第三章 環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化課件

第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化

2024年5月10日1第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化

第一節(jié)

污染物的吸收、分布與排泄

第二節(jié)污染物的生物轉(zhuǎn)化

第三節(jié)

污染物代謝動力學(xué)內(nèi)容提要2024年5月10日2第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的

生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化

生物轉(zhuǎn)運(yùn)：

吸收、分布和排泄使外來化合物在體內(nèi)發(fā)生位移，均是反復(fù)通過生物膜的過程，統(tǒng)稱為生物轉(zhuǎn)運(yùn)。

生物轉(zhuǎn)化：

代謝可使外來化合物發(fā)生化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的改變，從而轉(zhuǎn)變成新的衍生物的過程，也稱為代謝轉(zhuǎn)化。2024年5月10日3第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化一、生物轉(zhuǎn)運(yùn)過程的機(jī)理（一）生物膜第一節(jié)

污染物的吸收、分布與排泄2024年5月10日4第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化（二）毒物通過生物膜的轉(zhuǎn)運(yùn)方式1、簡單擴(kuò)散2、濾過3、主動轉(zhuǎn)運(yùn)4、載體擴(kuò)散5、胞飲和吞噬第一節(jié)

污染物的吸收、分布與排泄2024年5月10日5第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化1、簡單擴(kuò)散：

外來化合物在體內(nèi)的擴(kuò)散是依其濃度梯度差決定物質(zhì)的擴(kuò)散方向，即由生物膜的分子濃度較高的一側(cè)向濃度較低的一側(cè)擴(kuò)散，當(dāng)兩側(cè)達(dá)到動態(tài)平衡時，擴(kuò)散即終止。簡單擴(kuò)散過程，不需要消耗能量，外來化合物與膜不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生物膜不具有主動性，只相當(dāng)于物理過程，故稱為簡單擴(kuò)散。

第一節(jié)

污染物的吸收、分布與排泄2024年5月10日6第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化影響簡單擴(kuò)散的因素1）生物膜兩側(cè)濃度梯度;2）外來化合物在脂質(zhì)中的溶解度，可用脂水分配系數(shù)來表示;3）外來化合物的解離度和體液pH高低，對毒物通過細(xì)胞膜的難易有很大影響;4）膜兩側(cè)體液中的蛋白質(zhì)濃度及與之結(jié)合的親和力。第一節(jié)

污染物的吸收、分布與排泄2024年5月10日7第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化第一節(jié)

污染物的吸收、分布與排泄2、濾過

是外來化合物透過生物膜上親水性孔道的過程。大量的水可借助滲透壓梯度和液體靜壓作用通過孔道進(jìn)入細(xì)胞，同時外來化合物可以水作為載體，隨之而被動轉(zhuǎn)運(yùn)。2024年5月10日8第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化第一節(jié)

污染物的吸收、分布與排泄

3、主動轉(zhuǎn)運(yùn)

是外來化合物透過生物膜由低濃度處向高濃度處移動的過程。

2024年5月10日9第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化第一節(jié)

污染物的吸收、分布與排泄主動轉(zhuǎn)運(yùn)的主要特點(diǎn):①可逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)，故消耗一定的代謝能量；②轉(zhuǎn)運(yùn)過程需要載體參加；③載體既然是生物膜的組成成分，所以有一定的容量；④主動轉(zhuǎn)運(yùn)有一定的選擇性；⑤如果兩種化合物基本結(jié)構(gòu)相似，在生物轉(zhuǎn)運(yùn)過程中又需要同一轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，兩種化合物之間可出現(xiàn)競爭，并產(chǎn)生競爭抑制。2024年5月10日10第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化第一節(jié)

污染物的吸收、分布與排泄4、載體擴(kuò)散

不易溶于脂質(zhì)的外來化合物，利用載體由高濃度向低濃度處移動的過程。運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)理是載體特異地與某種化學(xué)物結(jié)合后，其分子內(nèi)部發(fā)生構(gòu)型變化而形成適合該物質(zhì)透過的通道而使該化學(xué)物進(jìn)入細(xì)胞。2024年5月10日11第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化第一節(jié)

