能是有害的，对人类健康或环境造成损害。
1.微生物分解微生物的分解能力广泛，它们可以分解有机污染物和污染物的混合物，其中一些化合物涉及到有毒代谢物。
这些微生物包括绝大多数厌氧细菌、好氧细菌和放线菌等，这些微生物通过分解有机化合物的碳-碳和碳-氧化学键，可将其转换为有机酸、醇和少量的甲烷。
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。
污染物在生物体内的迁移转化word版本
第五章污染物在生物体内迁移转化污染物在生物体内的迁移转化是影响污染物在环境中最终归宿的重要因素之一，也是人们关注的重点。
第一节生物污染和生物污染的主要途径一生物污染⏹按污染物性质定义对人和生物有害的微生物、寄生虫等病原体和变应原等污染水体、大气、土壤和食品，影响生物产量和质量，危害人类健康。
按污染对象的类型定义大气、水以及土壤环境中各种污染物质通过表面附着、根部吸收、食物链等途径进入生物体内，并在生物体内累积至数量超过其正常含量，足以影响人体健康或动植物正常生长发育的现象。
二生物污染途径植物受污染的主要途径：表面附着、植物吸收表面附着量的大小与植物的表面积大小、表面形状、表面性质及污染物的性质、状态等有关。
表面积较大、表面粗糙且有绒毛的植物其附着量较大；粘度较大、呈粉状的污染物在植物上的附着量大。
动物受污染主要途径：动物吸收、食物链作用第三节污染物质的生物富集、放大和积累污染物被生物体吸收后，它在生物体内的浓度超过环境中该物质的浓度时，就会发生生物富集、生物放大和生物积累现象。
一生物富集生物体或处于同一营养级上的许多生物种群，通过非吞食方式（如根部吸收、气孔呼吸等），从周围环境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，称为生物富集或生物浓缩。
生物富集用生物浓缩系数表示，即:BCF=Cb/CeCb—某种元素或难降解物质在机体中的浓度;Ce—某种元素或难降解物质在机体周围环境中的浓度。
影响生物浓缩系数的主要因素：物质本身性质（降解性、脂溶性和水溶性）及生物（生物种类、大小、性别、器官、生物发育阶段等）和环境（温度、盐度、水硬度、pH、氧含量和光照等）。
化学稳定性和高脂溶性是生物富集的重要条件。
不同生物、不同物质、不同环境条件下，BCF变化很大，可以是个位到万位级，甚至更高。
二生物放大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。
环境化学第五章 污染物在生物体内的迁移转化
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2. 食物链作用
生物（包括微生物）能通过食物链传递和富集污染物。
水体中的污染物通过生物、微生物的代谢作用进入生物、
微生物体内得到浓缩，其浓缩作用可使污染物在生物体内的
含量比在水体中的浓度大得多。水体环境中，浮游生物是食
物链的基础。污染物在食物链的每次传递中浓度就得到一次
浓缩，甚至可以达到产生中毒作用的程度。人处于食物链的
氢等都可经皮肤吸收。
①呼吸道吸收的污染物，通过肺泡直接进入动物体内大
循环。
成年人每天吸入10～12m3的空气，而空气中正隐藏着
各种各样的污染物质。呼吸道是吸收大气污染物质的主要
途径，人的呼吸道主要包括鼻、咽、喉、气管、支气管及
肺等部位。
