環(huán)境化學(xué)課件第四章 污染物的生態(tài)毒理

1、 內(nèi)容內(nèi)容第二節(jié)第二節(jié) 吸收、分布、代謝、排泄吸收、分布、代謝、排泄一、物質(zhì)通過生物膜的方式一、物質(zhì)通過生物膜的方式二、二、 污染物質(zhì)在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運污染物質(zhì)在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運 一、一、物質(zhì)通過生物膜的方式物質(zhì)通過生物膜的方式ADMEADME is an acronym in pharmacokinetics and pharmacology for absorption, distribution, metabolism, and excretion, and describes the disposition of a pharmaceutical compound within an or

2、ganism.1. 生物膜的結(jié)構(gòu)生物膜的結(jié)構(gòu)70年代年代(Singer and Nicholson, 1972)提出的液態(tài)鑲嵌模型：提出的液態(tài)鑲嵌模型：磷脂雙分子層構(gòu)成細胞膜的骨架磷脂雙分子層構(gòu)成細胞膜的骨架(75-100)，親水基團排，親水基團排列于內(nèi)外兩面；蛋白質(zhì)分子覆蓋、鑲嵌、貫穿列于內(nèi)外兩面；蛋白質(zhì)分子覆蓋、鑲嵌、貫穿(物質(zhì)轉(zhuǎn)運物質(zhì)轉(zhuǎn)運的載體，酶；膜孔的載體，酶；膜孔)。 一、一、物質(zhì)通過生物膜的方式物質(zhì)通過生物膜的方式生物膜脂質(zhì)雙分子層結(jié)構(gòu)生物膜脂質(zhì)雙分子層結(jié)構(gòu) 一、一、物質(zhì)通過生物膜的方式物質(zhì)通過生物膜的方式(1) 膜孔過濾膜孔過濾擴散系數(shù)；擴散面積；膜兩側(cè)物質(zhì)濃度梯度；膜厚度；D

3、ACxxCDAdtdQ2. 物質(zhì)通過生物膜的方式物質(zhì)通過生物膜的方式脂溶性物質(zhì)從高濃脂溶性物質(zhì)從高濃度向低濃度側(cè)擴散。擴度向低濃度側(cè)擴散。擴散速率服從費克定律。散速率服從費克定律。直徑小于膜孔的水溶性物質(zhì)，可借助膜兩側(cè)的靜水壓直徑小于膜孔的水溶性物質(zhì)，可借助膜兩側(cè)的靜水壓及滲透壓經(jīng)膜孔濾過。及滲透壓經(jīng)膜孔濾過。(2) 被動擴散被動擴散在高濃度側(cè)與膜上特性性蛋白質(zhì)結(jié)合，通過生物膜，至低在高濃度側(cè)與膜上特性性蛋白質(zhì)結(jié)合，通過生物膜，至低濃度側(cè)解離出原物質(zhì)。濃度側(cè)解離出原物質(zhì)。它受到膜特異性載體及其數(shù)量的制約，因此有特異性選擇，它受到膜特異性載體及其數(shù)量的制約，因此有特異性選擇，競爭性抑制和飽和現(xiàn)象

4、。競爭性抑制和飽和現(xiàn)象。(3) 被動易化擴散被動易化擴散脂脂/水分配系數(shù)越大，分子越小，不容易離解的分子，擴水分配系數(shù)越大，分子越小，不容易離解的分子，擴散系數(shù)越大。被動擴散不需要耗能，不需要載體參與，沒有散系數(shù)越大。被動擴散不需要耗能，不需要載體參與，沒有特異性選擇、競爭性抑制及飽和現(xiàn)象。特異性選擇、競爭性抑制及飽和現(xiàn)象。 一、一、物質(zhì)通過生物膜的方式物質(zhì)通過生物膜的方式 一、一、物質(zhì)通過生物膜的方式物質(zhì)通過生物膜的方式在需要消耗一定的代謝能量下，一些物質(zhì)可在低濃度在需要消耗一定的代謝能量下，一些物質(zhì)可在低濃度側(cè)與膜上高濃度特異性蛋白載體結(jié)合，通過生物膜，至高側(cè)與膜上高濃度特異性蛋白載體結(jié)合

5、，通過生物膜，至高濃度側(cè)解離出蛋白質(zhì)和原物質(zhì)。濃度側(cè)解離出蛋白質(zhì)和原物質(zhì)。所需要的能量來自于所需要的能量來自于ATP。這種轉(zhuǎn)運具有特異性選擇、。這種轉(zhuǎn)運具有特異性選擇、競爭性抑制和飽和現(xiàn)象。例如鉀離子的主動轉(zhuǎn)運。競爭性抑制和飽和現(xiàn)象。例如鉀離子的主動轉(zhuǎn)運。(4) 主動轉(zhuǎn)運主動轉(zhuǎn)運(Active Transport; Passive Transport)： 一、一、物質(zhì)通過生物膜的方式物質(zhì)通過生物膜的方式少數(shù)物質(zhì)與膜上某種蛋白質(zhì)具有特殊的親和力，當(dāng)其少數(shù)物質(zhì)與膜上某種蛋白質(zhì)具有特殊的親和力，當(dāng)其與膜接觸后，可改變這局部膜的外表張力，引起膜的外包與膜接觸后，可改變這局部膜的外表張力，引起膜的外包或

6、內(nèi)陷而被包圍進入膜內(nèi)，固體物質(zhì)的這一轉(zhuǎn)運稱為胞吞，或內(nèi)陷而被包圍進入膜內(nèi)，固體物質(zhì)的這一轉(zhuǎn)運稱為胞吞，液體物質(zhì)的這一轉(zhuǎn)運稱為胞飲。液體物質(zhì)的這一轉(zhuǎn)運稱為胞飲?？傊镔|(zhì)通過生物膜的方式取決于膜內(nèi)外環(huán)境、膜總之，物質(zhì)通過生物膜的方式取決于膜內(nèi)外環(huán)境、膜的性質(zhì)和物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。的性質(zhì)和物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。(5) 胞吞和胞飲胞吞和胞飲 二、二、污染物質(zhì)在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運污染物質(zhì)在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運吸收吸收分布分布排泄排泄生物轉(zhuǎn)化生物轉(zhuǎn)化污染物質(zhì)在生物污染物質(zhì)在生物體內(nèi)的運動過程體內(nèi)的運動過程轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)運消除消除吸收是污染物質(zhì)從機體外通過各種途徑通透體膜進入血吸收是污染物質(zhì)從機體外通過各種途徑通透體膜進入血液的過程。吸收途

7、徑主要是液的過程。吸收途徑主要是消化道消化道、呼吸道呼吸道和和皮膚皮膚。1. 吸收吸收 二、二、污染物質(zhì)在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運污染物質(zhì)在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運口腔口腔食管食管胃胃腸腸消化道消化道被動擴散被動擴散被動擴散被動擴散污染物質(zhì)的脂溶性污染物質(zhì)的脂溶性血液流速血液流速pH與酸堿性與酸堿性呼吸道是吸收大氣呼吸道是吸收大氣污染物的主要途徑污染物的主要途徑被動擴散被動擴散濾過濾過吞噬吞噬皮膚：一般分子量低于皮膚：一般分子量低于300，液態(tài)或溶解態(tài)脂溶性強的物質(zhì)。，液態(tài)或溶解態(tài)脂溶性強的物質(zhì)。 二、二、污染物質(zhì)在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運污染物質(zhì)在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運污染物質(zhì)被吸收后或其代謝轉(zhuǎn)化物質(zhì)形成后，由血液運污染物質(zhì)被吸