污染物的吸收、分布與排泄5、胞飲和吞噬

液體或固體外來化合物被伸出的生物膜包圍，然后將被包圍的液滴或較大顆粒并入細(xì)胞內(nèi)，達(dá)到轉(zhuǎn)運(yùn)的目的，前者稱為胞飲，后者稱為吞噬。

2024年5月10日12第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化第一節(jié)

污染物的吸收、分布與排泄二、吸收（一）吸收的概念

吸收是外來化合物在各種因素影響下，自接觸部位經(jīng)過各種途徑透過機(jī)體的生物膜進(jìn)入血液循環(huán)的過程。（二）吸收途徑：

毒物主要通過消化道、呼吸道、皮膚三條途徑吸收。2024年5月10日13第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化１、經(jīng)消化道吸收：一般外來化合物在胃腸道中的吸收過程，主要是通過簡單擴(kuò)散，僅有極少種類外來化合物的吸收是通過吸收營養(yǎng)素和內(nèi)源性化合物的專用主動轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)。外來化合物在消化道的吸收可在任何部位進(jìn)行，但主要在小腸。

小腸內(nèi)的吸收主要是通過簡單擴(kuò)散。小腸粘膜還可以通過濾過過程吸收分子量為100～200以下的小分子，胃腸道上皮細(xì)胞亦可通過胞飲或吞噬過程吸收一些顆粒狀物質(zhì)。第一節(jié)

污染物的吸收、分布與排泄2024年5月10日14第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化２、經(jīng)呼吸道吸收：肺臟的解剖生理特點(diǎn)決定了肺泡對氣態(tài)物質(zhì)的吸收是主要器官。

經(jīng)肺吸收的外來化合物與經(jīng)胃腸道吸收者不同，前者不隨同門靜脈血流進(jìn)入肝臟，未經(jīng)肝臟中的生物轉(zhuǎn)化過程，即直接進(jìn)入體循環(huán)并分布全身。

肺泡對氣態(tài)物質(zhì)的吸收主要通過簡單擴(kuò)散，并受許多因素影響。

肺泡對顆粒物以被動擴(kuò)散方式吸收

，吸收情況與顆粒大小有明顯差異。第一節(jié)

污染物的吸收、分布與排泄2024年5月10日15第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化３、經(jīng)皮膚吸收：表皮吸收主要方式是簡單擴(kuò)散

毒物經(jīng)皮吸收的兩個途徑：①通過表皮脂質(zhì)屏障是主要的吸收途徑。②通過汗腺、皮脂腺和毛囊等附屬器，繞過表皮屏障直接進(jìn)入真皮。

第一節(jié)

污染物的吸收、分布與排泄2024年5月10日16第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化毒物經(jīng)皮膚吸收的兩個階段：第一階段—穿透相

毒物透過表皮進(jìn)入真皮。

幾乎所有毒物都是通過簡單擴(kuò)散透過表皮角質(zhì)層。毒物穿透的速度與脂溶性有關(guān)，脂溶性越大穿透能力越強(qiáng)。第二階段—吸收相

毒物由真皮進(jìn)入乳頭層毛細(xì)血管。毒物在這一階段的擴(kuò)散速度取決于本身的水溶性。第一節(jié)

污染物的吸收、分布與排泄2024年5月10日17第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化三、分布㈠分布概念

分布是外來化合物通過吸收進(jìn)入血液或其它體液后，隨著血液或淋巴液的流動分散到全身各組織細(xì)胞的過程。吸收入血液的化學(xué)物僅少數(shù)成游離狀態(tài)，大部分與血漿蛋白結(jié)合，隨著血液到達(dá)所有器官和組織。毒物在體內(nèi)的分布是隨時間變化的，有時出現(xiàn)再分布現(xiàn)象。第一節(jié)

污染物的吸收、分布與排泄2024年5月10日18第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化第一節(jié)

污染物的吸收、分布與排泄（二）影響分布的主要因素

１、外來化合物與血漿蛋白結(jié)合２、外來化合物與其它組織成分結(jié)合３、外來化合物在脂肪組織和骨骼中貯存和沉積４、體內(nèi)各種屏障的影響

2024年5月10日19第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化第一節(jié)

