第三章 化学毒物的生物转化
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第三章 生态毒物在环境中的迁移和转化
三、生物过程： 生物体吸收、生物代谢等。 汞在环境中迁移转化过程
5、吸附作用 吸附作用是发生在固体或液体表面对其他物 质的一种吸着现象，也是影响污染物在环境 中迁移转化的重要作用力。
如胶体颗粒吸附作用
表面吸附、离子交换吸附和专属吸附等
表面吸附： 表面吸附 物理吸附 ，由于胶体表面具有巨大的比表 面和表面能，因此固液界面存在表面吸附作用。胶 体表面积越大，吸附作用越强。 离子交换吸附： 离子交换吸附：环境中大部分胶体带负电荷，容易吸 附各种阳离子。胶体每吸附一部分阳离子，同时也 放出等量的其他阳离子，这种作用称为离子交换吸 附作用，属于物理化学吸附。该反应是可逆反应， 不受温度影响，交换能力与溶质的性质、浓度和吸 附剂的性质有关。
2、水的机械性迁移 包括在水中的自由扩散作用和被水流搬运的 作用。 3、重力的机械迁移作用 指污染物及其搬运载体在重力作用下的迁移 运动。 如空气、水中颗粒物的沉降
二、物理-化学性迁移 是污染物在环境中最基本的迁移过程 1、风化淋溶作用 指环境中的水在重力作用下运动时通过水解 作用使岩石、矿物中的化学元素溶于水中的 过程，其作用的结果是产生 游离态的元素离 子。这些游离态离子具有较大的生物活性。
第三章 毒物在环境中的 迁移和转化
第一节 概述
毒物的迁移和转化（tansport and transformation) 即指毒物在环境中发生的各种变化过程。也称为环 境行为(environmental behavior)或环境转化 (environmental fate)。 研究毒物在环境中的迁移和转化过程和规律，对阐 明生物在环境中接触的是什么毒物，以及接触的时 间、途径、浓度、方式和条件等都具有十分重要的 毒理学意义，而且对有效防治环境污染和生态破坏， 保护和促进生态平衡都是很有必要的。
毒理03化学毒物的生物转化
C.提高多数外源化学物的极性
D.降低多数外源化学物的极性
E.提高多数外源化学物的水溶性
[答疑编号111030103：针对该题提问]
『正确答案』D
A2型题
1.谷胱甘肽和葡萄糖醛酸结合物排出的主要排泄途径是（ ）
A.与未吸收的食物混合
除甲基化、乙酰化外 ，反应的结果是极性增高、水溶性增强。较易由体内排出。故Ⅱ相反应具有双重的毒理学意义。
1.葡萄糖醛酸结合 葡萄糖醛酸结合是最常见的结合反应。葡萄糖醛酸的供体来源是在尿苷二磷酸葡萄糖醛酸（UDPGA）。在葡萄糖醛酸基转移酶的作用下与化学物羟基、巯基、氨基和羧基等基团结合，反应产物是 β-葡萄糖醛酸苷。
1.竞争性抑制：参与生物转化的酶系一般不具有高度底物专一性，两种不同的外源化学物可受同一酶系催化，在同一酶的活性中心发生竞争性抑制。这种抑制并不影响酶的活性与含量。
2.非竞争性抑制：
（1）抑制物与酶的活性中心发生可逆或不可逆性结合
（2）破坏酶
（3）减少酶的合成
（4）变构作用
3.水解反应 脂类、酰胺类和磷酸酯类化合物在体内可被广泛存在的水解酶所水解。水解酶包括酯酶和酰胺酶。脂类外源化学物可被酯酶催化水解生成醇和酸，酰胺类可被酰胺酶催化水解生成酸和胺。
水解反应是许多有机磷杀虫剂在体内的主要代谢方式，例如敌敌畏、对硫磷、乐果和马拉硫磷等水解后毒性降低或消失。
环氧化物水化酶使环氧化物加水生成二氢二醇。如苯[并]芘被环氧化物水化酶催化生成苯并[a]芘7，8-二氢二醇后，可进一步被氧化为强致癌物苯并[a]芘7，8-二氢二醇-9，10环氧化物。
4.乙酰结合 乙酰辅酶A将乙酰基转移到含有伯胺、羟基或巯基的化学物上，形成酰胺、酰肼结合物。
D.降低多数外源化学物的极性
E.提高多数外源化学物的水溶性
[答疑编号111030103：针对该题提问]
『正确答案』D
A2型题
1.谷胱甘肽和葡萄糖醛酸结合物排出的主要排泄途径是（ ）
A.与未吸收的食物混合
除甲基化、乙酰化外 ，反应的结果是极性增高、水溶性增强。较易由体内排出。故Ⅱ相反应具有双重的毒理学意义。
1.葡萄糖醛酸结合 葡萄糖醛酸结合是最常见的结合反应。葡萄糖醛酸的供体来源是在尿苷二磷酸葡萄糖醛酸（UDPGA）。在葡萄糖醛酸基转移酶的作用下与化学物羟基、巯基、氨基和羧基等基团结合，反应产物是 β-葡萄糖醛酸苷。
1.竞争性抑制：参与生物转化的酶系一般不具有高度底物专一性，两种不同的外源化学物可受同一酶系催化，在同一酶的活性中心发生竞争性抑制。这种抑制并不影响酶的活性与含量。
2.非竞争性抑制：
（1）抑制物与酶的活性中心发生可逆或不可逆性结合
（2）破坏酶
（3）减少酶的合成
（4）变构作用
3.水解反应 脂类、酰胺类和磷酸酯类化合物在体内可被广泛存在的水解酶所水解。水解酶包括酯酶和酰胺酶。脂类外源化学物可被酯酶催化水解生成醇和酸，酰胺类可被酰胺酶催化水解生成酸和胺。
