环境毒理学2.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第2章 污染物的环境生态行为,2.1 污染物在环境中的迁移和转化,2.2 外源化学物在生物体内的转运,2.3 外源化学物的生物转化,2.4 外源化学物的生物蓄积与放大,2.5 外源化学物代谢动力学,主要学习内容,污染物的环境生态行为,（,environmental behavior）,：,污染物在,环境中,的迁移与转化，以及在,生物体内,的生物转运、转化、蓄积与放大，称为污染物的环境生态行为。,2.1 污染物在环境中的迁移和转化,污染物进入环境以后，由于自身的物理化学性质所决定,以及在各种环境因素的影响下，会在空间位置和形态特征等方面发生一系列复杂的变化。在这些变化过程中，污染物的状态、浓度、结构和性质等都可能发生变化，并直接或间接地作用于人体或其他生物。,污染物在环境中发生的各种变化过程称之为污染物在环境中的迁移和转化,（,transport and transformation）,，,又称污染物的环境行为,（,enviornmental behavior）,，,环境转归,（,environmental fate）,。,是污染物在环境中迁移的最重要形式，伴随着污染物的转化。,具体形式：,溶解-沉淀作用,吸附-解吸作用,氧化-还原作用,水解作用,配合或螯合作用,物理-化学,迁移,：,生物迁移,（biotransport）,：,表现形式：,生物浓缩,（,bioconcentration）,生物积累,（,bioaccumulation）,生物放大,（,biomagnification）,污染物通过生物体的摄食、吸附、吸收、代谢、死亡等过程发生的生物性迁移。,生物浓缩/生物富集,（,bioconcentration）,：,生物体从环境中蓄积某种污染物，出现生物体内的污染物浓度超过环境中污染物浓度的现象。,生物积累,（,bioaccumulation）,：,生物个体在生长发育的不同阶段从环境中蓄积污染物，而使浓缩系数不断增大的现象。,生物放大,（,biomagnification）,：,指在生态系统的同一食物链上，随着营养级的提高，某种污染物在生物体内的浓度逐步增大的现象。,是指污染物在环境中通过物理的、化学的或生物学的作用改变形态或者转变为另一种物质的过程。,结果:,由一次污染物,(,primary pollutant),在环境中发生各种反应而转化形成二次污染物,（secondary pollutant）。,如:光化学烟雾,2.1.2 污染物在环境中的转化,转化形式：物理转化、,化学转化和生物转化。,污染物在环境中的形态：,是指污染物的外部形状、化学组成和内部结构在环境中的表现形式。,按物理性状与结构：污染物可分为：固体、流体（气、液）、射线等。,按化学组成与内部结构：污染物可分为：单质、化合物。,是指通过蒸发、渗透、凝聚、吸附，以及放射性元素的蜕变等一种或几种过程实现的转化。,物理转化,：,化学转化,是指污染物通过各种化学反应发生的转化，如光化学氧化、催化氧化、氧化-还原反应、络合水解反应、土壤中自由基参与的反应。,大气中的化学转化,水体中的化学转化,土壤中的化学转化,生物转化,污染物在生物相关酶系的催化作用下发生的生物化学反应。,污染物生物转化的结果，一方面可使大部分有机污染物的毒性降低，另一方面，也可以使一部分污染物的毒性增强，或形成更难降解的分子结构。,迁移与转化的关系,区别：迁移只是在环境中空间位置的相对移动，转化则是指污染物在空间位置变动的过程中发生形态的改变。,联系：污染物的迁移与转化往往是相互依赖的伴随而行的一个复杂的连续过程。迁移为转化提供了环境条件，转化又为迁移提供了新的理化特征等物质基础。,化学物的,吸收,、,分布,和,排泄,具有类似的机理，均是反复通过生物膜的过程，统称为生物转运,（,biotransport）,。,2.2 外源化学物在生物体内的转运,2.2.1 生物膜的基本结构和物质的跨膜转运,人体细胞立体结构,2.2.1.1 生物膜的基本结构与功能,生物膜,质膜（,plasma membrane）：,包围在细胞外的膜,细胞内膜：,细胞核和各种细胞器外面包围的膜,生物膜的基本结构,：,（,1）脂质双分子层（生物膜的基本骨架）,主要成分是：磷脂（主要是磷酸甘油二酯）,胆固醇：类脂化合物,糖脂,（2）蛋白质（膜蛋白）：内在蛋白、外在蛋白。,膜蛋白越多，膜的功能越是复杂多样。