8、收后或其代謝轉(zhuǎn)化物質(zhì)形成后，由血液運送至機體各組織；或與組織成分結(jié)合；以及在再反復(fù)等過程。送至機體各組織；或與組織成分結(jié)合；以及在再反復(fù)等過程。在污染物質(zhì)的轉(zhuǎn)運過程中，以被動擴散為主。在污染物質(zhì)的轉(zhuǎn)運過程中，以被動擴散為主。血腦屏障血腦屏障胎盤屏障胎盤屏障與血漿蛋白結(jié)合與血漿蛋白結(jié)合金屬硫蛋白結(jié)合金屬硫蛋白結(jié)合2. 分布分布關(guān)鍵：脂溶性大小關(guān)鍵：脂溶性大小 二、二、污染物質(zhì)在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運污染物質(zhì)在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運3. 排泄排泄 機體長期接觸某些污染物質(zhì)，假設(shè)吸收超過其排泄和代謝機體長期接觸某些污染物質(zhì)，假設(shè)吸收超過其排泄和代謝轉(zhuǎn)化，那么會出現(xiàn)該污染物質(zhì)在體內(nèi)逐漸增多的現(xiàn)象，稱為生轉(zhuǎn)化，那么會出

9、現(xiàn)該污染物質(zhì)在體內(nèi)逐漸增多的現(xiàn)象，稱為生物蓄積。蓄積時，污染物質(zhì)的體內(nèi)分布，主要是相對集中分布物蓄積。蓄積時，污染物質(zhì)的體內(nèi)分布，主要是相對集中分布于機體的某些部位。于機體的某些部位。機體的主要蓄積部位是血漿蛋白、脂肪組織和骨骼。機體的主要蓄積部位是血漿蛋白、脂肪組織和骨骼。有些物質(zhì)的蓄積部位與毒性作用部位不同。有些物質(zhì)的蓄積部位與毒性作用部位不同。蓄積部位的污染物質(zhì)，常同血漿中游離型的污染物質(zhì)保持蓄積部位的污染物質(zhì)，常同血漿中游離型的污染物質(zhì)保持相對穩(wěn)定的平衡。相對穩(wěn)定的平衡。4. 蓄積蓄積腎、肝臟腎、肝臟(膽汁膽汁)、肺、肺、胃腸胃腸其它：其它：汗液和唾液、毛發(fā)和指甲、隨同乳汁汗液和唾液、

10、毛發(fā)和指甲、隨同乳汁 內(nèi)容內(nèi)容第三節(jié)第三節(jié) 生物富集、放大與積累生物富集、放大與積累一、生物富集一、生物富集二、生物放大二、生物放大三、生物積累三、生物積累 一、一、生物富集生物富集生物富集生物富集是指生物通過非吞食方式，從周圍環(huán)境中蓄積是指生物通過非吞食方式，從周圍環(huán)境中蓄積某種某種元素元素或或難降解性物質(zhì)難降解性物質(zhì)，使其在機體內(nèi)的濃度超過周圍環(huán)，使其在機體內(nèi)的濃度超過周圍環(huán)境中的濃度的現(xiàn)象。生物富集常用生物富集系數(shù)境中的濃度的現(xiàn)象。生物富集常用生物富集系數(shù)(生物濃縮系生物濃縮系數(shù)、生物富集因子數(shù)、生物富集因子)表示：表示：Bioconcentration factors (BCF)beC

11、BCFC=BCF生物富集系數(shù)（因子）；生物富集系數(shù)（因子）；Cb平衡平衡時，某種污染物質(zhì)在生物體內(nèi)的濃度；時，某種污染物質(zhì)在生物體內(nèi)的濃度；Ce平衡平衡時，某種污染物質(zhì)在機體周圍環(huán)境中的濃度時，某種污染物質(zhì)在機體周圍環(huán)境中的濃度Bioconcentration污染物質(zhì)因素：脂溶性、可降解性、結(jié)構(gòu)污染物質(zhì)因素：脂溶性、可降解性、結(jié)構(gòu)生物因素：生物種類、大小、性別、器官、發(fā)育階段生物因素：生物種類、大小、性別、器官、發(fā)育階段環(huán)境因素：溫度、鹽度、硬度、環(huán)境因素：溫度、鹽度、硬度、pH、氧含量、光照、氧含量、光照水生生物對水中難降解性物質(zhì)的富集是生物對其水生生物對水中難降解性物質(zhì)的富集是生物對其吸收

12、速吸收速率率、消除速率消除速率以及由于生物體的生長所造成的以及由于生物體的生長所造成的稀釋速率稀釋速率的總的總和。和。影響生物富集因子的因素：影響生物富集因子的因素：動力學(xué)：動力學(xué)： 一、一、生物富集生物富集 一、一、生物富集生物富集吸收速率吸收速率：消除速率消除速率：稀釋速率稀釋速率：fggfeeWaaCkRCkRCkRka, ke, kg-水生生物吸收、消除、生長速率常數(shù)；水生生物吸收、消除、生長速率常數(shù)；Cf - 水生生物體內(nèi)污染物的瞬時狀態(tài)濃度；水生生物體內(nèi)污染物的瞬時狀態(tài)濃度；CW - 水中污染物的瞬時狀態(tài)濃度；水中污染物的瞬時狀態(tài)濃度； 一、一、生物富集生物富集通常水體足夠大，水中

13、濃度通常水體足夠大，水中濃度 CW可視為恒定。又可視為恒定。又t = 0 時，時， Cf = 0，在此條件下求解上面二式，分別得到：，在此條件下求解上面二式，分別得到：fgfeWafCkCkCkdtdCfeWafCkCkdtdC)exp(1 )exp(1 eeWafgegeWaftkkCkCtkkkkCkC如果富集過程中生物量增長不明顯，那么如果富集過程中生物量增長不明顯，那么kg 可以忽略不計，得可以忽略不計，得 一、一、生物富集生物富集eaWfgeaWfkkCCBCFkkkCCBCF隨時間的增長而增大，隨時間的增長而增大，WfCC當(dāng)當(dāng) 時，生物富集因子為：時，生物富集因子為：t 二、二、生

14、物放大生物放大同一食物鏈上的同一食物鏈上的高營養(yǎng)級高營養(yǎng)級的生物，通過的生物，通過吞食低營養(yǎng)級生物吞食低營養(yǎng)級生物而蓄積某種元素或難降解物質(zhì)，使其在機體內(nèi)濃度隨營養(yǎng)級數(shù)而蓄積某種元素或難降解物質(zhì)，使其在機體內(nèi)濃度隨營養(yǎng)級數(shù)升高而增大的現(xiàn)象。升高而增大的現(xiàn)象。生物放大的程度也用生物濃縮系數(shù)表示。生物放大的程度也用生物濃縮系數(shù)表示。Biomagnification, also known as bioamplification, or biological magnification is the increase in concentration of a substance, such as

15、the pesticide DDT, that occurs in a food chain as a consequence of:Food chain energetics；Low (or nonexistent) rate of excretion/degradation of the substance. 三、三、生物積累生物積累生物放大生物放大或或生物富集生物富集是屬于是屬于生物積累生物積累的一種情況。所謂的一種情況。所謂生物積累，就是生物從生物積累，就是生物從周圍環(huán)境和食物鏈蓄積周圍環(huán)境和食物鏈蓄積某種元素或難某種元素或難降解性物質(zhì)，使其在機體中濃度超過周圍環(huán)境中濃度的現(xiàn)象。降解性