水解反应是许多有机磷杀虫剂在体内的主要代谢方式，例如敌敌畏、对硫磷、乐果和马拉硫磷等水解后毒性降低或消失。
环氧化物水化酶使环氧化物加水生成二氢二醇。如苯[并]芘被环氧化物水化酶催化生成苯并[a]芘7，8-二氢二醇后，可进一步被氧化为强致癌物苯并[a]芘7，8-二氢二醇-9，10环氧化物。
4.乙酰结合 乙酰辅酶A将乙酰基转移到含有伯胺、羟基或巯基的化学物上，形成酰胺、酰肼结合物。
第3章 化学毒物在体内的生物转运与生物转化 ppt课件
总悬浮颗粒物
Dp≤100m
可吸入颗粒物
Dp≤10m
细粒子
Dp≤2.5m
超细粒子
0.1-0.3m
包括液体、固体或者液体和固体结合
存在的，并悬浮在空气介质中的颗粒
inhalabal particulates, IP
能进入人体呼吸道,且能长期漂浮于空气中
particulate matter, PM2.5
物的通透性不同：阴囊>手臂、
后背、腿部、腹部>手掌、足底
37
（四）其他途径
毒理学动物实验：腹腔注射、静脉注射、肌内注射、
皮下注射等
临床：皮内注射、肌肉注射
38
三、分布 （Distribution）
分布( distribution) : 是指化学毒物吸收后，随血液或淋
巴分散到全身各组织细胞的过程。
✓ 烟和粉尘：
粒子大小:
• 直径> 5 μm者，多因惯性冲击而沉积在鼻咽部：清除、咽下
或溶解吸收入血；
• 直径2.5 μm左右，重力沉降于气管和支气管：咳出或吞咽；
• 直径1 μm以下，吸收入血、清除、或进入淋巴系统长期保存；
• 直径0.1 μm，吸收入血、吞噬系统清除。
34
（2）颗粒物
total suspended particulates, TSP
✓ 载体：有机阳离子转运体(organic-cation transporter, oct)
25
（二）化学毒物通过生物膜的方式
5. 吞噬和胞饮作用
通过细胞膜的流动将某些液体微粒、固体颗粒或大分子物
质包绕并吞入细胞的过程。
26
二、吸收 （Absorption）
Dp≤100m
可吸入颗粒物
Dp≤10m
细粒子
Dp≤2.5m
超细粒子
0.1-0.3m
包括液体、固体或者液体和固体结合
存在的，并悬浮在空气介质中的颗粒
inhalabal particulates, IP
能进入人体呼吸道,且能长期漂浮于空气中
particulate matter, PM2.5
物的通透性不同：阴囊>手臂、
后背、腿部、腹部>手掌、足底
37
（四）其他途径
毒理学动物实验：腹腔注射、静脉注射、肌内注射、
皮下注射等
临床：皮内注射、肌肉注射
38
三、分布 （Distribution）
分布( distribution) : 是指化学毒物吸收后，随血液或淋
巴分散到全身各组织细胞的过程。
✓ 烟和粉尘：
粒子大小:
• 直径> 5 μm者，多因惯性冲击而沉积在鼻咽部：清除、咽下
或溶解吸收入血；
• 直径2.5 μm左右，重力沉降于气管和支气管：咳出或吞咽；
• 直径1 μm以下，吸收入血、清除、或进入淋巴系统长期保存；
• 直径0.1 μm，吸收入血、吞噬系统清除。
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（2）颗粒物
total suspended particulates, TSP
✓ 载体：有机阳离子转运体(organic-cation transporter, oct)
25
（二）化学毒物通过生物膜的方式
5. 吞噬和胞饮作用
通过细胞膜的流动将某些液体微粒、固体颗粒或大分子物
质包绕并吞入细胞的过程。
26
二、吸收 （Absorption）
第三,四章 毒物的生物转运与转化
（二）毒物动力学参数及其概念： 5、清除率（CL）： 每单位时间多少升血中毒物量被清除。 6、生物利用度（F）： 生物有效度，是指毒物被机体吸收利用的程度。 7、吸收速率常数（Ka）、峰浓度（Cm）、峰时间 （Tm）： 8、房室概念：
（三）毒物消除动力学：
一级消除动力学：速率与毒物的浓度成比例。
简单扩散(simple diffusion) 被动转运
(passive transport)
滤过(filtration)
生 物 转 运
主动转运(active transport)
特殊转运
(special
transport)
膜动转运 (cytosis)
易化扩散(facilitated diffusion) 吞噬(phagocytosis) 入胞作用 (endocytosis) 胞饮(pinocytosis) 出胞作用(exocytosis)
（一）时量曲线（concentration-time curve）：
在染毒后不同时间采血样，测定血毒物浓度，以
血毒物浓度为纵坐标，时间为横坐标作图即为毒物
浓度时间曲线，简称时量曲线，通过曲线可定量地 分析毒物在体内动态变化。
（二）毒物动力学参数及其概念：
