第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性
第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性
第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性本章重点：1、污染物的生物富集、放大和堆集2、耗氧和有毒有机物的微生物降解3、元素的微生物转化4、微生物对污染物的转化速率5、毒物的毒性、联合作用、致突变、致癌及按捺酶活性等作用第一节物质通过生物膜的方式一、生物膜的布局：1、生物膜是由磷脂双分子层和蛋白质镶嵌组成的、厚度为75-100Å的流动变更复杂体。
2、蛋白质的生理功能：载体作用，转运膜表里物质催化作用，如酶能量转换作用3、膜孔：带极性，含水的微小孔道二、物质通过生物膜的方式〔共5种〕：1、膜孔滤过动力：膜两侧静水压及渗透压限制条件：直径小于膜孔的水溶性物质2、被动扩散脂溶性物质顺浓度梯度〔高低〕扩散通过生物膜。
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。
该过程受载体及其数量制约，呈现特异性选择4、主动转运：与被动易化扩散相反特征：消耗代谢能量，具有特异性选择5、胞吞和胞饮：物质与膜上特定蛋白质有特殊亲和力，当其与膜接触后，膜的外表张力改变，引起膜外包或内陷进入膜内。
固体胞吞液体胞饮小结：物质以何种方式通过生物膜，主要决定于机体各组织生物膜的特性和物质的布局、理化性质。
〔1〕理化性质包罗 物质的脂溶性、水溶性、解离度、分子大小等。
〔2〕营养物质和代谢物质主要以被动易化扩散和主动转运进入生物膜〔3.〕大大都物质以被动扩散方式通过生物膜第二节 污染物质在机体内的转运吸收 转污染物质在机体内 分布 运的运动过程 排泄 消生物转化 除小结：毒物吸收、分布、排泄、蓄积图解呼 吸 摄 吸出 入 入 收尿第三节污染物质的生物富集、放大和堆集一、生物富集生物富集：生物通过非吞食方式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的浓度。
生物浓缩系数BCF= C b/Ce影响BCF的因素：物质性质、生物特性、环境因素富集速率的计算：BCF = Cf/Cw=Ka/Ke说明在必然条件下生物浓缩系数有一阈值，此时水生生物富集达到动态平衡。
第五章：生物体内污染物质的运动过程及毒性
2、被动扩散（浓度扩散）
费克定律：dQ DA c
dt
x
扩散系数取决于通过物质和膜的性质
3、被动易化扩散 4、主动转运 5、胞吞和胞饮
第二节 污染物质在机体内的转运
▪ 污染物质在机体内的运动过程包括吸收、分布、 排泄和生物转化，转运包括：吸收、分布和排泄。 消除包括：排泄和生物转化。
▪ 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。 消化管是吸收污染物质最主要的途径； 呼吸管是吸收大气污染物的主要途径； 皮肤吸收是不少污染物质进入机体的途径；
CH
3
2
AsO(OH
)
2eCH
3
2
As(OH
)
C H3 CH33A源自sO2eCH3
3
A
s
3、硒 （1）有机硒化合物转化为无机硒化合物 （2）硒化合物甲基化 （3）还原成单质硒 （4）单质硒的氧化
4、铁 有机铁化合物和无机铁化合物 酸性矿水的形成：
九、污染物质的生物转化速率
1、酶促反应的速率 1）米氏方程：
▪ 在磷脂双分子层中，亲水的极性基因排列于内外 两面，疏水的烷链端伸向内侧，所以，在双分子 层中央存在一个疏水区，生物膜是类脂层屏障。
▪ 膜上镶嵌的蛋白质，有附着在磷脂双分子层表面 的表在蛋白，有深埋或贯穿磷脂双分子层的内在 蛋白，但他们亲水端也都露在双分子层的外表面。
二、物质通过生物膜的方式
1、膜孔滤过
ci = cwi + cφi
第四节 污染物质的生物转化
▪ 本节主要介绍生物转化中的酶学和氢传递 过程的基础内容，以便于了解污染物质的 生物转化。其次，论及：耗氧和有毒有机 污染物质的微生物降解；若干重金属和非 金属元素的微生物转化
生物体内污染物质的运动过程及毒性
从水中积累 污染物量
