外源化学物在体内的生物转运与转化课时
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生物膜包括细胞膜和细胞器膜。
生物膜的结构与功能：
外源化学物穿越生物膜方式表
转运对象
转运条件
转运特点
简单扩散
脂溶性化学毒物
① 高浓度到低浓度； ①大多数化学毒物的转
② 具有脂溶性。
运方式；②不需载体， 不耗能量
被
滤过
小于白蛋白（相对分子 生物膜上存在较大
量60 000）的分子
孔径（约4nm）
穿越特殊部位（毛细血 管、肾小球）
主要方式：被动转运。（一般脂溶性化合物比水 溶性化合物重吸收多，而随尿液排泄的少）。
影响因素：尿液的酸碱度。（尿液pH较低时，有 利于碱性化合物的排出；反之，酸性化合物易于 排出）。
3. 肾小管和集合管的主动分泌
肾小管和集合管还可通过主动转运方 式将管壁细胞中的代谢物和血液中的 某些物质排入肾小管管腔中。
物、阴离子、核苷、金 度转运；
②载体对毒物具有选择性；
转
属、小肽等
②需要载体； ③转运量有一定极限、存在竞 争性抑制
运
膜
入胞
动 转 运 胞吐
颗粒物、大分子物质 某些大分子物质
进入细胞 转出细胞
第二节 吸收
吸收：外源化学物从接触部位的生物 膜转运至血循环的过程，主要的接触 部位有消化道黏膜、皮肤和肺泡。
Ⅱ相反应
葡萄糖醛酸化 硫酸化 乙酰化 甲基化 谷胱甘肽结合
氨基酸结合
➢水溶性显著增强。
生物转化的结果之二：
二、经肝随胆汁排泄
经胃肠吸收的外源化学物先通过门静脉流 经肝脏再进入全身血液循环。外源化学物 在肝脏经转化形成的一小部分代谢产物可 被肝细胞直接排入胆汁，再进入小肠随粪 便排出体外。
随胆汁进入小肠的化学物：一部分随粪便 排出；另一部分进入“肠肝循环”。
肠肝循环的意义:
生理学意义：可使一些机体需要的化合物 重新被利用。例如，各种胆汁酸（约95%） 的重吸收利用。
毒理学意义：毒物的重吸收使其在体内的 停留时间延长，排泄减慢，毒性作用增强。
从Hale Waihona Puke Baidu细胞排入胆汁的方式：主动转运。
研究表明：肝脏至少有三个主动转运系统， 分别将有机酸类、胆红素、有机碱类及中性 有机化合物由肝细胞排入胆汁。此外，可能 还有一个主动转运系统负责金属的排泄。
门静脉
S S
全身各组织器官
② 扩散通过表皮较深层（颗粒层、棘 层、生发层）和真皮，然后通过真皮 内小血管和毛细淋巴管进入体循环。
影响因素：脂-水分配系数、分子量大 小、皮肤完整性、皮肤湿度等。
四、其他途径：
静脉注射； 腹腔注射； 皮下注射; 肌肉注射。
第三节 分布
外源化学物随血液和淋巴液分散到全 身各组织的过程称为分布。
二、机体的屏障作用
1. 血-脑屏障机制：① 脑组织中的毛细血
管内皮细胞间相互连接很紧密，几无间隙； ② 毛细管周围被星形胶质细胞突紧密包绕； ③脑间质液中蛋白质浓度很低；④脑毛细 血管内皮细胞含有ATP-依赖性转运蛋白。
2. 胎盘屏障： ①母体与胚胎的组织成分存在差别； ②胎盘自身的结构。 3. 其他胎盘：血-眼屏障，血-睾屏障等。
1. 肾小球滤过：
滤过对象：血浆中的部分水和较小分 子量的物质，将形成原尿。
分子量过大或与蛋白质结合的外源化 学物须经过进一步代谢或经其他途径 清除。
2. 肾小管和集合管的重吸收
原尿流经肾小管和集合管时，其中绝大部分水和 某些有用物质将被重吸收到血液中。
主要部位：近曲小管。（因此，近曲小管也成为 许多重吸收毒物的毒性作用部位）。
外源化学物在体内的生物转 运与转化课时
外源化学物与机体的相互作用：
生物转运
吸收（absorption) 分布（distribution) 代谢（metabolism) 排泄（excretion)
生物转化
第一节 生物转运
外源化学物的生物转运实质上是穿过 一系列生物膜构成的屏障的过程。
第四节 排泄
排泄是化学毒物及其代谢产物向机体 外转运的过程。
主要途径：经肾脏随尿排出；经肝、 胆通过肠道随粪便排出。
其他途径：随分泌液（汗液、乳汁和 唾液）或经呼吸道排出。
一、经肾脏排泄：
肾脏是外源化学物及其代谢产物排泄 的主要器官。肾单位是肾脏产生尿液 的基本功能单位。