1、消除半减期（t1/2）： 体内血毒物浓度下降一半所需的 时间。 2、曲线下面积（AUC）： 指时量曲线下覆盖的总面积。 3、表观分布容积（Vd）： 在体内达到动态平衡时，根据与体内毒物量血毒物浓度 的比值，表示毒物以血毒物浓度计算应占有的体液容积。 4、消除速率常数（Ke）： 表示体内消除毒物的快慢，可以单位时间内体内毒物被 消除的百分率表示。
一、被动转运（passive transport）
（一）简单扩散
食品毒理学 第三章 外源化学物生物转化和生物转运
第三章外源化学物生物转化和生物转运外源化学物对机体的毒性作用，一般取决于两个因素：①外源化学物的固有毒性和接触量；②外源化学物或其活性代谢物到达作用部位的效率。
一、外源化学物的体内动态过程吸收→分布→生物转化（代谢）→排泄Absorption → Distribution → Metabolism → Excretion二、生物转运1. 生物膜的化学组成脂质双分子层基架，分子数超过蛋白质分子数100倍以上。
(稳定性和流动性)蛋白质镶嵌或贯穿于脂质双分子层中，各种功能的物质基础。
糖类多为短糖链，与膜脂质或蛋白质结合，形成糖脂或糖蛋白。
有的可作为膜受体的识别部分，特异性地和激素或递质分子相结合；有的则作为抗原物质，表达某种免疫信息液态/流动镶嵌模型（fluid mosaic model）以液态的脂质双分子层为基架,其中镶嵌着具有不同分子结构和不同生理功能的球形蛋白质。
3.意义生物膜这种液态/流动镶嵌结构与外源性化学物转运密切相关。
膜的流动性1. 使膜可以承受较大的张力和外形变化而不致破裂，即使发生较小的断裂，也可以自动融合修复；2. 使细胞具有变形能力生物膜与细胞物质、能量和信息的转换息息相关。
4.生物膜的功能5.生物膜的生物转运方式6.影响生物转运的因素外源化学物本身的结构、分子量的大小、脂/水分配系数的大小、带电性、与内源性物质的相似性等。
影响简单扩散的主要因素生物膜的浓度梯度、厚度、面积、脂/水分配系数、解离度等。
脂/水分配系数 (lipid/water partition coefficient)：化学物在含有脂和水的体系中，在分配达到平衡时在脂相和水相的溶解度比值。
第二节吸收吸收外源化学物从接触部位通过生物膜屏障进入血液循环的过程。
吸收部位消化道、呼吸道、皮肤；注射（皮下注射、肌肉注射和静脉注射）；染毒首过效应除口腔和直肠外，从胃和肠吸收到局部血管的物质都要汇入肝门静脉到达肝脏之后再进入体循环，未到体循环就被肝脏代谢和排泄的现象首过效应积极的保护作用（肝脏非靶器官）在吸收部位发生代谢后再进入体循环的现象都称为首过效应一、经消化道吸收消化道是水和食物中外源物的主要吸收部位，从口腔到直肠的各个部位都可吸收外源化学物，经消化道吸收主要在小肠内进行小肠是消化道中最长的部分1.吸收机制：简单扩散膜孔过滤载体中介吞噬或胞饮等脂溶性的非解离型的有机化学物分子以被动扩散方式通过消化道粘膜上皮层到达粘膜的血液外源化学物经膜孔(直径为0.4nm)滤过主要是较小(分子量小于200)的水溶性分子一些金属类可以经特异的转运载体机制吸收，如铬和锰可以通过铁转运机制吸收，铅可以利用钙转运机制吸收等一些颗粒物质如偶氮染料和聚苯乙烯乳胶可通过吞噬或胞饮作用进入小肠上皮细胞2. 影响胃肠道吸收的因素（1）外源化学物的性质固体物质且在胃肠中溶解度较低者，吸收差；脂溶性物质较水溶性物质易被吸收；同一种固体物质，分散度越大，与胃肠道上皮细胞接触面积越大，吸收越容易；解离状态的物质不能借助简单扩散透过胃肠粘膜而被吸收或吸收速度极慢。
第3章 生物转运和转化
过机体生物膜进入血液的过程。
空气
肺吸入
胃肠吸收
胃肠吸收
水
机体
食物
皮肤接触
胃肠吸收 皮肤接触
土壤
一、经消化道吸收
口腔：吸收少，原形，作用时间长 胃：酸性物质； 小肠：长，表面积大，主要的吸收
器官 吸收方式：主要是通过简单扩散通
过细胞膜，还可以通过滤过、胞饮 或吞噬、主动转运系统、淋巴管吸 收（如苯并芘，DDT）。
1 影响胃肠道吸收的因素
胃肠道的酸碱度 外源化学物的分子结构及理化
性质 胃肠道的蠕动情况 胃肠道的内容物、酶及及菌群
（约有60种细菌对毒物有转化 作用）
2 肝脏的首过作用（First pass effect）
又称首过消除或第一关卡 效应，指内服化合物从胃肠 道吸收经门静脉系统进入肝 脏，在肝药酶和胃肠道上皮 酶的联合作用下进行首次代 谢，使进入全身循环的量减 少的现象。
双重意义：
• 对急性中毒具有保护作用，可减少在靶器官中的化学毒 物的量
• 可能成为一种游离型化学毒物的来源，具有潜在的危害
体内的主要储存库
(1) 血浆蛋白储存库；（可逆） (2) 肝、肾贮存库(如：金属离子、有机酸)； (3) 脂肪组织贮存库（如脂溶性有机物） (4) 骨骼组织贮存库（氟、铅，四环素，喹诺酮药物）
Liver
Bile duct
Portal vein
Gut
Feces excretion
毒理学意义：导致排泄速度减 慢、延长生物半减期延长、毒 作用持续时间延长.