16、物質(zhì)，使其在機體中濃度超過周圍環(huán)境中濃度的現(xiàn)象。生物積累也用生物濃縮系數(shù)表示。生物積累也用生物濃縮系數(shù)表示。Bioaccumulation is the general term describing a process by which chemicals are taken up by a plant or animal either directly from exposure to a contaminated medium (soil, sediment, water) or by eating food containing the chemical. 水生生物對某物質(zhì)的水生生物對

17、某物質(zhì)的積累速率積累速率等于從等于從水中的吸收速率水中的吸收速率，從，從食食物鏈上的吸收速率物鏈上的吸收速率及其本身及其本身消除、稀釋速率消除、稀釋速率的代數(shù)和。的代數(shù)和。igieiiiiiiwaiiCkkCWCkdtdC)(11,1,Cw生物生存的水環(huán)境中某物質(zhì)濃度；生物生存的水環(huán)境中某物質(zhì)濃度；Ci食物鏈?zhǔn)澄镦渋級生物中某物質(zhì)的濃度；級生物中某物質(zhì)的濃度；Ci-1食物鏈?zhǔn)澄镦渋-1級生物中該物質(zhì)的濃度；級生物中該物質(zhì)的濃度；Wij-1i級生物對級生物對i-1級生物的攝食率；級生物的攝食率；i,i-1 i級生物對級生物對i-1級生物中該物質(zhì)的同化率；級生物中該物質(zhì)的同化率；Kaii級生物對該

18、物質(zhì)的吸收速率常數(shù)；級生物對該物質(zhì)的吸收速率常數(shù)；Keii級生物體中該物質(zhì)的消除速率常數(shù)級生物體中該物質(zhì)的消除速率常數(shù);Kgii級生物的生長速率常數(shù)級生物的生長速率常數(shù)。 三、三、生物積累生物積累igieiiiiiiwaiiCkkCWCkdtdC)(11,1, 三、三、生物積累生物積累0dtdCi當(dāng)當(dāng)t 時，時，11,1,W)()(igieiiiiigieiaiiCkkWCkkkCiwiiCCCgieiiiiiiikkWCC1,1,1通常通常Wi,i-1 kgi，對于同種生物，對于同種生物，kei越小，越小，i,i-1越大的越大的物質(zhì)，生物放大越顯著。物質(zhì)，生物放大越顯著。 Cw：生物生存的水

19、環(huán)境中某物質(zhì)濃度；：生物生存的水環(huán)境中某物質(zhì)濃度；Ci ：食物鏈：食物鏈i級生物中某物質(zhì)的濃度；級生物中某物質(zhì)的濃度；Ci-1 ：食物鏈：食物鏈i-1級生物中該物質(zhì)的濃度；級生物中該物質(zhì)的濃度；Wij-1 ： i級生物對級生物對i-1級生物的攝食率；級生物的攝食率；i,i-1 ： i級生物對級生物對i-1級生物中該物質(zhì)的級生物中該物質(zhì)的 同化率；同化率；Kai ： i級生物對該物質(zhì)的吸收速率常數(shù)；級生物對該物質(zhì)的吸收速率常數(shù)；Kei ： i級生物體中該物質(zhì)的消除速率常數(shù)級生物體中該物質(zhì)的消除速率常數(shù);Kgi ： i級生物的生長速率常數(shù)級生物的生長速率常數(shù)。 內(nèi)容內(nèi)容第四節(jié)第四節(jié) 污染物生物轉(zhuǎn)化

20、污染物生物轉(zhuǎn)化一、生物轉(zhuǎn)化中的酶一、生物轉(zhuǎn)化中的酶二、二、 假設(shè)干重要輔酶的功能假設(shè)干重要輔酶的功能三、生物氧化過程的氫傳遞過程三、生物氧化過程的氫傳遞過程四、有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化四、有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化五、有毒有機污染物的微生物降解五、有毒有機污染物的微生物降解六、局部污染物的微生物轉(zhuǎn)化六、局部污染物的微生物轉(zhuǎn)化 一、一、生物轉(zhuǎn)化中的酶生物轉(zhuǎn)化中的酶物質(zhì)在生物的作用下所經(jīng)受的化學(xué)變化，稱為生物轉(zhuǎn)化物質(zhì)在生物的作用下所經(jīng)受的化學(xué)變化，稱為生物轉(zhuǎn)化或代謝或代謝(轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化)。在生物轉(zhuǎn)化過程中，微生物發(fā)揮了重要作用。在生物轉(zhuǎn)化過程中，微生物發(fā)揮了重要作用。通過生物轉(zhuǎn)化，污染物質(zhì)的毒性發(fā)生了轉(zhuǎn)變。

21、通過生物轉(zhuǎn)化，污染物質(zhì)的毒性發(fā)生了轉(zhuǎn)變。污染物質(zhì)在環(huán)境中的三大轉(zhuǎn)化類型污染物質(zhì)在環(huán)境中的三大轉(zhuǎn)化類型生物轉(zhuǎn)化生物轉(zhuǎn)化化學(xué)轉(zhuǎn)化化學(xué)轉(zhuǎn)化光化學(xué)轉(zhuǎn)化光化學(xué)轉(zhuǎn)化生物轉(zhuǎn)化生物轉(zhuǎn)化Biotransformation is the chemical modification (or modifications) made by an organism. If this modification ends in mineral compounds like CO2, NH3+ or H2O, the biotransformation is called mineralisation. 一、一、生物轉(zhuǎn)化中的酶

22、生物轉(zhuǎn)化中的酶酶是又生物細胞制造和分泌的、以蛋白質(zhì)為主要成分的、具酶是又生物細胞制造和分泌的、以蛋白質(zhì)為主要成分的、具有催化活性的生物催化劑。有催化活性的生物催化劑。根據(jù)催化作根據(jù)催化作用的場所用的場所胞外酶胞外酶胞內(nèi)酶胞內(nèi)酶生物轉(zhuǎn)化中的酶生物轉(zhuǎn)化中的酶 催化專一性高；催化專一性高； 催化效率高；催化效率高； 溫和的外部條件；溫和的外部條件； 種類多；種類多；特點特點 一、一、生物轉(zhuǎn)化中的酶生物轉(zhuǎn)化中的酶單成分酶單成分酶雙成分酶雙成分酶根據(jù)催化根據(jù)催化反響類型反響類型 輔基或輔酶的作輔基或輔酶的作用是：傳遞電子、原子用是：傳遞電子、原子或某些基團。酶蛋白的或某些基團。酶蛋白的作用是決定催化專一

23、性作用是決定催化專一性和催化效率。和催化效率。 輔酶的成分是金輔酶的成分是金屬離子、含金屬的有機屬離子、含金屬的有機化合物或小分子的復(fù)雜化合物或小分子的復(fù)雜有機化合物。輔酶約有有機化合物。輔酶約有30種。種。氧化復(fù)原酶；氧化復(fù)原酶；轉(zhuǎn)移酶；轉(zhuǎn)移酶；水解酶；水解酶；裂解酶；裂解酶；異構(gòu)酶；異構(gòu)酶；合成酶；合成酶；按酶的按酶的成分成分酶蛋白酶蛋白輔基或輔酶輔基或輔酶 二、假設(shè)干重要輔酶的功能二、假設(shè)干重要輔酶的功能黃素單核苷酸黃素單核苷酸(FMN)核酸核酸核苷酸核苷酸磷酸磷酸核苷核苷戊糖戊糖堿基堿基1. FMN和和FADFMN或或FAD是一些氧化復(fù)原酶的輔酶，在酶促反響中具有是一些氧化復(fù)原酶的輔酶

