污染物对植物的影响 PPT
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模块二 环境污染物对植物的影响
生物系统的各级水平
生物圈
生态系统 分子 群落
种群
细胞 个体
污染物进入植物体内后，导致了 一系列的生物化学反应
1.防护性生物化学反应 2.非防护性生物化学反应
防护性生物化学反应： 通过降低细胞中游离污染物的浓度， 从而防止或限制细胞组成部分发生可能有 害反应，消除对植物的影响 非防护性生物化学反应： 产生对生物体有害的影响。
2、靶器官与效应器官 ■ 污染物作用于靶器官后，其毒作用直接由 靶器官表现出来，则此靶器官是效应器官。 ■ 毒作用也可以通过某种病理生理机理，由 另一个器官表现出来，即称为效应器官。 ■ 例如 有机磷农药作用于神经系统，会抑 制胆碱酯酶活性，造成胆碱能神经突触处 乙酰胆碱积累，结果表现为瞳孔缩小、流 涎、肌束颤动等。因此，有机磷农药的靶 器官是神经系统，眼睛为效应器官。
而使酶丧失活性，去除抑制剂后也不能使酶恢复活性。
不可逆抑制酶活性的污染物类型：
重金属离子、有机磷叠氮化合物、氰化物、含汞、含砷
有机物
典型污染物对酶活性的不可逆抑制作用
（1）有机磷农药对胆碱酯酶的抑制
典型污染物对酶活性的抑制作用
（2）重金属对酶活性的抑制 铅、汞等重金属能与酶活性中心上 的巯基（-SH），抑制酶的活性
2.抗氧化酶系统
（3）过氧化氢酶（CAT） 去除H2O2，生成H2O和氧气。
注意：与谷胱甘肽过氧化化酶不同，
CAT酶只能去除H2O2
（二）抑制酶的活性
污染物对酶活性的抑制可分为：
不可逆抑制 非竞争性抑制 竞争性抑制
1.不可逆抑制
污染物与酶蛋白活性中心的功能团不可逆性结合，将引 起不可逆性抑制
作用方式：以共价方式与酶的必需基团不可逆结合
（一）污染物对酶活性的诱导
3.抗氧化酶系统 抗氧化酶系统可控制由体内代谢产生的 活性氧，消除活性氧对植物的伤害作用 大量活性氧存在植物体内，会产生DNA
链断裂、脂质过氧化、酶蛋白失活等严重后
果
2.抗氧化酶系统
（1）超氧化物歧化酶（SOD） 可催化活性氧自由基02-生成H2O2。 （2）谷胱甘肽过氧化化酶（GPx） 可催化H2O2生成H2O，消除H2O2毒害 也能催化有机过氧化氢物还原成相应 的醇 ROOH ROH
（3）重金属对植物组织和器官的影响
镉胁迫时会破坏叶片的叶
绿素结构，降低叶绿素含量，
叶片发黄，严重时几乎所有叶
片都出现褪绿现象，叶脉组织
成酱紫色、变脆、萎缩、叶绿
素严重缺乏，表现为缺铁症状。
（3）重金属对植物组织和器官的影响
• 铅胁迫时，降低根细胞的有丝分裂速度， 使根冠膨大变黑、腐烂；叶片失绿明显， 严重时逐渐枯萎，植物死亡。 • 植物受到铬胁迫时，出现褪绿现象，细胞 组织溃烂。 • 植物受到砷胁迫时，根长和茎长缩短；叶 片退绿。
2.非竞争性抑制
2.非竞争性抑制
（三）污染物对生物大分子的影响
污染物及其活性代谢产物可直接与蛋白
质、核酸、脂肪酸等生物大分子共价结合，
导致生物大分子产生化学性损伤，影响生物
大分子的功能，产生毒性作用
1.污染物对蛋白Fra Baidu bibliotek影响
蛋白质中的活性基团（如—OH、胍基 、 —
NH2、巯基）在维持蛋白质的构型和酶的催
3、靶器官与蓄积器官 ■ 蓄积器官是污染物毒物在体内的蓄积部 位。污染物在蓄积器官内的浓度高于 其他器官。 ■ 蓄积器官并不一定显示毒作用。 ■ 例如 DDT 的靶器官是中枢神经系统和 肝脏，但其主要蓄积在脂肪组织中。
4.污染物对组织器官的影响 （1）气体污染物对植物的影响 SO2 、 O3 、氟化氢、乙烯等污染物能导致叶组 织的坏死，表现为叶面出现点、片伤害斑，造 成叶、蕾、花、果实等器官脱落。 （2）农药对植物组织和器官的影响 植物叶发生叶斑、穿孔、焦枯、黄化、失绿、 褪绿、卷叶、厚叶、落叶等； 花发生花瓣焦枯、落花等； 果实脱落、畸形等； 根发生粗短肥大，缺少根毛，表面高厚发脆等。
