环境污染物在体内的生物转运和生物转化
第三章 环境污染物在体内的生物转运和生物转化
2、分布 、
环境污染物被吸收进入血液后，随着血液的运输， 环境污染物被吸收进入血液后，随着血液的运输，分散到全身各 组织器官的过程。 组织器官的过程。 一般地说，在提内组织器官的起始分布取决于血流量 血流量， 一般地说，在提内组织器官的起始分布取决于血流量，血液供应 丰富的器官，分布的污染物愈多，如肝脏。 丰富的器官，分布的污染物愈多，如肝脏。而最终分布取决于污染物 与组织器官的亲和力 亲和力。 与组织器官的亲和力。 例如Pb开始时主要分布肝脏中 最终大部分（ 开始时主要分布肝脏中， 例如 开始时主要分布肝脏中，最终大部分（90%）分布在骨骼 ） 中。
上呼吸道： 上呼吸道：鼻、咽、支气管 下呼吸道： 下呼吸道：肺
C、经皮肤的吸收污染物的通透性较弱。 较少（如局部毒性），因皮肤对环境污染物的通透性较弱。 ），因皮肤对环境污染物的通透性较弱
D、其他 、
主要是人为地染毒途径，如采用静脉、皮下、肌肉注射进行染毒。 主要是人为地染毒途径，如采用静脉、皮下、肌肉注射进行染毒。
4、排泄 、
指环境污染物及其代谢物由体内向体外转运的过程。 指环境污染物及其代谢物由体内向体外转运的过程。
经肾随尿液排出（最主要）：大多数(分子量小于 随尿液排出（最主要）：大多数 分子量小于60,000的分子 ) ）：大多数 的分子 经肝随胆汁排出：与血红蛋白结合、分子量大于300的强极性的化合物 经肝随胆汁排出：与血红蛋白结合、分子量大于 的强极性的化合物 经呼吸道排出：气体污染物、 经呼吸道排出：气体污染物、挥发性强的化合物
第三章 环境污染物在体内的 生物转运和生物转化
一、生物转运 二、生物转化
一、生物转运
环境污染物与机体接触、吸收、分布、代谢和排泄的过程， 环境污染物与机体接触、吸收、分布、代谢和排泄的过程， 与机体接触 称为环境污染物的生物转运， 环境污染物在体内发生的位移。 称为环境污染物的生物转运，即环境污染物在体内发生的位移。
环境生物学—环境污染的生物效应
可把受污河流分成几段:
– 清洁区：未受污染 – 分解区 – 腐败区
1.2.4 污染物的生物地球化学循 环
• 生物地球化学循环的概念
– 指生物的合成作用和矿化作用所引起的污染物 周而复始的循环运动过程。
– 注：合成作用指生物（主要是绿色植物）将吸 收的环境化学物质转变为生物体本身的有机物 质的过程。
– （3）皮肤吸收：如有机磷农药可透过完整皮肤引起中毒。
• 植物吸收的主要途径：
– （1）根部吸收以及随后随蒸腾流而输送到植物各部 分；
– （2）通过植物叶片上的气孔从周围空气中吸收污染 物，是植物对大气污染物吸收的主要方式；
– （3）有机化合物的蒸汽经过植物地上部分表皮渗透 而摄入体内
污染物的体内分布
图1-1 污染源示意图
污染物的自然来源（Natural Source ） : 自然界向环境排放， 如：活动的火山或矿床；
农业
污染物的人为来源（Artificial Source ） : 来自人类活动，影 响范围广、危害大，如工业三废
交通
工业
污染物（Pollutant）
• 污染物
– 指进入环境后使环境的正常组成结构、状态和性质发生 变化，直接或间接有害于人类的生存和发展的物质。
环境生物效应：指各种环境因素变化而 导致生态系统变异的结果。
• 环境化学效应环境 效果。如：酸雨、光化学烟雾等。
• 环境物理效应：物理作用引起的环境效
果。如热污染、噪声污染等。
污染源（Pollution Source）
• 工业污染源 • 农业污染源 • 交通运输污染源 • 生活污染源
– 生物转化指外源化合物进入生物机体后在有关酶系统的催化作用下的 代谢变化过程。
环境生物学复习资料
