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第三章 环境污染物在体内的生物转运和生物转化

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第3章 生物转运和转化

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
05 第三章 环境污染物的生物转运和生物转化-生物转化解析

05 第三章 环境污染物的生物转运和生物转化-生物转化解析

RH +NADPH + H+ + O2 底物 还原型辅酶Ⅱ
MFOS
ROH +H2O+NADP+
氧化产物
1.微粒体混合功能氧化酶系催化的氧化反应
（1）脂肪族羟化 脂肪族化合物侧链（R）末端倒数第一个或第二个碳 原子发生氧化，形成羟基。
RCH3
[O]
RCH2OH
有机磷杀虫剂八甲磷经此反应生成羟甲基八甲磷， 毒性增强
肠道厌氧环境,发生还原反应的可能性较大
（二）还原反应 还原反应类型
含 氮 基 团 还 原 反 应 含 硫 基 团 还 原 反 应 含 卤 素 基 团 还 原 反 应
羰 基 还 原 反 应
无 机 化 合 物 还 原
（二）还原反应
1.羰基还原反应
醛类和酮类可分别还原成伯醇和仲醇。
RCHO
醛
RCH2OH 伯醇
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1.微粒体混合功能氧化酶系催化的氧化反应
(2）芳香族羟化
芳香环上的氢被氧化形成-OH。
C6H5R
（3）环氧化反应
RC6H4OH
多环芳烃形成的环氧化物可与生物大分子共价结合， 诱发突变或癌变
1.微粒体混合功能氧化酶系催化的氧化反应 （4）N-脱烷基反应
胺类化合物氨基N上的烷基被氧化脱去一个烷基， 形成醛类或酮类
第三章 污染物的生物转运和生物转化
3.4 污染物的生物转化
主讲教师：刘 薇 大连理工大学 环境学院
生物转化的主要器官和细胞
转化能力 强 中等 器官 肝脏 肺脏 肾脏 细胞 实质细胞 Clara细胞、Ⅱ型上皮细胞 近曲小管细胞
小肠
皮肤 弱 睾丸
粘膜层细胞
上皮细胞 输精管和支持细胞
环境污染物的生物转运和生物转化生物转运

环境污染物的生物转运和生物转化生物转运

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
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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。
8
研究范例W. Hu et al. / Comparative Biochemistry
and Physiology Part C 135 (2003) 77–88
Interactive effects of E2 and PFOS or E2 and TCDD on MVLN cell luciferase activity
影响因素： 分子量(<100~200) 膜内外流体静压或渗透压差
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特殊转运(specialized transport)
主动转运(Active transport)
化学物质伴随能量消耗，从细胞膜的低浓度 侧向高浓度侧扩散过程。
脂溶性低的化学物
特点： 1.逆浓度梯度转运 2.载体 3.能量代谢 4.选择性 5.饱和性 6.竞争性
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3.1.2 化学物质通过生物膜的方式
➢被动转运(passive transport)
简单扩散、滤过
➢特殊转运(specialized transport)
易化扩散、主动转运、吞噬和胞饮 作用
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被动转运
简单扩散(Passive transport)
毒物从细胞膜的高浓度一侧向低浓度侧扩散，直到两边的 浓度达到平衡。
环境污染物在体内的生物转运和生物转化