经肾脏排泄包括肾小球的滤过、肾小 管和集合管的重吸收和主动分泌三个 步骤。
外源化学物在从接触部位转运到体循 环的过程中已开始被消除，此即在胃 肠道黏膜、肝和肺的“首过效应”。
一、经消化道吸收：
主要部位：小肠； 吸收方式：简单扩散、水溶扩散、载体中
介、入胞或胞饮等； 影响因素：①外源化学物的脂溶性、pKa和
胃肠道内的pH; ②胃肠道中的消化酶或菌 群的作用；③胃肠道的内容物量；④胃排 空时间和肠蠕动速度。
动
转
分子量小于100、不带
运 水溶扩散 电荷的水溶性分子，以 及一些气体分子
高浓度到低浓度
穿越普通膜孔 （约0.4nm）
易化扩散
一些水溶性分子，分子 量大于100。
① 高浓度到低浓度； ② 需要载体
不耗能量
外源化学物穿越生物膜方式表
转运对象
转运条件
转运特点
主
动
药物、酸、碱、中性化合 ①可以逆浓度梯 ①消耗能量；
肝脏
S S
小肠
S
S
S
S
大肠
肠肝循环图
三、其他排泄途径：
化学毒物经乳汁排泄具有特殊意义， 因为有些化学毒物可经母乳转运给婴 儿，也可经牛乳转运至人。
第三章 化学毒物的生物转化
第一节 生物转化概述
一、生物转化的组成与结果
Ⅰ相反应
Ⅱ相反应
外源化学物
初级产物
次级产物
氧化
Ⅰ相反应
还原
水解
➢ 暴露或增加极性功能基团； ➢ 水溶性少量增加。
器官或组织的血流灌注速率和对外源 化学物的亲和力是影响分布的最关键 因素。
一、贮存库及其意义
外源化学物在某些器官组织蓄积而浓 度较高，但未对这些器官组织产生明 显的毒作用，称为贮存库。
意义：① 减少到达靶器官的量，避免 急性中毒；② 缓释游离型化学毒物， 具有潜在危害。
贮存库的类型：
① 血浆蛋白； ② 肝和肾； ③ 脂肪组织； ④ 骨骼组织。
二、经呼吸道吸收：
主要部位：肺泡； 气态物质：水溶性，血-气分配系数。 气溶胶：颗粒的大小和化学物质的溶
解性。
可溶性气体 不溶性气体
鼻咽区 （>5μm）
气管 支气管 小支气管 （2~5μm）
肺泡区 （<1μm）
经呼吸道吸收示意图
颗粒物
三、经皮肤吸收:
主要部位：表皮。 吸收阶段：① 扩散通过表皮角质层；
生物膜的结构与功能：
外源化学物穿越生物膜方式表
转运对象
转运条件
转运特点
简单扩散
脂溶性化学毒物
① 高浓度到低浓度； ①大多数化学毒物的转
② 具有脂溶性。
运方式；②不需载体， 不耗能量
被
滤过
小于白蛋白（相对分子 生物膜上存在较大
量60 000）的分子
孔径（约4nm）
穿越特殊部位（毛细血 管、肾小球）
主要方式：被动转运。（一般脂溶性化合物比水 溶性化合物重吸收多，而随尿液排泄的少）。
影响因素：尿液的酸碱度。（尿液pH较低时，有 利于碱性化合物的排出；反之，酸性化合物易于 排出）。
3. 肾小管和集合管的主动分泌
肾小管和集合管还可通过主动转运方 式将管壁细胞中的代谢物和血液中的 某些物质排入肾小管管腔中。
物、阴离子、核苷、金 度转运；
②载体对毒物具有选择性；
转
属、小肽等
②需要载体； ③转运量有一定极限、存在竞 争性抑制
运
膜
入胞
动 转 运 胞吐
颗粒物、大分子物质 某些大分子物质
进入细胞 转出细胞
第二节 吸收
吸收：外源化学物从接触部位的生物 膜转运至血循环的过程，主要的接触 部位有消化道黏膜、皮肤和肺泡。
Ⅱ相反应
葡萄糖醛酸化 硫酸化 乙酰化 甲基化 谷胱甘肽结合
氨基酸结合
➢水溶性显著增强。
生物转化的结果之二：
二、经肝随胆汁排泄
经胃肠吸收的外源化学物先通过门静脉流 经肝脏再进入全身血液循环。外源化学物 在肝脏经转化形成的一小部分代谢产物可 被肝细胞直接排入胆汁，再进入小肠随粪 便排出体外。
随胆汁进入小肠的化学物：一部分随粪便 排出；另一部分进入“肠肝循环”。
肠肝循环的意义:
生理学意义：可使一些机体需要的化合物 重新被利用。例如，各种胆汁酸（约95%） 的重吸收利用。
毒理学意义：毒物的重吸收使其在体内的 停留时间延长，排泄减慢，毒性作用增强。
从Hale Waihona Puke Baidu细胞排入胆汁的方式：主动转运。
