毒理学课件：化学毒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。
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（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）
化学毒物的生物转运与转化(体内处置)
二、吸收 （Absorption）
吸收途径： ◆消化道(Digestive tract) ◆呼吸道(Respiratory tract) ◆皮肤(Skin)
（一）经消化道吸收
消化道吸收特点：
1. 全程吸收，其吸收速度不同： 口腔粘膜＜胃粘膜＜小肠粘膜。 2. 有多种吸收机制： 胃粘膜-简单扩散 小肠粘膜-简单扩散：脂溶性毒物 滤过：水溶性毒物 主动转运： 营养素主动转运系统 嘧啶主动转运系统 金属离子主动转运系统 吞噬或胞饮
(3)膜动转运（Cytosis） 指化学毒物通过细胞膜运动而发生的转运。
被转运的化学毒物： 固态颗粒物 大分子物质 转运方式： ①入饱作用(endocytosis) 吞噬作用(phagocytosis)—固态毒物 胞饮作用(pinocytosis)—液态毒物 ②胞吐作用(exocytosis)
电离度（pKa）
---弱酸性或弱碱性有机化学毒物 在介质中的解离： 非解离型（CM） 注意： ◆非解离型与解离型的比例依赖于毒物pKa值与 介质的pH值。 解离型（Ci）
◆毒物的非解离型容易通过生物膜。
评价：毒物解离度越小，非解离型越多，越易透过。
pKa的含义：
是化学毒物在介质中(体液)处于动态平衡时， 解离型与非解离型各占50%时介质中的pH值。 公式： pKa = lg [Cn]
[Ci]
+ pH
按Henderson-Hasselbach公式：
有机酸毒物： pKa = lg 有机碱毒物： [Cn] [Ci] [Ci] [Cn] + pH
pKa = lg
+ pH
[举例] 有机酸毒物： Lg HA
[Cn]
[Cn]
[Ci]
毒理学第三章 毒物的生物转运与转化
酶、载体、离子通道） ＊糖（少量） 功能： ＊隔离功能 ＊进行生化反应和生命现象的场所 ＊内外环境物质交换的屏障
(二) 外源化学物通过生物膜的方式
1. 被动转运（passive transport） ＊简单扩散（simple diffusion) ＊滤过（filtration)
2. 特殊转运（special transport) ＊主动转运（active transport) ＊易化扩散（facilitated diffusion) ＊膜动转运（cytosis）
双功能诱导剂 单功能诱导剂
第二节 外源化学物在体内的生物转化
毒物代谢酶的主要诱导剂 巴比妥类
以PB为代表，可诱导CYP2B1/2、2C、3A1/2、 NADPH-细胞色素P-450 还原酶、EH、UDPGT和GST； 多环芳烃类 以3-MC为代表可诱，导CYP1A1/2、EH 和ST； 醇 / 酮类 如乙醇、异烟肼可诱导CYP2E1； 甾类 如孕烯醇酮16α-腈、地塞米松可诱导CYP3A1/2； 氯贝特（安妥明）类过氧化物酶体诱导剂： 可诱导CYP4A1/2和NAT。 多氯联苯（PCB，如Aroclor1254） 兼有PB和3-MC样诱导作用
Disposition
Summary
absorption
Biotransportation distribution
Biotranformation
excretion
Elimination
(metabolism metabolic transformation)
§研究外源化学物ADEM过程的意义
第二节 外源化学物在体内的生物转化
第三章 外源化学物在体内的 生物转运与生物转化
前言 毒物的如何进入机体内的？ 在体内发生了什么？ 如何排出体外？
(二) 外源化学物通过生物膜的方式