ci cwi ci
右式反应相应的生物积累 和生物放大在生物积累达 到平衡时贡献的大小。
ci ci 1
14
i.i 1 Wi.i 1
kei k gi
第四节 污染物质的生物转化
Biodegradation of Pollutants
CoQH2（还原型CoQ ）
23
4、细胞色素酶系的辅酶
细胞色素酶系是催化底物氧化的一类酶系，主要有细
胞色素b、c1、c、a、a3等几种。它们的酶蛋白部分不同，
但辅酶都是铁卟啉。 +e 3+ cytnFe -e
cytnFe2+
cyt——细胞色素酶系 n—— b、 c1、c、a、a3
24
5、辅酶A（简写为CoASH）
1、糖类的微生物降解
A、多糖水解成单糖
多糖 细胞外水解酶 二糖
糖类Cx(H2O)y
细胞内水解酶
单糖
B、单糖酵解成丙酮酸
C6H12O6 + 2 NAD＋ → 2CH3COCOOH + 2NADH + 2H+
C、丙酮酸的转化 有氧条件 无氧条件
33
C、丙酮酸的转化：有氧条件 丙酮酸通过酶促反应转化成乙酰辅酶A。乙酰辅酶A与草酰乙酸 反应转化成柠檬酸。柠檬酸通过一系列转化最后生成草酰乙酸， 接着进行新一轮的转化。这种生物转化的途径称为TCA循环。
NAD＋/NADP＋ NADH/NADPH （氧化型 （还原型 NAD＋/NADP＋ ） NAD＋/NADP＋ ） R——NAD/NADP的其余部分 NADP+（烟酰胺膘嘌呤二核苷酸 ）磷酸 22
3、辅酶Q（又称泛醌）
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2、肝胆 • 污染物质的另一个重要排泄途径，是胆汁排泄。 • 胆汁排泄是指主要由消化管及其他途径吸收的污染 物质，经血液到达肝脏后，与胆汁一起分泌→十二 指肠→小肠→大肠→排出体外的过程。 • 少数是原形物质，多数是原形物质在肝脏经代谢转 化而形成的产物。 • 一般水溶性大、脂溶性小的化合物，胆汁排泄好。 • 有些物质由胆汁排泄，在肠道运行中又重新被吸收， 称为肠肝循环。
（2）呼吸管
• 吸收大气污染物的主要途径。
• 其中的大颗粒部分停留在鼻腔、咽喉等部位，通 过喷嚏、进食、吐痰等排出。 • 细颗粒部分可以进入肺部不易复出，其主要吸收 部位是肺泡。
• 肺泡的膜很薄，数量众多，四周布满壁膜极薄、 结构疏松的毛细血管，因此细颗粒中的可溶性部 分经过肺部毛细血管转运进入血液循环。
第二节 污染物质在机体内的转运
• 污染物质在机体内的运动过程包括吸收、 分布、排泄和生物转化。
一、吸收
（1）消化管：
• 是吸收污染物质最主要的途径。
• 一般通过摄取食物和饮水进入体内。
• 消化管的主要吸收部位在小肠，其次是胃。 • 一般污染物脂溶性越强，浓度越高，被消化道吸收 越快。 • 另外，由于胃酸的分泌，一些弱碱性的有机污染物 在胃中呈极性离子态，水溶性增强，脂溶性变差， 不易被吸收，但是弱酸性的有机污染物在胃中容易 被吸收。
沈国舫院士：加快环境污染与健康研究迫在眉睫 • 中国工程院副院长沈国舫院士在2005年11
月8日由中国工程院主办、中国环境监测总 站承办的“环境污染与健康国际研讨会” 开幕式上指出，环境污染不仅影响到我国 经济社会的可持续发展，也突出的影响到 人民群众的健康和生活质量。加快环境污 染与健康的研究已迫在眉睫。
生物浓缩系数：
环境化学第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性优秀课件
消除
吸收
污染物从机体外，通过各种途径通透体膜进入 血液的过程。 主要途径：消化道、呼吸道、皮肤 ①消化道（食物和水）： 污染物主要通过被动扩散被吸收，主动转运较 少。 主要吸收部位小肠，其次胃。 影响机体对污染物吸收的因素：a、污染物脂 溶性及在小肠内浓度；b、血液流速大小
②呼吸道：吸收大气污染物 肺泡是主要吸收部位 被动扩散、过滤
氧化、还原、水解和结合
4、有毒有机污染物质微生物降解（自学）
四、污染物质的毒性（自学）
不耗能） 被动易化扩散（高到低，蛋白载体） 主动转运（低到高，蛋白载体，耗能 ，能耗来
自膜上三磷酸腺苷酶分解三磷酸腺苷ATP为二 磷酸腺苷ADP和磷酸时所释放的能量） 胞吞和胞饮 物质通过生物膜的方式取决于机体内各组织生 物膜特性和物质的结构、理化性质。