三、经肺随呼出气排泄
其排泄速度与血/气分配系数成反比，即血气分配 系数越大，排泄越慢
与吸收速度相反
四、其他排泄途径
空气
肺吸入
胃肠吸收
胃肠吸收
水
机体
食物
皮肤接触
胃肠吸收 皮肤接触
土壤
一、经消化道吸收
口腔：吸收少，原形，作用时间长 胃：酸性物质； 小肠：长，表面积大，主要的吸收
器官 吸收方式：主要是通过简单扩散通
过细胞膜，还可以通过滤过、胞饮 或吞噬、主动转运系统、淋巴管吸 收（如苯并芘，DDT）。
1 影响胃肠道吸收的因素
胃肠道的酸碱度 外源化学物的分子结构及理化
性质 胃肠道的蠕动情况 胃肠道的内容物、酶及及菌群
（约有60种细菌对毒物有转化 作用）
2 肝脏的首过作用（First pass effect）
又称首过消除或第一关卡 效应，指内服化合物从胃肠 道吸收经门静脉系统进入肝 脏，在肝药酶和胃肠道上皮 酶的联合作用下进行首次代 谢，使进入全身循环的量减 少的现象。
双重意义：
• 对急性中毒具有保护作用，可减少在靶器官中的化学毒 物的量
• 可能成为一种游离型化学毒物的来源，具有潜在的危害
体内的主要储存库
(1) 血浆蛋白储存库；（可逆） (2) 肝、肾贮存库(如：金属离子、有机酸)； (3) 脂肪组织贮存库（如脂溶性有机物） (4) 骨骼组织贮存库（氟、铅，四环素，喹诺酮药物）
Liver
Bile duct
Portal vein
Gut
Feces excretion
毒理学意义：导致排泄速度减 慢、延长生物半减期延长、毒 作用持续时间延长.
三、经肺随呼出气排泄
其排泄速度与血/气分配系数成反比，即血气分配 系数越大，排泄越慢
与吸收速度相反
四、其他排泄途径
毒理学第三章 毒物的生物转运与转化
酶、载体、离子通道） ＊糖（少量） 功能： ＊隔离功能 ＊进行生化反应和生命现象的场所 ＊内外环境物质交换的屏障
(二) 外源化学物通过生物膜的方式
1. 被动转运（passive transport） ＊简单扩散（simple diffusion) ＊滤过（filtration)
2. 特殊转运（special transport) ＊主动转运（active transport) ＊易化扩散（facilitated diffusion) ＊膜动转运（cytosis）
双功能诱导剂 单功能诱导剂
第二节 外源化学物在体内的生物转化
毒物代谢酶的主要诱导剂 巴比妥类
以PB为代表，可诱导CYP2B1/2、2C、3A1/2、 NADPH-细胞色素P-450 还原酶、EH、UDPGT和GST； 多环芳烃类 以3-MC为代表可诱，导CYP1A1/2、EH 和ST； 醇 / 酮类 如乙醇、异烟肼可诱导CYP2E1； 甾类 如孕烯醇酮16α-腈、地塞米松可诱导CYP3A1/2； 氯贝特（安妥明）类过氧化物酶体诱导剂： 可诱导CYP4A1/2和NAT。 多氯联苯（PCB，如Aroclor1254） 兼有PB和3-MC样诱导作用
Disposition
Summary
absorption
Biotransportation distribution
Biotranformation
excretion
Elimination
(metabolism metabolic transformation)
§研究外源化学物ADEM过程的意义
第二节 外源化学物在体内的生物转化
第三章 外源化学物在体内的 生物转运与生物转化
前言 毒物的如何进入机体内的？ 在体内发生了什么？ 如何排出体外？
(二) 外源化学物通过生物膜的方式
1. 被动转运（passive transport） ＊简单扩散（simple diffusion) ＊滤过（filtration)
2. 特殊转运（special transport) ＊主动转运（active transport) ＊易化扩散（facilitated diffusion) ＊膜动转运（cytosis）
双功能诱导剂 单功能诱导剂
第二节 外源化学物在体内的生物转化
毒物代谢酶的主要诱导剂 巴比妥类
以PB为代表，可诱导CYP2B1/2、2C、3A1/2、 NADPH-细胞色素P-450 还原酶、EH、UDPGT和GST； 多环芳烃类 以3-MC为代表可诱，导CYP1A1/2、EH 和ST； 醇 / 酮类 如乙醇、异烟肼可诱导CYP2E1； 甾类 如孕烯醇酮16α-腈、地塞米松可诱导CYP3A1/2； 氯贝特（安妥明）类过氧化物酶体诱导剂： 可诱导CYP4A1/2和NAT。 多氯联苯（PCB，如Aroclor1254） 兼有PB和3-MC样诱导作用
Disposition
Summary
absorption
Biotransportation distribution
Biotranformation
excretion
Elimination
(metabolism metabolic transformation)
§研究外源化学物ADEM过程的意义
第二节 外源化学物在体内的生物转化
第三章 外源化学物在体内的 生物转运与生物转化
前言 毒物的如何进入机体内的？ 在体内发生了什么？ 如何排出体外？
第三章 外源化学物在体内的生物转运与转化(1)