1. 被动转运（passive transport） ＊简单扩散（simple diffusion) ＊滤过（filtration)
2. 特殊转运（special transport) ＊主动转运（active transport) ＊易化扩散（facilitated diffusion) ＊膜动转运（cytosis）
双功能诱导剂 单功能诱导剂
第二节 外源化学物在体内的生物转化
毒物代谢酶的主要诱导剂 巴比妥类
以PB为代表，可诱导CYP2B1/2、2C、3A1/2、 NADPH-细胞色素P-450 还原酶、EH、UDPGT和GST； 多环芳烃类 以3-MC为代表可诱，导CYP1A1/2、EH 和ST； 醇 / 酮类 如乙醇、异烟肼可诱导CYP2E1； 甾类 如孕烯醇酮16α-腈、地塞米松可诱导CYP3A1/2； 氯贝特（安妥明）类过氧化物酶体诱导剂： 可诱导CYP4A1/2和NAT。 多氯联苯（PCB，如Aroclor1254） 兼有PB和3-MC样诱导作用
Disposition
Summary
absorption
Biotransportation distribution
Biotranformation
excretion
Elimination
(metabolism metabolic transformation)
§研究外源化学物ADEM过程的意义
第二节 外源化学物在体内的生物转化
第三章 外源化学物在体内的 生物转运与生物转化
前言 毒物的如何进入机体内的？ 在体内发生了什么？ 如何排出体外？
第三章 外源化学物在体内的生物转运和生物转化ppt课件
A ( C C 1 2) R K D
K为扩散系数， A为膜面积，D为膜厚度。
9
影响因素： 浓度梯度； 脂溶性脂水分配系数，一般来说：系数 越大，扩散速率越快； 化学物质的解离度和体液pH：解离型化合 物往往脂溶性较小，难以通过细胞膜扩散。 弱的有机酸在酸性环境中更易扩散，弱的 有机碱在碱性环境中易扩散。
第一相反应
外源化学物
第二相反应
排出体外
与内源亲水物质结 合，增加亲水性
41
氧化作用 I 相 反 应 的 类 型
硝基和偶氮还原 羰基还原
还原作用
含硫基团还原 醌还原 脱卤还原
酯酶 水解作用 酰胺酶 环氧化物水化酶
42
（一）氧化：最重要的1相反应
氧化反应 微粒体混合功能氧化酶 非微粒体混合功能氧化酶
主要担负生物转化的器官是肝脏。其他器官如肾脏、 小肠、肺脏和皮肤等的生物转化能力明显低于肝脏。 生物转化的意义：水溶性增加、毒性降低 代谢解毒(metabolic detoxication)：经生物转化大部分 外源化学物的代谢产物，毒性降低，易于排出体外， 此为解毒反应。 代谢活化(metabolic activation)：经生物转化其毒性被 增强的现象。生成亲电子剂、自由基、亲核剂、氧化 还原剂。
性毒物被重吸收，经门静脉回到肝脏再次随胆汁分泌， 形成循环。
延长毒物在体内的停留时间,毒性增加
36
b、直接排出体外
高度极性的化合物，随粪便排出。
（三）经呼吸道排出
一些气体和挥发性物质：主要通过简单扩散 由肺排出。 非可溶性颗粒物：肺泡细支气管支气管 咽部随痰咳出或进入消化道。
（四）其它途径排出
一些固体颗粒或液滴与细胞膜上的蛋白质具有 特殊亲和力，可改变细胞膜表面张力，引起外包或 内凹，将外源物包围进入细胞。
食品毒理学外源化学物在体内的转运与转化课件
脂溶性高者穿透速度快，但与分子量成反比。
36
2.两个阶段
（2）第二阶段: 由角质 层进入表皮较深层和真 皮，并被吸收入血，为 吸收阶段。
较深层 真皮层
必须具有一定的水溶性才易被吸收
脂/水分配系数接近于1, 即同时具有一定 的脂溶性和水溶性的化合物易被皮肤吸收 进入血液。
37
3.影响因素:
肾小球
55
案例: 剂量决定毒物
小吴在半天的时间里喝掉半桶桶装水, 结果因 为饮水过量导致水中毒。
医生分析说, 当一个人过量饮水时, 会导致 人体盐分过度流失 →细胞水肿, 开始时会 出现头昏眼花、虚弱无力、心跳加快等症 状, 严重时甚至会出现痉挛、意识障碍和昏 迷, 即水中毒。