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主要的吸收部位是肺泡。肺泡的膜很薄，数量众多，表 面布满壁膜极薄、结构疏松的毛细血管。呼吸道吸收的污 染物只可以直接进入血液系统并转移至淋巴系统或其他器
进入小肠的污染物质大多数以被动扩散方式通过小肠黏 膜再转入血液，因而污染物质的脂溶性越强、在小肠内浓 度越高，被小肠吸收越快。小肠的吸收总面积约200m2， 胃的约为1m2，小肠的吸收功能远大于胃。
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③经皮肤吸收的污染物可直接进入血液循环 人体皮肤的表面积平均约为1.8m2,同时还有近 10万个毛细孔和近10万根头发与头皮相通，这些都 是污染物质进入人体的通道。相对而言，人体皮肤 对污染物质的吸收能力较弱，常以被动扩散的方式 相继通过皮肤的表皮及真皮，再滤过真皮中的毛细 血管壁膜进入到血液中。 一般，相对分子质量低于300,处于液态或溶解态， 呈非极性的脂溶性污染物质，最容易被皮肤吸收， 如酚、醇等。 ④由呼吸道吸收并沉积在呼吸道表面上的有害物 质，可咽到消化道，再被吸收进入机体。
吉大环境毒理学 第四章 污染物的生物转运与生物转化
贮存库
靶器官：
毒物对其积聚的部位可直接发生毒性作用，该部位称 为靶器官。 如：脑是甲基汞的靶器官，肺是百草枯的靶器官 贮存库： 有的部位毒物含量虽高，但并未显示中毒效应，这些 部位称为该化毒物的贮存库。 贮存库分类： ① 血浆蛋白贮存库 ② 毒物在肝，肾中的积累 ③ 脂肪组织作为贮存库 ④ 骨骼组织作为贮存库
毒物通过生物膜的转运方式
物质的跨膜运输 trans-membrane transport
污染物通过多次透过生物膜来完成生物转运过程， 其透过生物膜的机理即生物转运机理。 生物转运机理可概括为 1. 被动扩散（简单扩散，自由扩散） 2. 滤过 3. 特殊转运，包含主动转运和协助扩散 4. 膜动转运
被动扩散 passive diffusion（简单扩散，自 由扩散）
环境毒理学
主讲：马金才 副教授
E-mail: JincaiMa@ 办公室：唐敖庆楼C438
吉林大学环境与资源学院
第三章 污染物的生物转运与生 物转化
3.1 污染物的吸收，分布与排泄 3.2 污染物的生物转化 3.3 污染物的代谢动力学
污染物在体内的吸收分布和排泄
环境污染物
如铅中毒作用部位是软组织，铅贮存于骨骼中有保护 作用，但在缺钙，体液pH下降或溶骨条件下，骨内 贮存的铅会释放进入血液引起慢性中毒。
3.1.4 排泄
排泄 指毒物母体化学物及其代谢产物向机体外转运的过程， 是机体物质代谢全过程的最后一个环节。 排泄方式： ① 经肾排出 ② 经肝胆排泄 ③ 经呼吸道排出 ④ 经其它途径排出
血浆蛋白作为贮存库
进入血液的毒物可与血液中蛋白质结合，与蛋白结合
的毒物不易透过细胞膜进入靶器官而产生毒性作用， 对毒物的分布，转化和排泄有影响。
微生物对污染物的降解和转化
单击此处添加副标题
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，请尽量言简意赅的阐述观点。
一、有机污染物的降解途径
第一节 有机污染物的生物降解
（具有紫外线吸收峰的化合物）
光降解（光解作用）
（由于温度、氧气、pH、金属离子等发生化学降解或转化）
化学降解
（通过动物、植物和微生物的代谢活动来分解各种有机物） 自然界化学物质的降解主要通过上述三种途径交叉进行，其中与微生物降解作用的关系最大。
二、微生物的生物化学转化作用