环境污染物在体内的生物转运和生物转化

❖通過這一過程的研究，可瞭解外來化合物 在體內被吸收的程度、貯留於何器官組織、 停留時間的長短、代謝轉化產物的性質、 以及由體內排泄的速度和途徑等
❖對闡明其在體內可能引起的損害作用具有 重要的意義
第一節 污染物的吸收、分佈與排泄
生物轉運過程的機理
生物膜是一種可塑的、具有流動性的、脂質 與蛋白鑲嵌的雙層結構
外源化學物在脂質中的溶解度
➢溶解度可用脂/水分配系數表示，即一種 物質在脂相和水相的分配已達到平衡狀態 時的分配率比值稱為脂/水分配系數
➢ 脂/水分配系數越大，越容易在脂肪中溶 解，也越易透過生物膜。但由於生物膜中 還含有水相，在生物轉運過程中，外源化 學物既要透過脂相，也要透過水相，因此 脂水分配系數在1左右者，更易進行簡單 擴散
被動擴散
又稱簡單擴散（simpled ifussion）， 簡單擴散過程可受下列因素的影響 生物膜兩側的濃度差 外源化學物在脂質中的溶解度 外源化學物的電離狀態
生物膜兩側的濃度差
濃度差越大，擴散越快 如氧的氣體分子由肺泡及毛細 血管進入血液和CO2由血液 進入肺泡細胞的過程，主要 靠濃度差起作用
高度通透性
污染物經肺泡的吸收
不同形態化學物經呼吸道吸收
氣態毒物 1、毒物的濃度(氣體在肺泡氣與血漿中的濃
度差) 2、毒物由血液分佈到其他組織的速度和排泄
的快慢 3、氣體的分子量及在水中的溶解度
氣溶膠 粒度
氣體在肺泡氣與血漿中的濃度差
氣體的吸收是一個動態平衡的過程，即該氣 體由肺泡進入血液的速度等於由血液進養物質如糖類、氨基酸、核酸、 無機鹽可由腸道通過主動轉運逆濃度梯度被吸收
少數外源化學物，由於其化學結構或性質與體內 所需的營養物質非常相似，也能通過主動轉運進 入機體 例如鉛可利用鈣的運載系統，鉈、鈷和錳可利用鐵 的運載系統；抗癌藥５-氟尿嘧啶（5-FU）和５溴尿嘧啶可利用小腸上皮細胞上的嘧啶運載系統
第三章-环境污染物在体内的生物转运和生物转化教学文案

第三章-环境污染物在体内的生物转运和生物转化教学文案


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
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 。
➢（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。
2020/6/29 12
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。
第 １、外来化合物与血浆蛋白结合 ２、外来化合物与其它组织成分结合
三 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
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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；
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
▪ 5、胞饮和吞噬
第
液体或固体外来化合物被伸出的生物膜
第3章-外源化学物在体内的生物转运和生物转化

第3章-外源化学物在体内的生物转运和生物转化

高浓度--转运→ 低浓度，有载体（carrier） 参加，不需消耗能量，可饱和。
一些水溶性大分子如葡萄糖、氨基酸、 核苷酸等。
（二）主动转运 (active transport) 化学物由浓度低--转运→ 浓度高
一侧，引起能量消耗。特点： （1）需有载体参加 （2）载体有一定容量，可饱和 （3）特殊选择性 （4）两种结构相近物质可出现竞争抑制 （5）需消耗一定能量 （6）外源化学物可逆浓度梯度转运
血气分配系数低的气态外源化学 物经肺吸收速率主要取决于经肺血流量 （灌注限制性），在血液和气相之间达 到平衡时间约为8-21min。
血气分配系数高的气态外源化学 物经肺吸收速率主要取决于呼吸的频率 和深度（通气限制性），在血液和气相 之间达到平衡的时间至少为1h。
B．取决于气态物在血液中的溶解度 溶解度越大，越易被吸收。 一般水溶性大的物质在血液中的溶
2. 一些特殊的结合蛋白，与毒物的亲和 力很强。如金属硫蛋白（meta1lothionein） 能与镉、汞、锌及铅结合；肝细胞中的γ 蛋白能和胆红素、有机酸、有机阴离子结 合。Z蛋白能和有机酸或金属离子结合。
1、简单扩散(simple diffusion) 又称顺流转运。
简单扩散方式的条件是： ①膜两侧存在浓度梯度； ②外源化学物必须有脂溶性；
脂/水分配系数（lipid／water partition coefficient）是当一种物质在脂相和水相的 分配达到平衡时，其在脂相和水相中溶解度 的比值。一般来说，外源化学物的脂/水分配 系数越大，经膜扩散转运的速率较快。
（三）经皮（skin）吸收
皮肤是一个十分紧密的屏障。经皮 吸收是外来化学物透过完整皮肤进入 血液的过程。
1、经皮吸收的途径
(1) 表皮脂质屏障：需通过紧密排 列的角质层（限速屏障），再经多层细 胞达到真皮，最后进入血液。
环境毒理学 第三章