《环境生物学》课程期末试卷 (A)一．名词解释（每词 2 分，共 20 分）1. 生物转运：指环境污染物经各种途径和方式同生物机体接触而被吸收、分布和排泄等过程。
2. 生物浓缩系数：指生物体内某种元素或难分解的化合物的浓度同它所生存的环境中该物质的浓度比值，可用以表示生物浓缩的程度。
3. MFO: 即混合功能氧化酶，是污染物在体内进行生物转化相Ⅰ过程中的关键酶系。
存在与大多数组织的细胞内质网上，但肝脏的活性较其他组织中活性要高得多。
组成包括：细胞色素 P450 、 NADPH 细胞色素 P450 还原酶和磷脂。
其作用是代谢非极性的亲脂性有机化合物。
许多外源性化合物进入生物体内，经混合功能氧化酶作用后发生各种变化，经代谢排出体外。
4. 敏感种：指对环境条件变化反应敏感的物种。
这类生物对环境因素的适应范围比较狭窄，环境条件稍有变化即不能忍受而死亡。
5. 环境激素（环境内分泌干扰物）：指环境中存在一些天然物质和人工合成的环境污染物具有动物和人体激素的活性，这些物质能干扰和破坏野生动物和人内分泌功能，导致野生动物繁殖障碍，甚至能诱发人类重大疾病，如肿瘤。
又称为环境激素，外源性激素。
主要包括天然雌激素和合成雌激素，植物雌激素，具有雌激素活性的环境化学物。
6. LC 50 ：半数致死浓度，能引起一群动物的 50% 死亡的最低剂量。
7. 蓄积系数：分次给受试物后引起 50% 受试动物后出现某种毒效应的总剂量，与一次给受试物后引起 50% 受试动物出现同一毒效应的剂量的比值，比值愈小，蓄积作用愈强。
蓄积系数K= ∑LD 50(n)/ LD 50(1)8. 致突变效应：某些物质引起生物体的遗传物质发生基因结构的变化的作用，分为基因突变和染色体畸变。
9. 生物修复：利用生物（主要是微生物和植物）将土壤、地表水及地下水或海洋中的危险性污染物现场去除或降解的工程技术。
10. 基因工程：在体外将外源 DNA 分子（往往是某一特定的基因）酶切，与载体连接后导入到受体细胞中，使该外源基因在受体细胞中表达的过程。
环境毒理学考试资料精简
1、环境毒理学：是利用毒理学的方法研究环境，特别是空气、水体、土壤中已经存在或者即将进入的有害化学物质及其在环境中的转化产物，对人体健康的有害影响及其作用规律的一门科学。
2、生物浓缩：生物体从环境中蓄积某种污染物，使这种污染物在生物体内的浓度超过在环境中的浓度的现象。
（生物浓缩系数（BCF）=生物体内该种污染物的浓度/环境中该种污染的浓度）3、生物积累：生物个体随着其生长发育的各个阶段从环境中蓄积某种污染物，使其浓缩系数不断增大的现象。
（生物积累系数（BAF）=生长发育前阶段污染物的浓度/生长发育后阶段污染的浓度）4、生物放大：在生态系统的同一食物链上，某种污染物在生物体内的浓度随着营养级数的提高而逐步增大的现象。
（生物放大系数（BMF）=高营养级生物体内污染物的浓度/低营养级生物体内污染物的浓度）5、肝肠循环：由于肠液或细菌的酶催化，增加其脂溶性而被肠道重吸收，重新返回肝脏，形成肝肠循环，使其从肠道排泄的速度显著减慢，生物半减期延长，毒作用持续时间延长6、毒物代谢动力学：用数学方法研究毒物的吸收、分布、生物转化和排泄等随时间而发生的量变动态规律，即研究毒物代谢的量变的经时过程，目的在于了解毒物在体内消长的规律，从而对毒物安全性评价提出科学依据。
7、室：将机体视为一个系统，按动力学的特点分为若干部分，每个部分称为室。
当毒物在体内的运转速率高，体内分布迅速达到平衡时，可将其视为一室模型。
而血流量少，穿透速度慢，不能立即与血液中的毒物达到平衡的器官认为是周边室。
周边室可有一个或多个，故可将机体视为二室或多室模型。
8、生物半减期：（简称T1//2）一种毒物在体内的含量减少一半所需要的时间。
（一般指血浆半减期，即血浆浓度下降一半所需的时间。
亲水性毒物的生物半减期较短，亲脂性毒物的生物半减期较长。
）9、效应：是指一定剂量的外源化学物与机体接触后所引起的生物学变化。