3、污染物在机体内的转运
转运
吸收 分布 排泄 生物转化
二糖：由两个已糖缩合而成，主要有蔗糖、乳糖、 麦芽糖。
多糖：是已糖自身或其与另一单糖的高度缩合产物。 葡萄糖和木糖是最常见缩合单体。
微生物降解糖类基本途径： 多糖水解成单糖
单糖酵解成丙酮酸
丙酮酸的转化
丙酮酸的转化
酶促反应 丙酮酸
酶促反应 乙酰辅酶A
酶促反应 柠檬酸
草酰乙酸
+
有氧氧化条件下
三羧基循环或柠檬酸循环
酶催化作用的特点：催化专一性高
效率高
需要温和的外界条件
酶分类：
按成分
单成分酶（只含蛋白质） 双成分酶（含蛋白质及非蛋白质）
按场所
胞外酶 胞内酶
按催化反应类型： 氧化还原酶，转移酶，水解酶，裂解酶 异构酶，合成酶
2、耗氧有机污染物质的微生物降解 生物降解：有机物通过生物氧化以及其他的生物转化，可 以变成更小更简单的分子。 耗氧有机污染物质是生物残体、排放废水和废弃物中的糖 类、脂肪和蛋白质等较易生物降解的有机物质。 ①糖类微生物降解 糖类分类：单糖、二糖和多糖 单糖中以戌糖、已糖最重要。 主要戌糖：木糖及阿拉伯糖。 主要已糖：葡萄糖、半乳糖、甘露糖及果糖。
第五章生物体内污染物质的运动(共4张PPT)
使其在机体内的浓度随营养级数提高而增大的现象。 生拮物抗富 作集用和：生联物合放作大用属的于毒生性物小累于积其。中各
相生加物作 富用集：和联生合物作放用大的属毒于性生等物于累其积中。各 拮生抗物作 富用集：和联生合物作放用大的属毒于性生小物于累其积中。各
相毒加物作 成用分：单联独合作作用用毒的性毒的性总等和于。其中各
境中浓度的现象。
❖ 生物富集和生物放大属于生物累积。
协同作用：联合作用的毒性大于其中各 毒物成分单独作用毒性的总和。
相加作用：联合作用的毒性等于其中各 毒物成分单独作用毒性的总和。
独立作用：各毒物对机体的侵入途径、 作用部位、作用机理等均不同，因而在 其联合作用中各毒物生物学效应彼此无关、 互不影响。
❖ 生物积累：指生物从周围环境和食物链蓄积某种元 毒生物成 放分大单：独指作在用同毒一性生的物总链和上。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
生现物象富 。集和生物放大属于生物累积。 毒物成分单独作用毒性的总和。
素或难降解物质，使其在机体中的浓度超过周围环 协毒同物作 成用分：单联独合作作用用毒的性毒的性总大和于。其中各
❖ 生物放大：指在同一生物链上的高营养级生物，通 作其用联部 合位作、用作中用各机毒理物等生均物不学同效，应因彼而此在无关、
独相立加作用：各联毒合物作对用机的体毒的性侵等入于途其径中、各 生协物同富 作集用和：生联物合放作大用属的于毒生性物大累于积其。中各
过吞食低营养级生物蓄积某种元素或难降解物质， 毒协物同成 作分用单：独联作合用作毒用性的的毒总性和大。于其中各
拮抗作用：联合作用的毒性小于其中各 毒物成分单独作用毒性的总和。
生物体内污染物质的运动过程及毒性
pH值、氧含量和光照状况等。
一般，重金属元素和许多含氯碳氢化合物、 稠环、杂环有机化合物具有很高的生物浓缩系 数。
生物富集
3、水生生物富集速率 水生生物富集速率方程为：
生物浓缩系数： 生物富集作用 达到平衡时的 BCF
的k速a、率k常e、数k；g分别为水生生物吸收、消除、生长 cw、cf分别为水及生物体内的瞬时物质浓度。
脂溶性物质通过有类脂层屏障的生物膜，由 高浓度侧向低浓度侧的扩散，其扩散速率服从 费克定律：
式中D为扩散系数，决定于通过物质和膜 的性质，A为扩散面积。
物质通过生物膜的方式
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，这一转运为被动易化扩散。
lgBCF＝algKow＋b
二、生物放大
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。生物放大的程度，也用生物浓缩系数表 示。
生物放大的结果，往往是使食物链上高营养级生 物体内这种元素或物质的浓度超过周围环境中的 浓度；
