環(huán)境化學(xué)-電子課件第五章

內(nèi)容提要及重點(diǎn)要求5-25-3第一節(jié)物質(zhì)通過生物膜的方式(5.1一、生物膜的結(jié)構(gòu)二、物質(zhì)通過生物膜的方式5-4一、生物膜的結(jié)構(gòu)1.生物膜組成：磷脂雙分子層組成：蛋白質(zhì)組成：蛋白質(zhì)功能：生物膜脂質(zhì)雙分子層結(jié)構(gòu)表在蛋白5-5脂質(zhì)雙分子層內(nèi)在蛋白親水性基團(tuán)疏水性基團(tuán)5-6第一節(jié)物質(zhì)通過生物膜的方式(5.1一、生物膜的結(jié)構(gòu)二、物質(zhì)通過生物膜的方式5-7二、物質(zhì)通過生物膜的方式1.膜孔濾過：膜孔膜孔2.擴(kuò)散：擴(kuò)散速率：Fick定律dQ/dtＤＡ△c

△x物質(zhì)膜擴(kuò)散速率

即dt間隔時(shí)間內(nèi)垂直向擴(kuò)散通過膜的物質(zhì)的量膜厚度膜兩側(cè)物質(zhì)的濃度梯度擴(kuò)散面積；擴(kuò)散系數(shù)，取決于通過物質(zhì)和膜的性質(zhì)dQ/dt△ｘ△c5-8擴(kuò)散特征：不需要耗能

不需要載體參與，無特異性選擇、競(jìng)爭(zhēng)性抑制和飽和現(xiàn)象3.

易化擴(kuò)散：擴(kuò)散特征：

膜特異性載體

及數(shù)量有關(guān)

具有特異性選擇

類似物質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)性抑制和飽和現(xiàn)象5-94.

主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)特征：

膜特異性載體、及數(shù)量有關(guān)。具有特異性選擇、類似物質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)性抑制和飽和現(xiàn)象。例如：[K+]細(xì)胞內(nèi)

>>[K+]細(xì)胞外：主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)造成KPK++P（膜外）KP+ATPPP++

K+（膜內(nèi)）三磷酸腺苷5-10二磷酸腺苷5-114.

胞吞和胞飲：5-12第二節(jié)污染物質(zhì)在機(jī)體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)一、吸收二、分布三、排泄四、蓄積5-13一、吸收轉(zhuǎn)運(yùn)消除1.概念：2.吸收途徑：5-145-15第二節(jié)污染物質(zhì)在機(jī)體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)一、吸收二、分布三、排泄四、蓄積二、分布1.概念：2.污染物質(zhì)分布過程擴(kuò)散動(dòng)態(tài)平衡5-165-17第二節(jié)污染物質(zhì)在機(jī)體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)一、吸收二、分布三、排泄四、蓄積三、排泄概念：排泄途徑腎、肝膽腎排泄：膽汁排泄：5-185-19第二節(jié)污染物質(zhì)在機(jī)體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)一、吸收二、分布三、排泄四、蓄積5-20四、蓄積1.概念：Major

Sites

of

Exposure,

Metabolism,

and

Storage,

Routes

ofDistribution

and

Elimination

ofToxic

Substances

from

the

BodyFromEnvironmental

Chemistry，S.E.

Manahan5-21Kinetic

Phase5-22第三節(jié)污染物質(zhì)的生物富集、放大和積累一、生物富集二、生物放大(Biomagnification)三、生物積累5-232.

生物濃縮系數(shù)：一、生物富集1.

概念：非吞食方式環(huán)境元素

難降解的物質(zhì)度的

。水生生物＞1蚯蚓富集＜1農(nóng)作物＜1Bioconcentration

factors

(BCF)BCF5-243.

