环境污染物的生物转运和生物转化生物转化

C6H5R
RC6H4OH
（3）环氧化反应
多环芳烃形成的环氧化物可与生物大分子共价结合，
诱发突变或癌变
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1.微粒体混合功能氧化酶系催化的氧化反应
（4）N-脱烷基反应
胺类化合物氨基N上的烷基被氧化脱去一个烷基， 形成醛类或酮类
CH3 R N [O]
CH3
CH3
RN CH2OH
CH3
RN
氧化反应
微粒体混合功能氧化酶 黄素单加氧酶
非微粒体混合功能氧化酶
脂 肪 族 羟 化
芳 香 族 羟 化
环 氧 化 反 应
N-
脱 烷 基 反 应
O-
脱 烷 基 反 应
S-
脱 烷 基 反 应
N-
羟 化 反 应
金 属 脱 烷 基 反 应
S-
氧 化 反 应
脱 硫 反 应
氧 化 脱 卤 反 应
醇醛胺 脱脱氧 氢氢化 酶酶酶
（1）醇脱氢酶
NAD R C H 2O H
醇类
RCHO + NADH + H+
醛类
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2.非微粒体酶催化的氧化反应
（2）醛脱氢酶
RCHO NAD
醛类
RCOOH
酸类
（3）胺氧化酶 RCH2NH2 + H2O [O] RCHO + NH3 + H2O
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3.前列腺素生物合成过程中的共氧化作用
在机体内花生四烯酸经氧化作用形成前列腺素。 在此过程中，某些外源化学物可同时被氧化，即共 氧化作用。
花生四烯酸 环加氧酶
前列腺素G2 (PGG2)
过氧化物酶 (共氧化反应)
前列腺素H2
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（二）还原反应
发生还原反应的条件：
① 还原性化学物或代谢物在组织细胞内积聚,形 成局部还原环境。
② 在细胞色素P450单加氧酶系催化的氧化反应 中，也有电子的转移，一些外源化学物可接受电子 被还原。
③ 氧化还原反应中的可逆反应。
肠道厌氧环境,发生还原反应的可能性较大
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（二）还原反应 还原反应类型
羰 基 还 原 反 应
含 氮 基 团
还 原 反 应
含 硫 基 团
还 原 反 应
含 卤 素 基
C2H5O P S C2H5O O
[O]
NO2
C2H5O C2H5O
P
O O
NO2
对硫磷
对氧磷
（11）氧化脱卤反应
X
[O ]
R CH2X
RCHOH
RCHO + HX
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2.非微粒体酶催化的氧化反应
主要催化具有醇、醛、酮功能基团的外源化学物的氧 化反应。主要包括醇脱氢酶、醛脱氢酶及胺氧化酶类。 主要存在于肝细胞线粒体和胞液中存在，也存在于消化 道,肺、肾。
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1.微粒体混合功能氧化酶系催化的氧化反应
（1）脂肪族羟化
脂肪族化合物侧链（R）末端倒数第一个或第二H3
RCH2OH
有机磷杀虫剂八甲磷经此反应生成羟甲基八甲磷， 毒性增强
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1.微粒体混合功能氧化酶系催化的氧化反应 (2）芳香族羟化 芳香环上的氢被氧化形成-OH。
2.黄素蛋白类
NADPH-细胞色素P-450 还原酶和细胞色素b5还原酶
3.磷脂类
黄素单加氧酶 肝、肾、肺等组织细胞的微粒体
氧化化合物结构中N,S,P等亲核原子
非微粒体混合功能氧化酶系
肝细胞线粒体和胞浆中，肝、肾肠和神经的单胺氧化酶 醇、醛、酮的脱氢氧化和单胺类氧化脱氢
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(一) 氧化反应
环境污染物的生物转运和生物转化生物 转化
3.4.1 生物转化的反应类型
氧化
生
还原
物
转 化
水解
结合
第Ⅰ相反应
外源化学物
第Ⅱ相反应
排出体外
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(一) 氧化反应
参与氧化反应的主要酶系
微粒体混合功能氧化酶系(P-450)
细胞色素P-450酶系
肝细胞内质网
1.血红蛋白类
细胞色素P-450 和细胞色素b5
+ HCHO
H
[O]
胺
酮
二甲基亚硝胺在N-脱烷基后可形成自由基CH3+ ·,使细胞
核内核酸分子上的鸟嘌呤甲基化，诱发癌变或突变
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1.微粒体混合功能氧化酶系催化的氧化反应
（5）O-脱烷基和S-脱烷基反应
[O]
R－O－CH3
[R－O－CH2OH]
[O]
R－S－CH3
[R－S－CH2OH]
团 还 原 反
应
无 机 化 合
物 还 原
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（二）还原反应
1.羰基还原反应
醛类和酮类可分别还原成伯醇和仲醇。
RCHO 醛
RCH2OH 伯醇
RC O R'
酮
RC HO HR'
仲醇
醇脱氢酶
C H3C H2O H
C H3C HO
乙醇
乙醛
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（二）还原反应
2.含氮基团还原反应
ROH + HCHO RSH + HCHO
（6）脱氨基反应
[O]
R－CH2－NH2
RCHO + NH3
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1.微粒体混合功能氧化酶系催化的氧化反应
（7）N-羟化反应
[O ] R NH2
R NH OH
NH2
NHOH
苯胺
N-羟基苯胺
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1.微粒体混合功能氧化酶系催化的氧化反应
（1）硝基还原反应
NO2
NO
NHOH
NH2
硝基苯 亚硝基苯 苯羟胺
苯胺
（2）偶氮还原反应 磺胺类药物,偶氮色素
（3）N–氧化物还原
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（二）还原反应
3.含硫基团还原反应
二硫化物、亚砜化合物等可在体内被还原。杀虫剂三 硫磷可被氧化形成三硫磷亚砜，在一定条件下可被还原成 三硫磷。
C2H5O P S
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1.微粒体混合功能氧化酶系催化的氧化反应
微粒体混合功能氧化酶系
(microsomal mixed function oxidase system,MFOS) ➢特异性低 ➢主要存在与肝脏内质网中
RH +NADPH + H+ + O2 底物 还原型辅酶Ⅱ
MFROOSH +H2O+NADP+ 氧化产物
O
C2H5O
S CH2 S
C2H5O C2H5O
P
S S
CH2
S
三硫磷亚砜 Cl
三硫磷 Cl
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（二）还原反应
4.含卤素基团还原反应
NADPH细胞色 素P450还原酶
CCl4 + NADPH
[CCl3] + NADP + HCl
5.无机化合物还原
如五价砷化合物可在体内还原为毒性作用更 强的三价砷化合物。
（8）烷基金属脱烷基反应
Pb(C2H5)4
Pb(C2H5)3
（9）S-氧化反应
[O]
[O]
R－S－R′
R－SO－R′
R－SO2－R′
硫醚
亚砜
砜
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1.微粒体混合功能氧化酶系催化的氧化反应
（10）脱硫反应
RO
S
[O ]
RO P O R' ( 或 S R')
RO
O
P
RO O R'(或 S R')