24、，在酶促反響中具有傳遞氫原子的功能。傳遞氫原子的功能。黃素腺嘌呤二核苷酸黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD) 二、假設(shè)干重要輔酶的功能二、假設(shè)干重要輔酶的功能腺嘌呤腺嘌呤NADP+(煙酰胺煙酰胺腺嘌呤二核苷酸腺嘌呤二核苷酸磷根磷根)2. NAD+和和NADP+NAD+(煙酰胺煙酰胺腺嘌呤二核苷酸腺嘌呤二核苷酸) 二、假設(shè)干重要輔酶的功能二、假設(shè)干重要輔酶的功能輔酶輔酶Q又稱為泛醌，簡寫為又稱為泛醌，簡寫為CoQ，是某些氧化復(fù)原反響的輔，是某些氧化復(fù)原反響的輔酶。在酶促反響起到傳遞氫的作用。酶。在酶促反響起到傳遞氫的作用。3. 輔酶輔酶Q 二、假設(shè)干重要輔酶的功能二、假設(shè)干重要輔酶的功能細胞色素酶系是催

25、化底物細胞色素酶系是催化底物氧化的一類酶系，主要有氧化的一類酶系，主要有細胞色素細胞色素b,c1,c,a,a3等幾種。等幾種。輔酶都是鐵卟啉環(huán)。輔酶都是鐵卟啉環(huán)。cytnFe3+cytnFe2+e-e4. 細胞色素酶系的輔酶細胞色素酶系的輔酶細胞色素細胞色素 (Cytochromes)細胞色素類是含鐵的電子傳細胞色素類是含鐵的電子傳遞體。遞體。鐵原子處于卟啉的結(jié)構(gòu)中心，鐵原子處于卟啉的結(jié)構(gòu)中心，構(gòu)成血紅素構(gòu)成血紅素(heme)。細胞色素類都以血紅素作為細胞色素類都以血紅素作為輔基輔基. 二、假設(shè)干重要輔酶的功能二、假設(shè)干重要輔酶的功能 二、假設(shè)干重要輔酶的功能二、假設(shè)干重要輔酶的功能血紅素血紅

26、素血紅素血紅素A輔酶輔酶A是泛酸的一個衍生物，簡寫為是泛酸的一個衍生物，簡寫為CoASH，結(jié)構(gòu)是：，結(jié)構(gòu)是：5. 輔酶輔酶A 二、假設(shè)干重要輔酶的功能二、假設(shè)干重要輔酶的功能CoASH + CH3CO+ CH3CO-SCoA + H+ 輔酶A(CoASH)腺核苷腺核苷3-磷酸磷酸焦磷酸焦磷酸泛酸泛酸氨基乙硫醇氨基乙硫醇 三、三、生物氧化過程的氫傳遞過程生物氧化過程的氫傳遞過程腺苷腺苷+能量能量腺苷腺苷+式中：符號式中：符號“”高能磷酸鍵高能磷酸鍵腺苷局部結(jié)構(gòu)如下：腺苷局部結(jié)構(gòu)如下：在生物氧化中有機物質(zhì)的氧化多為去氫氧化。脫落的氫在生物氧化中有機物質(zhì)的氧化多為去氫氧化。脫落的氫(H+ e)由相應(yīng)

27、的氧化復(fù)原酶按一定順序傳遞至受體。這一由相應(yīng)的氧化復(fù)原酶按一定順序傳遞至受體。這一氫原子或電子的傳遞過程稱為氫傳遞或電子傳遞過程，其受氫原子或電子的傳遞過程稱為氫傳遞或電子傳遞過程，其受體為受氫體或電子受體。受氫體如果為細胞內(nèi)的分子氧，就體為受氫體或電子受體。受氫體如果為細胞內(nèi)的分子氧，就是有氧氧化，假設(shè)為非分子氧，那么為無氧氧化。是有氧氧化，假設(shè)為非分子氧，那么為無氧氧化。有氧氧化與無氧氧化有氧氧化與無氧氧化 三、三、生物氧化過程的氫傳遞過程生物氧化過程的氫傳遞過程只有一種酶作用于有機底物，脫落底物的氫只有一種酶作用于有機底物，脫落底物的氫(H+ e)，其中電，其中電子由該酶的輔酶直接傳遞給

28、分子氧，形成激活態(tài)子由該酶的輔酶直接傳遞給分子氧，形成激活態(tài)O2-，與，與H+化化合形成水。合形成水。 SH2有機底物 S被氧化的有機底物氧化酶1/2 O2O2-H2O2e2Cu2+2Cu+2H+1. 有氧氧化中以分子氧為直接受氫體的傳遞氫過程有氧氧化中以分子氧為直接受氫體的傳遞氫過程 三、三、生物氧化過程的氫傳遞過程生物氧化過程的氫傳遞過程NAD+FMNFMNH2CoQCoQH2 SH2有機底物 S被氧化的有機底物NADH+ H+脫氫酶2H+2H2H脫氫酶細胞色素酶系2Fe3+2Fe2+1/2 O2O2-2eH2O2e幾種酶共同發(fā)揮作用：第一種酶從有機底物脫落氫，由其余幾種酶共同發(fā)揮作用：第

29、一種酶從有機底物脫落氫，由其余的酶順序傳遞，最后把其中的電子傳遞給分子氧形成激活態(tài)的酶順序傳遞，最后把其中的電子傳遞給分子氧形成激活態(tài)O2-，并與脫落氫中的質(zhì)子結(jié)合成水。并與脫落氫中的質(zhì)子結(jié)合成水。2. 有氧氧化中分子氧為間接受氫體的遞氫過程有氧氧化中分子氧為間接受氫體的遞氫過程 三、三、生物氧化過程的氫傳遞過程生物氧化過程的氫傳遞過程有一種或一種以上酶參與，最后由脫氫酶輔酶有一種或一種以上酶參與，最后由脫氫酶輔酶 NADH + H+將所含來源于有機底物的氫，傳給該底物生物轉(zhuǎn)化的相應(yīng)將所含來源于有機底物的氫，傳給該底物生物轉(zhuǎn)化的相應(yīng)中間產(chǎn)物。中間產(chǎn)物。兼性厭氧的酵母菌在無分子氧存在下以葡萄糖為

30、生長底兼性厭氧的酵母菌在無分子氧存在下以葡萄糖為生長底物時，用葡萄糖轉(zhuǎn)化中間產(chǎn)物乙醛作為受氫體，乙醛被復(fù)原物時，用葡萄糖轉(zhuǎn)化中間產(chǎn)物乙醛作為受氫體，乙醛被復(fù)原成乙醇。成乙醇。葡萄糖系列酶促反應(yīng)CH3CHOCH3CH2OHNADH+H+NAD+乙醇脫氫酶2H3. 無氧氧化中有機底物轉(zhuǎn)化中間產(chǎn)物作受氫體的遞氫過程無氧氧化中有機底物轉(zhuǎn)化中間產(chǎn)物作受氫體的遞氫過程 三、三、生物氧化過程的氫傳遞過程生物氧化過程的氫傳遞過程在這類氫傳遞過程中，最常見的受氫體是硝酸根、硫酸根和在這類氫傳遞過程中，最常見的受氫體是硝酸根、硫酸根和二氧化碳。它們接受來源于有機底物由酶傳遞來的氫，而被二氧化碳。它們接受來源于有機