影響生物濃縮系數(shù)的因素污染物質(zhì)性質(zhì)：生物特征：環(huán)境條件：5-255-264.生物富集的動(dòng)力學(xué)描述：吸收速率稀釋速率消除速率吸收速率：消除速率：稀釋速率：5-27水生生物富集速率微分方程：當(dāng)t→∞時(shí)，BCF=ka/ke（達(dá)穩(wěn)態(tài)，吸收、消除速率符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)）5-285.BCF與Kow的關(guān)系第三節(jié)污染物質(zhì)的生物富集、放大和積累一、生物富集二、生物放大(Biomagnification)三、生物積累5-29二、生物放大1.概念高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物元素

難降解物質(zhì)吞食低營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物濃縮系數(shù)birdmankindKow>105~107才易發(fā)生5-30第三節(jié)污染物質(zhì)的生物富集、放大和積累一、生物富集二、生物放大(Biomagnification)三、生物積累5-31生物積累1.

概念生物放大或生物富集5-32)由于生長(zhǎng)而排泄(kG)2.生物積累模型5-335-345-35右式反應(yīng)相映的生物富集和生物放大在生物積累達(dá)到平衡時(shí)貢獻(xiàn)的大小。水食物5-36生物放大因子生物積累（生物富集）因子結(jié)生物-底泥積累因子底泥cs,

ciOC常用的描述水生生物富集化學(xué)物質(zhì)的

和參數(shù)一、生物轉(zhuǎn)化中的酶二、若干重要輔酶的功能三、生物氧化中的氫傳遞過程四、耗氧有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解五、有機(jī)污染物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化類型六、有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解七、氮和硫的微生物轉(zhuǎn)化八、重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化九、污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化速率第四節(jié)污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化5-37物質(zhì)在生物作用下經(jīng)受的化學(xué)轉(zhuǎn)化，稱為生物轉(zhuǎn)化或代謝。生物轉(zhuǎn)化化學(xué)轉(zhuǎn)化光化學(xué)轉(zhuǎn)化自然界自凈廢水處理污染場(chǎng)址修復(fù)5-38生物轉(zhuǎn)化

化學(xué)轉(zhuǎn)化

光化學(xué)轉(zhuǎn)化5-39一、生物轉(zhuǎn)化中的酶1.

定義2.酶的特點(diǎn)。enzymes,

thatserve

as

catalysts.From

Environmentalanic

Chemistry，Schwarzenbach

R

P;.

Gschwend

P

M;

Imboden

D

M5-40根據(jù)催化反應(yīng)類型氧化還原酶轉(zhuǎn)移酶水解酶裂解酶異構(gòu)酶酶胞外酶按酶的成分胞內(nèi)酶

單成分酶雙成分酶酶蛋白輔基或輔酶根據(jù)酶的作用場(chǎng)所3.酶的分類5-41。單成分酶：含有蛋白質(zhì)。雙成分酶：酶蛋白和輔酶或輔基。輔基同酶蛋白結(jié)合比較牢固，輔酶與酶蛋白結(jié)合較為松散。二者區(qū)別僅在此，故以后均用輔酶稱呼。輔酶起著傳遞電子、原子或某些化學(xué)基團(tuán)的功能，酶蛋白起著決定催化專一性和催化高效率的功能因此，只有雙成分酶的整體才具有酶的催化活性。輔基或輔酶的作用是：傳遞電子、原子或某些基團(tuán)。酶蛋白的作用是決定催化專一性和催化效率。5-42輔酶的成分是金屬離子、含金屬的有機(jī)化合物或小分子的復(fù)雜有機(jī)化合物。輔酶約有30種。一、生物轉(zhuǎn)化中的酶二、若干重要輔酶的功能三、生物氧化中的氫傳遞過程四、耗氧有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解五、有機(jī)污染物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化類型六、有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解七、氮和硫的微生物轉(zhuǎn)化八、重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化九、污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化速率第四節(jié)污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化5-43二、若干重要輔酶的功能1、FMN和FADF：黃素

flavinM：?jiǎn)?/p>

mono

N：核苷酸nucleotide5-44二、若干重要輔酶的功能5-455-462.NAD＋和N＋NAD+（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸）5-47N+（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）NAD＋

