第五章--环境生物化学和化学毒理学.pptVIP

第五章 环境生物化学和化学毒理学 第一节 物质通过生物膜的方式 一、生物膜的结构 生物膜主要是由磷脂双分子层和蛋白质镶嵌组成的、厚度为75—100A的流动变动复杂体。 在生物膜中还间以带极性、常含有水的微小孔道，称为膜孔。 二、物质通过生物膜的方式 1．膜孔滤过 直径小于膜孔的水溶性物质，可借助膜两侧静水压及渗透压经膜孔滤过。 2．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，扩散速率服从费克定律。 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。 4．主动转运 在需消耗一定的代谢能量下，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。 5．胞吞和胞饮 少数物质与膜上某种蛋白质有特殊亲和力，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。 第二节 污染物质在机体内的转运 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。 吸收途径主要是机体的消化管、呼吸道和皮肤。 二、分布 分布是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；以及再反复等过程。 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。 排泄器官有肾、肝胆、肠、肺、外分泌腺等，而以肾和肝胆为主。 四、蓄积 物质在体内逐增的现象，称为生物蓄积。 蓄积量是吸收、分布、代谢转化和排泄各量的代数和。 蓄积时，污染物质的体内分布，常表现为相对集中的方式，主要集中在机体的某些部位。 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（BCF）来表示。 从动力学观点来看，水生生物对水中难降解物质的富集速率，是生物对其吸收速率、消除速率及 由生物机体质量增长引起的物质稀释速率的代数和。 如果富集过程中生物质量增长不明显，则kg可忽略不计， 水生生物浓缩系数(cf/cw)随时间延续而增大，先期增大比后期迅速，当t→∞时，生物浓缩系数依次为： 二、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。 三、生物积累 生物积累，是生物从周围环境(水、土壤、大气)和食物链蓄积某种元素或难降解物质，使其在机体中的浓度超过周围环境中浓度的现象。 生物积累也用生物浓缩系数表示。 第四节 污染物质的生物转化 绝大多数的生物转化是在机体的酶参与和控制下进行的。 酶是一类由细胞制造和分泌的、以蛋白质为主要成分的、具有催化活性的生物催化剂。 在酶催化下发生转化的物质称为底物或基质，底物所发生的转化称为酶促反应。 一、有机物生物降解的原理 有机物的生化降解首先从活性官能团开始。 羧基（-COOH）是生物降解的活性反应中心，6个碳原子以下的有机酸在生物降解时总是从羧基开始。 长碳链有机酸的生物降解则可能在其他碳原子进行。 其他基团反应顺序为：醛基，酮基，羟基，氨基，硫基，甲基等。 其他如：-C(O)-NH2（酰胺），R-COO-R` (酯），-SO3H（磺酸基），X-（卤代基），R-O-R’（醚）等，它们在降解中可能位于上述基团的或前或后的位置。 （1）饱和烃的氧化降解 饱和烃的氧化降解是有机物生化降解的基本途径，其在好氧条件下借助生物催化经过醇、醛氧化为酸。 R-C-C –2H R-C=C +H2O R-C-C-OH （2）芳环断裂 以苯环为代表，经生物催化氧化，导致芳环断裂。 通常苯环通过氧化为酚、二酚、醌等中间产物，最后成为有机酸。 （3）有机酸的β-氧化 有机酸的降解发生在β碳原子上，每一次反应都将脱下烃基上的两个碳原子。 降解作用是在辅酶HSCoA的参与下进行。由于氧化反应使碳链断裂发生在β-碳原子上，一般指这类氧化作用为β氧化。 偶数碳原子的有机酸，最终生成许多分子的乙酰辅酶A，参与三羧酸循环，最后生成CO2和H2O。 奇数碳原子的有机酸，最后生成一个分子的丙酰辅酶A和乙酰辅酶A。 （4）三羧酸循环 降解作用是从生成柠檬酸开始，在生物化学中通常称为三羧酸（TCA）循环。例如乙酰辅酶A与草醋酸反应生成柠檬酸： 柠檬酸的生成开始进入三羧酸循环中，它们的反应为： 柠檬酸 -H2O 顺乌头酸 +H2O 异柠檬酸 -2H 草酰琥珀酸