物质以何种方式通过生物膜，主要决定于机 体各组织生物膜的特性和物质的结构、理化性 质。物质的理化性质包括脂溶性、水溶性、解 离度、分子大小等。除大多数营养物质及其代 谢物外，大部分物质一般以被动扩散方式通过 生物膜。
第二节 污染物质在机体内的转运
污染物质在机体内的运动过程包括吸收、分 布、排泄和生物转化。前三者统称为转运。
但生物放大作用并非在所有条件下都能够发生。 有些物质可以沿食物链传递，但不能沿食物链放 大；有些物质既不能沿食物链传递，也不能沿食 物链放大。
5.生物体内污染物质的运动过程及毒性
二、污染物质的生物宫集、放大和积累
1、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表示，即:BCF=Cb/Ce Cb—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。 与三个方面的影响因素有关：不同生物、不同物质、不同的环境条件 下，BCF变化很大，可以是个位到万位级，甚至更高。 不同生物的影响因素有生物种类、大小、性别、器官、生物发育阶段 等。如金枪鱼和海绵对铜的浓缩系数，分别是100和1400。 不同物质的主要影响因素是降解性、脂溶性和水溶性。一般，降解性 小、脂溶性高、水溶性低的物质，生物浓缩系数高。如虹鳟
2、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。可使食物链上高营养级生物 体内这种元素或物质的浓度超过周围环境中的浓度。如1966年有人报 道，美国图尔湖自然保护区内生物群落受到DDT的污染，在位于食物链 顶级，以鱼类为食的水鸟体中DDT浓度，比当地湖水高出约1.0×105～ 1.2×105 倍。在北极地区地衣+北美驯鹿+狼的食物链上，明显存在着 137Cs生物放大现象。
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第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性一、选择题两种毒物死亡率分别是M1和M2，其联合作用的死亡率M＜M1＋M2，这种联合作用属于（）。
A．协同作用B．相加作用C．独立作用D．拮抗作用【答案】D【解析】拮抗作用是指联合作用的毒性小于其中各毒物成分单独作用毒性的总和。
即其中某一毒物成分能促进机体对其他毒物成分的降解加速、排泄加快、吸收减少或产生低毒代谢物等，使混合物毒性降低。
如果用死亡率作为毒性指标，两种毒物单独作用的死亡率分别为M1和M2，则其拮抗作用的死亡率为M＜M1＋M2。
二、填空题1．确定生物富集过程中的BCF值的方法有______、______。
【答案】平衡法；动力学法【解析】生物浓缩系数公式为：BCF＝c b/c e。
式中，BCF为生物浓缩系数；c b为某种元素或难降解物质在机体中的浓度；c e为某种元素或难降解物质在机体周围环境中的浓度。
在控制条件下的实验中，可用平衡方法测定水生生物体内及水中的物质浓度，也可用动力学方法测定k a，k e和k g，然后用BCF＝c f/c w＝k a/（k e＋k g）或BCF＝c f/c w＝k a/k e算得BCF 值。
2．生物转化中的受氢体包括______、______、______三类。
【答案】分子氧；有机底物转化的中间产物；无机含氧化合物【解析】生物转化中，有氧氧化中以分子氧为直接或间接受氢体的氢传递；无氧氧化中有机底物转化中间产物作受氢体的氢传递；无氧氧化中某些无机含氧化合物作受氢体的氢传递。
3．含碳化合物的厌氧分解过程中，在______细菌的作用下，生成______中间产物，然后在______细菌的作用下，生成______。
【答案】产氢菌和产乙酸；乙酸、甲酸、氢气、二氧化碳；产甲烷；甲烷【解析】在无氧氧化条件下糖类、脂肪和蛋白质都可借助产酸菌的作用降解成简单的有机酸、醇等化合物。
如果条件允许，这些有机化合物在产氢菌和产乙酸菌作用下，可被转化为乙酸、甲酸、氢气和二氧化碳，进而经产甲烷菌作用产生甲烷。
环境化学 生物体内污染物质的运动过程及毒性
第五节
污染物质的毒性