化活性中起重要作用。 活性基团一般易于污染物或污染物的活性代 谢产物发生反应，导致蛋白质化学损伤。 产生的后果：细胞膜和亚细胞损伤，最终导 致细胞死亡和组织坏死。
1.污染物对蛋白质影响
（1）逆境蛋白 在逆境条件下诱导产生的蛋白质
（2）金属硫蛋白
功能： 对二价金属离子具极高的亲和力 在细胞内起贮存必需的微量金属元素和调节这些金属元素在 细胞内浓度的作用 与有毒重金属结合可以保护细胞免受重金属毒性影响。
1.靶器官 ■ 当污染物进入机体后，它们可能被分布 到机体的特殊器官，产生对组织器官的 影响。 ■ 污染物对各器官并不产生同样的毒作用， 而只对部分器官产生直接毒作用，这些 器官称为靶器官。
例如 ■ 放射性碘积累在哺乳动物的甲状腺中， 可能引起甲状腺癌； ■ 镉积累在哺乳动物肝和肾中，破坏肾细 胞，引起蛋白尿(蛋白质从尿排出)； ■ 甲基汞作用于哺乳动物的脑，引起神经 性疾病(水俣病)。
（2）对线粒体的影响
受到污染物胁迫后，线粒体及其脊突 都膨胀成圆形，线粒体间质消失，濒临解 体
（3）对内质网的影响
内质网是蛋白质合成的部位。核糖体 可附着于网上或游离子胞浆中，内质网通 过附着或解离糖体，控制蛋白质合成。污 染物可以导致核糖体脱落，抑制蛋白质的 形成
内质网
（四）污染物对组织器官的影响
一、分子水平上污染物对植物的影响
（一）污染物对酶活性的诱导
1.多功能氧化酶体系（MFO）
2.谷胱甘肽转移酶（GST） 催化谷胱甘肽与各种亲电子外源化学物的结合反应。 许多外源化学物在生物转化第一相反应中极易形成某些生 物活性中间产物，它们可与细胞生物大分子重要成分发生 共价结合，对机体造成损害。谷胱甘肽与其结合后，可防 止发生此种共价结合，起到解毒作用。
2.污染物对DNA的影响
污染物及其活性 代谢产物与DNA结合， 可能造成DNA的损伤
二、污染物对细胞和细胞器的影响
1.对细胞膜的影响 （1）膜质过氧化
1.对细胞膜的影响
（2）污染物与细胞膜上的受体结合，干扰 了受体的正常功能 （3）污染物可影响细胞膜的离子通透性
2.对细胞器的影响
（1）对叶绿体的影响 叶绿体受到污染物胁迫后，膨胀成圆球形， 严重时叶绿体被膜消失，膨胀的类囊体片层和 基质片层被释放出来
生物系统的各级水平
生物圈
生态系统 分子 群落
种群
细胞 个体
污染物进入植物体内后，导致了 一系列的生物化学反应
1.防护性生物化学反应 2.非防护性生物化学反应
防护性生物化学反应： 通过降低细胞中游离污染物的浓度， 从而防止或限制细胞组成部分发生可能有 害反应，消除对植物的影响 非防护性生物化学反应： 产生对生物体有害的影响。
2、靶器官与效应器官 ■ 污染物作用于靶器官后，其毒作用直接由 靶器官表现出来，则此靶器官是效应器官。 ■ 毒作用也可以通过某种病理生理机理，由 另一个器官表现出来，即称为效应器官。 ■ 例如 有机磷农药作用于神经系统，会抑 制胆碱酯酶活性，造成胆碱能神经突触处 乙酰胆碱积累，结果表现为瞳孔缩小、流 涎、肌束颤动等。因此，有机磷农药的靶 器官是神经系统，眼睛为效应器官。
而使酶丧失活性，去除抑制剂后也不能使酶恢复活性。
不可逆抑制酶活性的污染物类型：
重金属离子、有机磷叠氮化合物、氰化物、含汞、含砷
有机物
典型污染物对酶活性的不可逆抑制作用
（1）有机磷农药对胆碱酯酶的抑制
典型污染物对酶活性的抑制作用
（2）重金属对酶活性的抑制 铅、汞等重金属能与酶活性中心上 的巯基（-SH），抑制酶的活性
2.抗氧化酶系统
（3）过氧化氢酶（CAT） 去除H2O2，生成H2O和氧气。
注意：与谷胱甘肽过氧化化酶不同，
CAT酶只能去除H2O2
（二）抑制酶的活性
污染物对酶活性的抑制可分为：
不可逆抑制 非竞争性抑制 竞争性抑制
1.不可逆抑制
污染物与酶蛋白活性中心的功能团不可逆性结合，将引 起不可逆性抑制
作用方式：以共价方式与酶的必需基团不可逆结合
（一）污染物对酶活性的诱导
3.抗氧化酶系统 抗氧化酶系统可控制由体内代谢产生的 活性氧，消除活性氧对植物的伤害作用 大量活性氧存在植物体内，会产生DNA
链断裂、脂质过氧化、酶蛋白失活等严重后
果
2.抗氧化酶系统