环境毒理学 第三章

定义:
是外来化合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 细胞的过程。 吸收后的毒物随血液循环遍及全身,在血液 中呈物理溶解状态,或结合红细胞或结合其他血 浆物质,通过不同途径分布于各器官. 毒物由于通过细胞膜的能力和与组织的亲和 力不同,在组织中的分布和蓄积有很大差异

胞饮作用（吞噬作用）
定义：由于生物膜具有可塑性和流动性，因此，对
颗粒状物质和液粒，细胞可通过细胞膜的变形移动 和收缩，把它们包围起来最后摄入细胞内。
胞饮作用与吞噬作用区别： 细胞吞入的物质为液体或极小的颗粒物质，这 种内吞作用称为胞饮作用（pinocytosis）。胞饮作 用存在于白细胞、肾细胞、小肠上皮细胞、肝巨噬 细胞和植物细胞。 细胞内吞较大的固体颗粒物质，如细菌、细胞 碎片等，称为吞噬作用 。白细胞的功能:吞噬病菌, 对人体有防御和保护作用
④主动转运有一定的选择性。即化合物必须具有一定基本 结构才能被转运；结构稍有改变，则可影响转运的进行； ⑤如果两种化合物基本结构相似，在生物转运过程中又需 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。 影响因素： 细胞膜上的载体的数量； 细胞内的能量代谢。 肾、肝及中枢神经系统的血脑屏障等，其细胞膜均具 有主动转运功能。
层，

滤过
定义：化学物质通过细胞膜上的亲水性孔道的过程。大
量的水可借助渗透压梯度和液体静压作用通过孔道进入 细胞。外来化合物可以水作为载体，随之而被动转运。
毛细血管的细胞膜有较大的膜孔（40埃），允许分子 量 < 69000(白蛋白)的分子通过。因此，分子量较大的 外源性化学物也可通过毛细血管，在血浆和细胞外液之 间达到浓度平衡。
如任何损坏表皮屏障的因素都可使皮肤的吸收增加,如 擦伤,温热和酸碱的化学灼伤均会增加皮肤的通透性; 脂水皆溶的毒物比溶于脂而微溶于水的毒物被皮肤吸收 迅速; 毒物与皮肤接触的条件(面积、时间、皮肤温度、溶剂 性质)： 如出汗有助于皮肤的吸收,因其使气态毒物处于溶液状 态而易被吸收.
环境生物学污染物的生物转运与生物转化

环境生物学污染物的生物转运与生物转化

内吞物质为液体
内吞物质为固体物质
6
（二）污染物的吸收（Absorption of Pollutant）——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。
多数动物吸收的主要途径：呼吸系统、消化管和皮 肤
1）呼吸系统吸收
吸收对象主要针对气体、蒸汽、气溶胶、颗粒状物质等形 式的污染物。
2）大多数化合物通过结合反应，水溶性增加，很快由肾脏 排出。
▪ 反应阶段 1）首先是形成一个活化的中间体（需要ATP） 2）继而由多种转移酶将活化的中间体的一个化学基团， 作为供体转移到另一个化学物（受体），形成结合物。
受体——外源性化合物及其代谢产物 供体——细胞内物质，是细胞代谢的正常产物，如：各种核
• 例子：
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1）氯苯类
用途：稳定剂（润滑油、绝缘油、增塑剂、油漆、热 载体、油墨等都含有）
危害：急性中毒；是一种致癌因子。 降解菌：产碱杆菌、不动杆菌、假单胞菌、芽孢杆菌
以及沙雷氏菌的突变体。 降解机理：如，对二氯苯的微生物转化，酶的催化脱
氯是关键步骤
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2）洗涤剂
可分为阴离子型、阳离子型、非离子型、两性电解质 四类。
• 排泄的主要途径是通过肾脏进入尿液和通过肝脏的胆汁 进入粪便，有的环境污染物还可随同呼出的气体、汁液 等排出体外。
1）肾脏排泄：是污染物最重要的排泄器官，转运方式是 肾小球滤过和肾小管主动转运；
2）随同胆汁排泄：也是一种主要排泄途径。肠胃道吸收 的污染物进入肝脏，被代谢转化，并通过主动转运进入 胆汁，随粪便排出；
苷酸衍生物，某些氨基酸（如甘氨酸、谷氨酰胺）及其衍 生物（如谷胱甘肽）。
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2. 相II反应：亦称结合反应（Conjugation Reaction)
环境毒理学(董国日)033环境污染物在体内的生物转运和生物转化