10、反应：是指一定剂量的外源化学物与机体接触后，呈现某种效应并达到一定程度的比率，或产生效应的个体在群体中所占的比例。
环境污染的生物净化原理
环境污染的生物净化原理环境污染是指由于人类活动引起的大气、水体、土壤等环境中的物质或能量的增加而导致的生态系统的紊乱和破坏。
随着工业化和城市化的快速发展，环境污染已成为一个严重的问题。
为了解决环境污染问题，人们利用生物净化技术来植物、微生物等生物体来清除或降解污染物质，达到净化环境的目的。
生物净化的原理主要包括吸附、降解、转化和蓄积等作用。
首先，生物净化的原理之一是吸附作用。
植物通过根系吸附土壤中的污染物质，并通过细胞膜的选择性吸收机制将污染物质转运至植物体内。
植物的根系具有丰富的根毛和根突，增加了其表面积，有利于污染物质的吸附和根际活性。
其次，生物净化的原理之二是降解作用。
微生物是环境中最重要的降解有机污染物的组成部分之一。
某种微生物可通过自身的代谢产生酶来分解有机污染物，将这些有机污染物转化为无害物质或较低毒性的物质。
例如，一些细菌可将有机污染物如石油烃类降解成水和二氧化碳。
微生物通过降解作用将污染物质转化为无机物或较低毒性的物质，从而净化环境。
生物转化也是生物净化的原理之一。
一些微生物可以利用污染物质作为能源和碳源，通过酶的作用将其转化为其他有用的物质。
例如，一些细菌可以利用亚硝酸盐还原亚硝酸并进一步还原为氮气，从而消除水体中的氨氮污染。
此外，生物净化还具有积累作用。
当一些重金属和有机污染物质进入生物体内，生物可以通过积累这些污染物质来净化环境。
例如，一些植物的根系具有超富集作用，可以将土壤中的重金属吸收、富集到植物体内，从而达到净化土壤的效果。
总的来说，生物净化的原理主要包括吸附、降解、转化和蓄积等作用。
利用植物和微生物等生物体的这些作用，可以有效地净化环境中的污染物质，使得环境恢复到良好的状态。
生物净化技术不仅具有高效的净化效果，而且具有环保性和经济性优势，因此在环境净化和生态修复领域具有广阔的应用前景。
环境毒理学第六版总结
第一章绪论1、毒理学：是研究物理、化学和生物因素，特别是化学因素对生物机体的损害作用及其机理的科学。
2、环境毒理学：是利用毒理学方法研究环境污染物，特别是空气、水和土壤中已存在或即将进入的有毒化学物质及其在环境中的转化产物，对生物有机体，尤其是对人体健康有害影响及其作用规律的一门科学。
3、环境毒理学的研究任务：（1）判明环境污染物和其它有害因素对人体的危害及其作用机理；（2）探索环境污染物对人体健康损害的早期监测指标；（3）定量评定环境污染物对机体的影响，确定其剂量-反应（效应）关系，为制订环境卫生标准提供科学依据。
4、环境毒理学的主要内容：（1）概念、基础理论（2）环境污染物及其转化产物对机体作用的一般规律，包括生物转运和转化过程、剂量与作用关系等；（3）环境污染物毒性评定方法；（4）重要污染物和有害物理因素的危害及作用机理。
5、环境毒理学的实际应用（1）环境毒理学在环境监测中的应用：现场环境生物监测、环境样品生物测试（2）环境毒理学在环境风险评价各方面的应用：建设项目环境风险评价、化学品环境风险评价（3）环境毒理学在环境健康危险度评价各阶段的应用：危害鉴定、剂量反应评定、暴露评价、危险描述6、环境毒理学研究方法：（1）体内实验（整体实验）：利用整体动物进行的实验，多用于检测外援化学物质的一般毒性；（2）体外实验：多用于对机体急性毒性的初步筛选，作用机制和代谢转化过程的深入研究；（3）流行病学调查：观察有毒有害因素及不利环境因子对人群健康的影响对于在环境中已存在的外源化学物，可以用流行病学方法，将动物实验的结果进一步在人群调查中验证，可从对人群的直接观察中，取得动物实验所不能获得的资料。