31、底物由酶傳遞來的氫，而被分別復(fù)原為分子氮分別復(fù)原為分子氮(或一氧化二氮或一氧化二氮)、硫化氫和甲烷。例如：、硫化氫和甲烷。例如：10H+2NO3- + 2H+N2 + 6 H2O兼性厭氧反硝化菌4. 無氧氧化中某些無機含氧化合物作受氫體的遞氫過程無氧氧化中某些無機含氧化合物作受氫體的遞氫過程 三、三、生物氧化過程的氫傳遞過程生物氧化過程的氫傳遞過程 四、四、有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化有機毒物在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化途徑多種多樣，但就其反響類型有機毒物在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化途徑多種多樣，但就其反響類型來講，主要有氧化、復(fù)原、水解和結(jié)合反響四種。來講，主要有氧化、復(fù)原、水解和結(jié)合反響四種。通常

32、將氧化、復(fù)原、水解四種反響稱為通常將氧化、復(fù)原、水解四種反響稱為I相反響或第一階段相反響或第一階段反響；將結(jié)合反響稱為反響；將結(jié)合反響稱為II相反響或第二階段反響。相反響或第二階段反響。通過通過I相反響，將活潑的極性基團加到疏水的有機分子之上，相反響，將活潑的極性基團加到疏水的有機分子之上，通過通過II相反響，形成水溶性更高的化合物，容易排除體外。相反響，形成水溶性更高的化合物，容易排除體外。1. 有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化類型有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化類型 四、四、有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化是機體內(nèi)代謝外來化合物的關(guān)鍵酶系。主要存在于高等是機體內(nèi)代謝外來化合物的關(guān)鍵酶系。主要存在于

33、高等生物體內(nèi)。對于人及動物，在肝細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上含量最高。生物體內(nèi)。對于人及動物，在肝細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上含量最高。功能：利用細胞內(nèi)分子氧，將其中的一個氧原子與有機功能：利用細胞內(nèi)分子氧，將其中的一個氧原子與有機底物結(jié)合，使之氧化，而使另一個氧原子與氫原子結(jié)合成水。底物結(jié)合，使之氧化，而使另一個氧原子與氫原子結(jié)合成水。在這一催化過程中，混合功能氧化酶的成分之一，細胞色素在這一催化過程中，混合功能氧化酶的成分之一，細胞色素P450起著關(guān)鍵作用。起著關(guān)鍵作用。 P450的活性部位是鐵卟啉的鐵原子。的活性部位是鐵卟啉的鐵原子。2. 氧化反響類型氧化反響類型(1) 微粒體混合功能氧化酶微粒體混合功能氧化酶(M

34、FO) 四、四、有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化P450對底物催化氧化對底物催化氧化 SOS(底物底物)P450P450P450P450P450(Fe 2+ )(Fe 2+ )O2O2SSS2H+H2O(Fe 3+ )(Fe 3+ )(Fe 3+ )OeesNADPH+H+氧化型底物氧化型底物 四、四、有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化 碳雙鍵環(huán)氧化碳雙鍵環(huán)氧化重排重排 四、四、有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化 碳羥基化碳羥基化 四、四、有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化 氧脫烴氧脫烴 硫脫烴、硫硫脫烴、硫-氧化及脫硫氧化及脫硫6-甲硫基嘌呤甲硫基嘌

35、呤6-硫基嘌呤硫基嘌呤 四、四、有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化 氮脫烴、氮氮脫烴、氮-氧化及脫氮氧化及脫氮對硫磷對硫磷對氧磷對氧磷 四、四、有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化 四、四、有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化HNNR+ OROH 四、四、有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化脫氫酶是伴隨有氫原子或電子轉(zhuǎn)移，以非分子氧為受體脫氫酶是伴隨有氫原子或電子轉(zhuǎn)移，以非分子氧為受體的酶。醇氧化成醛；醇氧化成酮；醛氧化成羧酸；的酶。醇氧化成醛；醇氧化成酮；醛氧化成羧酸；氧化酶是伴隨氫或電子轉(zhuǎn)移，以分子氧為直接受氫體的氧化酶是伴隨氫或電子轉(zhuǎn)移，以分子氧為直接受

36、氫體的酶類。酶類。RCH2NH2 + H2ORCHO + NH3 + 2H(2) 脫氫酶脫氫氧化脫氫酶脫氫氧化 (3) 氧化酶氧化氧化酶氧化 四、四、有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化(1) 可逆脫氫酶加氫復(fù)原可逆脫氫酶加氫復(fù)原(2) 硝基復(fù)原酶復(fù)原硝基復(fù)原酶復(fù)原(3) 偶氮復(fù)原酶復(fù)原偶氮復(fù)原酶復(fù)原3. 復(fù)原反響類型復(fù)原反響類型NO2NOHN OHNH2-H2O2H2H2HN NN NH HNH2+NH22H2H 四、四、有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化復(fù)原脫氯酶能使含氯化合物脫氯，或脫復(fù)原脫氯酶能使含氯化合物脫氯，或脫HCl而被復(fù)原。而被復(fù)原。(4) 復(fù)原脫氯酶復(fù)原復(fù)原

37、脫氯酶復(fù)原 四、四、有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化 四、四、有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化4. 水解反響類型水解反響類型(1) 羧酸脂酶使脂肪脂水解羧酸脂酶使脂肪脂水解RCOOR + H2ORCOOH + ROH(2) 芳香脂酶使芳香族脂水解芳香脂酶使芳香族脂水解NH2COOCH2CH2N(C2H5)2+ H2ONH2COOH+ HOCH2CH2N(C2H5)2 四、四、有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化(3) 磷酸酯酶使磷酸酯水解磷酸酯酶使磷酸酯水解POC2H5OC2H5OONO2 + H2OPOC2H5OC2H5OOHOHNO2+(4) 酰胺酶使酰胺水

38、解酰胺酶使酰胺水解HNOC2H5CCH3O+ H2ONH2OC2H5+ CH3COOH 四、四、有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化(1) 葡萄糖醛酸結(jié)合葡萄糖醛酸結(jié)合在葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移在葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶作用下，生物體酶作用下，生物體內(nèi)內(nèi)尿嘧啶核苷二磷尿嘧啶核苷二磷酸葡萄糖醛酸酸葡萄糖醛酸中，中，葡萄糖醛酸基可轉(zhuǎn)葡萄糖醛酸基可轉(zhuǎn)移至含羥基的化合移至含羥基的化合物上，形成物上，形成O-葡萄葡萄糖苷酸糖苷酸結(jié)合物。結(jié)合物。5. 假設(shè)干重要結(jié)合反響類型假設(shè)干重要結(jié)合反響類型 四、四、有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化(2) 硫酸結(jié)合硫酸結(jié)合在硫酸基轉(zhuǎn)移酶在硫酸基轉(zhuǎn)移酶的催化下，可將的

39、催化下，可將 3-磷酸磷酸-5-磷硫酸磷硫酸酰苷中硫酸基轉(zhuǎn)酰苷中硫酸基轉(zhuǎn)移到酚或醇的羥移到酚或醇的羥基上，形成基上，形成硫酸硫酸酯結(jié)合物酯結(jié)合物。OHNO2POOHOOH2COOPOHOOHNNNNNH2OHSHOOO+PAPS3 磷酸5磷硫酸腺苷PAP3 磷酸5磷硫酸腺苷對硝基苯基硫酸酯 四、四、有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化在相應(yīng)的轉(zhuǎn)移酶催化下，谷胱甘肽中的在相應(yīng)的轉(zhuǎn)移酶催化下，谷胱甘肽中的半胱氨酸半胱氨酸及及乙酰乙酰輔酶輔酶A的乙?；囊阴；?，將以，將以 N-乙酰半胱氨酸基乙酰半胱氨酸基形式加到形式加到有機鹵有機鹵(氟除外氟除外)化合物化合物、環(huán)氧化物、強酸酯、芳香烴、烯等