乙酰化作用 氨基转化为酰胺 NH2 ―NH-CO-CH3
01
微生物的生物化学转化作用
02
小结：以上各种微生物的化学作用，实质上是微生物代谢过程中的酶反应！（在化学条件下也能够发生上述反应，但是条件苛刻，经常是高温、高压等，但是酶的反应一般在常温常压下进行。）
反应条件温和：常温、常压、中性。
酶的化学本质
酶的蛋白质本质 所有的酶都是蛋白质。有的是简单蛋白质，有的是结合蛋白质。 酶同其他蛋白质一样，由氨基酸组成。 不能说所有蛋白质都是酶，只是具有催化作用的蛋白质，才能称为酶
结合蛋白质酶（结合非蛋白组分后才表现出酶的活性）
4
酶蛋白结合非蛋白组分后形成的复合物称“全酶”，全酶=酶蛋白+辅助因子。
敏感性：对环境条件极为敏感，酶容易失活
酶活力的调节控制：如抑制剂调节、共价修饰调节、反馈调节、酶原激活及激素控制等。调整的本质是酶的活性中心的改变（有或无、优或劣）
酶的催化活力与辅酶、辅基及金属离子有关，有些酶是复合蛋白质，其中的小分子物质(辅酶、辅基及金属离子)与酶的催化活性密切相关。若将它们除去，酶就失去活性。
二、微生物的生物化学转化作用
第三篇 污染物的生物化学转化技术
生活在转盘上的微生物群随废水而异，一般城市污水、生物膜厚度为 1～3min，呈褐色，主 动物。 三、组合型式及处理流程
组合型式有：单轴单级、单轴多级和多轴多级。单轴单级处理时，废水从槽的一侧流入，平 前一级的出水流入后一级。多轴多级处理时，废水经第一轴转盘处理后，再进入第二轴生物转盘。
究竟采用哪种组合和布置方式，需视水质、水量、处理要求、场地条件等而定。经验表明， 可以提高出水水质和溶解氨含量。对于城市污水和印染废水，需 2～3 级串联，处理要求高的，至
(2)单位面积盘片去除的 BOD 量(Sr)： 由于 Nl＝20g(BOD)／m2(盘片)·d＜30g(BOD)／m2·d，所以用公式(8-21)即得： Sr＝1.146×200.9043=1.146×15.01 ＝17.2(g(BOD)／m2(盘片)·d) (3)单位面积盘片上残留的 BOD 负荷(Ne)为： 20－17.2＝2.8(g(BOD)／m2(盘片)·d) (4)处理水 BOD 浓度：
生物转盘处理废水的流程同样包括预处理设施，初次沉淀池、生物转盘、二次沉淀池，其中 初次沉淀池、一级转盘池、中间沉淀池、二级转盘池、二次沉淀池。处理结果可使 BOD5 由 3000～ 四、处理特点
转盘上生长的微生物量很大，处理城市污水时，单位面积转盘上的微生物量最高可达 5mg／ 20000mg／L。所以 BOD5 负荷可达 10～20g／m2(盘面)·d，转盘水槽容积负荷达 1.5～3.0kg/m3·d F／M 值低，一般在 0.002～0.5 左右。微生物基本地于内源呼吸期，脱落污泥量少。
12~23.2 (16.2) 12.2
7.15~22. (15.7)
固定部分包括废水槽和进出水设备。废水槽位于转盘组的正下方，小型者可用钢板制作或砖 的断面最好和圆盘相适应， 采用半圆形， 以防产生死角， 造成局部淤积或水质腐化。 转盘和槽面之间 20mm 处。水面超过转轴，会使靠轴处的盘面无法接触空气；水面过低，会减少转盘的有效挂膜面 通过溢流堰控制槽内水位和出水的均匀性。当采用单轴多级处理装置时，各级之间应有连接渠。
吉大环境毒理学 第四章 污染物的生物转运与生物转化
自由扩散和协助扩散均 从高浓度到低浓度转运。
协助扩散和主动运输都 需要载体蛋白来完成。
不同点： ➢自由扩散不需要载体蛋
白来完成。