四、毒作用的过程 自机体暴露于某一毒物至其出现毒性，一般 要经过以下三个过程： 过程1，毒物被机体吸收进入体液后，经分布、 代谢转化，并有某一程度的排泄。 过程2，毒物或活性代谢产物与其受体进行原 发反应，使受体改性，随后引起生物化学效 应。 过程3，接着引起一系列病理生理的继发反应。 出现在整体条件下可观察到的毒作用的生理 和(或)行为的反应，即致毒症状。
第五节
污染物质的毒性
毒理学把毒物剂量（浓度）与引起 个体生物学的变化，如脑电、心电、血 象、免疫功能、酶活性等的变化称为效 应； 把引起群体的变化，如肿瘤或其他 损害的发生率、死亡率等变化成为反应。
第五节
污染物质的毒性
物剂量关系到毒物毒作用的快慢。根据剂量 大小所引起毒作用快慢的不同，将毒作用分 为急性、慢性和亚急（亚慢）性三种。 急性毒作用一般用半数有效剂量（ED50）或 半数有效浓度（EC50）来表示。ED50 和EC50分 别是毒物引起一群受试生物的半数产生统一 毒作用所需的毒物剂量和毒物浓度。半数有 效剂量或半数有效浓度，若以死亡率作为毒 作用的观察指标，则称为半数致死剂量 （LD50）或半数致死浓度（LC50）。
第二节污染物质在机体内的转运
二、分布 分布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，再反复等过程。 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。主要排泄器官有肾、肝胆、肠、 肺、外分泌腺等，尤以肾和肝胆为主。 四、蓄积 蓄积指机体长期接触某污染物，若吸收 超过排泄及其代谢转化，则会出现该污染物 在体内逐增的现象，称为生物蓄积。
一、物质通过生物膜的方式 物质通过生物膜的方式主要有五大类： 1.膜孔滤过 2.被动扩散 3.被动易化扩散 4.主动转运 5.胞饮和胞吞
2020年(生物科技行业)第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性
（生物科技行业）第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性本章重点：1、污染物的生物富集、放大和积累2、耗氧和有毒有机物的微生物降解3、元素的微生物转化4、微生物对污染物的转化速率5、毒物的毒性、联合作用、致突变、致癌及抑制酶活性等作用第壹节物质通过生物膜的方式壹、生物膜的结构：1、生物膜是由磷脂双分子层和蛋白质镶嵌组成的、厚度为75-100Å的流动变动复杂体。
2、蛋白质的生理功能：载体作用，转运膜内外物质催化作用，如酶能量转换作用3、膜孔：带极性，含水的微小孔道二、物质通过生物膜的方式（共5种）：1、膜孔滤过动力：膜俩侧静水压及渗透压限制条件：直径小于膜孔的水溶性物质2、被动扩散脂溶性物质顺浓度梯度（高低）扩散通过生物膜。
3、被动易化扩散：有些物质可在高浓度侧和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。
该过程受载体及其数量制约，呈现特异性选择4、主动转运：和被动易化扩散相反特征：消耗代谢能量，具有特异性选择5、胞吞和胞饮：物质和膜上特定蛋白质有特殊亲和力，当其和膜接触后，膜的表面张力改变，引起膜外包或内陷进入膜内。
固体胞吞液体胞饮小结：物质以何种方式通过生物膜，主要决定于机体各组织生物膜的特性和物质的结构、理化性质。
（1）理化性质包括物质的脂溶性、水溶性、解离度、分子大小等。
（2）营养物质和代谢物质主要以被动易化扩散和主动转运进入生物膜（3.）大多数物质以被动扩散方式通过生物膜第二节污染物质在机体内的转运吸收转污染物质在机体内分布运的运动过程排泄消生物转化除小结：毒物吸收、分布、排泄、蓄积图解呼吸摄吸出入入收尿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：生物通过非吞食方式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的浓度。
生物浓缩系数BCF=C b/Ce影响BCF的因素：物质性质、生物特性、环境因素富集速率的计算：BCF=Cf/Cw=Ka/Ke说明在壹定条件下生物浓缩系数有壹阈值，此时水生生物富集达到动态平衡。