第二章污染物在环境中的迁移和转化1、污染物的迁移和转化:污染物从污染源释放出后，在环境中发生的各种变化过程称为污染物的迁移和转化。
2、迁移和转化的相互联系：污染物在环境中的迁移和转化过程往往是相互依赖和伴随进行的一个复杂的连续过程。
环境污染物的生物转运和生物转化生物转运
基底膜
血液
28
(二) 皮肤吸收
影响皮肤吸收的因素
1. 分子量 2. 脂/水分配系数 接近1.0的容易被表皮途径吸收 3. 种属差异 大鼠和兔通透性好，豚鼠、猪和猴的
皮肤通透性与人接近 4. 环境、皮肤温度和湿度 5. 角质层厚度和完整性、血液流量 6. 汞等一些金属及化合物，可以经过毛囊、皮脂腺
和汗腺直接进入血液
400 **
300
** P<0.05 *** P<0.01
***
ufCB
200
100
0
CB
10 30
50
70 90
110 130
-100
Particle dose (µg/ml)
25
(二) 呼吸道吸收 影响肺泡对气态物质的吸收的因素
（1）分压差和血/气分配系数。 （2）血液中溶解度和相对分子质量。 （3）肺的通气量和血流量，特别是 与两者的比值有关。
影响因素：
浓度梯度，脂/水分配系数、解离度和体液pH、蛋白质亲和力
简单扩散的特点 1.不消耗脂能溶性量物质 2.不需要载体 3.无饱和限速 4.无竞争性抑制 5.符合一级速率过程
R K A(C1 C2 ) D
R：转运速率 A：膜面积 C: 膜两侧浓度
K：为扩散系数 D：膜厚度
11
被动转运
滤过(Filtration) 毒物通过生物膜上的亲水孔道(如毛细 血管、肾小球膜孔和细胞膜上由蛋白质的亲 水性氨基酸构成）的过程。
污染物在体内的生物转运和生物转化
化
环
境 污吸 染收
血 液
分 布 组 织 脏
学
改 变
结 构 和
性
质
污染物在生物体内的生物转运和生物转化
污染物在生物体内的生物转运和生物转化work Information Technology Company.2020YEAR《环境生物学》第二次研讨课程论文污染物在生物体内的生物转运和生物转化院系：生命科学学院班级：2015级生物科学1班组号：5组员: 葛鹏冲高海霞高文慧联系电话：教师：陈福龙2016-2017第一学期2污染物在生物体内的生物转运和生物转化摘要：生物转运，环境污染物经各种途径和方式同机体接触而被吸收、分布和排泄等过程的总称这些过程都有类似的机理，即环境污染物在被机体吸收、分布和排泄的每一过程都需要通过细胞的膜结构细胞膜包括细胞外层的细胞膜（质膜）、细胞内的内质网膜、线粒体膜和核膜等，这些膜也称为生物膜。
这些膜也就成为了生物转运的必经之路，也是生物转运转化的研究对象。
关键字：生物转运生物转化细胞膜载体蛋白正文：污染物到达生物体之后，通过生物体内的生物转运和生物转化发生作用。
其中进入生物体的方式主要是通过呼吸系统，消化管的吸收以及少部分的皮肤吸收，进去人体首先生物转运就发挥作用。
3生物转运：接触机体的环境污染物透过生物膜的生物转运过程，主要分为被动转运和特殊转运两种形式。
①被动转运。
其特点是生物膜不起主动作用，不消耗细胞的代谢能量。
这种转运形式包括简单扩散和滤过两种方式。
简单扩散过程是环境污染物由生物膜的高浓度一侧，透过生物膜向低浓度一侧转运，这是脂溶性有机化合物的主要转运方式。
滤过过程是环境污染物通过生物膜上的亲水性孔道的转运过程，亲水性孔道由生物膜中蛋白质分子的亲水性氨基酸组成，直径小的约为4埃(如肠道上皮细胞),直径大的为40埃（如肾小球和毛细血管上皮细胞）。
滤过是分子直径小于生物膜亲水性孔道直径的水溶性化合物的主要转运方式。
②特殊转运。
其特点是具有特定结构的环境污染物和生物膜中的蛋白质构成的载体形成可逆性复合物进行转运，生物膜有主动选择性。
这种转运形式包括主动转运和易化扩散两种形式。
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３、外来化合物在脂肪组织和骨骼中贮存和沉