层（stratum corneum）的过程，为穿透阶段。 ② 第2阶段：即由角质层进入表皮深层（颗粒层、棘层和
生发层）和真皮（dermis），并被吸收入血，为吸收阶 段。 经皮肤吸收主要机理是简单扩散，扩散速度与很多因素 有关。在穿透阶段主要影响因素是外来化合物分子量的 大小、角质层厚度和外来化合物的脂溶性。
31
血气分配系数: 气态物质在呼吸膜两侧的分压达到动态平 衡时，在血液中的浓度与在肺泡空气中浓度之比，称为血 气分配系数。血气分配系数越大，即溶解度越高，表示该 气体越易被吸收。 ➢ 血气分配系数高的气态化学物质经肺吸收的速率主要 取决于呼吸频率和深度。 ➢ 血气分配系数低的气态化学物质经肺吸收的速率主要 取决于肺血流量；
37
4. 其它途径吸收
其它途径吸收
静脉注射： 腹腔注射： 肌肉和皮下注射。
38
二、分布
１.概念 分布是外源化学物通过吸收进入血液或其它体液后，随着 血液或淋巴液的流动分散到全身各组织的过程。
２.影响外源性化学物分布的主要因素 ① 器官或组织的血流量。 ② 器官或组织与外源性物质的亲和力。
24
对于经胃肠道吸收的化学物，首过消除非常多见。 因为它们在经体循环到达机体其它部位前，首先 要经过胃肠道粘膜细胞、肝和肺的首过消除。
首过效应可以减少经体循环到达靶器官组织的外 源性化学物的数量，可能减轻毒性效应。 乙醇可被胃粘膜的醇脱氢酶氧化； 吗啡在胃肠道粘膜细胞和肝脏与葡糖醛酸结合； 锰经门静脉进入肝脏后排泄到胆汁。
第二节 毒物的吸收、分布和排泄
一、吸收（absorption) 基本概念 吸收是指外源化学物从接触部位，通常是机体的外表面或
内表面的生物膜转运至血循环的过程。外源性化学物主要 是通过消化道、呼吸道和皮肤吸收。 首过效应（first-pass effect） 外源性化学物在从吸收部位转运到体循环的过程中，已经 开始被消除，此即首过效应或首过消除。
生发层）和真皮（dermis），并被吸收入血，为吸收阶 段。 经皮肤吸收主要机理是简单扩散，扩散速度与很多因素 有关。在穿透阶段主要影响因素是外来化合物分子量的 大小、角质层厚度和外来化合物的脂溶性。
31
血气分配系数: 气态物质在呼吸膜两侧的分压达到动态平 衡时，在血液中的浓度与在肺泡空气中浓度之比，称为血 气分配系数。血气分配系数越大，即溶解度越高，表示该 气体越易被吸收。 ➢ 血气分配系数高的气态化学物质经肺吸收的速率主要 取决于呼吸频率和深度。 ➢ 血气分配系数低的气态化学物质经肺吸收的速率主要 取决于肺血流量；
37
4. 其它途径吸收
其它途径吸收
静脉注射： 腹腔注射： 肌肉和皮下注射。
38
二、分布
１.概念 分布是外源化学物通过吸收进入血液或其它体液后，随着 血液或淋巴液的流动分散到全身各组织的过程。
２.影响外源性化学物分布的主要因素 ① 器官或组织的血流量。 ② 器官或组织与外源性物质的亲和力。
24
对于经胃肠道吸收的化学物，首过消除非常多见。 因为它们在经体循环到达机体其它部位前，首先 要经过胃肠道粘膜细胞、肝和肺的首过消除。
首过效应可以减少经体循环到达靶器官组织的外 源性化学物的数量，可能减轻毒性效应。 乙醇可被胃粘膜的醇脱氢酶氧化； 吗啡在胃肠道粘膜细胞和肝脏与葡糖醛酸结合； 锰经门静脉进入肝脏后排泄到胆汁。
第二节 毒物的吸收、分布和排泄
一、吸收（absorption) 基本概念 吸收是指外源化学物从接触部位，通常是机体的外表面或
内表面的生物膜转运至血循环的过程。外源性化学物主要 是通过消化道、呼吸道和皮肤吸收。 首过效应（first-pass effect） 外源性化学物在从吸收部位转运到体循环的过程中，已经 开始被消除，此即首过效应或首过消除。
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2+
2H SH2 有机底物
NAD
+
1/2 O2
脱氢酶 NADH+ + H+
细胞色素酶系 2Fe3+ O2H2O
S 被氧化的 有机底物
2H
三、生物氧化过程的氢传递过程
3. 无氧氧化中有机底物转化中间产物作受氢体的递氢过程 有一种或一种以上酶参与，最后由脱氢酶辅酶 NADH +
H+将所含来源于有机底物的氢，传给该底物生物转化的相应
中间产物。 兼性厌氧的酵母菌在无分子氧存在下以葡萄糖为生长底 物时，用葡萄糖转化中间产物乙醛作为受氢体，乙醛被还原 成乙醇。
2H NADH+H+ 葡萄糖
系列酶促反应
NAD+ CH3CH2OH
CH3CHO
乙醇脱氢酶
三、生物氧化过程的氢传递过程
4. 无氧氧化中某些无机含氧化合物作受氢体的递氢过程 在这类氢传递过程中，最常见的受氢体是硝酸根、硫酸根和 二氧化碳。它们接受来源于有机底物由酶传递来的氢，而被 分别还原为分子氮(或一氧化二氮)、硫化氢和甲烷。例如：
三、生物氧化过程的氢传递过程
1. 有氧氧化中以分子氧为直接受氢体的传递氢过程 只有一种酶作用于有机底物，脱落底物的氢(H++ e)，其中电 子由该酶的辅酶直接传递给分子氧，形成激活态O2-，与H+化 合形成水。
2H+ 2Cu2+ 氧化酶 2Cu+ 2e 1/2 O2 O2H2O
SH2还原酶； 转移酶； 根据催化 反应类型 辅基或辅酶的作