第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性解答.doc
第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性一、概念1、生物富集 (bio-concentration)，又称生物浓缩，是生物有机体或处于同一营养级上的许多生物种群，从周围环境中蓄积某种元素或难分解化合物，使生物有机体内该物质的浓度超过环境中的浓度的现象。
2、生物浓缩系数：生物富集常用富集系数或浓缩系数即生物体内污染物的平衡浓度与其生存环境中该污染物浓度的比值来表示。
3、生物放大：生物放大指某些在自然界不能降解或难降解的化学物质，在环境中通过食物链的延长和营养级的增加在生物体内逐级富集，浓度越来越大的现象。
4、生物积累（bioaccumulate）：生物在其整个代谢活跃期内都在通过吸收、吸附、吞食等各种过程，从周围环境中蓄积某些元素或难分解的化合物，以致随生物的生长发育，浓缩系数不断增大，这种现象称为生物积累（又称生物学积累），生物积累的程度用浓缩系数表示。
生物积累、生物浓缩和生物放大三个概念，既有联系，又有区别。
生物积累指同一生物个体在其整个代谢活跃期中的不同阶段，机体内来自环境的元素或难分解化合物的浓缩系数不断增加的现象；生物浓缩指生物机体通过对环境中元素或难分解化合物的浓缩，使这种物质在生物体内的浓度超过环境中浓度的现象；生物放大指在同一食物链上，高位营养级生物机体内来自环境的元素或难分解化合物的浓缩系数比低位营养级生物增加的现象。
5、汞的甲基化：汞的甲基化分为生物甲基化和非生物甲基化两种途径。
生物甲基化是指在微生物的存在下，通过甲基钴胺素作用将无机汞转化为甲基汞的过程；非生物甲基化是指在光的作用下，甲基供体(乙酸根、碘甲烷和氨基酸等)将无机汞转化为甲基汞的过程。
甲基汞的毒性比无机汞大，并会在生物体内积累，经食物链的富集而威胁人类健康。
另外，汞的甲基化过程还会引起水质的恶化。
指能导致中毒人员或动物半数死亡6、半致死剂量：又称半数致死剂量，LD50的剂量。
通过呼吸道吸入的半致死剂量单位是毫克•分/升（mg.min/l）；通过口服和皮肤吸收的半致死剂量单位均是毫克/千克（mg/kg）。
第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性
1exp(kg ke)t
cf
kacw ke
1exp(ke
)t
• 生物浓缩系数：
BCF c f k a cw ke kg
BCF c f k a cw ke
二、生物放大
• 生物放大：同一食物链上的高营养级生物， 通过吞食低营养级生物富集某种元素或难 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。
• 2）有些金属离子与含巯基的酶抢劫结合 • 3）某些金属取代金属酶中的不同金属
• 2、致突变作用：基因突变、转换、颠换、插
入和缺少。
• 常见的具有致突变的环境污染物质有：亚
硝酸类、苯并（a）比、甲醛、苯、砷、铅、烷 基汞化合物、甲基对硫磷、敌敌畏、白草枯、黄 曲霉毒素B1等
• 3、致癌作用 • 化学致癌物质 • 化学致癌物质作用机理 • 非遗传毒物致癌物质 • 4、致畸作用
2）芳香酯酶使芳香簇脂水解
3）磷脂酶使磷酸酯水解
4）酰胺酶使酰胺水解
• 4、若干重要结合反应类型 1）葡萄糖醛酸结合 2）硫酸结合 3）谷胱甘肽结合
葡萄糖醛酸结合
硫酸结合
谷胱甘肽结合
六、有毒有机污染物质的微生物降解
• 下面介绍几种有机毒物微生物降解的途径 • 1、烃类
1）正烷烃的降解
九、污染物质的生物转化速率
• 1、酶促反应的速率 1）米氏方程：
2）影响酶促反应速率的因数 （1）pH的影响 （2）温度的影响 （3）抑制剂的影响
• 2、微生物反应的速率 1）微生物反应速率方程：L=L0e-kt 2）影响微生物反应速率的因素 链长规律
链分子规律
取代规律
环境条件：pH、温度、营养物质、溶解 氧、共存物质
第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性.