污染物的吸收、分布與排泄體內(nèi)的各種屏障：⑴

血腦屏障

⑵

胎盤屏障

體內(nèi)重要貯存庫有四種：血漿蛋白作為貯存庫；毒物在肝、腎中的累積；脂肪組織作為貯存庫；骨骼組織作為貯存庫。2024年5月10日20第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化四、排泄（一）排泄的概念

排泄是外來化合物及其代謝產(chǎn)物向機(jī)體外轉(zhuǎn)運(yùn)的過程，是機(jī)體物質(zhì)代謝全部過程中的最后一個環(huán)節(jié)。

第一節(jié)

污染物的吸收、分布與排泄2024年5月10日21第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化（二）排泄的主要途徑

第一節(jié)

污染物的吸收、分布與排泄經(jīng)呼吸道排出其它排泄途徑經(jīng)腎臟隨同尿液排泄經(jīng)肝臟隨同膽汁排泄2024年5月10日22第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化第一節(jié)

污染物的吸收、分布與排泄１、經(jīng)腎臟隨同尿液排泄

腎臟排泄外來化合物的效率極高，也是最重要的排泄器官，其主要排泄機(jī)理有三：即腎小球?yàn)V過、腎小球簡單擴(kuò)散和腎小管主動轉(zhuǎn)運(yùn)，其中簡單擴(kuò)散和主動轉(zhuǎn)運(yùn)更為重要。2024年5月10日23第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化第一節(jié)

污染物的吸收、分布與排泄２、經(jīng)肝臟隨同膽汁排泄經(jīng)過肝臟隨同膽汁排出體外是外來化合物在體內(nèi)消除僅次于腎臟的另一種排泄途徑。來自胃腸的血液攜帶著所吸收的外來化合物先通過門靜脈進(jìn)入肝臟，然后流經(jīng)肝臟再進(jìn)入全身循環(huán)。外來化合物在肝臟中先經(jīng)過生物轉(zhuǎn)化，生物轉(zhuǎn)化過程中形成的一部分代謝產(chǎn)物，可被肝細(xì)胞直接排泄入膽汁，再混入糞便排出體外。毒物經(jīng)肝臟進(jìn)入膽汁主要是通過主動轉(zhuǎn)運(yùn)。2024年5月10日24第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化第一節(jié)

污染物的吸收、分布與排泄３、經(jīng)呼吸道排出

許多氣態(tài)外來化合物可經(jīng)呼吸道排出體外。如一氧化碳、某些醇類和揮發(fā)性有機(jī)化合物都可經(jīng)肺排泄。其經(jīng)肺排泄的主要機(jī)理是簡單擴(kuò)散，排泄的速度主要決定于氣體在血液中的溶解度、呼吸速度和流經(jīng)肺部的血液速度。

溶解于呼吸道分泌液的外來化合物和巨噬細(xì)胞攝入的顆粒物質(zhì)，將隨同呼吸道表面的分泌液排出。

2024年5月10日25第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化第一節(jié)

污染物的吸收、分布與排泄４、其它排泄途徑

外來化合物還可經(jīng)其它途徑排出體外。例如隨同汗液和唾液排泄（I、Br、F及其化合物、Hg等），隨同乳汁排泄（如有機(jī)堿類和親脂性毒物）。此種排泄途徑雖然在整個排泄過程中所占比例并不重要，但有些卻具有特殊的毒理學(xué)意義。另外，還有頭發(fā)和指甲，雖不是身體的排泄物，但有些毒物（As、Hg、pb、Mn等）可富集于此，重新返回血液循環(huán)的可能性很小，因此也可以看作是毒物的排出途徑。2024年5月10日26第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化一、生物轉(zhuǎn)化的概念

毒物的生物轉(zhuǎn)化是指毒物在體內(nèi)組織中，經(jīng)酶催化或非酶作用轉(zhuǎn)化成一些代謝產(chǎn)物的過程。外來化合物經(jīng)過生物轉(zhuǎn)化，有的可以失活，達(dá)到解毒，毒性減低。但有的可使其活化，毒性增強(qiáng)，甚至可產(chǎn)生致畸、致癌效應(yīng)。