56
（二）肾小管重吸收
18
肾小球内皮 细胞孔
毛细血管
肾小球
19
（三）易化扩散:
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。 不消耗代谢能量。
20
三.主动转运
少数情况下, 外源化学 物与某内源化学物有 类似化学结构, 可共用
载体主动转运。
（1）需要载体参加；
（2）可逆浓度梯度转运；
（3）消耗能量→ 代谢抑制剂可阻止此过程；
1.主要在小肠吸收 2.影响外源化学物吸收的因素: 3.首过效应:
26
二.经呼吸道吸收
1.气态物质: （1）水溶性大: 上呼吸道吸收（如: 二氧
化硫、氯气等） （2）水溶性差: 肺泡吸收（如: O2， CO2
等）
27
（2）水气 溶性差: 肺泡吸收
①经简单扩散透过呼吸膜而进入血液。 ②影血响肺泡吸收速率的因素:
（4）对化学毒物有特异选择性；
哈尔滨医科大学-毒理学课件-毒物的生物转运和生物转化
2019/2/27
5
摄入
吸入
经皮肤
（ingestion）
（inhalation）
（dermal）
器官 （organ）
胃肠道 （gastrointestinal tract）
肺
（lung）
血液和淋巴液 （blood and lymph）
细胞外液
(Extracellular fluid)
肝 （liver） 肾脏 肺脏
dose not move molecules against a concentration gradient. Furthermore, it is not energy-dependent, and metabolic poisons will not inhibit this process.
顺浓度梯度，不耗能，需载体。
2019/2/27
14
Active Transport（主动转运） Characters**: Chemicals are moved against concentration gradients.
逆浓度梯度转运
The transport system is saturated at high substrate concentration and exhibits a transport maximum. 转运量有一定极限，当外源化学物
Tracheobronchial
（气管支气管）
Alveolar
（肺泡）
︵ 胃 肠 道 ︶
Lymph (淋巴液）
（3）Absorption through the Skin
To be absorbed through the skin, a toxicant must pass through the epidermis or appendages (sweat and sebaceous glands and hair follicles).
第03章毒物在机体内的生物转化ppt课件
外源化学物代谢酶的抑制
抑制类型
(1)可逆或不可逆性结合; (2)发生竞争性抑制;变构作用;
(6)缺乏辅因子.
eg: 许多药物能对肝微粒体中酶产生抑制作用，从而使 其他药物代谢减慢，导致药理活性及毒副作用增加。
酶抑制剂：西咪替丁、酮康唑、口服避孕药等。
9. 影响生物转化的因素
• 其他影响因素：营养状态、疾病等。
思考题
P52： T1、T2、T8、T9、T10
水溶性↑,易排泄
5.外源化学物生物转化的第Ⅱ相反应类型
6.外源化学物代谢活化产物——终毒物
终毒物(ultimate toxicant) 是指外源化学物可直接与内源 性靶分子反应并造成机体损害时的化学形态。终毒物是外源 化学物引起毒作用的关键。 一、外源化学物本身就是终毒物，如强酸，强碱，尼古丁，
(2)很多外源化学物可有多种可能的代谢途径，产生多种 生物 学活性不同的代谢产物。在这些途径之间、代谢解毒和代谢 活化 之间的平衡和竞争对于外源化学物的毒性有重要的意义。活性 中 间代谢产物不稳定，所以在其产生部位附近的生物大分子就成 了