（4）
（5） （7 （ ） 8）
（9）
（6）
（10） 酶
酶
CH2COOH
（11途径）
(11)三羧酸循环； （12） NO2- ； CO2,H2O （13）硝化。
7.试学作用机理。
8.解释下列名词概念
• 被动扩散：脂溶性物质从高浓度侧向低浓 度侧转移且不需要能量的方式。 • 主动转运：在需要一定的代谢能量下，一 些物质可在低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。 • 肠肝循环：呈高脂溶性的这些物质由胆汁 排泄，在肠道运行中又重新被吸收的现象 成为肠肝循环。
稳态浓度为 : k a CW
ke kaCW kaCW 0.95 [1 exp(ket )] 得：0.95 × ke = 1－ exp(-2.38k e 10-2t) 0.05 = exp(2.38×10-2t) ;两边取ln得：-2.996 = 2.38×10-2 t ,解得：t = 125.88(h) = 5.25(d)。
第五章 生物体内污染物质 的运动过程及毒性
课后习题讲解
1.解：∵A在鱼体内的起始浓度为零，且在水 中的浓度可视为不变，相当于t→∞时， BCF = Cf/Cw = ka/ke ∴ BCF = ka/ke = 18.76/2.38×10-2 =788.2；
k a CW C f [1 exp(k e t )] ke
2.在通常天然水中微生物讲解丙氨酸的过程如下， 在其括号内填写化学式和生物转化途径名称，并说 明这一转化过程将对水质带来什么影响？
O2 CH3CH(NH2)COOH (1) (3)+(2)
(1) CO2 ；(2) CH3COOH (3) NH3； (4) CoASH; 途 (5) H2O(6)CH3COSCoA 径 (7) HOOCCH2COCOOH ； ） (8) H2O ； (9) CoASH ； (10) CH2COOH ； (13 HOCCOOH
第五章 生物圈环境化学
《环境化学》第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性
5. BCF与Kow的关系
复杂过程： 动力学、热力学 但是，将憎水性有机污染物的生物富集看作污染物由水相向 脂肪相的分配，就好像由水相向辛醇相的分配一样： lg BCF = a lg Kow+ b
适用于水生生物，对陆生植物不适用。 适用于非极性憎水性物质，对于极性可电离污染物不适用。
一、吸收 (Absorption)
二、分布 (Distribution)
三、排泄 (Excretion)
四、蓄积 (Accumulation)
5-12
《环境化学》第五章 生物体内污染物质的运+动过程及毒性
一、吸收 (Absorption)
污染物质在机体内的运动过程
吸收、分布、排泄和生物转化； 吸收、分布和排泄称为转运； 排泄与生物转化称为消除。 1. 概念： 污染物质从机体外,通透体膜进入血液的过程。
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。
5-11
《环境化学》第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性
第二节 污染物质在机体内的转运
(5.2 Transport of Pollutants in Body)
一、生物膜的结构 (Structure of Biofilm)
二、物质通过生物膜的方式 (Mode of Material through Biofilm)
5-6
《环境化学》第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性 二、物质通过生物膜的方式 (Mode of Material through Biofilm) 物质通过生物膜的方式根据机制分为以下5类。 以何种方式通过，取决于机体各组织生物膜的特性 和物质的结构、理化性质。
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第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性
1. 在试验水中某鱼体从水中吸收有机污染物质A 的速率常数为18.76h -1,鱼体消除A 的速率常数为
2.38×10-2h -1；设A 在鱼体内起始浓度为零，在水中的浓度可视作不变。
计算A 在该鱼体内的浓缩系数及其浓度达到稳态浓度95%时所需的时间。
（788.2；5.24d ）
解：∵A 在鱼体内的起始浓度为零，且在水中的浓度可视为不变，相当于t →∞时，
BCF = C f /C w = k a /k e
∴ BCF = k a /k e = 18.76/2.38×10-2 = 788.2；