生物轉(zhuǎn)化的場所

主要在肝臟，其它還有肺、胃、腸和皮膚。

第二節(jié)污染物的生物轉(zhuǎn)化2024年5月10日27第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化二、生物轉(zhuǎn)化的反應(yīng)類型Williams(1995)把生物轉(zhuǎn)化分為兩種主要類型：Ⅰ相反應(yīng)

包括氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)和水解反應(yīng)Ⅱ相反應(yīng)

亦稱結(jié)合反應(yīng)，包括毒物或其代謝產(chǎn)物與內(nèi)源性代謝產(chǎn)物結(jié)合的反應(yīng)。

第二節(jié)污染物的生物轉(zhuǎn)化2024年5月10日28第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化Ⅰ相反應(yīng)(一)氧化反應(yīng)

氧化反應(yīng)可分為兩種：由微粒體混合功能氧化酶催化的反應(yīng)非微粒體混合功能氧化酶催化的反應(yīng)

微粒體是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在細(xì)胞勻漿過程中形成的碎片，并非獨(dú)立的細(xì)胞器。

第二節(jié)污染物的生物轉(zhuǎn)化2024年5月10日29第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化第二節(jié)污染物的生物轉(zhuǎn)化1、微粒體氧化

微粒體混合功能氧化酶(micrososmalmixedfunctionoxidase,MFO)，又稱為混合功能氧化酶或微粒體單加氧酶，MFO主要存在于肝細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，其特異性很低，進(jìn)入體內(nèi)的各種環(huán)境化學(xué)物幾乎都要經(jīng)過這一氧化反應(yīng)而轉(zhuǎn)化為氧化產(chǎn)物。在這一過程中還需要還原型輔酶NADPH提供電子，使細(xì)胞色素P-450還原，并與底物形成復(fù)合物，才能完成這一反應(yīng)過程。2024年5月10日30第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化第二節(jié)污染物的生物轉(zhuǎn)化其反應(yīng)式如下：

此反應(yīng)的特點(diǎn)是需要一個氧分子，其中一個氧原子被還原為H2O，另一個與底物結(jié)合使被氧化的化合物分子增加一個氧原子，故稱此酶為混合功能氧化酶或微粒體單加氧酶，可簡稱為單氧酶。

2024年5月10日31第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化第二節(jié)污染物的生物轉(zhuǎn)化氧化反應(yīng)可能有下列各種類型：

(1)脂肪族羥化(2)芳香族羥化(3)N－羥化反應(yīng)(4)環(huán)氧化反應(yīng)(5)N－氧化(6)P—氧化(7)S—氧化(8）氧化性脫烷基(9)氧化性脫氨(10)氧化性脫鹵2024年5月10日32第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化第二節(jié)污染物的生物轉(zhuǎn)化2.非微粒體混合功能氧化酶催化的氧化反應(yīng)肝組織胞液、血漿和線粒體中，有一些專一性不太強(qiáng)的酶，可催化某些外來化合物的氧化與還原，例如醇脫氫酶，醛脫氫酶、過氧化氫酶、黃嘌呤氧化酶等。3.前列腺素生物合成過程中共氧化反應(yīng)

近年來又觀察到一種氧化反應(yīng)，是在前列腺素生物合成過程中有一些外來化合物可同時被氧化，稱為共氧化反應(yīng)。

2024年5月10日33第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化第二節(jié)污染物的生物轉(zhuǎn)化(二)還原反應(yīng)還原反應(yīng)發(fā)生的條件1）某些還原性化學(xué)物或代謝物在一定的組織細(xì)胞內(nèi)積聚形成局部還原環(huán)境，使還原反應(yīng)能夠進(jìn)行；2）在外源化學(xué)物的生物轉(zhuǎn)化過程中，即使在細(xì)胞色素P450單加氧化酶催化的氧化反應(yīng)中，也有電子的轉(zhuǎn)移，有些外源化學(xué)物存在接受電子的可能性，以至被還原；3）氧化還原反應(yīng)中的可逆反應(yīng)即還原方向的反應(yīng)。2024年5月10日34第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化第二節(jié)污染物的生物轉(zhuǎn)化