(3)外源化学物的代谢可能是解毒，也可能是活化。代谢活 化 可涉及几个不同的生物转化酶，可涉及I相反应或Ⅱ相反应， 并 可需要几个组织的配合或转运到特定部位再进行代谢，甚至 包 含肠道菌群的生物转化。如肠道菌群催化的硝基还原对某些 硝 基芳香化学物的毒性起重要的作用。
12) 使上述几种蛋白失活。硫氧化还原蛋白是一种可还原必需二
13) 硫键的内源性二巯基蛋白。
8. 外源化学物的代谢活化和代谢解毒
(1)外源化学物的代谢可能涉及连续的步骤。Ⅰ相反应之 后可 接着进行一种或几种Ⅱ相反应。而且，外源化学物可能经历几 种 Ⅰ相反应，也可以发生循环的代谢方式或可逆的代谢方式，在 进 一步的代谢转化中，可能将解毒产物转变成毒性产物。
毒物体内转化PPT课件
-
-
Pb
1 1.7 1.1
-
77
Hg(NO3)2
1 2850 6.7
37
-
Hg(CH3)+
1 1.5 0.8
0.7
-
Hg(C6H5)
1 3600 4.7
83
-
肾 6.6 3960 1.7 2400
脂肪 158
-
第三节 分 布
第四节 排 泄
排泄（excretion）是外源化学物及其代谢产物向 机体外转运的过程，是生物转运的最后一个环节。
RCH2NH2+[O] RCHO+NH3+H2O
(3)减少酶的冰合成冻。 蚀刻技术的研究结果，提出了“流动镶嵌模型”。
遗传生理因素有动物的物种、性别、年龄等，常体现在代谢酶的种类、数量和活性的差异上，代谢酶的多态性也是影响毒性反应个体 差异的重要因素。
2、非MFOS催化的氧化反应 毒物对代谢酶的诱导作用
影响简单扩散的主要因素： 骨骼组织作为贮存库
马来酸二乙酯可耗尽GSH，抑制其他化学物经GSH结合代谢。
二、特殊的屏障： 例证：水溶液中：超声
胞吐(exocytosis)
磷脂酰胆碱+卵磷脂 脂质体
血脑屏障(blood-brain barrier) (1) 组成：由多种酶构成的多酶系统
Ⅱ相反应(phase Ⅱ biotransformation)
小肠壁结构图
第二节 吸 收
二、经呼吸道吸收： 吸收部位： 气态物质的水溶性 影响因素： 气体在呼吸膜两侧的分压达到动态平衡时，在血
液内的浓度与在肺泡空气中的浓度差。 三、经皮肤吸收：
不同部位皮肤对毒物的通透性不同：阴囊>腹部> 额部>手掌>足底 四、其它：注射
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19
2. 特殊转运
外源化学物借助于载体或特殊转运系 统而发生的跨膜运动。
主动转运(active transport) 易化扩散(facilitated diffusion) 吞噬作用（phagocytosis) 和胞饮作用 (pinocytosis)
20
（1）主动转运
1)定义
外源化学物在载体的参与下, 逆浓 度梯度通过生物膜的转运过程。
22
表 细胞膜对外源化学物主动转运系统
名称 ATP-结合盒（ABC）转运蛋白 多药耐受蛋白（P-糖蛋白）
多耐受药物蛋白 乳腺癌耐受蛋白
以溶质为主转运蛋白（SLC）
缩写
mdr mrp Bcrp
功能
减少胃肠道吸收，血-脑屏障，胆 汁分泌，胎盘屏障 尿排泄，胆汁排泄 将化学毒物代谢后的硫酸结合物 排出细胞
有机阴离子转运多肽 有机阴离子转运蛋白 肽类转运蛋白
oatp 肝摄取 oat 肾摄取 pept 胃肠道吸收
Kir6.1/K-ATP通道：帕金森病神经保护的新靶标，国家自然科 学基金:南京医科大学, 胡刚, 240万, 2010, 批准号：81030060 23
（2）易化扩散
第一节 化学毒物在体内的生物转运
第二节 化学毒物在体内的生物转化
第三节 毒物动力学
5
第一节 外源化学物在体内的生物转运 一、生物膜与生物转运 二、吸收 三、分布 四、排泄
6
一、生物膜与生物转运
（一） 生物膜的结构特点
组成
磷脂双分子层 ——脂质