)]exp(1[t k k C k C e e W a f --= 稳态浓度为 e
W a k C k e
W a e e W a k C k t k k C k )]exp(1[95.0--=∴ 得：0.95 = 1－ exp(-2.38×10-2t) 0.05 = exp(-2.38×10-2t)
两边取ln 得：-2.996 = - 2.38×10-2 t ,解得：t = 125.88(h) = 5.25(d)。
2．在通常天然水中微生物降解丙氨酸的过程如下，在其括号内填写有关的化学式和生物转化途径名称，并说明这一转化过程将对水质带来什么影响。
解：有关的化学式和生物转化途径如下：
(1)CO 2；(2)CH 3COOH ；(3)NH 3；(4)CoASH ；(5)H 2O ；(6)CH 3COCoASH ；
(7)CH 3COCOOH ；(8)H 2O ；(9)CoASH ；(10)(CH 2COOH)2C(OH)COOH ；(11)三羧酸循环；(12)NO 2-；(13)硝化。
该过程将氮由不能被植物吸收利用的有机态转化为无机氮，利于植物利用；且此过程是耗氧过程，可能引起水体富营养化，使水质变差。
3．比较下列各对化合物中微生物降解的快慢，指出所依据的定性判别规律。
（1
（2）CH3 (CH2)5CH3 CH3CH2CH3
（3
答：（1）硝基苯降解要慢于苯酚，根据取代规律，在芳香族化合物中羟基取代基加快其降解，硝基取代基使其降解减缓。
（2）庚烷的降解要快于丙烷，根据链长规律，在一定范围内，碳链越长，降解越快。
（3）前者降解要快于后者，根据链分支规律，在烷基苯磺酸盐中，分支程度越大，降解越慢。
7．试说明化学物质致突变、致癌和抑制酶活性的生物化学作用机理。
（1）致突变作用机理：致突变性是指生物体中细胞的遗传性质在受到外源性化学毒物低剂量的影响和损伤时，以不连续的跳跃形式发生了突然的变异。
致突变作用发生在一般体细胞时，则不具有遗传性质，而是使细胞发生不正常的分裂和增生，其结果表现为癌的形成。
致突变作用如影响生殖细胞而使之产生突变时，就有可能产生遗传特性的改变而影响下一代，即将这种变化传递给子细胞，使之具有新的遗传特性。
（2）致癌机理：致癌是体细胞不受控制的生长。
其机理一般分两个阶段：第一是引发阶段，即致癌物与DNA反应，引起基因突变，导致遗传密码改变。
第二是促长阶段，主要是突变细胞改变了遗传信息的表达，增殖成为肿瘤，其中恶性肿瘤还会向机体其他部位扩展。
（3）抑制酶活性作用机理：有些有机化合物与酶的共价结合，这种结合往往是通过酶活性内羟基来进行的；有些重金属离子与含硫基的酶强烈结合；某些金属取代金属酶中的不同金属。
8．解释下列名词的概念。
（1）被动扩散；（2）主动转运；（3）肠肝循环；（4）血脑屏障；（5）半数有效
剂量（浓度）；（6）阈剂量（浓度）；（7）助致癌物；（8）促癌物；（9）酶的可逆和不可逆抑制剂
答：（1）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。
（2）主动转运：在需要消耗一定代谢能量下，一些物质可在低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。
（3）肠肝循环：有些物质由胆汁排泄，在肠道运行中又重新被吸收，该现象叫肠肝循环。
（4）血脑屏障：脑毛细血管阻止某些物质（多半是有害的）进入脑循环血的结构。
（5）半数有效剂量（浓度）：毒物引起受试生物的半数产生同一毒作用所需的毒物剂量（浓度）。
（6）阈剂量（浓度）：在长期暴露毒物下，会引起机体受损害的最低剂量（浓度）。
（7）助致癌物：可加速细胞癌变和已癌变细胞增殖成瘤块的物质。
（8）促癌物：可使已经癌变细胞不断增殖而形成瘤块。
（9）酶的可逆和不可逆抑制剂：抑制剂就是能减小或消除酶活性，而使酶的反应速率变慢或停止的物质。
其中，以比较牢固的共价键同酶结合，不能用渗析、超滤等物理方法来恢复酶活性的抑制剂，称为不可逆抑制剂；另一部分抑制剂是同酶的结合处于可逆平衡状态，可用渗析法除去而恢复酶活性的物质，称为可逆抑制剂。
9．在水体底泥中有下图所示反应发生，填写图中和有关分解反应中所缺的化学式或辅酶简式。
图中的转化对汞的毒性有何影响。
答：（1）Hg；（2）HgCl2；（3）CH4；（4）NADH；（5）NAD+；（6）HCl；（7）NADH + H+；（8）CH4；（9）HCl；（10）NADH + H+；（11）HCl；（12）CH4；（13）C2H6；（14）Hg
可溶性无机汞在生物体内一般容易排泄，而烷基汞具有高脂溶性，且在生物体内分解速度缓慢，因而其毒性比可溶性无机汞化合物大10到100倍。
图中所示的氯化甲基汞变成金属汞的转化过程，是微生物以还原作用转化汞
的主要途径，是降低毒性的过程。