催化還原反應(yīng)的酶類主要存在于肝、腎和肺的微粒體和胞液中，腸道菌叢中某些還原菌也含有還原酶。

含有硝基、偶氮基和羰基的外來化合物以及二硫化物、亞砜化合物，在體內(nèi)可被還原。2024年5月10日35第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化第二節(jié)污染物的生物轉(zhuǎn)化(三)水解反應(yīng)

是化學(xué)物在水解酶的催化下，與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起化學(xué)物分解的反應(yīng)。在水解過程中，H2O離解為H+和OH-，并分別與外源性化學(xué)物分解部分結(jié)合。許多外來化合物，例如酯類、酰胺類和含有酯鍵的硫酸鹽取代物極易水解。水解反應(yīng)是許多有機(jī)磷殺蟲劑在體內(nèi)的主要代謝方式。2024年5月10日36第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化Ⅱ相反應(yīng)結(jié)合反應(yīng)：

結(jié)合反應(yīng)是外源化學(xué)物經(jīng)過第一相反應(yīng)，已經(jīng)具有羥基、羧基、氨基、環(huán)氧基等極性基團(tuán)之后，與一些具有極性基團(tuán)的內(nèi)源性化合物進(jìn)一步發(fā)生生物結(jié)合的反應(yīng)。結(jié)合反應(yīng)主要發(fā)生在肝臟，其次在腎臟。在肺、腸道以及脾、腦組織中亦可進(jìn)行。

第二節(jié)污染物的生物轉(zhuǎn)化2024年5月10日37第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化根據(jù)結(jié)合反應(yīng)的機(jī)理，可將結(jié)合反應(yīng)分成以下幾種類型：

1.葡萄糖醛酸結(jié)合2.硫酸結(jié)合3.谷胱甘肽結(jié)合4.氨基酸結(jié)合5.乙?；Y(jié)合6.甲基結(jié)合

第二節(jié)污染物的生物轉(zhuǎn)化2024年5月10日38第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化1.葡萄糖醛酸結(jié)合

第二節(jié)污染物的生物轉(zhuǎn)化2024年5月10日39第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化2.硫酸結(jié)合第二節(jié)污染物的生物轉(zhuǎn)化2024年5月10日40第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化3.谷胱甘肽結(jié)合第二節(jié)污染物的生物轉(zhuǎn)化2024年5月10日41第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化4.氨基酸結(jié)合第二節(jié)污染物的生物轉(zhuǎn)化2024年5月10日42第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化5.乙?；Y(jié)合第二節(jié)污染物的生物轉(zhuǎn)化2024年5月10日43第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化5.乙酰基結(jié)合第二節(jié)污染物的生物轉(zhuǎn)化2024年5月10日44第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化6.甲基結(jié)合

第二節(jié)污染物的生物轉(zhuǎn)化2024年5月10日45第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化三、生物轉(zhuǎn)化的復(fù)雜性表現(xiàn)在1、生物轉(zhuǎn)化的多樣性2、生物轉(zhuǎn)化的連續(xù)性3、代謝轉(zhuǎn)化的兩重性4、代謝飽和狀態(tài)第二節(jié)污染物的生物轉(zhuǎn)化2024年5月10日46第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化第二節(jié)污染物的生物轉(zhuǎn)化2024年5月10日47第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化代謝飽和狀態(tài)：

毒物的濃度或劑量能影響毒物的代謝情況，開始接觸毒物時，隨毒物在體內(nèi)濃度的增加，單位時間內(nèi)藥物代謝酶對毒物催化代謝產(chǎn)生的產(chǎn)物量也隨之增加；但當(dāng)毒物量達(dá)到一定濃度時，其代謝過程所需的基質(zhì)可能被耗盡或者參與代謝酶的催化能力不能滿足其需要，單位時間內(nèi)的代謝產(chǎn)物量不再隨之增加，正常代謝途徑亦可能發(fā)生改變，這種代謝途徑被飽和的現(xiàn)象稱為代謝飽和。第二節(jié)污染物的生物轉(zhuǎn)化2024年5月10日48第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化2024年5月10日49第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化2024年5月10日50第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化2024年5月10日51第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化2024年5月10日52第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化2024年5月10日53第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化一、概念(一)毒物動力學(xué)是利用數(shù)學(xué)方法研究外來化合物進(jìn)入機(jī)體的生物轉(zhuǎn)化和生物轉(zhuǎn)運(yùn)隨時間變化的規(guī)律和過程，稱為毒物動力學(xué)，它是毒理學(xué)的一個新的分支。目的在于了解毒物在體內(nèi)消長的規(guī)律，從而對毒物安全性評價提供科學(xué)依據(jù)。第三節(jié)