研究表明：肝脏至少有三个主动转运系统， 分别将有机酸类、胆红素、有机碱类及中性 有机化合物由肝细胞排入胆汁。此外，可能 还有一个主动转运系统负责金属的排泄。
门静脉
S S
全身各组织器官
② 扩散通过表皮较深层（颗粒层、棘 层、生发层）和真皮，然后通过真皮 内小血管和毛细淋巴管进入体循环。
影响因素：脂-水分配系数、分子量大 小、皮肤完整性、皮肤湿度等。
四、其他途径：
静脉注射； 腹腔注射； 皮下注射; 肌肉注射。
第三节 分布
外源化学物随血液和淋巴液分散到全 身各组织的过程称为分布。
二、机体的屏障作用
1. 血-脑屏障机制：① 脑组织中的毛细血
管内皮细胞间相互连接很紧密，几无间隙； ② 毛细管周围被星形胶质细胞突紧密包绕； ③脑间质液中蛋白质浓度很低；④脑毛细 血管内皮细胞含有ATP-依赖性转运蛋白。
2. 胎盘屏障： ①母体与胚胎的组织成分存在差别； ②胎盘自身的结构。 3. 其他胎盘：血-眼屏障，血-睾屏障等。
1. 肾小球滤过：
滤过对象：血浆中的部分水和较小分 子量的物质，将形成原尿。
分子量过大或与蛋白质结合的外源化 学物须经过进一步代谢或经其他途径 清除。
2. 肾小管和集合管的重吸收
原尿流经肾小管和集合管时，其中绝大部分水和 某些有用物质将被重吸收到血液中。
主要部位：近曲小管。（因此，近曲小管也成为 许多重吸收毒物的毒性作用部位）。
外源化学物在体内的生物转 运与转化课时
外源化学物与机体的相互作用：
生物转运
吸收（absorption) 分布（distribution) 代谢（metabolism) 排泄（excretion)
生物转化
第一节 生物转运
外源化学物的生物转运实质上是穿过 一系列生物膜构成的屏障的过程。
第四节 排泄
排泄是化学毒物及其代谢产物向机体 外转运的过程。
主要途径：经肾脏随尿排出；经肝、 胆通过肠道随粪便排出。
其他途径：随分泌液（汗液、乳汁和 唾液）或经呼吸道排出。
一、经肾脏排泄：
肾脏是外源化学物及其代谢产物排泄 的主要器官。肾单位是肾脏产生尿液 的基本功能单位。
经肾脏排泄包括肾小球的滤过、肾小 管和集合管的重吸收和主动分泌三个 步骤。
外源化学物在从接触部位转运到体循 环的过程中已开始被消除，此即在胃 肠道黏膜、肝和肺的“首过效应”。
一、经消化道吸收：
主要部位：小肠； 吸收方式：简单扩散、水溶扩散、载体中
介、入胞或胞饮等； 影响因素：①外源化学物的脂溶性、pKa和
胃肠道内的pH; ②胃肠道中的消化酶或菌 群的作用；③胃肠道的内容物量；④胃排 空时间和肠蠕动速度。
动
转
分子量小于100、不带
运 水溶扩散 电荷的水溶性分子，以 及一些气体分子
高浓度到低浓度
穿越普通膜孔 （约0.4nm）
易化扩散
一些水溶性分子，分子 量大于100。
① 高浓度到低浓度； ② 需要载体
不耗能量
外源化学物穿越生物膜方式表
转运对象
转运条件
转运特点
主
动
药物、酸、碱、中性化合 ①可以逆浓度梯 ①消耗能量；
肝脏
S S
小肠
S
S
S
S
大肠
肠肝循环图
三、其他排泄途径：
化学毒物经乳汁排泄具有特殊意义， 因为有些化学毒物可经母乳转运给婴 儿，也可经牛乳转运至人。
第三章 化学毒物的生物转化
第一节 生物转化概述
一、生物转化的组成与结果
Ⅰ相反应
Ⅱ相反应
外源化学物
初级产物
次级产物
氧化
Ⅰ相反应
还原
水解
➢ 暴露或增加极性功能基团； ➢ 水溶性少量增加。
器官或组织的血流灌注速率和对外源 化学物的亲和力是影响分布的最关键 因素。
一、贮存库及其意义
外源化学物在某些器官组织蓄积而浓 度较高，但未对这些器官组织产生明 显的毒作用，称为贮存库。
意义：① 减少到达靶器官的量，避免 急性中毒；② 缓释游离型化学毒物， 具有潜在危害。
贮存库的类型：
① 血浆蛋白； ② 肝和肾； ③ 脂肪组织； ④ 骨骼组织。
二、经呼吸道吸收：
主要部位：肺泡； 气态物质：水溶性，血-气分配系数。 气溶胶：颗粒的大小和化学物质的溶
解性。
可溶性气体 不溶性气体
鼻咽区 （>5μm）
气管 支气管 小支气管 （2~5μm）
肺泡区 （<1μm）
经呼吸道吸收示意图
颗粒物
三、经皮肤吸收:
主要部位：表皮。 吸收阶段：① 扩散通过表皮角质层；