（1）超氧化物歧化酶（SOD） 可催化活性氧自由基02-生成H2O2。 （2）谷胱甘肽过氧化化酶（GPx） 可催化H2O2生成H2O，消除H2O2毒害 也能催化有机过氧化氢物还原成相应 的醇 ROOH ROH
（3）重金属对植物组织和器官的影响
镉胁迫时会破坏叶片的叶
绿素结构，降低叶绿素含量，
叶片发黄，严重时几乎所有叶
片都出现褪绿现象，叶脉组织
成酱紫色、变脆、萎缩、叶绿
素严重缺乏，表现为缺铁症状。
（3）重金属对植物组织和器官的影响
• 铅胁迫时，降低根细胞的有丝分裂速度， 使根冠膨大变黑、腐烂；叶片失绿明显， 严重时逐渐枯萎，植物死亡。 • 植物受到铬胁迫时，出现褪绿现象，细胞 组织溃烂。 • 植物受到砷胁迫时，根长和茎长缩短；叶 片退绿。
2.非竞争性抑制
2.非竞争性抑制
（三）污染物对生物大分子的影响
污染物及其活性代谢产物可直接与蛋白
质、核酸、脂肪酸等生物大分子共价结合，
导致生物大分子产生化学性损伤，影响生物
大分子的功能，产生毒性作用
1.污染物对蛋白Fra Baidu bibliotek影响
蛋白质中的活性基团（如—OH、胍基 、 —
NH2、巯基）在维持蛋白质的构型和酶的催
3、靶器官与蓄积器官 ■ 蓄积器官是污染物毒物在体内的蓄积部 位。污染物在蓄积器官内的浓度高于 其他器官。 ■ 蓄积器官并不一定显示毒作用。 ■ 例如 DDT 的靶器官是中枢神经系统和 肝脏，但其主要蓄积在脂肪组织中。
4.污染物对组织器官的影响 （1）气体污染物对植物的影响 SO2 、 O3 、氟化氢、乙烯等污染物能导致叶组 织的坏死，表现为叶面出现点、片伤害斑，造 成叶、蕾、花、果实等器官脱落。 （2）农药对植物组织和器官的影响 植物叶发生叶斑、穿孔、焦枯、黄化、失绿、 褪绿、卷叶、厚叶、落叶等； 花发生花瓣焦枯、落花等； 果实脱落、畸形等； 根发生粗短肥大，缺少根毛，表面高厚发脆等。
化活性中起重要作用。 活性基团一般易于污染物或污染物的活性代 谢产物发生反应，导致蛋白质化学损伤。 产生的后果：细胞膜和亚细胞损伤，最终导 致细胞死亡和组织坏死。
1.污染物对蛋白质影响
（1）逆境蛋白 在逆境条件下诱导产生的蛋白质
（2）金属硫蛋白
功能： 对二价金属离子具极高的亲和力 在细胞内起贮存必需的微量金属元素和调节这些金属元素在 细胞内浓度的作用 与有毒重金属结合可以保护细胞免受重金属毒性影响。
1.靶器官 ■ 当污染物进入机体后，它们可能被分布 到机体的特殊器官，产生对组织器官的 影响。 ■ 污染物对各器官并不产生同样的毒作用， 而只对部分器官产生直接毒作用，这些 器官称为靶器官。
例如 ■ 放射性碘积累在哺乳动物的甲状腺中， 可能引起甲状腺癌； ■ 镉积累在哺乳动物肝和肾中，破坏肾细 胞，引起蛋白尿(蛋白质从尿排出)； ■ 甲基汞作用于哺乳动物的脑，引起神经 性疾病(水俣病)。
（2）对线粒体的影响
受到污染物胁迫后，线粒体及其脊突 都膨胀成圆形，线粒体间质消失，濒临解 体
（3）对内质网的影响
内质网是蛋白质合成的部位。核糖体 可附着于网上或游离子胞浆中，内质网通 过附着或解离糖体，控制蛋白质合成。污 染物可以导致核糖体脱落，抑制蛋白质的 形成
内质网
（四）污染物对组织器官的影响
一、分子水平上污染物对植物的影响
（一）污染物对酶活性的诱导
1.多功能氧化酶体系（MFO）
2.谷胱甘肽转移酶（GST） 催化谷胱甘肽与各种亲电子外源化学物的结合反应。 许多外源化学物在生物转化第一相反应中极易形成某些生 物活性中间产物，它们可与细胞生物大分子重要成分发生 共价结合，对机体造成损害。谷胱甘肽与其结合后，可防 止发生此种共价结合，起到解毒作用。
2.污染物对DNA的影响
污染物及其活性 代谢产物与DNA结合， 可能造成DNA的损伤
二、污染物对细胞和细胞器的影响
1.对细胞膜的影响 （1）膜质过氧化
1.对细胞膜的影响
（2）污染物与细胞膜上的受体结合，干扰 了受体的正常功能 （3）污染物可影响细胞膜的离子通透性
2.对细胞器的影响
（1）对叶绿体的影响 叶绿体受到污染物胁迫后，膨胀成圆球形， 严重时叶绿体被膜消失，膨胀的类囊体片层和 基质片层被释放出来