第三节体内的转运和转化

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1、第三节第三节 体内的转运和转化体内的转运和转化一、生物转运一、生物转运 环境污染物经各种途径和方式同生物机体接环境污染物经各种途径和方式同生物机体接触而被吸收、分布和排泄等过程的总称。这些触而被吸收、分布和排泄等过程的总称。这些过程都需要通过细胞的膜结构。过程都需要通过细胞的膜结构。细胞膜（生物膜）包括：细胞外层的细胞膜（质膜）细胞膜（生物膜）包括：细胞外层的细胞膜（质膜）、细胞内的内质网膜、线粒体膜、核膜等；它们基、细胞内的内质网膜、线粒体膜、核膜等；它们基本的化学组成、分子结构、功能有共同的特征。本的化学组成、分子结构、功能有共同的特征。一般生物膜由蛋白质分子和脂质分子（主要是磷脂一般生物

2、膜由蛋白质分子和脂质分子（主要是磷脂类）组成类）组成细胞质膜结构图细胞质膜结构图图14 细胞质膜结构图1、污染物透过细胞膜的方式、污染物透过细胞膜的方式 特点特点 方式方式浓度梯度浓度梯度有无载体有无载体是否耗能是否耗能其它特点其它特点简单扩散简单扩散高浓度高浓度低低浓度（顺）浓度（顺）无无否否脂溶性有机化合物的主脂溶性有机化合物的主要转运方式要转运方式滤过过程滤过过程通过膜上的亲水性孔道通过膜上的亲水性孔道主动转运主动转运低浓度低浓度高高浓度（逆）浓度（逆）有有耗能耗能水溶性大分子化合物的水溶性大分子化合物的主要方式主要方式易化扩散易化扩散高浓度高浓度低低浓度（顺）浓度（顺）有有否否胞饮作用

3、胞饮作用内吞物质为液体内吞物质为液体吞噬作用吞噬作用内吞物质为固体物质内吞物质为固体物质表11 污染物透过细胞膜的方式被被动动特特殊殊2、污染物的吸收：指污染物在多种因素影响下，自、污染物的吸收：指污染物在多种因素影响下，自接触部位透过体内细胞膜进入血液循环的过程。接触部位透过体内细胞膜进入血液循环的过程。（1）动物吸收的主要途径有：呼吸系统、）动物吸收的主要途径有：呼吸系统、消化管和皮肤消化管和皮肤a、呼吸系统吸收特点、呼吸系统吸收特点:吸收对象主要针对气体、蒸汽、气溶胶等形式的污染物。吸收对象主要针对气体、蒸汽、气溶胶等形式的污染物。吸收方式多以被动扩散的方式，通过呼吸膜吸收入血。吸收方式

4、多以被动扩散的方式，通过呼吸膜吸收入血。主要部位例如：肺，肺泡数量多，表面积大，遍布毛细血主要部位例如：肺，肺泡数量多，表面积大，遍布毛细血管，便于污染物经肺迅速吸收进入血管。管，便于污染物经肺迅速吸收进入血管。b、消化管吸收特点：、消化管吸收特点：吸收对象主要为饮水和由大气、水、土壤进入食物链中的污染吸收对象主要为饮水和由大气、水、土壤进入食物链中的污染物。物。吸收方式多以简单扩散方式通过细胞膜而被吸收。吸收方式多以简单扩散方式通过细胞膜而被吸收。主要部位如胃和小肠。主要部位如胃和小肠。c、皮肤吸收：如有机磷农药可透过完整皮肤引起中毒。、皮肤吸收：如有机磷农药可透过完整皮肤引起中毒。经皮吸收

5、的两条途径：通过表皮脂质屏障；通经皮吸收的两条途径：通过表皮脂质屏障；通过汗腺、毛囊、皮脂腺等皮肤附属器过汗腺、毛囊、皮脂腺等皮肤附属器 经皮吸收的两个阶段：经皮吸收的两个阶段：穿透相：通过表皮进入真皮穿透相：通过表皮进入真皮 吸收相：由真皮进入乳头层毛细血管吸收相：由真皮进入乳头层毛细血管 植物吸收的主要途径：植物吸收的主要途径：a、根部吸收以及随后随蒸腾流而输送到植物各部、根部吸收以及随后随蒸腾流而输送到植物各部分；分；b、通过植物叶片上的气孔从周围空气中吸收污染、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；物，是植物对大气污染物吸收的主要方式；c、有机化

6、合物的蒸汽经过植物地上部分表皮渗透、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而摄入体内3、分布、分布指环境污染物随血液或其它体液的流动，分散到全身指环境污染物随血液或其它体液的流动，分散到全身各组织细胞的过程。各组织细胞的过程。4、排泄、排泄指进入机体的环境污染物及其代谢产物被机体清除的指进入机体的环境污染物及其代谢产物被机体清除的过程。过程。排泄的主要途径是通过排泄的主要途径是通过肾脏肾脏进入尿液和通过肝脏的进入尿液和通过肝脏的胆胆汁汁（乳化作用）进入粪便，有的环境污染物还可随同（乳化作用）进入粪便，有的环境污染物还可随同呼出呼出的气体、汁液等排出体外。的气体、汁液等排出体外。二、

7、生物转化二、生物转化1、概念：生物转化指、概念：生物转化指外源化合物外源化合物进入生物机体后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。在有关酶系统的催化作用下的代谢变化过程。注注1：外源化合物（：外源化合物（Xenobiotic compounds）指除了营养元素及维持正常生理功能和生命所必需的物质以外，指除了营养元素及维持正常生理功能和生命所必需的物质以外，存在于环境之中，可与机体接触并进入机体引起机体发生生物学存在于环境之中，可与机体接触并进入机体引起机体发生生物学变化的物质。又叫外来化合物或外源性生物活性物质。例如：药变化的物质。又叫外来化合物或外源性生物活性物质。例如：药物