/N＋NADH/NH（氧化型NAD＋/N＋）（還原型NAD＋/N＋)R——NAD+/N+的其余部分5-483.輔酶Q（又稱泛醌）CoQ（氧化型CoQ

）（n=6~10）CoQH（還原型CoQ

）5-492細(xì)胞色素酶系是催化底物氧化的cyt——細(xì)胞色素酶系；n——b，c1，c，a，a3。4.細(xì)胞色素酶系的輔酶細(xì)胞色素(Cytochromes)5-50一類酶系，主要有細(xì)胞色素b，c1，

細(xì)胞色素類是含鐵的電子傳遞體。鐵原子處于卟啉的結(jié)構(gòu)中心，構(gòu)成血紅素(heme)。細(xì)胞色素類都以血紅素作為輔基。nncyt

Fe3+

cyt

Fe2+c，a，a3等幾種。它們的酶蛋白部分不同，但輔酶都是鐵卟啉。+e--e-5.

輔酶A（簡(jiǎn)寫為CoASH）輔酶A是泛酸的一個(gè)衍生物，簡(jiǎn)寫為CoASH，結(jié)構(gòu)式是：腺核苷－3′－磷酸

焦磷酸

泛酸

氨基乙硫醇轉(zhuǎn)移酶的輔酶，所含的巰基與?；纬闪蝓?，而在酶促反應(yīng)中起著傳遞?；墓δ?。反應(yīng)式如下：5-51一、生物轉(zhuǎn)化中的酶二、若干重要輔酶的功能三、生物氧化中的氫傳遞過程四、耗氧有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解五、有機(jī)污染物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化類型六、有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解七、氮和硫的微生物轉(zhuǎn)化八、重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化九、污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化速率第四節(jié)污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化5-52三、生物氧化中的氫傳遞過程有氧氧化無氧氧化5-531.有氧氧化中以分子氧為直接受氫體的氫傳遞過程（）（5-54）2e

--2、有氧氧化中分子氧為間接受體的氫傳遞過程SH2（有機(jī)底物）SNAD＋2H脫氫酶NADH＋H＋2HFMNH2FMN脫氫酶2HCoQCoQH22Fe3+2Fe2+細(xì)胞色素酶系b→c1→c→

a→a31/2O2O2-H2O5-55（

被氧化的有機(jī)底物）2e-2e-2H+5-56電

對(duì)E0

(V)電

對(duì)E0

(V)NAD+

/NADH+H+―0.322cytc

(2Fe3+

/Fe2+）12cytc

(2Fe3+

/Fe2+）2cyta

(2Fe3+

/Fe2+）3O2/H2O＋0.22FMN

/FMNH2―0.12＋0.26CoQ

/

CoQH2＋0.10＋0.282cytb（2Fe3+

/Fe2+）＋0.05＋0.82葡萄糖一系列酶促反應(yīng)乙醇脫氫酶NADH

+

H+NAD+CH3CHO（乙醛）CH3CH2OH（乙醇）3.無氧氧化中有機(jī)底物轉(zhuǎn)化中間產(chǎn)物作為受氫體的氫傳遞過程2H

兼性厭氧酵母菌葡萄糖一系列酶促反應(yīng)（

酸）乳酸脫氫酶NADH

+

H+CH3COCOOH2H厭氧乳酸菌NAD+CH3CH(OH)COOH（乳酸）5-574.無氧氧化中某些無機(jī)含氧化合物作為受氫體的氫傳遞過程最常見的受氫體：硝酸根、硫酸根和。5-58一、生物轉(zhuǎn)化中的酶二、若干重要輔酶的功能三、生物氧化中的氫傳遞過程四、耗氧有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解五、有機(jī)污染物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化類型六、有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解七、氮和硫的微生物轉(zhuǎn)化八、重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化九、污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化速率第四節(jié)污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化5-59四、耗氧有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解耗氧有機(jī)污染物質(zhì)(Oxygen

ConsumptionPollutants):anic生物降解(Biodegradation)：（mineralization）5-601.

