環(huán)境化學(xué)生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運動過程及毒性ppt課件

1、第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運動過程及毒性運動過程及毒性重點掌握：污染物質(zhì)在生物體內(nèi)的遷重點掌握：污染物質(zhì)在生物體內(nèi)的遷移轉(zhuǎn)化過程及相互作用，涉及機(jī)體對移轉(zhuǎn)化過程及相互作用，涉及機(jī)體對污染物質(zhì)的吸收、分布、轉(zhuǎn)化、排泄污染物質(zhì)的吸收、分布、轉(zhuǎn)化、排泄等過程；掌握生物富集、放大和積累等過程；掌握生物富集、放大和積累的概念；掌握毒物的毒性、聯(lián)合作用；的概念；掌握毒物的毒性、聯(lián)合作用；了解毒物致突變、致癌及抑制酶活性了解毒物致突變、致癌及抑制酶活性等作用。等作用。第一節(jié)物質(zhì)通過生物膜的方第一節(jié)物質(zhì)通過生物膜的方式式一、物質(zhì)通過生物膜的方式一、物質(zhì)通過生物膜的方式物質(zhì)通過生物膜的方

2、式主要有五大類：物質(zhì)通過生物膜的方式主要有五大類：1.膜孔濾過膜孔濾過2.被動擴(kuò)散被動擴(kuò)散3.被動易化擴(kuò)散被動易化擴(kuò)散4.主動轉(zhuǎn)運主動轉(zhuǎn)運5.胞飲和胞吞胞飲和胞吞生物膜的結(jié)構(gòu)生物膜的結(jié)構(gòu) 第二節(jié)污染物質(zhì)在機(jī)體內(nèi)的轉(zhuǎn)運第二節(jié)污染物質(zhì)在機(jī)體內(nèi)的轉(zhuǎn)運 一、吸收一、吸收 吸收是污染物質(zhì)從機(jī)體外通過各種吸收是污染物質(zhì)從機(jī)體外通過各種途徑通透體膜進(jìn)入血液的過程。途徑通透體膜進(jìn)入血液的過程。 吸收途徑主要是機(jī)體的消化管、呼吸收途徑主要是機(jī)體的消化管、呼吸道和皮膚。吸道和皮膚。 其中尤以消化管為主要，消化管的主要其中尤以消化管為主要，消化管的主要吸收部位是小腸和胃，主要通過被動擴(kuò)散被吸收部位是小腸和胃，主要通

3、過被動擴(kuò)散被消化管吸收，主動轉(zhuǎn)運較少，污染物濃度越消化管吸收，主動轉(zhuǎn)運較少，污染物濃度越高，小腸吸收越快，血液流速對機(jī)體對污染高，小腸吸收越快，血液流速對機(jī)體對污染物的吸收有一定的影響。物的吸收有一定的影響。 呼吸道是吸收大氣污染的主要途徑，呼吸道是吸收大氣污染的主要途徑，主要吸收部位是肺泡，氣態(tài)污染物通過被主要吸收部位是肺泡，氣態(tài)污染物通過被動擴(kuò)散和濾過方式，分別迅速進(jìn)入肺泡和動擴(kuò)散和濾過方式，分別迅速進(jìn)入肺泡和毛細(xì)管膜進(jìn)入血液，固體顆粒吸入呼吸道毛細(xì)管膜進(jìn)入血液，固體顆粒吸入呼吸道后表面沉積。后表面沉積。 皮膚吸收是接觸污染物質(zhì)通過被動擴(kuò)散皮膚吸收是接觸污染物質(zhì)通過被動擴(kuò)散相繼通過皮膚的表

