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1、第五章 生物体体内污染染物质的的运动过过程及毒毒性本章重点点：1、 污染物的的生物富富集、放放大和积积累2、 耗氧和有有毒有机机物的微微生物降降解3、 元素的微微生物转转化4、 微生物对对污染物物的转化化速率5、 毒物的毒毒性、联联合作用用、致突突变、致致癌及抑抑制酶活活性等作作用第一节 物质通通过生物物膜的方方式一、生物物膜的结结构：1、生物物膜是由由磷脂双双分子层层和蛋白白质镶嵌嵌组成的的、厚度度为755-1000的流动动变动复复杂体。2、蛋白白质的生生理功能能： 载载体作用用，转运运膜内外外物质 催催化作用用，如酶酶 能能量转换换作用3、膜孔孔：带极极性，含含水的微微小孔道道二、物质质通
2、过生生物膜的的方式（共共5种）：1、膜孔孔滤过 动力力：膜两两侧静水水压及渗渗透压限制条件件：直径径小于膜膜孔的水水溶性物物质2、被动动扩散 脂脂溶性物物质顺浓浓度梯度度（高 低低）扩散散通过生生物膜。3、被动动易化扩扩散：有有些物质质可在高高浓度侧侧与膜上上特异性性蛋白质质载体结结合，通通过生物物膜，至至低浓度度侧解离离出原物物质。该过程受受载体及及其数量量制约，呈呈现特异异性选择择4、主动动转运：与被动动易化扩扩散相反反特征：消消耗代谢谢能量，具具有特异异性选择择5、胞吞吞和胞饮饮：物质质与膜上上特定蛋蛋白质有有特殊亲亲和力，当当其与膜膜接触后后，膜的的表面张张力改变变，引起起膜外包包或内
3、陷陷进入膜膜内。固体 胞吞吞 液体体 胞饮小结：物物质以何何种方式式通过生生物膜，主主要决定定于机体体各组织织生物膜膜的特性性和物质质的结构构、理化化性质。（1）理理化性质质包括物物质的脂脂溶性、水水溶性、解解离度、分分子大小小等。（2）营营养物质质和代谢谢物质主主要以被被动易化化扩散和和主动转转运进入入生物膜膜（3.）大大多数物物质以被被动扩散散方式通通过生物物膜第二节 污染物物质在机机体内的的转运 吸吸收 转污染物质质在机体体内 分布布 运运的运动过过程 排泄泄 消消生物转化化 除小结：毒毒物吸收收、分布布、排泄泄、蓄积积图解 呼 吸 摄 吸吸皮肤胃和肠道肺和肺泡 出 入 入 收收肝胆汁血
4、液和淋巴系统骨 脂肪毒物储存肾和膀胱 尿第三节 污染物物质的生生物富集集、放大大和积累累一、 生物富集集生物富集集：生物物通过非非吞食方方式从周周围环境境蓄积某某种元素素或难降降解的物物质，使使其在机机体内浓浓度超过过周围环环境中的的浓度。生物浓缩缩系数 BBCF= Cbb/Cee影响BCCF的因因素：物物质性质质、生物物特性、环环境因素素富集速率率的计算算： BCCF = Cff/Cww=Kaa/Kee说明在一一定条件件下生物物浓缩系系数有一一阈值，此此时水生生生物富富集达到到动态平平衡。二、生物物放大生物放大大：在同同一食物物链上的的高营养养级生物物，通过过吞食低低营养级级生物蓄蓄积某种种
5、元素或或难降解解物质，使使其在机机体内的的浓度随随营养级级数提高高而增大大。生物放大大并不是是在所有有条件下下都能发发生。三、生物物积累生物积累累：生物物从周围围环境蓄蓄积某种种元素或或难降解解的物质质，使其其在机体体内浓度度超过周周围环境境中的浓浓度。注注意与生生物富集集的区别别多了了食物链链这一获获取污染染物的渠渠道表达：BBCF积累速率率： CCi = Cwwi + Ci 即：积积累浓度度 = 水中摄摄取浓度度 + 食物链链传递的的浓度反映的是是在生物物积累达达到平衡衡时，生生物富集集和生物物放大在在生物积积累达到到平衡时时的贡献献大小。第四节 污染物物质的生生物转化化污染物质质在环境境
6、中的三三大转化化途径：化学转转化、光光化学转转化、生生物转化化生物转化化（或代代谢）：物质在在生物作作用下经经受的化化学变化化。一、生物物转化中中的酶1、酶：是一类由由细胞制制造和分分泌的、以以蛋白质质为主要要成分的的、具有有催化活活性的生生物催化化剂。底物（或或基质）：在酶催催化下发发生转化化的物质质。酶促反应应：底物物所发生生的转化化。2、酶催催化的特特点：专专一性高高 效率高高 外界条条件温和和3、酶的的分类根据催化化作用的的场所：胞外酶酶和胞内内酶氧化还原原酶转移酶根据催化化反应类类型 水解解酶裂解酶异构酶合成酶根据成分分：单成成分酶和和双成分分酶二、若干干种重要要辅酶1、FMMN和F