➢主动运输需要消耗能量。
3.1.2 吸收
吸收 指污染物通过从接触部分透过生物膜进入血液循 环的过程。
三种主要的吸收方式
➢ 呼吸道吸收 ➢ 消化道吸收 ➢ 皮肤吸收
消化道内的多种酶类和菌丛可转化某些污染物，改变 其物化性质和毒性。 如小肠内细菌可将硝基苯转化为 可疑致癌物质苯胺。
胃肠道内容物的种类和数量，排空时间及蠕动状态也 会影响对污染物的吸收。如胃肠蠕动减弱，排空时间 延长可增加对污染物的吸收。
污染物的溶解度和分散度也是影响吸收的因素。脂溶 性的污染物较水溶性污染物更易被消化道吸收。
肺泡中气态污染物的吸收的影响因素
分压差和血/气分配系数。污染物在肺泡气和血液中的 分差越大越有利于吸收；血/气分配系数越大，吸收越 多。
溶解度和相对分子量。非脂溶性污染物通过亲水通道 被吸收，而亲脂性污染物的吸收取决于其脂/水分配系 数。
肺泡通气量和血液流量比值。比值越大，越有利于污 染物的吸收。
消化道的酸碱度。有机酸或有机碱的分子态较电离状 态更易被吸收。
消化道吸收致毒举例─清华学生铊中毒事件
皮肤吸收
呼吸道吸收致毒举例─尘肺
尘肺灌洗流出液
消化道吸收
饮水和食物中的污染物 主要通过消化道吸收。 消化道的任何部位具有 吸收，但其主要作用的 是小肠。
污染物很少通过口腔黏 膜被吸收，在胃里主要 通过简单扩散吸收。
胃肠道上皮细胞也可通 过吞噬和胞饮作用吸收 颗粒状或液滴状污染物。
消化道吸收污染物的影响因素
第5章 生物体内污染物的转归
主要内容
生物体内污染物质的运输 生物体吸收污染物的机理
污染物的生物富集、放大和累积
环境中污染物质的生物转化过程
污染物的生物毒性
一、污染物在动物体内的运输
污染物质：农药、毒品、化妆品、食物；
吸收途径：呼吸道、皮肤、消化道；
体内分布：脂肪、体液、肝脏、骨骼、
胎盘屏障：阻止污染物质由母体转运到 胎儿体内的由数层生物膜组成的胎盘。
三、生物体单扩散
协助扩散
膜泡运输
吞噬作用
胞饮作用
主动运输
离子泵 ABC 转运器（A-P） 协同运输
外排作用
穿胞运输 胞内膜泡运输
(一) 被动运输
1、简单扩散
Hansch分析法
– 疏水性参数π：化合物在生物体内脂水分配系数的对数
（lgP），通常采用正辛醇－水体系中的分配系数的对数表示。
π定义为基团X取代骨架中的氢原子H后所引起的母体化合物 lgP的变化值即：π ＝lgPX－lgPH，当取代基疏水性大于氢原 各取代基疏水性参数之和定义为：∑π ＝lgPi－lgPH
子时，π 为正，否则，为负。当同一骨架上有数个i取代基时，
电性参数：芳香族化合物的取代基电性参数为（Hammet） σ＝lgKX（取代）-lgKH（苯甲酸酸性解离常数） KH为苯甲酸酸性解离常数； KX为苯甲酸环上氢原子被基团X取代后的酸性解离常
数。吸电子取代基如硝基会增大苯甲酸酸性解离常 数，故σ为正，供电子取代基如甲基会减少该酸性解 离常数，故为负值，取代基的σ还与其在芳香环上的 位置和数量有关。
（二）生物累积、放大
环境污染的生物净化原理
环境污染的生物净化原理
环境污染的生物净化原理是指利用生物体的活动来去除或降低环境中的污染物质。
生物净化主要依靠微生物、植物和动物等生物体的代谢活动来进行。
1. 微生物净化：微生物是自然界中最具代谢能力的生物体，它们通过吸附、吸收、分解等方式将污染物废物降解成无害的物质。
例如，生物降解污泥处理系统中使用的微生物能分解有机物质，将其转化为二氧化碳、水等无害物质。
2. 植物净化：植物对环境中的污染物质具有吸收、解毒和分解能力。