糖類的微生物降解糖類Cx(H2O)y主要途徑：5-615-62草酰琥珀酸5-63異檸檬酸順烏頭酸草酰乙酸

檸檬酸蘋果酸延胡索酸琥珀酸α－酮戊二酸－2[H]－2[H]－2[H],－2[H]厭氧乳酸菌兼性厭氧酵母菌5-642.脂肪的生物降解主要途徑：5-655-66A.脂肪水解成脂肪酸和甘油B.甘油的轉(zhuǎn)化CH3(CH2)16COOH+26O218CO2+18H2O硬脂酸氧化總反應(yīng)C.脂肪酸的微生物降解有氧條件：5-673.蛋白質(zhì)的微生物降解主要途徑：5-684.甲烷發(fā)酵5-695-70產(chǎn)酸菌、產(chǎn)氫菌、產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)甲烷菌一、生物轉(zhuǎn)化中的酶二、若干重要輔酶的功能三、生物氧化中的氫傳遞過程四、耗氧有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解五、

有機(jī)污染物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化類型六、有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解七、氮和硫的微生物轉(zhuǎn)化八、重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化九、污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化速率第四節(jié)污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化5-71五、有機(jī)污染物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化類型生物轉(zhuǎn)化的結(jié)果，一方面往往使有機(jī)毒物水溶性和極性增加易于排出體外；另一方面也會(huì)改變有機(jī)毒物的毒性，多數(shù)是毒性減小，少數(shù)毒性反而增大。5-725-73Lipophilic,poorly

water-Soluble,unmetabolizedXenobiotic

substanceCytochrome

P450Enzyme

systemXenobioticCompoud,Often

PhaseI

recationproductCarboxyl:Hydroxyl:－OHHalogen:

－

F,Cl,Br,IEpoxide:Amino:OCOHNHHOCCEndogenous

conjugation

agentConjugation

productHigher

polarityGreater

water

solubilityMore

easily

eliminatedProduct

that

is

more

Water－soluble

and

reactiveEpoxide:Hydroxide:-OHSulfhydryl:-SHHydroxylamine:othersFunctionalgroups

thatreact

with

aconjugatingagent5-741.氧化反應(yīng)類型鐵卟啉的Fe兩個(gè)電子是由NH＋H＋傳遞來的。--5-755-76From

Environmental anic

Chemistry，R.

P.

Schwarzenbach;P.

M.

Gschwend;

D.

M.

Imboden細(xì)胞色素P450單加氧酶的結(jié)構(gòu)IronporphyrinproteinFrom

Environmental anic

Chemistry，R.

P.

Schwarzenbach;

P.

M.

Gschwend;

D.

M.

Imboden5-77混合功能氧化酶的專一性較差，能催化很多底物碳雙鍵環(huán)氧化[O][O][O]艾氏劑5-78狄氏劑5-79碳羥基化n硫脫烴、硫氧化及脫硫5-80氧脫烴5-81H[O]氮脫烴、氮—氧化及脫氮－NH－R

+

[O]

→

－NH－ROH5-82CHHCHHO||－N－C－CH3|OH－NRR21+

[O]

→R1R2+－NO－O||－NH－C－CH3

+[O]→C=NOH

+

H2OR1R2R1C=O

+

NH3R2R1CH－NH2

+

2[O]→R2R1CH－NH2

+[O]

→R2RCH2NH2

+

[O]

→

RCHO

+

NH35-835-84R.

P.

SchwarzenbachP.

M.

GschwendD.

M.Imboden5-855-862.還原反應(yīng)類型A.

可逆脫氫酶加氫還原：B.硝基還原酶還原：C=O

+

2[H]R1R2R1R2CH

—

OH5-87偶氮還原酶還原：還原脫氯酶還原：5-88R.

P.

SchwarzenbachP.

M.

GschwendD.

M.Imboden5-89Structural

orsurface-boundspecies5-90bioticabioticFrom

Environ.

Sci.

Technol.2007,

41,7765-77725-915-923.水解反應(yīng)類型A.羧酸酯酶使脂肪族酯水解RCOOR

+

H2O

→

RCOOH

+

R'OHB.磷酸酯酶使磷酸酯水解5-93C.

酰胺酶使酰胺水解D.芳香酯酶使芳香族酯水解5-94Some

Microbially

Mediated

Hydrolysis

ReactionsR.

P.

Schwarzenbach；P.

M.