环境毒理学(董国日)033环境污染物在体内的生物转运和生物转化


S-C6H906
2）硫酸结合 毒物的醇类、酚类和胺类的代谢物都可以与硫酸 结合成硫酸酯。硫酸来源于含硫氨基酸的代谢产 物。这一反应过程多在肝、肾、胃和肠中进行。
ATP 硫酸根
ATP硫化酶 AMP-O-SO3H （APS）
ATP
3‘-磷酸腺苷
②醛脱氢酶 催化醛类形成相应的羧酸类。 RCHO
NAD
RCOOH
③胺氧化酶(单胺氧化酶MAO、二胺氧化酶DAO)
RCH2NH2 [O] MAO [O] DAO RCHO+NH3+H2O
H2N(CH2)n NH2
H2N(CH2)n-1CHO+NH3+H2O
（2）还原反应 催化还原反应的酶主要存在于肝、肾和肺的微粒体和胞 液中。 此外体内还存在一些非酶促反应。
c. 皮肤吸收 主要是一些有机物如有机磷农药、四氯化碳
吸收途径：表皮；毛囊、汗腺及皮脂腺
表皮吸收的的主要方式是简单扩散。 表皮吸收的影响因素： ①脂溶性高、分子量小的透过表皮角质层的速度快； ②不同动物种属表皮通透性不同；
③高温促进皮肤吸收；
④角质层损伤因子。
2.植物的吸收
植物吸收系数＝ 环境中某元素的含量
1.I相反应
（1）氧化反应 氧 化 反 应 是 在 混 合 功 能 氧 化 酶 系 （ mixed function oxidases，MFOs）的催化下进行的。 这些氧化酶位于内质网，内质网的碎片称为微粒体 （microsome）。 RH (毒物） 混合功能氧化酶系 ROH(氧化产物）
O2
1
2
H2O
毒物在体内的贮存
a. 血浆蛋白 b. 肝和肾 c. 脂肪组织 d. 骨骼组织
2. 植物体内的运输和分布 一般：根部> 茎叶>种子和果实 凯氏带（casparian strip）
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

《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1 / 5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。

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2 / 5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。

主动转运是环境污染物由生物膜低浓度一侧逆浓度梯度向高浓度一侧转运，这种转运需要消耗细胞代谢能量，是水溶性大分子化合物的主要转运形式。

环境污染物的生物转运和生物转化生物转运

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
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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

第三章环境污染物在体内的生物转运和生物转化


2019年7月16日 28
第二节 污染物的生物转化
第 三 章
Ⅰ相反应 (一) 氧化反应
氧化反应可分为两种： 由微粒体混合功能氧化酶催化的反应 非微粒体混合功能氧化酶催化的反应
微粒体是内质网在细胞匀浆过程中形成的碎片， 并非 独立的细胞器。
2019年7月16日 29
第二节 污染物的生物转化
1、微粒体氧化
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。
2019年7月16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。
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。
肺泡对颗粒物以被动扩散方式吸收 ，吸收情况与颗 2019年7月16日 粒大小有明显差异。
15
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
脂肪组织作为贮存库；骨骼组织作为贮存库。
2019年7月16日 20
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
四、排泄
第 （一）排泄的概念
三 章
排泄是外来化合物及其代谢产物向机 体外转运的过程，是机体物质代谢全部过程 中的最后一个环节。
2019年7月16日 21
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
（二）排泄的主要途径
2019年7月16日 11
第一节 污染物的吸收、分布与排泄
5、胞饮和吞噬