镶嵌蛋白 ——受体、 酶、载
体、离子通道等
特点 功能
膜孔 ——生物膜上水通道
9
1. 被动转运 (1)简单扩散 2)对象
大部分化学物， 脂溶 性、小的不带电分子
能通过的 脂溶性、小的不带电分子(非极 性气体分子如O2、CO2、N2、小的 不带电极性分子如尿素、乙醇） 不能通过的 大的不带电的极性分子（如葡萄 糖）和带电分子。
小且不带电
10
3）简单扩散的特点
顺浓度梯度，不需要消耗能量 不需要载体 不受饱和限速与竞争性抑制的影响
13
脂溶性影响简单扩散
当一种物质在脂相和水相之间的分配达到 平衡时，其在脂相和水相中溶解度的比值。
脂水分配系数=脂相中溶解度/水相中溶解度
14
解离状态影响简单扩散
解离态物质极性大，脂溶性差，不易通过 脂相扩散；而非解离态物质情况与之相反。
弱有机酸在酸性环境中、弱有机碱在碱性 环境中多处于非解离态，易透过生物膜。
易化扩散(facilitated diffusion)
transport) 吞噬作用（phagocytosis)
和胞饮作用 (pinocytosis)
8
1. 被动转运 (1)简单扩散 1)定义
脂溶扩散，化学物由生 物膜浓度较高的一侧向浓 度 较低的一侧扩散，当两 侧浓度达到动态平衡时， 扩散即终止。
2)对象
带电离子、脂溶性低的化学物 主动转运对于化学物质在各器 官的不均匀分布，以及毒物的排 泄有特别重要的意义。
脂溶性低的化 21 学物
3）主动转运的特点
①特异选择性 对结构有特异选择性，具备某种 结构特征； ②饱和性 载体有一定容量，底物达到一定浓度 后，转运系统饱和，存在转运极限； ③竞争性抑制 使用同一转运系统化学物竞争性 抑制； ④ 逆浓度梯度，需要消耗能量 代谢抑制剂可以 阻断转运过程。
水通道蛋白4对胶质递质D-丝氨 酸传递及其功能的调节，国家自 然科学基金:南京医科大学, 胡刚, 38万, 2009年, 批准号：30973517
18
3）影响滤过的因素
➢主要是化学物质分子量大小。 分子量小，直径小于膜孔、极性大、
不带电荷的小分子物质，如水、乙醇、 尿素、气体分子等，可以通过孔径为4Å 的通道。分子量小于白蛋白（＜60000） ，可通过40Å 的通道。
11
4）影响简单扩散的因素
浓度梯度； 脂溶性； 化学物的解离状态
12
浓度梯度影响简单扩散
扩散速率可用Fick定律表示 R＝K×A（c1－c2）/ d R为扩散速率， K为特定外源化学物的扩散常数， A为生物膜的面积，
c1－c2为生物膜两侧的浓度梯度，对扩
散速率的影响最为重要。 d为生物膜的厚度。
化学毒物在体内的生物转运和生物转化
1
外源化学物的体内动态（ADME）
2
生物转运 （biotransportation）
化学毒物穿越生物膜的过程，且 其本身的结构和性质不发生变化
吸收 分布 排泄
生物转化（biotransformation）
又称代谢转化，化学毒物在细 胞内发生一系列化学结构和理化 性质改变而转化为新的衍生物的 过程。（p40）
16
(2)滤过 1)定义
外源化学物通过生物膜上亲水性孔道
2)对象
水及一些溶于水而不溶于脂质的物质 水、尿素、乙醇等
亲水性孔道 ----水通道蛋白（Aquaporin,AQP）
17
关于水通道
2003年诺贝尔化学奖授予美 国彼得·阿格雷和罗德里克·麦 金农，表彰发现细胞膜水通道 以及对离子通道结构和机理研 究。表彰在细胞膜通道方面做 出开创性贡献
——流动镶嵌模型 隔离功能
生化反应和生命活动的场所
内外环境物质交换的屏障 7
（二） 外源化学物通过生物膜的方式
被动转运 (pas
生
transport) 滤过(filtration)
物 转
主动转运(active transport)
运
特殊转运 (special
R-COOH
R-COO- +H+
R-OH
R+ +OH-
15
解离的影响因素