GschwendD.

M.

Imboden5-955-964.結(jié)合反應(yīng)A.葡萄糖醛酸結(jié)合：UDPGA－尿嘧啶核苷二磷酸葡萄糖醛酸5-97對(duì)氯苯酚葡萄糖苷酸UDP－尿嘧啶核苷二磷酸N－羥基乙酰氨基芴5-98N－羥基乙酰氨基芴葡萄糖苷酸苯胺葡萄糖苷酸5-992－巰基噻唑－S－葡萄糖苷酸5-100PAPS-3′-磷酸-5′-磷硫酸腺苷PAPS-3′-磷酸-5′-磷酸腺苷對(duì)基硫酸酯B.硫酸結(jié)合5-101C.谷胱甘肽結(jié)合有機(jī)鹵化物（氟除外）、環(huán)氧化合物、強(qiáng)酸酯、芳香烴、烯等親電化合物5-102HOOC-CH-CH2-CH2-C-NH2

ONH-CH2-COOHHBrBr

HOOC-CH-CH2-CH2-CNH-CH2-COOHNH2

O

HH2HCOCH3HOOC-(CH2)2-CHCOOHNH2谷氨酸5-103NH-CH2-COOHNH2-CH2COOH甘氨酸一、生物轉(zhuǎn)化中的酶二、若干重要輔酶的功能三、生物氧化中的氫傳遞過程四、耗氧有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解五、有機(jī)污染物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化類型六、

有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解七、氮和硫的微生物轉(zhuǎn)化八、重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化九、污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化速率第四節(jié)污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化5-104烯烴六、

有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解(Microbial

degradation

of

Toxic anic

Pollutants)烯烴5-105脫氫酶水化酶CH3(CH2)nCH2CH(OH)2HO加氧酶脫氫酶H1.烴類正構(gòu)烷烴：烷烴末端氧化降解過程甲烷5-1065-107烯烴末端氧化降解過程烯烴：苯：β

-酮己二酸烯醇內(nèi)酯β

-酮己二酸乙酰輔酶A琥珀酸兒茶酚5-108順

-

順黏康酸

黏康酸內(nèi)酯[o]5-109多環(huán)芳烴（萘、菲和蒽）的微生物降解途徑多環(huán)芳烴：5-1105-111小結(jié)5-1122.除草劑：苯氧乙酸類，以2，4-D

乙酯為例微生物降解2,4-D乙酯基本途徑,,Ⅰ氧化Ⅱ水解Ⅲ還原對(duì)的生物降解途徑殺蟲劑：對(duì)硫磷的可能途徑。5-113氧化（Ⅰ），水解（Ⅱ），還原（III），5-114殺蟲劑：DDT5-115殺蟲劑：林丹5-116γ-3,

4,

5,

6-四氯環(huán)己烷林丹厭氧降解的途徑代謝物林丹5-1173.

多氯聯(lián)苯真菌對(duì)3,4-二氯酚的降解途徑4.

氯酚5-1185.真菌對(duì)偶氮的降解途徑木質(zhì)素酶/漆酶偶氮鍵斷裂木質(zhì)素過氧化酶5-119一、生物轉(zhuǎn)化中的酶二、若干重要輔酶的功能三、生物氧化中的氫傳遞過程四、耗氧有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解五、有機(jī)污染物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化類型六、有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解七、氮和硫的微生物轉(zhuǎn)化八、重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化九、污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化速率第四節(jié)污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化5-120七、氮和硫的微生物轉(zhuǎn)化5-1211.氮的微生物轉(zhuǎn)化同化氨化(Ammoniation)

：5-122硝化(Nitrification)：亞硝化單胞菌屬硝化桿菌屬25-1232H

O+能量5-124反硝化：5-1255-126固氮：

微生物5-1275-128N循環(huán)中的關(guān)鍵反應(yīng)1固氮作用與胺同化作用5-1295-130亞硝化細(xì)菌硝化細(xì)菌（2）硝化與反硝化作用5-131（3）硝酸還原與氨的同化和揮發(fā)5-132（4）降解:氨化作用5-1332.硫的微生物轉(zhuǎn)化氧化硫化5-134反硫化5-135（2）硫化：硫桿菌