05 第三章 环境污染物的生物转运和生物转化-生物转化


[O]
NO2
C2H5O C2H5O
P
O O
NO2
对硫磷
对氧磷
（11）氧化脱卤反应
X
[O ]
R CH2X
RCHOH
RCHO + HX
2.非微粒体酶催化的氧化反应
主要催化具有醇、醛、酮功能基团的外源化学物的氧 化反应。主要包括醇脱氢酶、醛脱氢酶及胺氧化酶类。 主要存在于肝细胞线粒体和胞液中存在，也存在于消化 道,肺、肾。
进一步通过磺基转移酶的催化，与醇类、酚类或胺类结 合为硫酸酯。
硫酸化酶
SO4２－ + ATP
5-磷酰硫酸腺苷（APS）+ 焦磷酸（PPi）
APS激酶
APS + ATP
PAPS + ADP
（四）结合反应
3．谷胱甘肽结合
（四）结合反应
4．乙酰结合
N O 2
N H 2
还原反应
N–乙酰转移酶
硝基苯
CH 3COSCoA
（四）结合反应
进入体内的外源化学物在代谢过程中与某些其他内 源性化学物或基团发生的生物合成反应。
外源化学物可直接发生结合反应，也可经第一相反 应后再发生结合反应（第二相反应）。
大多数外源化学物及其代谢产物均需经过结合反应， 再排出体外。
结合物 conjugate
（四）结合反应
结合反应类型
葡 糖 醛 酸 结 合
酰胺酶
杀虫剂乐果可通过此水解反应降解和解毒。
反应停在人体内的水解产物主要为邻苯二甲酰亚胺,与致 畸作用有关
反应停事件
1956年进入市场,1962年撤药 30多个国家和地区共报告了"海豹胎1万余例 西德：至少6000例畸胎 英国：5500个这样的畸胎， 日本：1000余例 台湾省:至少有69例畸胎出生。

第三章 外源化学物在体内的生物转运与转化

第三章外源化学物在体内的生物转运与生物转化(答案仅供参考)一、名词解释1.生物转运：指外源化学物通过吸收、分布和排泄的方式穿越生物膜的过程，其本身结构和性质不发生变化。

2.生物转化：指外源化学物在体内通过代谢转化为新的衍生物的过程，形成的产物结构和性质均发生变化。

3.酶诱导：指许多外源化学物可引起某些代谢酶的合成增加并伴有活力增强，。

4.肝肠循环：指经胆汁排出的物质多数在肝内经历了生物转化而水溶性增强，进入肠道后可随粪便排出体外，但葡萄糖醛酸结合物可被肠道菌群水解，脂溶性增强后被重新吸收入肝。

5.血/气分配系数：当气态物质由肺泡气进入血液的速度与血液返回肺泡气的速度相等，达到动态平衡时，气态物质在血液中的浓度与肺泡气中的浓度之比称为血/气分配系数。

6.代谢活化：指一些外源化学物经过生物转化后，毒性没有减弱，反而明显增强，甚至产生致癌、致畸和致突变作用。

7.物质蓄积：当机体反复多次接触化学毒物一定时间后，用化学分析方法能够测得机体内存在该化学物的原型或其代谢产物，称之为物质蓄积。

8.功能蓄积：当机体多次反复接触化学毒物一定时间后，用最先进和最灵敏的分析方法也不能检测出这种化学物的体内存在形式，但能够出现慢性中毒现象，这种情况称之为功能蓄积。