40、親電化環(huán)氧化物、強酸酯、芳香烴、烯等親電化合物的碳原子合物的碳原子上，形成巰基尿酸結(jié)合物。上，形成巰基尿酸結(jié)合物。親電化合物如果與細胞蛋白或核酸上的親核基團結(jié)合，親電化合物如果與細胞蛋白或核酸上的親核基團結(jié)合，常引起細胞壞死、腫瘤、血液功能紊亂和過敏現(xiàn)象，谷胱甘常引起細胞壞死、腫瘤、血液功能紊亂和過敏現(xiàn)象，谷胱甘肽的結(jié)合，有力地解除了對機體有害的親電化合物的毒性。肽的結(jié)合，有力地解除了對機體有害的親電化合物的毒性。(3) 谷胱甘肽結(jié)合谷胱甘肽結(jié)合 四、四、有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化有毒有機污染物生物轉(zhuǎn)化谷胱甘肽結(jié)合反響谷胱甘肽結(jié)合反響 五、五、有毒有機污染物的微生物降解有毒有機污染物的微生物降解生

41、成醇、醛及脂生成醇、醛及脂肪酸，最終降解肪酸，最終降解成二氧化碳和水。成二氧化碳和水。1. 烴類烴類碳原子數(shù)大于碳原子數(shù)大于1的正烷烴的正烷烴烷烴烷烴末端末端氧化氧化次末次末端氧端氧化化雙端雙端氧化氧化最常最常見見烯的飽和烯的飽和末端氧化末端氧化烯的不飽和末烯的不飽和末端雙鍵環(huán)氧化端雙鍵環(huán)氧化環(huán)氧化合物環(huán)氧化合物二醇二醇飽和脂肪酸飽和脂肪酸開環(huán)開環(huán) 五、五、有毒有機污染物的微生物降解有毒有機污染物的微生物降解圖圖5-11 烷烴末端氧化降解過程烷烴末端氧化降解過程 五、五、有毒有機污染物的微生物降解有毒有機污染物的微生物降解圖圖5-12 烯烴微生物降解途徑烯烴微生物降解途徑CH3(CH2)nCH

42、=CH2HOCH2(CH2)nCH=CH2CH3(CH2)nCH - CH2OHOOC(CH2)nCH=CH2CH3(CH2)nCH-CH2OH OHCH3(CH2)nCH2COOHCO2 + H2O脂肪酸-氧化TCA循環(huán)OOH2O4H2HH2O系列酶促反應(yīng)水化酶加氧酶加氧酶 五、五、有毒有機污染物的微生物降解有毒有機污染物的微生物降解第一，降解前期，帶側(cè)鏈芳香烴往往先從側(cè)鏈開始分解，第一，降解前期，帶側(cè)鏈芳香烴往往先從側(cè)鏈開始分解，并在但加氧酶的作用下使芳環(huán)羥化形成雙醇中間產(chǎn)物。并在但加氧酶的作用下使芳環(huán)羥化形成雙醇中間產(chǎn)物。第二，形成的雙酚化合物在高度專一性的雙加氧酶作用下，第二，形成的雙

43、酚化合物在高度專一性的雙加氧酶作用下，環(huán)的二個碳原子各加一個氧原子，使環(huán)鍵在鄰酚位或間酚環(huán)的二個碳原子各加一個氧原子，使環(huán)鍵在鄰酚位或間酚位分裂，形成相應(yīng)的有機酸。位分裂，形成相應(yīng)的有機酸。第三，得到的有機酸逐步轉(zhuǎn)化為乙酰輔酶第三，得到的有機酸逐步轉(zhuǎn)化為乙酰輔酶A，琥珀酸等，琥珀酸等，從而進入三羧酸循環(huán)，最后降解成從而進入三羧酸循環(huán)，最后降解成CO2,H2O。苯及其衍生物的微生物降解過程苯及其衍生物的微生物降解過程 五、五、有毒有機污染物的微生物降解有毒有機污染物的微生物降解圖圖5-13 苯的微生物降解途徑苯的微生物降解途徑CO2 + H2OTCA循環(huán)HHOOHOHCOOHCOOHCOOHOC

44、 OCOOHOCOOHCOOHOCOHOOC(CH2)2COOHCH3COSCoA+兒萘酚順-順粘康酸粘康酸內(nèi)酯-酮己二酸烯醇內(nèi)酯-酮己二酸乙酰輔酶A琥珀酸OH2O2HO2H2OCoASH-氧化 五、五、有毒有機污染物的微生物降解有毒有機污染物的微生物降解 五、五、有毒有機污染物的微生物降解有毒有機污染物的微生物降解2. 農(nóng)藥農(nóng)藥圖圖5-14 微生物降解微生物降解2,4-D乙酯根本途徑乙酯根本途徑H2CCOOCH2CH3OClClH2CCOOOHOClClHOCH2CH3ClClOHOHClOHCOOHCOOHCl+ H2O水解酶酶酶脫氯酶雙加氧酶CO2、H2O、Cl-CO2、H2O+3/2O

45、2-2CO2-H2O 五、五、有毒有機污染物的微生物降解有毒有機污染物的微生物降解 五、五、有毒有機污染物的微生物降解有毒有機污染物的微生物降解圖圖5-16 微生物降解微生物降解DDT的簡要途徑的簡要途徑 六、局部污染物的微生物轉(zhuǎn)化六、局部污染物的微生物轉(zhuǎn)化1. 氮的微生物轉(zhuǎn)化氮的微生物轉(zhuǎn)化氮在環(huán)境中主氮在環(huán)境中主要有三種形態(tài)要有三種形態(tài)分子氮分子氮蛋白質(zhì)、核酸等有機氮化合物蛋白質(zhì)、核酸等有機氮化合物銨鹽、硝酸鹽等無機氮銨鹽、硝酸鹽等無機氮氮在環(huán)境中的轉(zhuǎn)化過程：氮在環(huán)境中的轉(zhuǎn)化過程：同化同化、氨化氨化、硝化硝化、反硝化反硝化、固氮固氮等。等。同化同化：綠色植物和微生物吸收硝態(tài)氮和銨態(tài)氮，組成機

46、體中的：綠色植物和微生物吸收硝態(tài)氮和銨態(tài)氮，組成機體中的蛋白質(zhì)、核酸等含氮有機物的過程。蛋白質(zhì)、核酸等含氮有機物的過程。氨化氨化：所有生物殘體中的有機氮化合物，經(jīng)微生物分解成氨態(tài)：所有生物殘體中的有機氮化合物，經(jīng)微生物分解成氨態(tài)氮的過程。氮的過程。 六、局部污染物的微生物轉(zhuǎn)化六、局部污染物的微生物轉(zhuǎn)化反硝化：硝酸鹽在通氣不良的條件下，通過微生物作用而復(fù)原反硝化：硝酸鹽在通氣不良的條件下，通過微生物作用而復(fù)原的過程稱為反硝化。的過程稱為反硝化。硝化硝化：氨在有氧條件下，氧化成硝酸鹽的過程成為硝化。氨在有氧條件下，氧化成硝酸鹽的過程成為硝化。2H+ + 2NO2- + 能量2NO2- + O22N