弱有机酸和弱有机碱解离态 和非解离态比例取决于解离常 数pKa（该物质50%解离时的 pH值）和体液pH值。 在pKa和pH值已知时，可根据HendersonHasselbalch公式计算解离态和非解离态比例 有机酸：pKa－pH＝log（非解离态HA）/（解离态A－） 有机碱：pKa－pH＝log（解离态BH＋）/（非解离态B）
又称代谢转化，化学毒物在体 内经历酶促反应或非酶促反应而 形成代谢产物的过程。（p50)
3
毒物动力学（ Toxicokinetics ）
研究外源化学物的数量在ADME过程中随 时间变化的动态规律。通过建立数学模型， 计算求出各项动力学参数，以定量描述机体 对于外源化学物进行处置的特征。
4
内容概要
2. 特殊转运
外源化学物借助于载体或特殊转运系 统而发生的跨膜运动。
主动转运(active transport) 易化扩散(facilitated diffusion) 吞噬作用（phagocytosis) 和胞饮作用 (pinocytosis)
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（1）主动转运
1)定义
外源化学物在载体的参与下, 逆浓 度梯度通过生物膜的转运过程。
22
表 细胞膜对外源化学物主动转运系统
名称 ATP-结合盒（ABC）转运蛋白 多药耐受蛋白（P-糖蛋白）
多耐受药物蛋白 乳腺癌耐受蛋白
以溶质为主转运蛋白（SLC）
缩写
mdr mrp Bcrp
功能
减少胃肠道吸收，血-脑屏障，胆 汁分泌，胎盘屏障 尿排泄，胆汁排泄 将化学毒物代谢后的硫酸结合物 排出细胞
有机阴离子转运多肽 有机阴离子转运蛋白 肽类转运蛋白
oatp 肝摄取 oat 肾摄取 pept 胃肠道吸收
Kir6.1/K-ATP通道：帕金森病神经保护的新靶标，国家自然科 学基金:南京医科大学, 胡刚, 240万, 2010, 批准号：81030060 23
（2）易化扩散
第一节 化学毒物在体内的生物转运
第二节 化学毒物在体内的生物转化
第三节 毒物动力学
5
第一节 外源化学物在体内的生物转运 一、生物膜与生物转运 二、吸收 三、分布 四、排泄
6
一、生物膜与生物转运
（一） 生物膜的结构特点
组成
磷脂双分子层 ——脂质
镶嵌蛋白 ——受体、 酶、载
体、离子通道等
特点 功能
膜孔 ——生物膜上水通道
9
1. 被动转运 (1)简单扩散 2)对象
大部分化学物， 脂溶 性、小的不带电分子
能通过的 脂溶性、小的不带电分子(非极 性气体分子如O2、CO2、N2、小的 不带电极性分子如尿素、乙醇） 不能通过的 大的不带电的极性分子（如葡萄 糖）和带电分子。
小且不带电
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3）简单扩散的特点
顺浓度梯度，不需要消耗能量 不需要载体 不受饱和限速与竞争性抑制的影响
13
脂溶性影响简单扩散
当一种物质在脂相和水相之间的分配达到 平衡时，其在脂相和水相中溶解度的比值。
脂水分配系数=脂相中溶解度/水相中溶解度
14
解离状态影响简单扩散
解离态物质极性大，脂溶性差，不易通过 脂相扩散；而非解离态物质情况与之相反。
弱有机酸在酸性环境中、弱有机碱在碱性 环境中多处于非解离态，易透过生物膜。
易化扩散(facilitated diffusion)
transport) 吞噬作用（phagocytosis)
和胞饮作用 (pinocytosis)
8
1. 被动转运 (1)简单扩散 1)定义
脂溶扩散，化学物由生 物膜浓度较高的一侧向浓 度 较低的一侧扩散，当两 侧浓度达到动态平衡时， 扩散即终止。
2)对象
带电离子、脂溶性低的化学物 主动转运对于化学物质在各器 官的不均匀分布，以及毒物的排 泄有特别重要的意义。
脂溶性低的化 21 学物
3）主动转运的特点
①特异选择性 对结构有特异选择性，具备某种 结构特征； ②饱和性 载体有一定容量，底物达到一定浓度 后，转运系统饱和，存在转运极限； ③竞争性抑制 使用同一转运系统化学物竞争性 抑制； ④ 逆浓度梯度，需要消耗能量 代谢抑制剂可以 阻断转运过程。