,（3）糖类,（4）水、金属离子,生物膜的主要功能,保护功能：保护细胞或细胞器不受外界因素影响，保持细胞的形状和完整的结构；,转运功能,：细胞（器）通过膜与外界进行物质交换，吸收养料，排出不需要的物质；,能量转换功能：真核细胞的氧化磷酸化主要在线粒体膜上进行；光合磷酸化主要在叶绿体膜上进行；,信息传递：如神经传导主要在细胞膜上进行；,运动功能：细胞膜表面的纤毛的摆动。,生物转运过程的机理:,被动转运,（,passive transport）,载体转运carrier transport）,膜动转运,（,cytosis）,2.2.1.2 物质的跨膜转运,1.被动转运,（,passive transport）,特点:,生物膜不具有主动性,纯物理化学过程：物质只能由高浓度转运到低浓度,不需要消耗代谢能,转运方式：简单扩散、,滤过。,转运物质：大多数外源化学物,简单扩散,（,simple diffusion)：,转运速率（,R）：,K,为扩散系数，,A,为膜面积，,D,为膜厚度。,简单扩散的影响因素,化学物的离解或电离状态：离子状态脂溶性低，不易通过生物膜脂质结构区。,弱酸性化合物在酸性条件下易于吸收。,弱碱性化合物在碱性条件下易于吸收。,化学物的浓度梯度：,浓度梯度越大，扩散速率越大,血液,口腔,胃,十二指肠,空肠,回肠,7.3-7.5,6.2-7.2,1.0-3.0,4.8-8.2,6.3-7.3,7.6,结肠,直肠,脑液,尿液,汗水,母乳,7.8-8.0,7.8,7.3-7.4,4.8-7.5,4.0-6.8,6.6-7.0,人体体液,pH,:,化学物在脂质中的溶解度：,脂/水分配系数,（1,ipid/water partition coefficient）,常以己烷/水分配系数或氯仿/水分配系数表示。,化合物,非离子化化合物在小肠内的吸收百分率,脂/水分配系数（氯仿）,戊硫代巴比妥,67,100,苯胺,54,26.4,酰基苯胺,43,7.6,乙酰水杨酸,21,2.0,巴比妥酸,5,0.008,甘露醇,2,0.002,外源化学物随同大量水分子经生物膜的孔状结构而透过生物膜的过程。,滤过,（,filtration）：,亲水性孔道：是一种暂时性结构。,由嵌入脂质双分子层中蛋白质分子的亲水性氨基酸组成,脂质双分子层脂肪酸链在膜的流动中出现间隙并形成孔道,驱动力：膜两侧的流体静压差或渗透压梯度差,转运物质：分子直径膜孔的化学物,大多数细胞膜孔：约为0.4,nm，,如肠道上皮细胞和肥大细胞。,肾小球毛细血管内皮细胞：7-10,nm；,相对分子质量100-200的化合物可通过0.4,nm,的孔，如经口服铅盐的10%、锰盐的4镉盐的1.5%和铬盐的1%可被胃肠道吸收。,相对分子质量白蛋白分子（相对分子质量约为69000）的化合物可通过直径3-4,nm,左右的亲水性孔道，如水由肾小球滤过时，除蛋白质分子不能透过外，其余溶于血浆中的物质均可透过肾小球的亲水性孔道进入肾小管,。,2.载体转运,（,carrier transport）,特点:,转运过程专一性强，只能转运具有一定结构的化合物,借助载体/运载系统,转运方式：主动转运、,易化扩散。,主动转运,（,active transport）,需要有载体，一般为膜蛋白；,化学物逆浓度梯度转运，需消耗一定的能量；,载体对转运的化学物有选择性；,载体有容量控制，化学物达到一定浓度时，载体饱和。,结构相似的化学物之间存在竞争性抑制，如铅可利用钙的载体，铊、钴和锰可利用铁的运载系统。,特点:,钠钾泵：,Na,+,-K,+,-ATP,酶转运载体,钙泵：,Ca,2+,-ATP,酶转运载体,肝细胞的主动转运系统可将铅、镉、砷等化学物运入胆汁而排出体外,肾脏有2种、肝脏有3种、神经组织有2种主动转运系统负责外源性化学物的主动转运。,易化扩散/促进扩散,（,facilitated diffusion）,1.需要载体；,2.不消耗代谢能量；,3.顺浓度梯度（属于扩散性质）。,生物膜上的载体特异地与某种化学物结合后，其分子内部发生构型变化，形成适合该物质透过的通道而使该化学物实现跨膜转运。,如葡萄糖由肠道进入血液、由血浆进入红细胞和由血液进入中枢神经系统的转运，均通过易化扩散。,3.膜动转运,（,cytosis）,在转运过程中生物膜结构发生变化,生物膜呈现主动选择性,消耗一定能量,特点,:,转运方式：胞吞作用、,胞吐作用。,胞吞作用,（,endocytosis）,：,将细胞表面的颗粒物转运入细胞内。,胞吐作用,（,exocytosis）,：将颗粒物由细胞内运出。,吞噬作用,（,phagocytosis）,：摄入的物质为固体颗粒物。如血液白细胞的吞噬作用,胞饮作用,（,pinocytosis）,：摄入的物质为液滴。,如肠粘膜上皮细胞对镉、汞、铅化合物为胞饮作用,