用是：传递电子 、原子
或某些基团。酶蛋白的 作用是决定催化专一性 和催化效率。 辅酶的成分是金
水解酶；
裂解酶； 异构酶； 合成酶；
属离子、含金属的有机
按酶的 成分 单成分酶 双成分酶 酶蛋白 辅基或辅酶 化合物或小分子的复杂 有机化合物。辅酶约有 30种。
RCH2NH2 + H2O RCHO + NH3 + 2H
四、化学毒物的生物转化类型
3. 还原反应类型
R1 R1
(1) 可逆脱氢酶加氢还原
R2
NO2
C
O + 2H
CH
R2
HN OH
OH
NO
NH2
(2) 硝基还原酶还原 (3) 偶氮还原酶还原
2H -H2O
2H
2H
N H2 H H
N H2
2H
N N N N
S N
SH N N N (6-巯基嘌呤)
+O
+ HCHO
N N (6-甲巯基嘌呤)
四、化学毒物的生物转化类型
O
R2 S R2 + O R1 S O R2 R1 O S O R2
S C2H5O P O C2H5O 对硫磷
NO2 + O
O C2H5O P O C2H5O 对氧磷
NO2
⑤ 氮脱烃、氮-氧化及脱氮
10[H]+2NO3
+ 2H
+
兼性厌氧 反硝化菌
N2 + 6 H2O
四、化学毒物的生物转化类型
1. 有毒有机污染物生物转化类型 有机毒物在生物体内的转化途径多种多样，但就其反应类型 来讲，主要有氧化、还原、水解和结合反应四种。
通常将氧化、还原、水解四种反应称为I相反应或第一阶段
反应；将结合反应称为II相反应或第二阶段反应。
S(底物)
P450 (Fe 3+ )
S
O2
P450
NADPH+H+
S－O （氧化型底物）
P450 (Fe 3+ )
(Fe 2+ )
e
O2
S
H2 O
O
S
2H+
P450对底物催化氧化
四、化学毒物的生物转化类型
① 碳双键环氧化
R1CH
CHR2
R1CH O
重排
CHR2
OH
+O
O
四、化学毒物的生物转化类型
biotransformation is called mineralisation.
一、生物转化中的酶
生物转化中的酶
酶是由生物细胞制造和分泌的、以蛋白质为主要成分的、具
有催化活性的生物催化剂。
① 催化专一性高； ② 催化效率高； 根据催化作 用的场所 胞外酶 胞内酶
特点
③ 温和的外部条件； ④ 种类多；
细胞色素类是含铁的电子传 递体。
铁原子处于卟啉的结构中心， 构成血红素(heme)。
cytnFe
3+
+e -e
cytnFe2+
二、若干重要辅酶的功能
二、若干重要辅酶的功能
5. 辅酶A 辅酶A是泛酸的一个衍生物，简写为CoASH，结构是：
腺核苷3‘-磷酸 焦磷酸 CoASH + CH3CO+
Biotransformation is the chemical modification (or
modifications) made by an organism. If this modification ends in mineral compounds like CO2, NH3+ or H2O, the
四、化学毒物的生物转化类型
NO2 NH2 O O O P OH O CH2 O N N N N
(2) 硫酸结合
+
在硫酸基转移酶 的催化下，可将
OH
HO
S O
O P HO O
OH OH
3'-磷酸-5'-磷硫酸
酰苷中硫酸基转 移到酚或醇的羟 基上，形成硫酸 酯结合物。
O S O NO2
PAPS—3’– 磷酸—5’—磷硫酸腺苷
NAD+(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)
在酶促反应中起递氢体的作用
二、若干重要辅酶的功能
3. 辅酶Q 辅酶Q又称为泛醌，简写为CoQ，是某些氧化还原反应的辅 酶。在酶促反应起到传递氢的作用。
二、若干重要辅酶的功能
4. 细胞色素酶系的辅酶 细胞色素 (Cytochromes)
细胞色素酶系是催化底物 氧化的一类酶系，主要有 细胞色素b,c1,c,a,a3等几种。 辅酶都是铁卟啉环。
第三章 化学毒物的生物转化
第三章 化学毒物的生物转化
一、生物转化中的酶 二、 若干重要辅酶的功能 三、生物氧化过程的氢传递过程 四、化学毒物的生物转化类型
一、生物转化中的酶
生物转化 物质在生物的作用下所经受的化学变化，称为生物转化
或代谢(转化)。通过生物转化，有毒物质的毒性发生了转变。
Ⅰ相反应和Ⅱ相反应
泛酸
氨基乙硫醇
CH3CO-SCoA + H+
三、生物氧化过程的氢传递过程
三、生物氧化过程的氢传递过程
有氧氧化与无氧氧化
在生物氧化中有机物质的氧化多为去氢氧化。脱落的氢(H++ e)由相应的氧化还原酶按一定顺序传递至受体。这一氢原子
或电子的传递过程称为氢传递或电子传递过程，其受体为受
氢体或电子受体。受氢体如果为细胞内的分子氧，就是有氧 氧化，若为非分子氧，则为无氧氧化。
功能：利用细胞内分子氧，将其中的一个氧原子与有机
底物结合，使之氧化，而使另一个氧原子与氢原子结合成水。
在这一催化过程中，混合功能氧化酶的成分之一，细胞色素 P450起着关键作用。 P450的活性部位是铁卟啉的铁原子。
四、化学毒物的生物转化类型
P450 (Fe 3+ )