4、皮及真皮，再濾過真皮中相繼通過皮膚的表皮及真皮，再濾過真皮中毛細(xì)血管壁膜進(jìn)入血液。毛細(xì)血管壁膜進(jìn)入血液。 第二節(jié)污染物質(zhì)在機(jī)體內(nèi)的轉(zhuǎn)運第二節(jié)污染物質(zhì)在機(jī)體內(nèi)的轉(zhuǎn)運 二、分布二、分布 分布指污染物質(zhì)被吸收后或其代謝轉(zhuǎn)化物質(zhì)分布指污染物質(zhì)被吸收后或其代謝轉(zhuǎn)化物質(zhì)形成后，由血液轉(zhuǎn)送至機(jī)體各組織，與組織成形成后，由血液轉(zhuǎn)送至機(jī)體各組織，與組織成分結(jié)合，從組織返回血液，再反復(fù)等過程。分結(jié)合，從組織返回血液，再反復(fù)等過程。 三、排泄三、排泄 排泄是污染物質(zhì)及其代謝物質(zhì)向機(jī)體外的排泄是污染物質(zhì)及其代謝物質(zhì)向機(jī)體外的轉(zhuǎn)運過程。主要排泄器官有腎、肝膽、腸、轉(zhuǎn)運過程。主要排泄器官有腎、肝膽、腸、肺、外分泌腺等，尤

5、以腎和肝膽為主。肺、外分泌腺等，尤以腎和肝膽為主。 四、蓄積四、蓄積 蓄積指機(jī)體長期接觸某污染物，若吸收蓄積指機(jī)體長期接觸某污染物，若吸收超過排泄及其代謝轉(zhuǎn)化，則會出現(xiàn)該污染物超過排泄及其代謝轉(zhuǎn)化，則會出現(xiàn)該污染物在體內(nèi)逐增的現(xiàn)象，稱為生物蓄積。在體內(nèi)逐增的現(xiàn)象，稱為生物蓄積。第三節(jié)污染物質(zhì)的生物富集、放大和積累第三節(jié)污染物質(zhì)的生物富集、放大和積累 一、生物富集一、生物富集 生物富集是指生物通過非吞食方式，生物富集是指生物通過非吞食方式，從周圍環(huán)境從周圍環(huán)境(水、土壤、大氣水、土壤、大氣)蓄積某種元蓄積某種元素或難降解的物質(zhì)，使其在機(jī)體內(nèi)濃度素或難降解的物質(zhì)，使其在機(jī)體內(nèi)濃度超過周圍環(huán)境中濃度

6、的現(xiàn)象。超過周圍環(huán)境中濃度的現(xiàn)象。 生物富集用生物濃縮系數(shù)生物富集用生物濃縮系數(shù)(bcf)表表示，即：示，即：bcf=cb/ce第三節(jié)污染物質(zhì)的生物富集、放大和積累第三節(jié)污染物質(zhì)的生物富集、放大和積累 有關(guān)影響因素：有關(guān)影響因素： 在物質(zhì)性質(zhì)方面的主要影響因素是降解性、在物質(zhì)性質(zhì)方面的主要影響因素是降解性、脂溶性和水溶性。一般，降解性小、脂溶性脂溶性和水溶性。一般，降解性小、脂溶性高、水溶性低的物質(zhì)，生物濃縮系數(shù)高；反高、水溶性低的物質(zhì)，生物濃縮系數(shù)高；反之，則低。之，則低。 在生物特征方面的影響因素有生物種類、大在生物特征方面的影響因素有生物種類、大小、性別、器官、生物發(fā)育階段等。小、性別、

7、器官、生物發(fā)育階段等。 在環(huán)境條件方面的影響因素包括溫度、鹽度、在環(huán)境條件方面的影響因素包括溫度、鹽度、水硬度、水硬度、ph值、氧含量和光照狀況等。值、氧含量和光照狀況等。 第三節(jié)污染物質(zhì)的生物富集、放大和積累第三節(jié)污染物質(zhì)的生物富集、放大和積累 有機(jī)物質(zhì)在辛醇有機(jī)物質(zhì)在辛醇 水兩相分配系數(shù)的水兩相分配系數(shù)的對數(shù)對數(shù)( (lgkow)lgkow)與其在水生生物體中濃縮與其在水生生物體中濃縮系數(shù)的對數(shù)系數(shù)的對數(shù)( (lgbcf)lgbcf)之間有良好的線性之間有良好的線性正相關(guān)關(guān)系。其通式為：正相關(guān)關(guān)系。其通式為： 第三節(jié)污染物質(zhì)的生物富集、放大和積累第三節(jié)污染物質(zhì)的生物富集、放大和積累二、生物