污染物代謝動力學(xué)

2024年5月10日54第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化(二)室室又稱房室，它就是毒物動力學(xué)的數(shù)學(xué)模型，其含義是假設(shè)機(jī)體是由一個或多個室組成，室為有界的空間，外來化合物隨時間變化在其中運(yùn)動。室不代表解剖學(xué)的部位或器官或生理學(xué)的功能單位，而是理論的機(jī)體容積。室的劃分取決于毒物運(yùn)轉(zhuǎn)速率是否近似。第三節(jié)

污染物代謝動力學(xué)2024年5月10日55第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化(三)一室模型一室模型或稱單室模型，是將機(jī)體視為單一的室。外來化合物進(jìn)入機(jī)體后，能迅速均勻地分布于全室之中。甲基汞、氯乙烯、2，4，5-T、6-氯吡啶酸、五氯苯酚等符合一室模型。第三節(jié)

污染物代謝動力學(xué)2024年5月10日56第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化(四)二室模型

外來化合物進(jìn)入機(jī)體后，并非迅速和均勻地分布到全身，而是從血漿(包括體液)到組織臟器間有一個逐步分布與逐步達(dá)到平衡的過程。對化合物這種動力過程應(yīng)用多室模型來表達(dá)，而其中以二室模型為多。二室模型是以“Ｉ室”表示血漿(或包括體液)，而以“Ⅱ室”表示組織臟器?！埃墒摇币部煞Q之為中心室，“Ⅱ室”也稱為周邊室。苯、對溴磷、2、3、7、8—4氯氧笏等符合二室模型。第三節(jié)

污染物代謝動力學(xué)2024年5月10日57第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化(五)速率過程外來化合物在機(jī)體內(nèi)隨時間進(jìn)程而發(fā)生的濃度(量)的變化，必然有其速率過程。有兩種：1.一級速率過程表明化合物在機(jī)體內(nèi)隨時間變化速率過程與化合物的濃度成正比。2.零級速率過程表明化合物在機(jī)體內(nèi)隨時間變化速率過程與化合物濃度無關(guān)。第三節(jié)

污染物代謝動力學(xué)2024年5月10日58第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化二、主要參數(shù)(一)表觀分布容積（Vd）

(二)生物半減期（T1/2）(三）消除速度常數(shù)(K)(四)消除率（CL）第三節(jié)

污染物代謝動力學(xué)(二)生物半減期

（三）消除速度常數(shù)(K)

(四)消除率

2024年5月10日59第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化(一)表觀分布容積

其意義為外來化合物在機(jī)體的分布相當(dāng)于血漿濃度時所占體液的容積。它不是機(jī)體的生理真實(shí)容積，而是依據(jù)化合物在血漿水中的濃度推測而來。單位為ml/kg或L/kg。公式為：

(3-1)式(3-1)中D給予機(jī)體化合物劑量。第三節(jié)

污染物代謝動力學(xué)2024年5月10日60第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化

(二)生物半減期

是表達(dá)與衡量一個外來化合物從體內(nèi)清除速度的尺度，即毒物在體內(nèi)含量減少一半所需的時間。單位min或h。公式為：

(3-2)第三節(jié)

污染物代謝動力學(xué)2024年5月10日61第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化（三）消除速度常數(shù)(K)

消除速度常數(shù)K表示單位時間內(nèi)毒物由體內(nèi)消除的數(shù)量與體內(nèi)數(shù)量的比例常數(shù)。

(3-3)

K越大，反映消除愈快。K的單位是時間的倒數(shù)。

第三節(jié)