二、选择题1. 外源化学物经消化道吸收的主要方式是CA．通过营养物质作载体B．滤过C．简单扩散2. 毒物排泄的主要途径是DA．肠道B．唾液C．汗液D．肾脏3. 代谢活化是指CA．一相反应可以增毒，二相反应可以减毒B．经结合反应后，水溶性增大，毒性也增大C．原来不致癌的物质经过生物转化变为致癌物D．减毒或增毒必须经过四种反应4. 外源化学物生物转化的两重性表现在DA．N一氧化，苯胺N羟基苯胺（毒性增强）B．脱硫反应，对硫磷对氧磷（水溶性增加，毒性增强）C．环氧化，苯并（α）芘7，8-二醇-9，10环氧化物（致癌）D．以上都是生物转化两重性的典型例子5. 外源化学物对代谢酶的诱导是指DA．某些化学物可使某些代谢酶活力增强B．酶的含量增加C．生物转化速度增高D．以上都是6. 对于呈气体状态或易挥发的化学毒物的排泄，下列哪一项描述是正确的D A．通过主动转运的方式经肺泡壁排出气体B．排出的速度与吸收的速度成正比C．血液中溶解度低可减缓其排除速度D．肺通气量加大可加速其排除速度7. 能沿浓度梯度扩散，需要载体参加但不消耗能量的转运方式称为C A．简单扩散B．主动转运D．滤过8. 化学毒物在体内生物转化的最主要器官是AA．肝B．肾C．肺D．小肠9. 下述哪项描述是错误的CA．解毒作用是机体防御功能的重要组成部分B．动物的种属、年龄、性别、营养状态及遗传特性，对生物转化的性质与强度均有重大影响C．经过体内的生物转化，所有化学毒物的毒性均降低D．前致癌物可通过生物转化后变成终致癌物10. 化学毒物在器官和组织中的分布最主要受哪项因素影响AA．化学毒物与器官的亲和力B．血流量C．特定部位的屏障作用D．器官和组织所在部位11. 体内毒物蓄积若要达到最大蓄积量，至少需要几个生物半减期CA．2B．4C．6D．812. 化学毒物在消化道吸收的主要部位是CA．食管B．胃C．小肠D．大肠13. 化学毒物经皮吸收必须具备下述哪项条件BA．水溶性B．脂溶性C．水溶性和脂溶性D．分子量小于10014. 化学毒物体内生物转化I相反应的酶主要存在于AA．内质网B．线粒体C．细胞膜D．细胞核15. 化学毒物对不同个体毒作用的敏感性不同，其原因不包括AA．化学物的化学结构和理化性质B．代谢酶的遗传多态性C．机体修复能力差异D．宿主的其它因素16. ADME过程指的是DA．氧化、还原、水解B．生物转化C．毒物效应动力学D．吸收、分布、代谢、排泄17. 葡萄糖醛酸结合反应的供体是BA. 硫酸酯B. UDPGAC. 乙酰辅酶AD. P-450酶系18. Mechanisms that contribute to transmembrane movement of toxicants include all the following EXCEPT CA. the process of passive diffusion.B. the process of active transport.C. the process of biotransformation.D. the process of filtration.19. Absorption of an inhaled gas is usually DA. not dependent on dissolution of toxicant in the blood.B. dependent on degree of ionization.C. not dependent on blood flow.D. dependent on the blood-gas partition ratio.20. Which of the following statements describes the process of active transport? CA. The chemical moves from an area of high concentration to an area of low concentration.B. The chemical moves with an electrochemical gradient through a carrier-mediated process.C. The chemical moves across the membrane through an energy-consuming process.D. Administration of metabolic inhibitors that block energy production stimulates transport.三、简答题1. 外源化学物经吸收进入机体的主要途径有哪些？答案要点：经胃肠道吸收、经呼吸道吸收、经皮肤吸收、其它途径吸收（静脉、腹腔、皮下、肌肉注射等）。