硫磺菌5-136（3）反硫化：一、生物轉(zhuǎn)化中的酶二、若干重要輔酶的功能三、生物氧化中的氫傳遞過程四、耗氧有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解五、有機(jī)污染物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化類型六、有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解七、氮和硫的微生物轉(zhuǎn)化八、重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化九、污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化速率第四節(jié)污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化5-137八、重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化1.存在形態(tài)：的環(huán)境化學(xué)行為：5-1385-139的遷移轉(zhuǎn)化循環(huán)毒性大?。和榛谆?/p>

——水俁?。?953

—

1961）微生物參與

形態(tài)轉(zhuǎn)化主要有：甲基化作用和還原作用。甲基化作用：5-140甲基鈷氨素簡(jiǎn)式四個(gè)氫化吡咯組成咕啉六個(gè)配體咕啉環(huán)上四個(gè)氮原子咕啉D

環(huán)支鏈上二甲基苯并咪唑的一個(gè)氮原子和一個(gè)甲基負(fù)離子二甲基苯并咪唑5-141的生物甲基化途徑5-142的生物去甲基化(還原作用）：5-143砷砷部分化學(xué)形態(tài)：HOOHHOOHOHOHAsVOAsIIIHOOHCH3AsVOAsHO

CH3OVHO

AsIIIHOCH3CH3AsIIIH3CAsCH3

+

CH3X-H3CAsCH3+

2

2CH

－CH

－OHX-H3CAsCH3

+

O－CH2－C=Oarsenic

acid砷酸CH3酸arsenous

aicdCH3monomethylarsenicacid

甲基砷酸OHmonomethylarsonous

acid甲基

酸dimethylarsnou

acid二甲基砷酸dimethylarsinous

acid二甲基

酸CH3arsenocholine砷膽堿CH3arsenobetaine

砷甜菜堿CH3

tetramethylarsonium

cation四甲基砷離子5-1445-145①無機(jī)酸鹽和砷酸鹽H3AsO4

(As5+)H2AsO4

-(As5+)HAsO

2-4(As5+)AsO43-(As5+)H3AsO3(As3+)H2AsO3

-(As3+)3H2AsO

2-(As3+)Fig.

Species

of

arsenic

in

water5-146②胂和甲基胂(Arsine

and

methylarsines)③甲基胂酸和二甲基胂酸(Methylarsonic

acid

and

dimethylarsinic

acid)④

氧化胂和四甲基砷離子(Trimethylarsine

oxide(TMAO)

and

tetramethylarsoniumion)5-1485-149⑤砷甜菜堿和砷膽堿(Arsenobetaine

and

arsenocholine)⑥砷糖(Arsenosugar)砷的甲基化5-1505-1514.鐵有的鐵細(xì)菌是自養(yǎng)菌，如氧化亞鐵硫桿菌。鐵細(xì)菌作用致使管道阻塞。酸性礦水的形成：黃鐵礦在鐵細(xì)菌作用下，發(fā)生以下反應(yīng)：一、生物轉(zhuǎn)化中的酶二、若干重要輔酶的功能三、生物氧化中的氫傳遞過程四、耗氧有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解五、有機(jī)污染物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化類型六、有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解七、氮和硫的微生物轉(zhuǎn)化八、重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化九、污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化速率第四節(jié)污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化5-1525-153九、污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化速率1.酶促反應(yīng)的速率5-154d[ES]/dt=k1{[E]0-[ES]}·

[S]

；-

d[ES]/dt=k2·

[ES]

+

k3·[ES]k1{[E]0-[ES]}

·[S] =k2·

[ES]

+

k3·

[ES]v=k3[ES]=

k3

[E]0[S]/{Km+[S]}當(dāng)[ES]=[E]0時(shí)，酶促反應(yīng)達(dá)到最大速率(vmax)，米氏方程：v=

vmax[S]/{Km+[S]}

Km為米氏系數(shù)5-1555-156pH的影響：溫度影響：5-157抑制劑的影響：抑制劑：不可逆抑制劑：可逆抑制劑：殺蟲劑對(duì)抑制膽堿酯酶的作用途徑5-158競(jìng)爭(zhēng)性抑制的酶促反應(yīng)機(jī)理如下：可以通過加大底物的濃度來解除競(jìng)爭(zhēng)性抑制的1/v