8、、日用化学品、食品添加剂、环境污染物等。物、日用化学品、食品添加剂、环境污染物等。生物外源性物质是指那些人工合成的，具有不被现有降解酶系所生物外源性物质是指那些人工合成的，具有不被现有降解酶系所识别和作用的分子结构和化学键序列的化合物，简而言之，就是识别和作用的分子结构和化学键序列的化合物，简而言之，就是不能被生物降解的化合物。如不能被生物降解的化合物。如DDT、多氯联苯、染料、塑料、合、多氯联苯、染料、塑料、合成橡胶等。成橡胶等。注注2：内源性化合物指生物机体正常的生理活动产生的：内源性化合物指生物机体正常的生理活动产生的物质。物质。注注3：酶（：酶（Enzyme）是由活细胞产生的，能在体内

9、和）是由活细胞产生的，能在体内和体外起同样催化作用的一类具有活性中心和特殊构象体外起同样催化作用的一类具有活性中心和特殊构象的生物大分子，包括蛋白质和核酸。的生物大分子，包括蛋白质和核酸。注注4：生物转化的主要场所是肝脏，其它有肺、胃、肠、：生物转化的主要场所是肝脏，其它有肺、胃、肠、皮肤等。皮肤等。2、过程、过程相相I过程（反应）过程（反应）外源性化合物在有关酶系统的催化下经由氧化、还原外源性化合物在有关酶系统的催化下经由氧化、还原或水解反应改变其化学结构，形成某些活性基团（或水解反应改变其化学结构，形成某些活性基团（OH、SH、COOH、NH2）或进一步使这些活性或进一步使这些活性基团暴露

10、。基团暴露。相相II过程（反应）过程（反应）相相I过程产生的一级代谢物在另外的酶系统催化下通过过程产生的一级代谢物在另外的酶系统催化下通过上述活性基团与细胞内的某些化合物结合，生成结合上述活性基团与细胞内的某些化合物结合，生成结合产物（二级代谢物）或带有相应活性基团的外源性化产物（二级代谢物）或带有相应活性基团的外源性化合物与细胞内物质进行结合反应。合物与细胞内物质进行结合反应。排出体外排出体外外源性化合物外源性化合物一级代谢物一级代谢物 结合产物结合产物（二级代谢物）（二级代谢物）毒害作用毒害作用过程过程I（相（相I反应）反应）图15 生物转化过程示意图过程过程II（相（相II反应）反应）相

11、相I反应的主要类型：反应的主要类型：氧化反应：微粒体混合功能氧化酶参与的反应，例如氧化反应：微粒体混合功能氧化酶参与的反应，例如脂肪族羟化脂肪族羟化 非微粒体反应非微粒体反应还原反应：微粒体还原还原反应：微粒体还原 非微粒体还原非微粒体还原水解反应水解反应相相II反应的主要类型：葡萄糖醛酸化、硫酸反应的主要类型：葡萄糖醛酸化、硫酸化、甲基化、乙酰化、甘氨酸结合、谷胱化、甲基化、乙酰化、甘氨酸结合、谷胱甘肽结合甘肽结合3、微生物对生物外源性物质的转化作用、微生物对生物外源性物质的转化作用 形式：形式：脱卤（主要是脱氯），如脱卤（主要是脱氯），如DDT的脱氯的脱氯还原，将生物外源性物质上的取代基，

12、特别是还原，将生物外源性物质上的取代基，特别是硝基，进行还原；硝基，进行还原；水合反应，如对有机氰的水合反应，形成无毒水合反应，如对有机氰的水合反应，形成无毒的含氮有机化合物的含氮有机化合物 影响生物转化的因素（影响生物转化的因素（酶体系不同酶体系不同）物种差异和个体差异物种差异和个体差异由各自的遗传因素决定，主要表现在体内酶的种类和由各自的遗传因素决定，主要表现在体内酶的种类和活力不同上。活力不同上。饮食营养状况饮食营养状况蛋白质、无机盐、维生素等营养缺乏时会不同方式地蛋白质、无机盐、维生素等营养缺乏时会不同方式地影响生物转化作用。影响生物转化作用。生理因素生理因素年龄因素年龄因素性别因素性

13、别因素健康因素健康因素激素和昼夜规律：机体在每日不同时间的生物转化能激素和昼夜规律：机体在每日不同时间的生物转化能力有高低差异，与内分泌功能的昼夜规律有关。力有高低差异，与内分泌功能的昼夜规律有关。代谢酶的抑制和诱导代谢酶的抑制和诱导小结小结任何一种外源性化合物的生物转化方式不任何一种外源性化合物的生物转化方式不是简单的，它们可同时进行不同的氧化还是简单的，它们可同时进行不同的氧化还原或水解反应，此后又可继续进行不同类原或水解反应，此后又可继续进行不同类型的结合反应。型的结合反应。生物转化的结果有两方面：生物转化的结果有两方面：解毒作用（失活）：使外源性化合物毒性降低，易于解毒作用（失活）：使外源性化合物毒性降低，易于排出，或使其转变为易于被其它微生物所降解的化合排出，或使其转变为易于被其它微生物所降解的化合物。一般规律物。一般规律增毒作用（活化）：使其毒性增加。普遍存在增毒作用（活化）：使其毒性增加。普遍存在