s
e
2+ P450 (Fe )
(4) 酰胺酶使酰胺水解
HN
O C CH3 + H2O NH2 + CH3COOH
OC2H5
OC2H5
四、化学毒物的生物转化类型
5. 若干重要结合反应类型 (1) 葡萄糖醛酸结合
在葡萄糖醛酸转移
酶作用下，生物体 内尿嘧啶核苷二磷 酸葡萄糖醛酸中， 葡萄糖醛酸基可转
移至含羟基的化合
物上，形成O-葡萄 糖苷酸结合物。
亲电化合物如果与细胞蛋白或核酸上的亲核基团结合， 常引起细胞坏死、肿瘤、血液功能紊乱和过敏现象，谷胱甘
肽的结合，有力地解除了对机体有害的亲电化合物的毒性。
通过I相反应，将活泼的极性基团加到疏水的有机分子之上， 通过II相反应，形成水溶性更高的化合物，容易排除体外。
四、化学毒物的生物转化类型
2. 氧化反应类型 (1) 微粒体混合功能氧化酶(MFO) 是机体内代谢外来化合物的关键酶系。主要存在于高等 生物体内。对于人及动物，在肝细胞内质网膜上含量最高。
NH2 O N O CH2 O N N N
+
O OH
HO
P OH
O P OH
OH
对硝基苯基硫酸酯
OH O PAP—3’– 磷酸—5’—磷酸腺苷
四、化学毒物的生物转化类型
(3) 谷胱甘肽结合
在相应的转移酶催化下，谷胱甘肽中的半胱氨酸及乙酰
辅酶A的乙酰基，将以 N-乙酰半胱氨酸基形式加到有机卤 (氟除外)化合物、环氧化物、强酸酯、芳香烃、烯等亲电化 合物的碳原子上，形成巯基尿酸结合物。
RCOOR' + H2O
(2) 芳香脂酶使芳香族脂水解
O C O CH2CH2N(C2H5)2 + H2O NH2
RCOOH + R'OH
O
C OH + HOCH2CH2N(C2H5)2 NH2
四、化学毒物的生物转化类型
(3) 磷酸酯酶使磷酸酯水解
2H SH2 有机底物
NAD
+
1/2 O2
脱氢酶 NADH+ + H+
细胞色素酶系 2Fe3+ O2H2O
S 被氧化的 有机底物
2H
三、生物氧化过程的氢传递过程
3. 无氧氧化中有机底物转化中间产物作受氢体的递氢过程 有一种或一种以上酶参与，最后由脱氢酶辅酶 NADH +
H+将所含来源于有机底物的氢，传给该底物生物转化的相应
中间产物。 兼性厌氧的酵母菌在无分子氧存在下以葡萄糖为生长底 物时，用葡萄糖转化中间产物乙醛作为受氢体，乙醛被还原 成乙醇。
2H NADH+H+ 葡萄糖
系列酶促反应
NAD+ CH3CH2OH
CH3CHO
乙醇脱氢酶
三、生物氧化过程的氢传递过程
4. 无氧氧化中某些无机含氧化合物作受氢体的递氢过程 在这类氢传递过程中，最常见的受氢体是硝酸根、硫酸根和 二氧化碳。它们接受来源于有机底物由酶传递来的氢，而被 分别还原为分子氮(或一氧化二氮)、硫化氢和甲烷。例如：
三、生物氧化过程的氢传递过程
1. 有氧氧化中以分子氧为直接受氢体的传递氢过程 只有一种酶作用于有机底物，脱落底物的氢(H++ e)，其中电 子由该酶的辅酶直接传递给分子氧，形成激活态O2-，与H+化 合形成水。
2H+ 2Cu2+ 氧化酶 2Cu+ 2e 1/2 O2 O2H2O
SH2还原酶； 转移酶； 根据催化 反应类型 辅基或辅酶的作
用是：传递电子 、原子
或某些基团。酶蛋白的 作用是决定催化专一性 和催化效率。 辅酶的成分是金
水解酶；
裂解酶； 异构酶； 合成酶；
属离子、含金属的有机
按酶的 成分 单成分酶 双成分酶 酶蛋白 辅基或辅酶 化合物或小分子的复杂 有机化合物。辅酶约有 30种。
RCH2NH2 + H2O RCHO + NH3 + 2H
四、化学毒物的生物转化类型
3. 还原反应类型
R1 R1
(1) 可逆脱氢酶加氢还原
R2
NO2
C
O + 2H
CH
R2
HN OH
OH
NO
NH2
(2) 硝基还原酶还原 (3) 偶氮还原酶还原
2H -H2O
2H
2H
N H2 H H
N H2
2H
N N N N
S N
SH N N N (6-巯基嘌呤)
+O
+ HCHO
N N (6-甲巯基嘌呤)
四、化学毒物的生物转化类型
O
R2 S R2 + O R1 S O R2 R1 O S O R2
S C2H5O P O C2H5O 对硫磷
NO2 + O
O C2H5O P O C2H5O 对氧磷
NO2
⑤ 氮脱烃、氮-氧化及脱氮
10[H]+2NO3
+ 2H
+
兼性厌氧 反硝化菌
N2 + 6 H2O
四、化学毒物的生物转化类型
1. 有毒有机污染物生物转化类型 有机毒物在生物体内的转化途径多种多样，但就其反应类型 来讲，主要有氧化、还原、水解和结合反应四种。
通常将氧化、还原、水解四种反应称为I相反应或第一阶段
反应；将结合反应称为II相反应或第二阶段反应。
S(底物)
P450 (Fe 3+ )
S
O2
P450
NADPH+H+
S－O （氧化型底物）
P450 (Fe 3+ )
(Fe 2+ )
e
O2
S
H2 O
O
S
2H+
P450对底物催化氧化
四、化学毒物的生物转化类型
① 碳双键环氧化
R1CH
CHR2
R1CH O
重排
CHR2
OH
+O
O
四、化学毒物的生物转化类型
biotransformation is called mineralisation.