47、O3- + 能量2NH3+3O2 六、局部污染物的微生物轉(zhuǎn)化六、局部污染物的微生物轉(zhuǎn)化包括細菌、真菌、放線菌在內(nèi)的多種微生物，能將硝酸鹽包括細菌、真菌、放線菌在內(nèi)的多種微生物，能將硝酸鹽復(fù)原為亞硝酸鹽。復(fù)原為亞硝酸鹽。兼性厭氧假單胞菌屬、色桿菌屬等能使硝酸鹽復(fù)原成氮氣。兼性厭氧假單胞菌屬、色桿菌屬等能使硝酸鹽復(fù)原成氮氣。HNO3 + 2HHNO2 + H2O2HNO34H-2H2O2HNO24H-2H2O2HNO4H-2H2ON2逸至大氣-H2ON2O2H-H2O逸至大氣梭狀芽孢桿菌等常將硝酸鹽復(fù)原成亞硝酸鹽和氨梭狀芽孢桿菌等常將硝酸鹽復(fù)原成亞硝酸鹽和氨HNO32H-H2OHNO22H-H2O

48、HNOH2ONH(OH)22H-H2ONH2OH2H-H2ONH3 六、局部污染物的微生物轉(zhuǎn)化六、局部污染物的微生物轉(zhuǎn)化固氮固氮：通過微生物作用把分子氮轉(zhuǎn)化為氨的過程，此時，氨：通過微生物作用把分子氮轉(zhuǎn)化為氨的過程，此時，氨不釋放到環(huán)境中，而是繼續(xù)在機體內(nèi)轉(zhuǎn)化，合成氨基酸，組不釋放到環(huán)境中，而是繼續(xù)在機體內(nèi)轉(zhuǎn)化，合成氨基酸，組成蛋白質(zhì)等。成蛋白質(zhì)等。3CH2O + 2N2 + 3H2O + 4H+3CO2 + 4NH4+2. 硫的微生物轉(zhuǎn)化硫的微生物轉(zhuǎn)化環(huán)境中硫的環(huán)境中硫的存在形式存在形式單質(zhì)硫單質(zhì)硫無機硫化合物無機硫化合物有機硫化合物：含硫的氨基酸、磺氨酸等。有機硫化合物：含硫的氨基酸、磺氨

49、酸等。硫化氫和單質(zhì)硫在微生物作硫化氫和單質(zhì)硫在微生物作用下進行氧化，最后生成硫用下進行氧化，最后生成硫酸的過程成為酸的過程成為硫化硫化。 六、局部污染物的微生物轉(zhuǎn)化六、局部污染物的微生物轉(zhuǎn)化在好氧微生物作用下，降解產(chǎn)物是硫酸；在好氧微生物作用下，降解產(chǎn)物是硫酸；在厭氧條件下，產(chǎn)物是硫化氫。在厭氧條件下，產(chǎn)物是硫化氫。硫酸鹽和亞硫酸鹽在微生物作用下復(fù)原，最后生成硫化氫的硫酸鹽和亞硫酸鹽在微生物作用下復(fù)原，最后生成硫化氫的過程稱為反硫化。過程稱為反硫化。含硫有機物降解含硫有機物降解 六、局部污染物的微生物轉(zhuǎn)化六、局部污染物的微生物轉(zhuǎn)化3. 汞的微生物轉(zhuǎn)化汞的微生物轉(zhuǎn)化汞在環(huán)境中的存汞在環(huán)境中的存在

50、形態(tài)有三種在形態(tài)有三種金屬汞金屬汞無機汞化合物無機汞化合物有機汞化合物有機汞化合物毒性大?。河袡C汞毒性大小：有機汞金屬汞金屬汞無機汞化合物，其中烷基汞是無機汞化合物，其中烷基汞是毒性最大的汞化合物。毒性最大的汞化合物。水俁病、甲基汞脂溶性大，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，容易被生物水俁病、甲基汞脂溶性大，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，容易被生物吸收，能夠被生物放大。吸收，能夠被生物放大。微生物參與汞形態(tài)轉(zhuǎn)化主要有：甲基化作用和復(fù)原作用。微生物參與汞形態(tài)轉(zhuǎn)化主要有：甲基化作用和復(fù)原作用。 六、局部污染物的微生物轉(zhuǎn)化六、局部污染物的微生物轉(zhuǎn)化汞的生物甲基化汞的生物甲基化：在好氧或厭氧條件下，水體底質(zhì)中某些：在好氧或厭氧條件下，水

51、體底質(zhì)中某些微生物使微生物使二價無機汞二價無機汞鹽轉(zhuǎn)變?yōu)辂}轉(zhuǎn)變?yōu)榧谆谆秃投谆谆倪^程。的過程。微生物、酶微生物、酶(甲基鈷氨氮氨酸轉(zhuǎn)移酶甲基鈷氨氮氨酸轉(zhuǎn)移酶)、輔酶、輔酶(甲基鈷胺素、甲基鈷胺素、甲基維生素甲基維生素B12)。甲基鈷氨素簡式甲基鈷氨素簡式Co3+Bz二甲基苯二甲基苯并咪唑并咪唑 六、局部污染物的微生物轉(zhuǎn)化六、局部污染物的微生物轉(zhuǎn)化汞的生物甲基化途徑汞的生物甲基化途徑Hg2+或或CH3Hg+ CH3Hg+或或(CH3)2HgCo3+ OHHBzCo3+BzCH3-BzFADH2FADH2O2H+N5-CH3-THF(N5-甲基四氫葉酸）甲基四氫葉酸）THF四氫葉

52、酸四氫葉酸 六、局部污染物的微生物轉(zhuǎn)化六、局部污染物的微生物轉(zhuǎn)化汞的生物去甲基化：在水體底質(zhì)中還存在一類抗汞微生物，汞的生物去甲基化：在水體底質(zhì)中還存在一類抗汞微生物，能使甲基汞或無機汞化合物變成金屬汞，這是微生物以復(fù)原能使甲基汞或無機汞化合物變成金屬汞，這是微生物以復(fù)原作用轉(zhuǎn)化汞的途徑。作用轉(zhuǎn)化汞的途徑。CH3HgCl + 2HHg + CH4 + HCl(CH3)2Hg + 2HHg + 2CH4HgCl2 + 2HHg + 2HCl 內(nèi)容內(nèi)容第五節(jié)第五節(jié) 毒物、毒性毒物、毒性一、劑量一、劑量- -反響關(guān)系與劑量反響關(guān)系與劑量- -效效應(yīng)關(guān)系應(yīng)關(guān)系二、毒物的聯(lián)合作用二、毒物的聯(lián)合作用三、毒

53、作用的生物化學(xué)機制三、毒作用的生物化學(xué)機制 一、劑量一、劑量-反響關(guān)系與劑量反響關(guān)系與劑量-效應(yīng)關(guān)系效應(yīng)關(guān)系進入生物機體后能使進入生物機體后能使體液和組織體液和組織發(fā)生發(fā)生生物化學(xué)生物化學(xué)變化，變化，干干擾或破壞機體擾或破壞機體的正常生理功能，并引起暫時性或持久性的病的正常生理功能，并引起暫時性或持久性的病理損害，甚至危及生命的物質(zhì)。理損害，甚至危及生命的物質(zhì)。1. 毒物毒物 toxicant毒物與非毒物之間并不存在絕對界限。毒物與非毒物之間并不存在絕對界限。外來化合物、外源性物質(zhì)外來化合物、外源性物質(zhì) (Xenobiotics)。Anthropogenic (人為的、與人類起源有關(guān)的人為的、