表達(dá)式為：5-159非競(jìng)爭(zhēng)性抑制的1/v表達(dá)式為：不能通過加大底物的濃度來解除非競(jìng)爭(zhēng)性抑制的酶促反應(yīng)機(jī)理如下：5-1605-1612.微生物反應(yīng)的速率(Rate

of

Microbiological

Reaction)（1）微生物反應(yīng)速率方程若在好氧微生物作用下，耗氧有機(jī)污染物質(zhì)在水中的生物耗氧總反應(yīng)為：5-1625-163這一反應(yīng)的速率常用一級(jí)反應(yīng)速率微分方程描述：5-164二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)5-165河段水中氨氮的硝化速率：d[Y]/dt

=

—

d[S]/dt

=

kb[B][S]5-1665-167（2）影響微生物反應(yīng)速率的因素定性規(guī)律鏈長(zhǎng)規(guī)律

鏈分支規(guī)律取代規(guī)律5-168鏈長(zhǎng)規(guī)律：鏈分支規(guī)律：取代規(guī)律：環(huán)境條件：第五節(jié)

污染物質(zhì)的毒性(Inhibition

of

Enzyme

Activity)一、酶活性的抑制二、致突變作用(Mutagenesis)(Carcinogenesis)三、

作用四、致畸作用(Teratogenic

Effects)五、內(nèi)

干擾作用(Endocrine

Disrupting

Effects)5-169一、酶活性的抑制(Inhibition

of

Enzyme

Activity)5-170①有些有機(jī)化合物與酶的共價(jià)結(jié)合；②有些重金屬離子與含巰基的酶強(qiáng)烈結(jié)合；③有些金屬取代金屬酶中的不同金屬。anophosphates

that

Inhibit

Acetylcholinesterase

EnzymeNerve

impulseNerve

impulse

r

elaxedNerve

impulse

notrelaxed,

causing

adverseeffects,

even

deathXenobioticFrom

Environmental

Chemistry，S.E.

Manahan5-171第五節(jié)

污染物質(zhì)的毒性(Inhibition

of

Enzyme

Activity)一、酶活性的抑制二、致突變作用(Mutagenesis)(Carcinogenesis)三、

作用四、致畸作用(Teratogenic

Effects)五、內(nèi)

干擾作用(Endocrine

Disrupting

Effects)5-172二、致突變作用(Mutagenesis)致突變作用：指生物細(xì)胞內(nèi)DNA改變，引起的遺傳特性突變的作用。致突變作用分為

突變和

突變兩類。突變：指DNA中堿基對(duì)的排列順序發(fā)生改變。屬于分子水平的變化。它包含堿基對(duì)的轉(zhuǎn)換、顛換、

和缺失

四種類型。一個(gè)常用的鑒定突變的試驗(yàn)是

突變型鼠

傷寒沙門氏菌－哺乳動(dòng)物肝微粒體酶試驗(yàn)（艾姆斯試驗(yàn)）?；儯荷婕罢麄€(gè)

，呈現(xiàn)

結(jié)構(gòu)或數(shù)目的改變。屬于細(xì)胞水平的變化。5-173腺嘌呤

次黃嘌呤HX于是可以引起一種如下的堿基對(duì)轉(zhuǎn)換鳥嘌呤

黃嘌呤胞嘧啶

尿嘧啶轉(zhuǎn)換是同型堿基之間的置換，即嘌呤堿被另一嘌呤堿取代，嘧啶堿被另一嘧啶堿取代。5-174轉(zhuǎn)

顛換

換顛換是異型堿基之間的置換，即嘌呤堿基為嘧啶堿基取代，反之亦然。顛換和轉(zhuǎn)換統(tǒng)稱堿型置換，所致突變稱為堿型置換突變。和缺失分別是DNA堿基對(duì)順序中增加和減少一對(duì)堿基或幾對(duì)堿基，使遺傳讀碼格式發(fā)生改變，自該突變點(diǎn)之后的一系列遺傳

都發(fā)生錯(cuò)誤。這兩種突變統(tǒng)稱為移碼突變。堿型置換突變

移碼突變插

缺入

失5-1755-176MutagenesisFrom

Environmental

Chemistry,

S.E.