章积
４、体内各种屏障的影响
2020年4月29日 19
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
体内的各种屏障：
⑴ 血脑屏障
第 ⑵ 胎盘屏障 三 体内重要贮存库有四种： 章 血浆蛋白作为贮存库；毒物在肝、肾中的累积；
第 发生位移，均是反复通过生物膜的过程， 三 统称为生物转运。 章 生物转化：
代谢可使外来化合物发生化学结构和性 质的改变，从而转变成新的衍生物的过程， 也称为代谢转化。
2020年4月29日 3
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
• 一、生物转运过程的机理
第 • （一）生物膜 三 章
2020年4月29日 4
需要同一转运系统，两种化合物之间可出现竞争，并 产生竞争抑制 。
2020年4月29日 10
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
➢ 4、载体扩散
不易溶于脂质的外来化合物，利用载体
第 由高浓度向低浓度处移动的过程。 三 运转机理 章 是载体特异地与某种化学物结合后，其
分子内部发生构型变化而形成适合该物质 透过的通道而使该化学物进入细胞。
脂肪组织作为贮存库；骨骼组织作为贮存库。
对毒物通过细胞膜的难易有很大影响; 4）膜两侧体液中的蛋白质浓度及与之结
合的亲和力。
2020年4月29日 7
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
• 2、滤过
第
是外来化合物透过生物膜上亲水性孔
三
道的过程。大量的水可借助渗透压梯度和
章
液体静压作用通过孔道进入细胞，同时外 来化合物可以水作为载体，随之而被动转
第 入血液或其它体液后，随着血液或淋巴液的 三 流动分散到全身各组织细胞的过程。
吸收入血液的化学物仅少数成游离状态，大
章 部分与血浆蛋白结合，随着血液到达所有器
官和组织。 毒物在体内的分布是随时间变化的，有时出
2020年4月29日 现再分布现象。 18
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
（二）影响分布的主要因素
章
当两侧达到动态平衡时，扩散即终止。简单
扩散过程，不需要消耗能量，外来化合物与
膜不发生化学反应，生物膜不具有主动性，
只相当于物理过程，故称为简单扩散。
2020年4月29日 6
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
影响简单扩散的因素
1）生物膜两侧浓度梯度;
第 2）外来化合物在脂质中的溶解度，可用 三 脂 水分配系数来表示; 章 3）外来化合物的解离度和体液pH高低，
吸收是外来化合物在各种因素影响下，自接触部位 经过各种途径透过机体的生物膜进入血液循环的过程。
➢（二）吸收途径：
毒物主要通过消化道、呼吸道、皮肤三条途径吸收。
2020年4月29日 13
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
１、经消化道吸收：一般外来化合物在胃肠道中的吸收
第 三 章
过程，主要是通过简单扩散，仅有极少种类外来化合物的 吸收是通过吸收营养素和内源性化合物的专用主动转运系 统。外来化合物在消化道的吸收可在任何部位进行，但主 要在小肠。
运。
2020年4月29日 8
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
第
3、主动转运
三
是外来化合物透过生物膜由低浓度
章
处向高浓度处移动的过程。
2020年4月29日 9