8、放大二、生物放大 生物放大是指在同一食物鏈上的高營養(yǎng)生物放大是指在同一食物鏈上的高營養(yǎng)級生物，通過吞食低營養(yǎng)級生物蓄積某級生物，通過吞食低營養(yǎng)級生物蓄積某種元素或難降解物質(zhì)，使其在機(jī)體內(nèi)的種元素或難降解物質(zhì)，使其在機(jī)體內(nèi)的濃度隨營養(yǎng)級數(shù)提高而增大的現(xiàn)象。生濃度隨營養(yǎng)級數(shù)提高而增大的現(xiàn)象。生物放大的程度也用生物濃縮系數(shù)表示。物放大的程度也用生物濃縮系數(shù)表示。 第三節(jié)污染物質(zhì)的生物富集、放大和積累第三節(jié)污染物質(zhì)的生物富集、放大和積累三、生物積累三、生物積累 生物放大或生物富集是屬于生物積累的一種生物放大或生物富集是屬于生物積累的一種情況。所謂生物積累，就是生物從周圍環(huán)境情況。所謂生物積累，就是生物

9、從周圍環(huán)境( (水、土壤、大氣水、土壤、大氣) )和食物鏈蓄積某種元素或和食物鏈蓄積某種元素或難降解物質(zhì)，使其在機(jī)體中的濃度超過周圍難降解物質(zhì)，使其在機(jī)體中的濃度超過周圍環(huán)境中濃度的現(xiàn)象。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。 生物積累的物質(zhì)濃度是生物放大和生物富集生物積累的物質(zhì)濃度是生物放大和生物富集得到的濃度值和。得到的濃度值和。 第五節(jié)第五節(jié) 污染物質(zhì)的毒性污染物質(zhì)的毒性一、毒物一、毒物 毒物是進(jìn)入生物機(jī)體后能使體液和組織毒物是進(jìn)入生物機(jī)體后能使體液和組織發(fā)生生物化學(xué)的變化，干擾或破壞機(jī)體發(fā)生生物化學(xué)的變化，干擾或破壞機(jī)體的正常生理功能，并引起暫

10、時性或持久的正常生理功能，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)。性的病理損害，甚至危及生命的物質(zhì)。 根據(jù)作用性質(zhì)，毒物可分為刺激性、腐根據(jù)作用性質(zhì)，毒物可分為刺激性、腐蝕性、窒息性、致突變、致癌、致畸、蝕性、窒息性、致突變、致癌、致畸、致敏的毒物等。致敏的毒物等。 第五節(jié)第五節(jié) 污染物質(zhì)的毒性污染物質(zhì)的毒性二、毒物的毒性二、毒物的毒性 影響毒物毒性的因素影響毒物毒性的因素 ： 有毒物的化學(xué)結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)；有毒物的化學(xué)結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)； 毒物所處的基體因素毒物所處的基體因素( (如基體的組成、性質(zhì)如基體的組成、性質(zhì)等等) )； 機(jī)體暴露于毒物的狀況機(jī)體暴露于毒物的狀況( (如毒物劑量