7、FAD 黄素单单核苷酸酸和黄素素腺嘌呤呤二核苷苷酸2、NAAD+和NAADP+ 辅酶II和辅酶酶3、辅酶酶Q（泛泛醌）：简写CCoQ4、细胞胞色素酶酶系的辅辅酶5、辅酶酶A：简简写CooASHH， 三、生物物氧化中中的氢传传递过程程生物氧化化主要是是去氢氧氧化1、有氧氧氧化中中以分子子氧为直直接受氢氢体的递递氢过程程2、有氧氧氧化中中分子氧氧为间接接受氢体体的递氢氢过程3、无氧氧氧化中中有机底底物转化化中间产产物作氢氢受体的的递氢过过程4、无氧氧氧化中中某些无无机含氧氧化合物物作受氢氢体的递递氢过程程四、耗氧氧有机污污染物质质的微生生物降解解生物降解解：有机机物质通通过生物物氧化及及其他的的生
8、物转转化，变变成更小小更简单单的分子子。如果果有机物物质降解解成二氧氧化碳、水水等简单单无机化化合物，为为彻底降降解；否否则，为为不彻底底降解。耗氧有机机污染物物：是生生物残体体、排放放废水和和废弃物物中的糖糖类、脂脂肪和蛋蛋白质等等较易生生物降解解的有机机物质。1、糖类类的微生生物降解解降解过程程： TTCA循循环，生生成二氧氧化碳和和水 （有有氧）多糖 单糖 丙酮酮酸 有有机酸、二二氧化碳碳、醇 （无氧氧）2、脂肪肪的微生生物降解解 （11）脂肪肪水解成成脂肪酸酸和甘油油 （22）甘油油转化成成丙酮酸酸 （33）脂肪肪酸的转转化： 有氧氧条件下下，经-氧化化，最后后进入TTCA循循环无氧条
9、件件下，转转化成为为有机酸酸、醇、二二氧化碳碳3、蛋白白质的微微生物降降解蛋白质 氨基酸酸 脂肪酸酸4、甲烷烷发酵五、有毒毒有机污污染物生生物转化化类型1、氧化化反应 （11）混合合功能氧氧化酶加加氧氧化化C=C 环氧化化C羟基化化氧脱烃硫脱烃、硫硫氧化及及脱硫N脱烃、氮氮氧化及及脱氮 （2）脱脱氢酶脱脱氢氧化化醇氧化成成醛醇氧化成成酮醛氧化成成羧酸 （3）氧氧化酶氧氧化 2、还原原反应 （11）可逆逆脱氢酶酶加氢还还原（2）硝硝基还原原酶还原原（3）偶偶氮还原原酶还原原（4）还还原脱氯氯酶还原原3、水解解反应 （11）羧酸酸酯酶使使脂肪族族酯水解解（2）芳芳香酯酶酶使芳香香族酯水水解（3）磷
10、磷酯酶使使磷酸酯酯水解 4、若干干重要结结合反应应类型六、有毒毒有机污污染物质质的微生生物降解解1、烃类类以有氧氧氧化占绝绝对优势势（1）正正烷烃C原子数数1：主要是是末端氧氧化（即即羟基化化），次次末端和和双端氧氧化是次次要的。正烷烃 醇 醛醛 脂脂肪酸 TCAA COO2 + H2O甲烷：CCH4CH3OH HCHHO HCOOOH COO2 + H2O（2）稀稀烃a 饱和和末端氧氧化，经经与正烷烷烃（CC1）相相同途径径，形成成不饱和和脂肪酸酸b 不饱饱和端 双键键环氧化化，开环环 二醇 脂脂肪酸（3）苯苯及其衍衍生物第一步：双醇中中间产物物儿茶酚酚第二步：形成有有机酸第三步：进入TTC
11、A 循环形形成二氧氧化碳和和水。小结：烃类降解解的难易易顺序（从从易到难难）a 稀烃烃 烷烃 芳芳烃 多环环芳烃 脂脂环烃b 正构构烷烃 异异构烷烃烃c 直链链烷烃 支支链烷烃烃d 烷基基苯 多环环化合物物 苯2、农药药（1）除除草剂：苯氧乙乙酸类 以 2，44-D 乙脂为为例 （2）杀杀虫剂 对硫硫磷DDT七、氮及及硫的微微生物转转化、氮的的微生物物转化氮的主要要形态：（1）分子子氮 （2）有机机氮化合合物（3）铵铵盐、硝硝酸盐等等无机氮氮化合物物相互转化化作用种种类：同化：绿绿色植物物和微生生物吸收收硝态氮氮和铵态态氮，组组成机体体中蛋白白质、核核酸等含含氮有机机物质的的过程。氨化：生生物
12、残体体中的有有机氮化化合物，经经微生物物分解成成氨态氮氮的过程程。硝化：氨氨在有氧氧条件下下通过微微生物作作用,氧化成成硝酸盐盐的过程程。反硝化：硝酸盐盐在通气气不良条条件下，通通过微生生物作用用而还原原的过程程。固氮：通通过微生生物的作作用把分分子氮转转化为氨氨的过程程。、硫的的微生物物转化硫在环境境中的形形态：单单质硫、无无机硫、有有机硫（）有有机硫的的微生物物降解（）硫硫化：硫硫化氢、单单质硫等等在微生生物作用用下氧化化生成硫硫酸。（）反反硫化：硫酸盐盐、亚硫硫酸盐等等在微生生物作用用下还原原生成硫硫化氢。八、重金金属元素素的微生生物转化化、Hgg（1）在在环境中中的形态态：金属属汞、无