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
主动转运的主要特点:
第 三 章
①可逆浓度梯度转运，故消耗一定的代谢能量； ②转运过程需要载体参加； ③载体既然是生物膜的组成成分，所以有一定的容量 ； ④主动转运有一定的选择性； ⑤如果两种化合物基本结构相似，在生物转运过程中又
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
• （二）毒物通过生物膜的转运方式
第 1、简单扩散 三 2、滤过 章 3、主动转运
4、载体扩散 5、胞饮和吞噬
2020年4月29日 5
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
1、简单扩散：
第
外来化合物在体内的扩散是依其浓度梯
三
度差决定物质的扩散方向，即由生物膜的分 子浓度较高的一侧向浓度较低的一侧扩散，
2020年4月29日 11
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
▪ 5、胞饮和吞噬
第
液体或固体外来化合物被伸出的生物膜
三
包围，然后将被包围的液滴或较大颗粒并
章
入细胞内，达到转运的目的，前者称为胞 饮，后者称为吞噬。
2020年4月29日 12
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
第 三 章
➢二、吸收
➢（一）吸收的概念
３、经皮肤吸收：
第 表皮吸收主要方式是简单扩散 毒物经皮吸收的两个途径：
三 ①通过表皮脂质屏障是主要的吸收途径。 章 ②通过汗腺、皮脂腺和毛囊等附属器，绕过表
皮屏障直接进入真皮。
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第一节 污染物的吸收、分布与排泄
毒物经皮肤吸收的两个阶段： 第一阶段—穿透相 毒物透过表皮进入真皮。 几
经肺吸收的外来化合物与经胃肠道吸收者不同，前 者不随同门静脉血流进入肝脏，未经肝脏中的生物转化 过程，即直接进入体循环并分布全身。
肺泡对气态物质的吸收主要通过简单扩散，并受许 多因素影响。
Hale Waihona Puke 肺泡对颗粒物以被动扩散方式吸收 ，吸收情况与颗 2020年4月29日 粒大小有明显差异。
15
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
小肠内的吸收主要是通过简单扩散。小肠粘膜还可以
通过滤过过程吸收分子量为100～200以下的小分子，胃肠
道上皮细胞亦可通过胞饮或吞噬过程吸收一些颗粒状物质。
2020年4月29日 14
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
２、经呼吸道吸收：
第 三 章
肺脏的解剖生理特点决定了肺泡对气态物质的吸收 是主要器官。
第 乎所有毒物都是通过简单扩散透过表皮角质层。 三 毒物穿透的速度与脂溶性有关，脂溶性越大穿 章 透能力越强。
第二阶段—吸收相 毒物由真皮进入乳头层毛细血 管。毒物在这一阶段的扩散速度取决于本身的 水溶性。
2020年4月29日 17
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
三、分布
㈠ 分布概念 分布是外来化合物通过吸收进
第三章
环境污染物在体内的 生物转运和生物转化
2020年4月29日
1
第三章 环境污染物在体内的生物转运 和生物转化
内
容 第一节 污染物的吸收、分布与排泄
提第三
第二节 污染物的生物转化
章 要 第三节 污染物代谢动力学
2020年4月29日 2
第三章 环境污染物在体内的 生物转运和生物转化
生物转运：
吸收、分布和排泄使外来化合物在体内