毒理学第三章外源化学物在体内的生物转运与生物转化

第三章外源化学物在体内的生物转运与生物转化机体对外源化学物的处置包括：吸收(absorption)、分布(distribution)、代谢(metabolism)和排泄(excrection)四个过程（ADME）1.在这四个过程中，吸收、分布和排泄具有共性，即都是外源化学物穿越生物膜的过程，且其本身的结构和性质不发生变化，故统称为生物转运（biotransportation）2.外源化学物转化为新的衍生物的过程，形成的产物结构与性质均发生了改变，故称之为生物转化（biotransformation）或代谢转化（metabolic transformation）3.代谢过程与排泄过程合称为消除（elimination）第一节生物转运一生物膜的结构与功能质膜：包围在细胞外的膜称为细胞膜。

细胞核和各种细胞器外面也包围有膜。

质膜和各种细胞器的膜结构统称为生物膜。

二、外源化学物通过生物膜的方式1.被动运输（passive transport）(1)简单扩散（simple diffusion）定义：特点：1）此种转运的外源化合物的特点：具有脂溶性脂溶性的高低可用脂/水分配系数（lipid/water partition coefficient）表示，即当一种物质在脂相和水相之间的分配达到平衡时，其在脂相和水相中溶解度的比值。

一般情况下，分配系数越大，越易溶解与脂肪，经简单扩散转运的速率也越快。

但由于扩散需要生物膜的脂相，还要通过水相，故分配系数极高、只能全部溶解于脂肪的物质难以通过简单扩散方式跨膜转运。

2）外源化学物的解离状态对简单扩散可产生重要影响。

处于解离态的物质极性大，脂溶性差，不易通过生物膜的脂相进行扩散；而处于非解离态的物质情况与之相反。

弱有机酸和弱有机碱类物质在体液中处于解离态和非解离态的比例取决于其本身的解离常数pKa（该物质50%解离时的pH值）和体液的pH值。

有机酸：pKa-pH=log(非解离态HA)/(解离态A—)有机碱：pKa-pH=log(解离态BH+)/(非解离态B)弱有机酸在酸性环境中、弱有机碱在碱性环境中多处于非解离态，易透过生物膜转运。

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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。
贮存库
A、血浆蛋白：亲脂性的有机物、某些无机金属 、 亲脂性的有机物、 B、肝、肾：与许多环境污染物有较强的富集能力 、 C、脂肪组织：脂溶性强的物质 、 D、骨骼组织：Pb、Se、F化物等 、 、 、 化物等
靶部位：毒性作用部位
例如CO大量集中于红细胞的血红蛋白，并产生毒性作用，该 大量集中于红细胞的血红蛋白，并产生毒性作用， 例如 大量集中于红细胞的血红蛋白 部位既是贮存库，又是靶部位； 部位既是贮存库，又是靶部位； Pb 主要蓄积于骨骼组织中，毒性部位是软组织，如造血系统、 主要蓄积于骨骼组织中，毒性部位是软组织，如造血系统、 神经系统、胃肠道等。 神经系统、胃肠道等。
其他途径：经乳腺随乳汁排出（亲脂性化合物、有机碱类） 其他途径：经乳腺随乳汁排出（亲脂性化合物、有机碱类） 头发、指甲（重金属） 头发、指甲（重金属）
3、贮存
长期接触污染物，如果吸收速度超过解毒及排泄速度， 长期接触污染物，如果吸收速度超过解毒及排泄速度，就会在体内 吸收速度超过解毒及排泄速度 逐渐积聚的现象。贮存库主要有以下 主要有以下4种 逐渐积聚的现象。贮存库主要有以下4种：
1、吸收 、
指环境污染物经各种途径通过机体的生物膜进入血液的过程。 环境污染物经各种途径通过机体的生物膜进入血液的过程。 的过程
A、消化道 、
饮水和食物中的污染物质，主要吸收部位： 饮水和食物中的污染物质，主要吸收部位：胃、小肠等。 小肠等。
B、经呼吸道吸收 、
大气中的环境污染物，吸收部位： 大气中的环境污染物，吸收部位：呼吸系统