13、无机汞化化合物、有有机汞化化合物（2）毒毒性：有有机汞 金金属汞 无无机汞（3）汞汞的生物物甲基化化：在好好氧或厌厌氧条件件下,水水体底质质中某些些微生物物能使二二价无机机汞盐转转变为甲甲基汞和和二甲基基汞的过过程。涉及的辅辅酶: 甲基钴钴氨素(甲基维维生素BB12)甲基化途途径的图图解（4）还还原作用用 (生生物去甲甲基化)2、Ass （11）存在在形态：无机砷砷、有机机砷（2）毒毒性：As2OO3CCH3AsOO(OHH)2 (CCH3)2AsOO(OHH)(CH33)AssO (CHH3)3As+CH2COOO-（高毒） （毒毒） （毒毒） （无无毒） （无无毒） （33）砷的的微生物物
14、甲基化化 （44）去甲甲基作用用 （55）三价价与五价价之间的的转化九、污染染物质的的生物转转化速率率1、酶促促反应的的速率（1）米米氏方程程：v=vmaaxSS/(Km+S)（2）影影响酶促促反应速速率的因因素pH 最最适pHH：酶反反应速率率最大时时的pHH值。温度 最适适温度抑制剂：可逆抑抑制剂和和不可逆逆抑制剂剂2、微生生物反应应的速率率（1）微微生物反反应的速速率方程程：-ddc/ddt=kkcnc污染染物质浓浓度 k微生物物反应速速率常数数 n反反应级数数通常，11 n 0（2）影影响反映映速率的的因素 链长规规律化学结构构 链链分支规规律 取代规规律微生物体体内的酶酶共代谢环境条
15、件件温度酸度养分溶解氧第五节 污染染物质的的毒性一、毒物物1、毒物物：是进进入生物物机体后后使体液液和组织织发生生生物化学学的变化化，干扰扰或破坏坏机体的的正常生生理功能能，并引引起暂时时性或持持久性的的病理损损害，甚甚至危及及生命的的物质。2、毒物物的相对对性：毒毒物与非非毒物之之间并不不存在绝绝对的界界限。3、毒物物的分类类二、毒物物的毒性性1、影响响毒性的的因素2、毒物物的剂量量毒作用的的分类：急性、亚亚急（或或亚慢）、慢慢性半数有效效剂量（ED500，meddiann efffecctivve ddosee） 毒物物引起一一群受试试生物的的半数半数有效效浓度（EC500，meddian
16、n efffecctivve cconccenttrattionn） 产生同同一毒作作用所需需的剂量量和浓度度半数致死死剂量（LD500，meddiann leethaal ddosee） 以以死亡率率作为半数致死死浓度（ LCC50，meddiann leethaal cconccenttrattionn） 观观察指标标阈剂量（浓浓度）：是指在在长期暴暴露毒物物下，会会引起机机体受损损害的最最低剂量量（浓度度）。最高允许许剂量（浓浓度）：是指长长期暴露露在毒物物下，不不引起机机体受损损害的最最高剂量量（浓度度）。三、毒物物的联合合作用 两种种或两种种以上的的毒物，同同时作用用于机体体所产生生
17、的综合合毒性称称为毒物物的联合合作用。协同作用用 M M1+M2相加作用用 M=MM1+M2独立作用用 M=MM1+M2(1-M1)拮抗作用用 M M11+M2四、毒作作用的过过程1、吸收收 分布布 代代谢转化化 排泄泄2、原发发反应，使使受体改改性，引引起生化化效应3、病理理生理的的继发反反应，出出现致毒毒症状五、毒作作用的生生物化学学机制1、酶活活性的抑抑制有机化合合物与酶酶共价结结合重金属离离子与含含巯基的的酶结合合某些金属属取代金金属酶中中的不同同金属2、致突突变作用用致突变作作用是指指生物细细胞内DDNA改改变，引引起的遗遗传特性性突变的的作用。基因突变变：碱基基对的转转换、颠颠换、插插入与缺缺失染色体突突变3、致癌癌作用致癌是体体细胞不不受控制制的生长长。 （11）化学学致癌物物的分类类方法 （22）致癌癌机制： 引引发阶段段促长阶段段4、致畸畸作用人或动物物在胚胎胎发育过过程中由由于各种种原因所所形成的的形态结结构异常常，称为为先天性性畸形或或畸胎。遗传因素素、物理理因素、化化学因素素、生物物因素，母母体营养养缺乏或或内分泌泌障碍等等都可引引起先天天性畸形形，并称称为致畸畸作用。