11、，濃度，如毒物劑量，濃度，機(jī)體暴露的持續(xù)時間、頻率、總時間、機(jī)體機(jī)體暴露的持續(xù)時間、頻率、總時間、機(jī)體暴露的部位及途徑等暴露的部位及途徑等) )； 生物因素生物因素( (如生物種屬差異、年齡、體重、性如生物種屬差異、年齡、體重、性別、遺傳及免疫情況、營養(yǎng)及健康狀況等別、遺傳及免疫情況、營養(yǎng)及健康狀況等) )； 生物所處的環(huán)境生物所處的環(huán)境( (如溫度、濕度、氣壓、季節(jié)如溫度、濕度、氣壓、季節(jié)及晝夜節(jié)律的變化、光照、噪聲等及晝夜節(jié)律的變化、光照、噪聲等) )。 第五節(jié) 污染物質(zhì)的毒性 毒理學(xué)把毒物劑量（濃度）與引起毒理學(xué)把毒物劑量（濃度）與引起個體生物學(xué)的變化，如腦電、心電、血個體生物學(xué)的變化，

12、如腦電、心電、血象、免疫功能、酶活性等的變化稱為效象、免疫功能、酶活性等的變化稱為效應(yīng)；應(yīng)； 把引起群體的變化，如腫瘤或其他把引起群體的變化，如腫瘤或其他損害的發(fā)生率、死亡率等變化成為反應(yīng)。損害的發(fā)生率、死亡率等變化成為反應(yīng)。第五節(jié) 污染物質(zhì)的毒性物劑量關(guān)系到毒物毒作用的快慢。根據(jù)劑量物劑量關(guān)系到毒物毒作用的快慢。根據(jù)劑量大小所引起毒作用快慢的不同，將毒作用分大小所引起毒作用快慢的不同，將毒作用分為急性、慢性和亞急（亞慢）性三種。為急性、慢性和亞急（亞慢）性三種。急性毒作用一般用半數(shù)有效劑量（急性毒作用一般用半數(shù)有效劑量（eded5050）或或半數(shù)有效濃度（半數(shù)有效濃度（ecec5050）來表

13、示。來表示。eded5050 和和ecec5050分分別是毒物引起一群受試生物的半數(shù)產(chǎn)生統(tǒng)一別是毒物引起一群受試生物的半數(shù)產(chǎn)生統(tǒng)一毒作用所需的毒物劑量和毒物濃度。半數(shù)有毒作用所需的毒物劑量和毒物濃度。半數(shù)有效劑量或半數(shù)有效濃度，若以死亡率作為毒效劑量或半數(shù)有效濃度，若以死亡率作為毒作用的觀察指標(biāo)，則稱為半數(shù)致死劑量作用的觀察指標(biāo)，則稱為半數(shù)致死劑量（ldld5050）或半數(shù)致死濃度（或半數(shù)致死濃度（lclc5050）。）。第五節(jié) 污染物質(zhì)的毒性 第五節(jié) 污染物質(zhì)的毒性慢性毒作用以閾劑量（濃度）或最高允許劑慢性毒作用以閾劑量（濃度）或最高允許劑量（濃度）來表示。量（濃度）來表示。閾劑量是指在長期

14、暴露毒物下，會引起機(jī)體閾劑量是指在長期暴露毒物下，會引起機(jī)體受損害的最低劑量（濃度）。受損害的最低劑量（濃度）。最高允許劑量（濃度）長期暴露在毒物下，最高允許劑量（濃度）長期暴露在毒物下，不引起機(jī)體受損害的最高劑量（濃度）。不引起機(jī)體受損害的最高劑量（濃度）。閾劑量（濃度）或最高允許劑量（濃度）越閾劑量（濃度）或最高允許劑量（濃度）越小，毒性越大小，毒性越大。第五節(jié) 污染物質(zhì)的毒性三、毒物的聯(lián)合作用三、毒物的聯(lián)合作用 兩種或兩種以上的毒物，同時作用兩種或兩種以上的毒物，同時作用于機(jī)體所產(chǎn)生的綜合毒性稱為毒物的聯(lián)于機(jī)體所產(chǎn)生的綜合毒性稱為毒物的聯(lián)合作用。毒物聯(lián)合作用通常分為四類：合作用。毒物聯(lián)合