污染物代謝動力學(xué)2024年5月10日62第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化(四)消除率消除率(CL,clearancerate)是單位時間毒物消除量與血漿中毒物濃度之比，也可以是單位時間內(nèi)從機(jī)體清除的表觀分布容積。單位為L/h或ml/min。即

(3-4)

第三節(jié)

污染物代謝動力學(xué)2024年5月10日63第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化三、一室模型其消除速度可表示為

K為消除速率常數(shù)；負(fù)號表示毒物從體內(nèi)消失。濃度時間曲線符合對數(shù)線性回歸方程：

第三節(jié)

污染物代謝動力學(xué)2024年5月10日64第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化將各時點(diǎn)采樣測出的血漿毒物濃度LgC與t進(jìn)行擬合，即可得方程a為t0時的血漿濃度C0,b為該直線的斜率。再由b=K/2.303；可求出消除速率常數(shù)K，并進(jìn)而求出表觀分布容積，即

D0為靜注劑量。進(jìn)一步算出消除率CL和半減期第三節(jié)

污染物代謝動力學(xué)2024年5月10日65第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化例（P49）

磺溴酞（BPS）靜脈推注0.01mg/g后，各時點(diǎn)測定結(jié)果見表3—1，所作半數(shù)散點(diǎn)圖如圖3—5。第三節(jié)

污染物代謝動力學(xué)

2024年5月10日66第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化第三節(jié)

污染物代謝動力學(xué)2024年5月10日67第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化四、二室模型：

時量曲線呈二項(xiàng)指數(shù)衰減曲線，初期下降速度較快，反映毒物從中央室向周邊室分布，稱為分布相；之后，血漿毒物濃度緩慢下降，反映毒物從體內(nèi)的消除排泄過程，稱為消除相。

第三節(jié)

污染物代謝動力學(xué)2024年5月10日68第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化

若全部的轉(zhuǎn)運(yùn)速度均按一級動力學(xué)過程進(jìn)行，則中央室中濃度變化速率方程為：C1,C2分別是中央室和周邊室毒物濃度；K12和K21為兩室間轉(zhuǎn)運(yùn)速率常數(shù)；K10是中心室的清除速率常數(shù)。第三節(jié)

污染物代謝動力學(xué)2024年5月10日69第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化

上式經(jīng)運(yùn)算后可簡化為

C=Ae-αt+Be-βt

α和β分別為分部相與清除相的速率常數(shù)，實(shí)際上是由K12和K21和K10組成的復(fù)合常數(shù)，與毒物的分布、消除和室間運(yùn)轉(zhuǎn)有關(guān)。B是消除相線段外延到t=0時，在血漿濃度軸上的截距，A是分布相理論曲線在血漿軸上的截距。剩余法計算二室模型參數(shù)

第三節(jié)

污染物代謝動力學(xué)2024年5月10日70第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化對于方程C=Ae-αt+Be-βt，因?yàn)棣?gt;β，故當(dāng)t足夠大時，e-αt≈0,故有C=Be-βt,為了區(qū)別起見，寫成C*=Be-βt取對數(shù)得由此回歸方程，可估算出B和β。如果C*=B/2,則t=T1/2,即第三節(jié)

污染物代謝動力學(xué)2024年5月10日71第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化對于未被擬合（即α相數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)，可以計算實(shí)測值與相應(yīng)的β相（或稱消除相）直線外推的差值即剩余濃度Cr:

Cr=C-C*=Ae-αt故又有，據(jù)此可推算出α和A的估計值。第三節(jié)

污染物代謝動力學(xué)2024年5月10日72第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化綜上所述，根據(jù)α和A，B和β的估計值，應(yīng)用下列參數(shù)計算公式，可求得V1（中央室表觀分布容積）、K12、、K21和K10。

K12=α+β-K21-K10

第三節(jié)

污染物代謝動力學(xué)2024年5月10日73第三章環(huán)境污染物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化例題見P51-53例：某大鼠體重300克，靜注某外來化合物6.0mg,即20mg/kg體重。按照表3—2（1）欄中所示時間取血，測定血液中該化合物濃度如3—2（2）欄，試選擇適當(dāng)?shù)氖夷Ｐ蛿M合之