植物的根系可以吸收土壤中的重金属离子和有机物质，将其转化为不易挥发的化合物，减少其毒性。
植物的叶片可以通过光合作用将二氧化碳转化为氧气，改善大气污染。
3. 动物净化：一些动物对环境中的污染物质具有吸附、吃食和分解能力。
例如，活性炭是一种常用的吸附剂，在水处理中常用于去除水中的有机污染物。
一些食草动物可以通过吃食植物来摄取其中的污染物质，将其排泄出体外。
生物净化的原理在实际应用中被广泛使用，例如生物处理污水、植物修复受污染土壤等。
然而，生物净化能力受到环境条件、污染物质的种类和浓度等因素的限制，需要进行合理的工程设计和管理来提高净化效果。
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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在无氧条件下，其降解过程： 水解阶段、发酵酸化阶段、产乙酸阶段和产甲烷阶段。
产乙酸菌把各种脂肪酸水解为乙酸，并放出H2，如： CH3 CH2COOH + 2H2O→ CH3COOH + 3H2+ CO2 CH3 CH2 CH2COOH + 2H2O→ 2CH3COOH + 2H2 CH3 CH2 OH + H2O→CH3COOH + 2H2
六．有毒有机污染物的微生物降解 1．烃类 （1）烷烃
甲烷的降解途径：
CH4→CH3OH→HCHO→HCOOH→CO2 + H2O
(2)烯烃
途径： ①烯烃的饱和末端氧化（与正烷烃一样）→不饱和脂 肪酸→β-氧化→三羧酸循环→CO2 + H2O； ②不饱和末端双键环氧化→环氧化和物开环→二醇→ 饱和脂肪酸→β-氧化→三羧酸循环→CO2 + H2O。
分解成氨态氮的过程。
硝化——氨在有氧条件下通过微生物作用，氧化成硝酸 盐的过程。
2NH3 + 3O2 → 2H+ +2NO2- +2H2O + 能量 2NO2- + O2 → 2NO3- + 能量
合成反应为：
硝4化CO反2 应+ H综C合O反3- +应N式H4：+ + H2O →C5H7NO2 +5 O2
第五章 生物体内污染物 质的运动过程及毒性
第四节 污染物质的 生物转化
第四节 污染物质的生物转化
一．生物转化中的酶 二．若干重要的—是由活细胞生成的具有催化作用 的蛋白质。
底物——在酶催化下发生转化的物质。 酶促反应——底物所发生的转化反应。
一. 生物转化中的酶
（3）脱氢酶脱氢氧化 RCH2OH → RCHO + 2H R1CHOHR2 → R1COR2 + 2H RCHO + H2O → RCOOH + 2H
（4）氧化酶氧化 RCH2NH2 + H2O → RCHO +NH3 +2H
六．有毒有机污染物的微生物降解 1．烃类 （1）烷烃
碳原子数大于12正烷烃有三种降解途径： ①末端氧化 ②次末端氧化 ③双端氧化。
②底物-还原型P450结合物与被激活的分子氧形成底物-还 原型P450-氧三体结合物； ③三体结合物接受NADPH+H+传来的第二个电子，使所结 合的分子氧中一个氧原子得到电子成为O2-，与辅酶II 游离出来的H+结成水，并使另一氧原子转于底物形成含氧 底物。
碳双键环氧化 碳羟基化
（2）加双氧酶 A + O2 → AO2
辅酶的功能： 起传递电子、原子或某些化学基团的作用。
酶蛋白的功能：
起决定催化专一性和催化高效率的功能。
二．若干重要的辅酶的功能 （1） FMN和FAD
结构:
二．若干重要的辅酶的功能 1. FMN和FAD