水通道蛋白4对胶质递质D-丝氨 酸传递及其功能的调节，国家自 然科学基金:南京医科大学, 胡刚, 38万, 2009年, 批准号：30973517
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3）影响滤过的因素
➢主要是化学物质分子量大小。 分子量小，直径小于膜孔、极性大、
不带电荷的小分子物质，如水、乙醇、 尿素、气体分子等，可以通过孔径为4Å 的通道。分子量小于白蛋白（＜60000） ，可通过40Å 的通道。
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4）影响简单扩散的因素
浓度梯度； 脂溶性； 化学物的解离状态
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浓度梯度影响简单扩散
扩散速率可用Fick定律表示 R＝K×A（c1－c2）/ d R为扩散速率， K为特定外源化学物的扩散常数， A为生物膜的面积，
c1－c2为生物膜两侧的浓度梯度，对扩
散速率的影响最为重要。 d为生物膜的厚度。
化学毒物在体内的生物转运和生物转化
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外源化学物的体内动态（ADME）
2
生物转运 （biotransportation）
化学毒物穿越生物膜的过程，且 其本身的结构和性质不发生变化
吸收 分布 排泄
生物转化（biotransformation）
又称代谢转化，化学毒物在细 胞内发生一系列化学结构和理化 性质改变而转化为新的衍生物的 过程。（p40）
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(2)滤过 1)定义
外源化学物通过生物膜上亲水性孔道
2)对象
水及一些溶于水而不溶于脂质的物质 水、尿素、乙醇等
亲水性孔道 ----水通道蛋白（Aquaporin,AQP）
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关于水通道
2003年诺贝尔化学奖授予美 国彼得·阿格雷和罗德里克·麦 金农，表彰发现细胞膜水通道 以及对离子通道结构和机理研 究。表彰在细胞膜通道方面做 出开创性贡献
——流动镶嵌模型 隔离功能
生化反应和生命活动的场所
内外环境物质交换的屏障 7
（二） 外源化学物通过生物膜的方式
被动转运 (pas
生
transport) 滤过(filtration)
物 转
主动转运(active transport)
运
特殊转运 (special
R-COOH
R-COO- +H+
R-OH
R+ +OH-
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解离的影响因素
弱有机酸和弱有机碱解离态 和非解离态比例取决于解离常 数pKa（该物质50%解离时的 pH值）和体液pH值。 在pKa和pH值已知时，可根据HendersonHasselbalch公式计算解离态和非解离态比例 有机酸：pKa－pH＝log（非解离态HA）/（解离态A－） 有机碱：pKa－pH＝log（解离态BH＋）/（非解离态B）
又称代谢转化，化学毒物在体 内经历酶促反应或非酶促反应而 形成代谢产物的过程。（p50)
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毒物动力学（ Toxicokinetics ）
研究外源化学物的数量在ADME过程中随 时间变化的动态规律。通过建立数学模型， 计算求出各项动力学参数，以定量描述机体 对于外源化学物进行处置的特征。
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内容概要