一、生物转化中的酶
生物转化中的酶
酶是由生物细胞制造和分泌的、以蛋白质为主要成分的、具
有催化活性的生物催化剂。
① 催化专一性高； ② 催化效率高； 根据催化作 用的场所 胞外酶 胞内酶
特点
③ 温和的外部条件； ④ 种类多；
细胞色素类是含铁的电子传 递体。
铁原子处于卟啉的结构中心， 构成血红素(heme)。
cytnFe
3+
+e -e
cytnFe2+
二、若干重要辅酶的功能
二、若干重要辅酶的功能
5. 辅酶A 辅酶A是泛酸的一个衍生物，简写为CoASH，结构是：
腺核苷3‘-磷酸 焦磷酸 CoASH + CH3CO+
Biotransformation is the chemical modification (or
modifications) made by an organism. If this modification ends in mineral compounds like CO2, NH3+ or H2O, the
四、化学毒物的生物转化类型
NO2 NH2 O O O P OH O CH2 O N N N N
(2) 硫酸结合
+
在硫酸基转移酶 的催化下，可将
OH
HO
S O
O P HO O
OH OH
3'-磷酸-5'-磷硫酸
酰苷中硫酸基转 移到酚或醇的羟 基上，形成硫酸 酯结合物。
O S O NO2
PAPS—3’– 磷酸—5’—磷硫酸腺苷
NAD+(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)
在酶促反应中起递氢体的作用
二、若干重要辅酶的功能
3. 辅酶Q 辅酶Q又称为泛醌，简写为CoQ，是某些氧化还原反应的辅 酶。在酶促反应起到传递氢的作用。
二、若干重要辅酶的功能
4. 细胞色素酶系的辅酶 细胞色素 (Cytochromes)
细胞色素酶系是催化底物 氧化的一类酶系，主要有 细胞色素b,c1,c,a,a3等几种。 辅酶都是铁卟啉环。
第三章 化学毒物的生物转化
第三章 化学毒物的生物转化
一、生物转化中的酶 二、 若干重要辅酶的功能 三、生物氧化过程的氢传递过程 四、化学毒物的生物转化类型
一、生物转化中的酶
生物转化 物质在生物的作用下所经受的化学变化，称为生物转化
或代谢(转化)。通过生物转化，有毒物质的毒性发生了转变。
Ⅰ相反应和Ⅱ相反应
泛酸
氨基乙硫醇
CH3CO-SCoA + H+
三、生物氧化过程的氢传递过程
三、生物氧化过程的氢传递过程
有氧氧化与无氧氧化
在生物氧化中有机物质的氧化多为去氢氧化。脱落的氢(H++ e)由相应的氧化还原酶按一定顺序传递至受体。这一氢原子
或电子的传递过程称为氢传递或电子传递过程，其受体为受
氢体或电子受体。受氢体如果为细胞内的分子氧，就是有氧 氧化，若为非分子氧，则为无氧氧化。
功能：利用细胞内分子氧，将其中的一个氧原子与有机
底物结合，使之氧化，而使另一个氧原子与氢原子结合成水。
在这一催化过程中，混合功能氧化酶的成分之一，细胞色素 P450起着关键作用。 P450的活性部位是铁卟啉的铁原子。
四、化学毒物的生物转化类型
P450 (Fe 3+ )
s
e
2+ P450 (Fe )
(4) 酰胺酶使酰胺水解
HN
O C CH3 + H2O NH2 + CH3COOH
OC2H5
OC2H5
四、化学毒物的生物转化类型
5. 若干重要结合反应类型 (1) 葡萄糖醛酸结合
在葡萄糖醛酸转移
酶作用下，生物体 内尿嘧啶核苷二磷 酸葡萄糖醛酸中， 葡萄糖醛酸基可转
移至含羟基的化合
物上，形成O-葡萄 糖苷酸结合物。
亲电化合物如果与细胞蛋白或核酸上的亲核基团结合， 常引起细胞坏死、肿瘤、血液功能紊乱和过敏现象，谷胱甘
肽的结合，有力地解除了对机体有害的亲电化合物的毒性。
通过I相反应，将活泼的极性基团加到疏水的有机分子之上， 通过II相反应，形成水溶性更高的化合物，容易排除体外。
四、化学毒物的生物转化类型
2. 氧化反应类型 (1) 微粒体混合功能氧化酶(MFO) 是机体内代谢外来化合物的关键酶系。主要存在于高等 生物体内。对于人及动物，在肝细胞内质网膜上含量最高。
NH2 O N O CH2 O N N N
+
O OH
HO
P OH
O P OH
OH
对硝基苯基硫酸酯
OH O PAP—3’– 磷酸—5’—磷酸腺苷
四、化学毒物的生物转化类型
(3) 谷胱甘肽结合
在相应的转移酶催化下，谷胱甘肽中的半胱氨酸及乙酰
辅酶A的乙酰基，将以 N-乙酰半胱氨酸基形式加到有机卤 (氟除外)化合物、环氧化物、强酸酯、芳香烃、烯等亲电化 合物的碳原子上，形成巯基尿酸结合物。
RCOOR' + H2O
(2) 芳香脂酶使芳香族脂水解
O C O CH2CH2N(C2H5)2 + H2O NH2
RCOOH + R'OH
O
C OH + HOCH2CH2N(C2H5)2 NH2
四、化学毒物的生物转化类型
(3) 磷酸酯酶使磷酸酯水解