54、與人類起源有關(guān)的)化學(xué)結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)；毒物所處的基體因素；機體暴露于化學(xué)結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)；毒物所處的基體因素；機體暴露于毒物的情況；生物因素；環(huán)境條件；毒物的情況；生物因素；環(huán)境條件； 毒性毒性(toxicity)影響因素影響因素計量指標(biāo)計量指標(biāo): 用測量值表示毒性強度的差異。如有機磷農(nóng)藥用測量值表示毒性強度的差異。如有機磷農(nóng)藥抑制膽堿酯酶的程度，用膽堿酯酶的活性表示。抑制膽堿酯酶的程度，用膽堿酯酶的活性表示。計數(shù)指標(biāo)計數(shù)指標(biāo): 這類毒性效應(yīng)只有這類毒性效應(yīng)只有有或無有或無的差異，沒有性質(zhì)的差異，沒有性質(zhì)和強度的差異。計數(shù)指標(biāo)主要用于群體，所得到的測定值是和強度的差異。計數(shù)指標(biāo)主要用于群體，所得

55、到的測定值是非連續(xù)性的，通常以一個群體中某效應(yīng)的出現(xiàn)率表示，常用非連續(xù)性的，通常以一個群體中某效應(yīng)的出現(xiàn)率表示，常用于生態(tài)毒理研究及生態(tài)風(fēng)險評價之中。于生態(tài)毒理研究及生態(tài)風(fēng)險評價之中。2. 毒性指標(biāo)毒性指標(biāo) 一、劑量一、劑量-反響關(guān)系與劑量反響關(guān)系與劑量-效應(yīng)關(guān)系效應(yīng)關(guān)系指外源化合物的劑量與出現(xiàn)某種效應(yīng)的個體在群體中所占指外源化合物的劑量與出現(xiàn)某種效應(yīng)的個體在群體中所占比例的關(guān)系。比例的關(guān)系。劑量劑量-反響關(guān)系反響關(guān)系:劑量劑量-效應(yīng)關(guān)系效應(yīng)關(guān)系外源化合物的劑量與在個體中引起某種效應(yīng)外源化合物的劑量與在個體中引起某種效應(yīng)(計量指標(biāo)計量指標(biāo))的的強度改變的關(guān)系。強度改變的關(guān)系。 一、劑量一、劑量

56、-反響關(guān)系與劑量反響關(guān)系與劑量-效應(yīng)關(guān)系效應(yīng)關(guān)系 直線關(guān)系，在這種關(guān)系中，劑量改變與效應(yīng)強度或反響率成直線關(guān)系，在這種關(guān)系中，劑量改變與效應(yīng)強度或反響率成正比，這種關(guān)系是少見的正比，這種關(guān)系是少見的 (線線 a)。 對數(shù)曲線關(guān)系，是一條先銳后鈍的曲線，當(dāng)將劑量換算成對對數(shù)曲線關(guān)系，是一條先銳后鈍的曲線，當(dāng)將劑量換算成對數(shù)劑量時，可轉(zhuǎn)換成直線數(shù)劑量時，可轉(zhuǎn)換成直線 (線線 c)。 S狀曲線，當(dāng)群體中的全部個體，狀曲線，當(dāng)群體中的全部個體，對某一化合物的敏感性變異，對某一化合物的敏感性變異，呈對稱正態(tài)頻數(shù)分布時，劑量呈對稱正態(tài)頻數(shù)分布時，劑量與反響率關(guān)系成與反響率關(guān)系成S狀曲線狀曲線 (線線b)。

57、如果將效應(yīng)強度或發(fā)生率用概如果將效應(yīng)強度或發(fā)生率用概率單位表示，劑量用對數(shù)來表率單位表示，劑量用對數(shù)來表示，示，S形曲線亦變成直線。形曲線亦變成直線。劑量劑量-反響反響(效應(yīng)效應(yīng))曲線：曲線： 一、劑量一、劑量-反響關(guān)系與劑量反響關(guān)系與劑量-效應(yīng)關(guān)系效應(yīng)關(guān)系半數(shù)有效量：半數(shù)有效量半數(shù)有效量：半數(shù)有效量是指實驗生物有是指實驗生物有50% 出現(xiàn)出現(xiàn)陽性結(jié)果時所需的毒物的陽性結(jié)果時所需的毒物的劑量。劑量。如果用水體或空氣中有機如果用水體或空氣中有機污染物的濃度表示劑量，污染物的濃度表示劑量，那么相應(yīng)的毒性指標(biāo)便為那么相應(yīng)的毒性指標(biāo)便為半數(shù)致死濃度半數(shù)致死濃度 (LC50)。半。半數(shù)效應(yīng)濃度數(shù)效應(yīng)濃度

58、(EC50)。為什么通常以半數(shù)有效為什么通常以半數(shù)有效量表示毒性大?。苛勘硎径拘源笮?？ 一、劑量一、劑量-反響關(guān)系與劑量反響關(guān)系與劑量-效應(yīng)關(guān)系效應(yīng)關(guān)系毒物興奮效應(yīng)毒物興奮效應(yīng)1-氨基蒽醌的非典型劑量氨基蒽醌的非典型劑量-效應(yīng)效應(yīng)(反響反響)關(guān)系關(guān)系 一、劑量一、劑量-反響關(guān)系與劑量反響關(guān)系與劑量-效應(yīng)關(guān)系效應(yīng)關(guān)系1,8-二羥基蒽醌對大型蚤繁殖的影響二羥基蒽醌對大型蚤繁殖的影響 一、劑量一、劑量-反響關(guān)系與劑量反響關(guān)系與劑量-效應(yīng)關(guān)系效應(yīng)關(guān)系宏觀：種群水平上，污染物的生態(tài)毒理宏觀：種群水平上，污染物的生態(tài)毒理1,8-二羥基蒽醌和二羥基蒽醌和1-氨基蒽醌對內(nèi)稟增長率影響氨基蒽醌對內(nèi)稟增長率影響

59、一、劑量一、劑量-反響關(guān)系與劑量反響關(guān)系與劑量-效應(yīng)關(guān)系效應(yīng)關(guān)系 一、劑量一、劑量-反響關(guān)系與劑量反響關(guān)系與劑量-效應(yīng)關(guān)系效應(yīng)關(guān)系 一、劑量一、劑量-反響關(guān)系與劑量反響關(guān)系與劑量-效應(yīng)關(guān)系效應(yīng)關(guān)系 一、劑量一、劑量-反響關(guān)系與劑量反響關(guān)系與劑量-效應(yīng)關(guān)系效應(yīng)關(guān)系 一、劑量一、劑量-反響關(guān)系與劑量反響關(guān)系與劑量-效應(yīng)關(guān)系效應(yīng)關(guān)系3. 毒性計算毒性計算No. 1 2 3 4 5濃度：濃度： 10, 20 40 80 120 mg/L 死亡率：死亡率：0 1% 50% 90% 100% 化合物甲化合物甲死亡率：死亡率：0 0 0 0 80% 化合物乙化合物乙死亡率：死亡率：10% 46% 72% 1

60、00% 100% 化合物丙化合物丙對照對照 (Control)空白空白 (Blank) 一、劑量一、劑量-反響關(guān)系與劑量反響關(guān)系與劑量-效應(yīng)關(guān)系效應(yīng)關(guān)系將死亡率或其它效應(yīng)以概率單位將死亡率或其它效應(yīng)以概率單位表示，劑量以對數(shù)表示，轉(zhuǎn)化劑表示，劑量以對數(shù)表示，轉(zhuǎn)化劑量與反響間的量與反響間的S形曲線為直線，然形曲線為直線，然后用最小二乘法擬合該直線，求后用最小二乘法擬合該直線，求出概率單位為出概率單位為 5 時相對應(yīng)的濃度時相對應(yīng)的濃度值，便是半數(shù)致死濃度值，便是半數(shù)致死濃度 (LC50) 或或半數(shù)效應(yīng)濃度半數(shù)效應(yīng)濃度 (EC50)。在此方法。在此方法中，死亡率為中，死亡率為 0 % 和和 100