15、作用通常分為四類： 1. 協(xié)同作用：協(xié)同作用： 指聯(lián)合作用的毒性，大于其中各個毒物成分單獨指聯(lián)合作用的毒性，大于其中各個毒物成分單獨作用毒性的總和。作用毒性的總和。 2. 2. 相加作用相加作用 指聯(lián)合作用的毒性，等于其中各毒物成分單獨作指聯(lián)合作用的毒性，等于其中各毒物成分單獨作用毒性的總和，即其中各毒物成分之間均可按比用毒性的總和，即其中各毒物成分之間均可按比例取代另一毒物成分，而混合物毒性均無改變。例取代另一毒物成分，而混合物毒性均無改變。3. 獨立作用獨立作用即獨立作用的毒性低于相加作用，但高于其即獨立作用的毒性低于相加作用，但高于其中單項毒物的毒性。中單項毒物的毒性。4. 拮抗作用拮抗

16、作用 指聯(lián)合作用的毒性，小于其中各毒物成分單指聯(lián)合作用的毒性，小于其中各毒物成分單獨作用毒性的總和。獨作用毒性的總和。第五節(jié) 污染物質(zhì)的毒性四、毒作用的過程四、毒作用的過程 自機(jī)體暴露于某一毒物至其出現(xiàn)毒性，一般自機(jī)體暴露于某一毒物至其出現(xiàn)毒性，一般要經(jīng)過以下三個過程：要經(jīng)過以下三個過程： 過程過程1，毒物被機(jī)體吸收進(jìn)入體液后，經(jīng)分布、，毒物被機(jī)體吸收進(jìn)入體液后，經(jīng)分布、代謝轉(zhuǎn)化，并有某一程度的排泄。代謝轉(zhuǎn)化，并有某一程度的排泄。 過程過程2 2，毒物或活性代謝產(chǎn)物與其受體進(jìn)行原，毒物或活性代謝產(chǎn)物與其受體進(jìn)行原發(fā)反應(yīng)，使受體改性，隨后引起生物化學(xué)效發(fā)反應(yīng)，使受體改性，隨后引起生物化學(xué)效應(yīng)。應(yīng)

17、。 過程過程3 3，接著引起一系列病理生理的繼發(fā)反應(yīng)。，接著引起一系列病理生理的繼發(fā)反應(yīng)。出現(xiàn)在整體條件下可觀察到的毒作用的生理出現(xiàn)在整體條件下可觀察到的毒作用的生理和和( (或或) )行為的反應(yīng)，即致毒癥狀。行為的反應(yīng)，即致毒癥狀。 第五節(jié) 污染物質(zhì)的毒性五、毒作用的生物化學(xué)機(jī)制五、毒作用的生物化學(xué)機(jī)制1酶活性的抑制酶活性的抑制 酶在構(gòu)成機(jī)體生命基礎(chǔ)的生化過程中起著重大酶在構(gòu)成機(jī)體生命基礎(chǔ)的生化過程中起著重大的作用。毒物進(jìn)入機(jī)體后，一方面在酶催化下進(jìn)行的作用。毒物進(jìn)入機(jī)體后，一方面在酶催化下進(jìn)行代謝轉(zhuǎn)化；另一方面也可干擾酶的正常作用，包括代謝轉(zhuǎn)化；另一方面也可干擾酶的正常作用，包括酶的活性、

18、數(shù)量等，從而有可能導(dǎo)致機(jī)體的損害。酶的活性、數(shù)量等，從而有可能導(dǎo)致機(jī)體的損害。在干擾酶的作用中最常見的是對酶活性的抑制。在干擾酶的作用中最常見的是對酶活性的抑制。 三種方式：三種方式： 其一是有些有機(jī)化合物與酶的共價結(jié)合。其一是有些有機(jī)化合物與酶的共價結(jié)合。 其二是有些重金屬離子與含巰基的酶強(qiáng)烈結(jié)合。其二是有些重金屬離子與含巰基的酶強(qiáng)烈結(jié)合。 其三是某些金屬取代金屬酶中的不同金屬。其三是某些金屬取代金屬酶中的不同金屬。 第五節(jié) 污染物質(zhì)的毒性2 2致突變作用致突變作用 致突變作用是指生物細(xì)胞內(nèi)致突變作用是指生物細(xì)胞內(nèi)dnadna改變，改變，引起的遺傳特性突變的作用。這一突變引起的遺傳特性突變的