功能：
二．若干重要的辅酶的功能 2.NAD+和NADP+ (CoI和 CoП）
二．若干重要的辅酶的功能 2.NAD+和NADP+ 功能：
(3)苯及其衍生物 降解途径 ：
小结：
降解难易程度：
烯烃>烷烃（正构烷烃>异构烷烃；直链烷烃>支链烷烃）> 芳烃（烷基苯，多环化合物>苯）>多环芳烃>脂环烃。
七.氮及硫的微生物转化 1.氮的微生物转化 同化——绿色植物和微生物吸收硝态氮和铵态氮，组成 机体中蛋白质、核酸等含氮有机物的过程。 氨化——所有生物残体中的有机氮化合物，经微生物
酶促反应的特点： （1）专一性高 （2）催化效率高
（3）需温和条件
一.生物转化中的酶 酶的分类：
胞外酶 根据酶催化作用的场所分为： 胞内酶
根据催化反应类型分：氧化还原酶等6类
一.生物转化中的酶
按成分分：
单成分酶（单纯酶） 双成分酶（结合酶）
双成分酶 = 酶蛋白 + 辅助因子 （有催化活性）（ 无催化活性） （无催化活性）
4.无氧氧化：无机含氧化合物作受氢体
四、耗氧有机物质的微生物降解
有机物质的生物降解 —— 彻底降解和不彻底降解 ——
四、耗氧有机物质的微生物降解 1.糖类的微生物降解
什么是三羧酸循环?
CH3COCOOH + 5/2O2 → 3CO2 + 2H2O
2.脂肪的微生物降解 微生物有氧氧化的基本途径： （1） 脂肪的水解：
RCH(OH)CH2SCoA 4．硫解
3．蛋白质的微生物降解 (1)蛋白质水解成氨基酸： (2) 氨基酸脱氨脱羧成脂肪酸 在有氧氧化条件下： ①氨基酸由好氧微生物进行氧化脱氨
②脱氨脱羧：
3．蛋白质的微生物降解 在无氧氧化条件下：
4.甲烷发酵 厌氧微生物： 发酵细菌(或产酸细菌) 完全厌氧反应的产乙酸菌和产甲烷细菌
（2）甘油的转化
（3） 脂肪酸的转化
①脂肪酸的活化
脂肪酰辅酶A合成酶 、Mg2+
RCOOH + ATP + CoASH
RCO～ SCoA + AMP + ppi
脂肪酰辅酶A
焦磷酸
（3） 脂肪酸的转化 ②脂肪酸的β—氧化过程 1．脱氢
RCH2CH2COSCoA 2．水化
RCH=CHCOSCoA 3．再脱氢
产甲烷菌产生甲烷的主要途径
CH3COOH → CH4 + CO2 CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O
五. 有毒有机污染物质生物转化类型 1.氧化反应类型 （1） 混合功能氧化酶（单加氧酶）加氧氧化 酶促反应机理： ①氧化型P450（Fe3+）结合底物， 再接受从混合功能 氧化酶中NADPH+H+传来的一个电子，成为底物-还 原型P450结合物；
有氧氧化——生物氧化中底物所脱落的氢 （H+ + e）以原子或电子形式，传给受氢体或 电子受体。受氢体为细胞内的分子氧。
无氧氧化——受氢体是非分子氧的化合物。
三、生物氧化中的氢传递过程
1.有氧氧化：分子氧为直接受氢体
2.有氧氧化：分子氧为间接受氢体
传递过程 ：
3.无氧氧化：底物转化中间产物作受氢体
二．若干重要的辅酶的功能 3.辅酶Q（CoQ）
二．若干重要的辅酶的功能
4.细胞色素酶系的辅酶
种类：
a、a3、b、c、c1、b5和P450
功能：
二．若干重要的辅酶的功能 5.辅酶A
功能：
三、生物氧化中的氢传递过程
递氢体（或电 子传递体）
供电子体或 供氢体
受电子体或 受氢体
三、生物氧化中的氢传递过程
22 NH4+ +37O2 +4CO2+ HCO3- →C5H7NO2 + 21NO3+20 H2O + 42H+