Manahan5-177ALKYLATION

IN

MUTAGENESISANDCARCINOGENESISFrom

Environmental

Chemistry,

S.E.

Manahan5-178第五節(jié)

污染物質(zhì)的毒性(Inhibition

of

Enzyme

Activity)一、酶活性的抑制二、致突變作用(Mutagenesis)(Carcinogenesis)三、

作用四、致畸作用(Teratogenic

Effects)五、內(nèi)

干擾作用(Endocrine

Disrupting

Effects)5-179三、

作用

(Carcinogenesis)定義：分類：物根據(jù)性質(zhì)可分為：化學(xué)

物的分類：按照對(duì)人和動(dòng)物

作用的不同，根據(jù)作用機(jī)理，5-180化學(xué)物遺傳毒性物非遺傳毒性物直接間接物物促癌物助固體物物二氧化硫、乙醇、兒茶酚等雙氯甲醚苯并(a)芘巴豆油中豆醇二酯等石棉、塑料第一是DNA階段。直接

物或間接

物的終

物，引起突變。第二是促長(zhǎng)階段。主要是突變細(xì)胞改變了遺傳信息的表達(dá)，增殖成為腫瘤，其中

還會(huì)向機(jī)體其他部位擴(kuò)散。親電進(jìn)攻，所以形成親電試劑。作用機(jī)理5-181Process

ofCarcinogenesisInitiation

stage ?

Promotional

stageMe

tastasisNeoplasticcellsReplicationofaltered

DNA(expre

ssion)Malignant

tumor(neoplasm)Progression

of

tumortissue

growthTumortissuePromotion

oftumor

cell

growthDNA

repaired,no

adverse

e

ffectAltere

dDNABinding

to

DNA

orother

(epige

netic)

e

ffectDetoxication(no

e

ffect)UltimatecarcinogenEliminationof

compoundor

its

me

tabolite

withoutadverse

e

ffectMe

tabolicactionChemical

carcinogenorprecursor(procarcinoge

n)From

Environmental

Chemistry，S.E.

Manahan5-1825-183History

of

Chemical

CarcinogenesisFrom

Environmental

Chemistry，S.E.

Manahan5-184+親電進(jìn)攻5-185第五節(jié)

污染物質(zhì)的毒性(Inhibition

of

Enzyme

Activity)一、酶活性的抑制二、致突變作用(Mutagenesis)(Carcinogenesis)三、

作用四、致畸作用(Teratogenic

Effects)五、內(nèi)

干擾作用(Endocrine

Disrupting

Effects)5-186四、致畸作用(Teratogenic

Effects)5-1875-188第五節(jié)

污染物質(zhì)的毒性(Inhibition

of

Enzyme

Activity)一、酶活性的抑制二、致突變作用(Mutagenesis)(Carcinogenesis)三、

作用四、致畸作用(Teratogenic

Effects)五、內(nèi)

干擾作用(Endocrine

Disrupting

Effects)5-189五、內(nèi)干擾作用(Endocrine

Disrupting

Effects)1.概念2.作用機(jī)制5-190除草劑甲草胺、殺草強(qiáng)、莠去津、草克凈、除草醚、氟樂靈、2,4-D、2

,4,5-T、杜邦326、草達(dá)滅、氟甲吡啶氧酚丙酸丁酯。殺真菌劑苯菌靈、多菌靈、六氯苯、烯菌酮、代錳鋅、代森錳鋅、硫脲乙烯、嘧啶甲醇族、亞乙基雙二硫代氨基甲酸鋅、二甲基二硫代氨基甲酸鋅。殺蟲劑林丹(β-666)

、氯丹、硫丹、三嗪、甲萘威、開樂散、狄氏