19、作用。這一突變可以傳至后代。可以傳至后代。 具有致突變作用的污染物質(zhì)稱為致突變具有致突變作用的污染物質(zhì)稱為致突變物。物。 致突變作用分為基因突變和染色體突變致突變作用分為基因突變和染色體突變兩類。兩類。第五節(jié) 污染物質(zhì)的毒性 基因突變基因突變 基因突變是指基因突變是指dnadna中堿基對的排列順序發(fā)生中堿基對的排列順序發(fā)生改變。它包含堿基對的轉(zhuǎn)換、顛換、插入和缺改變。它包含堿基對的轉(zhuǎn)換、顛換、插入和缺失四種類型。失四種類型。 染色體畸變?nèi)旧w畸變 細(xì)胞內(nèi)染色體是一種復(fù)雜的核蛋白結(jié)構(gòu)，細(xì)胞內(nèi)染色體是一種復(fù)雜的核蛋白結(jié)構(gòu)，主要成分是主要成分是dnadna。在染色體上排列著很多基因。在染色體上排列著

20、很多基因。若其改變只限于基因范圍，就是上述的基因突若其改變只限于基因范圍，就是上述的基因突變。而若涉及整個染色體，呈現(xiàn)染色體結(jié)構(gòu)成變。而若涉及整個染色體，呈現(xiàn)染色體結(jié)構(gòu)成數(shù)目的改變，則稱為染色體畸變。數(shù)目的改變，則稱為染色體畸變。 第五節(jié) 污染物質(zhì)的毒性3致癌作用致癌作用 致癌是體細(xì)胞不受控制的生長。能致癌是體細(xì)胞不受控制的生長。能在動物和人體中引起致癌的物質(zhì)稱為致在動物和人體中引起致癌的物質(zhì)稱為致癌物。致癌物根據(jù)性質(zhì)可分為化學(xué)癌物。致癌物根據(jù)性質(zhì)可分為化學(xué)( (性性) )致癌物、物理性致癌物致癌物、物理性致癌物( (如如x x射線、放射線、放射性核素氡射性核素氡) )和生物性致癌物和生物性致

21、癌物( (如某些致如某些致癌病毒癌病毒) )。 第五節(jié) 污染物質(zhì)的毒性 化學(xué)致癌物的分類方法很多。按照對人化學(xué)致癌物的分類方法很多。按照對人和動物致癌作用的不同，可分為確證致癌物、和動物致癌作用的不同，可分為確證致癌物、可疑致癌物和潛在致癌物?？梢芍掳┪锖蜐撛谥掳┪?。 確證致癌物是經(jīng)人群流行病調(diào)查和動物實驗確證致癌物是經(jīng)人群流行病調(diào)查和動物實驗均已確定有致癌作用的化學(xué)物質(zhì)。均已確定有致癌作用的化學(xué)物質(zhì)。 可疑致癌物是已確定對試驗動物有致癌作用，可疑致癌物是已確定對試驗動物有致癌作用，而對人致癌性證據(jù)尚不充分的化學(xué)物質(zhì)。而對人致癌性證據(jù)尚不充分的化學(xué)物質(zhì)。 潛在致癌物是對試驗動物致癌，但無任何資潛在致癌物是對試驗動物致癌，但無任何資料表明對人有致癌作用的化學(xué)物質(zhì)。料表明對人有致癌作用的化學(xué)物質(zhì)。 第五節(jié) 污染物質(zhì)的毒性 化學(xué)致癌物根據(jù)作用機(jī)理，可分為遺傳化學(xué)