14章2-手性化合物的环境毒理学
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第一章1简述环境毒理学的研究对象,内容以及方法p241-08j1环境毒理学的研究对象主要是环境污染物,环境污染物主要是人类的生产和生活活动所产生的化学性污染物以及一些环境物理因素如噪声、射频电磁辐射、电离辐射等。
研究内容主要有以下三点:1、研究环境污染物及其在环境中的降解和转化产物对集体相互作用的一般规律,包括吸收、分布、排泄等生物转运过程和代谢转化等生物转化过程2、环境污染物的毒性评定方法,即环境毒理学的研究方法,包括一般毒性试验(急性、亚急性、慢性实验)、繁殖实验、代谢实验、蓄积实验等3、各种重要的环境污染物和有害物理因素对机体的危害及其作用机理环境毒理学的研究方法,以动物实验为主,包括体外实验和整体实验俩种基本类型。
但动物学实验须与人群流行病学调查结果有机结合起来加以考虑。
2环境毒理学的研究方法主要包括哪些?p270-10j2环境毒理学的研究方法,以动物实验为主,包括体外实验和整体实验俩种基本类型。
但动物学实验须与人群流行病学调查结果有机结合起来加以考虑体外实验包括器官水平、细胞水平、亚细胞水平和分子水平的实验,整体实验可分为急性、亚急性、慢性毒性实验。
但动物学实验研究和人群流行病学调查结果往往不尽一致,假阳性、假阴性、过低或者过高估计毒物潜在危害程度等情况常存在。
因此单纯依靠动物实验或者流行病学调查都是不可靠的,完整的方法是将实验室研究与人群流行病学调查有机结合起来,用微观研究进行毒性筛选、机理探讨,并为宏观研究提供所学的观察指标,而宏观则为微观提供选题方向,并进行验证对一项具体的研究来讲,如果某种毒性已经被广泛生产或应用,应首先分析对人群的影响,发现对健康损害的迹象,然后用微观实验手段进行深入研究。
最后,将这些实验研究结过进一步在人群流行病学调查中加以验证,再确定病损的因果关系。
3什么叫环境毒理学?它是怎样产生的?p259-09w1环境毒理学是利用毒理学的方法研究环境,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,对人体健康的有害影响及其作用规律的一门科学.随着现代工业的发展,环境污染日趋严重,人类生活居住环境日益受到污染,人体健康受到危害,特别是环境污染引起的公害事件的教训,促使人们进行深入的毒理学研究,以阐明环境中某种污染物或几种污染物对生物体得作用及其机理,以致环境毒理学迅速发展为一门毒理的分支学科,成为环境科学中不可缺少的重要组成部分4环境毒理学的产生对环境科学研究有什么作用?p271-10w1环境科学的最终目的是保护和改善环境,使之有利于人类现在和未来的正常生存,环境毒理学是环境科学的前沿领域,同时也是环境医学评价环境因素对人体健康危害的基础。
绪论外源化学物:在人类生活的外界环境中存在、可能与机体接触并进入机体,在体内呈现一定的生物学作用的一些化学物质。
体外试验:可采用器官灌流技术,将受试化学物经过血管流经特定的脏器,观察环境化学物在脏器内的代谢转化和毒性作用,也可以将某个脏器从体内取出再制成原代游离细胞,进行环境化学物对细胞毒性作用的研究。
“三致试验”:致癌变、致畸变、致突变试验。
环境基因组学:利用高效测序技术,对选择的靶基因在不同人群中进行再测序,了解该基因的多态性及其频率,分析该基因多态性的形成与环境因素的关系,研究基因多态性与功能的关系,调查和研究基因多态性与人群疾病之间的关系,定量建立环境-基因-疾病之间的关系网络,达到预防控制公害病或环境病,更好地保护易感人群的目的。
第二章生物转运:化学物的吸收、分布和排泄过程均是反复通过生物膜的过程。
生物转化:化学物在组织细胞内发生结构和性质的改变。
代谢饱和:毒物浓度达到一定水平时,其代谢过程中所需的基质可能被耗尽,或者参与代谢的酶的催化能力不能满足其需要,这样单位时间内的代谢产物量就不再随毒物浓度升高而增大,这种代谢途径被饱和的现象。
竞争性抑制:参与生物转化的酶系统一般对底物的专一性不高,几种不同的化学物均可作为同一酶系统的底物;当一种外源化学物在体内含量过高时,可抑制该酶系对另一种化学物生物转化的催化作用。
简述生物膜的结构与功能:(1)结构:1.质膜:包围在细胞外的膜;2.细胞核和各种细胞器外面包围的膜;(2)功能:1.保持细胞和细胞器内部理化性质的稳定;2.选择性地允许或不允许某些物质透过,以便吸收和排出一些物质;3.传递信息;4.生物膜上的酶类还对化学物质的生物转化过程呈催化作用。
环境化学物通过生物膜的方式:(1)被动转运:简单扩散、滤过作用;(2)特殊转运:主动转运、易化扩散、吞噬作用和胞饮作用。
影响简单扩散的因素:(1)生物膜两侧化学物的浓度梯度;(2)脂/水分配系数;(3)化学物质的解离度和体液的pH人体对环境化学物吸收的途径:经消化管吸收、经呼吸道吸收、经皮肤吸收经消化管吸收的影响因素:①消化道中的多种酶类和菌丛,可使某些化学物形成新的化学物而改变其毒性;②胃肠道内容物的种类和数量、排空时间及蠕动状态;③环境化学物的溶解度和分散度经呼吸道吸收的影响因素:(1)分压差和血/气分配系数;(2)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。
环境毒理学第一章1、环境毒理学:是研究环境污染物,特别是化学污物对人体和人群,以及相关生物的损害作用及其机理的科学。
2、外源化学物:是机体正常代谢以外的化合物,并非人体组成成分,也不是人体所需的营养素,而且也不是维持正常生理功能所必需的物质,但是它们可以由外界环境通过一定的环节和途径与机体接触并进入机体,在体内引起一定的生物学变化,使机体受到损害。
3、人群调查:人群调查也是环境毒理学广泛采用的研究方法。
即采用医学流行病的调查方法,根据动物试验的结果及对环境化学物的人群进行调查,分析环境污染与人群健康损害的关系。
4、体外试验:可采用器官灌流技术,将受试化学物经过血管流经特定的脏器,观察环境化学物在脏器内的代谢转化和毒性作用,也可以将某个脏器从体内取出再制成原代游离细胞,进行环境化学物对细胞毒性作用的研究。
5、三致试验:即致癌、致畸和致突变试验6、生物调查:生态调查是为了了解区域生态环境乃至生物圈内动植物现况(或包括其他微生物族群)与分布的一种科学方法。
7、环境基因组学:用高效测序技术,对选择的靶基因在不同人群中进行再测序,了解该基因的多态性及其频率,分析该基因多态性的形成与环境因素的关系,研究基因多态性与功能的关系,调查和研究基因多态性与人群疾病之间的关系,定量建立环境-基因-疾病之间的关系网络,达到预防控制公害病或环境病,更好地保护易感人群的目的。
第二章1、毒物动力学:是运用数学方法,定量地研究外来化学物吸收、分布、排泄和代谢转化随时间动态变化的规律和过程2、表观分布容积:指外来化学物在体内达到动态平衡时体内的毒物总量D与血中毒物浓度c的比值,表示毒物以血毒物浓度计算应占有的体液容积,用于推测毒物在体内分布范围的大小,单位:L,mL/Kg,公式:Vd=D/Co;或Vd= Do/ Co3、一级速率过程:指化学物在体内随时间变化的速率与其浓度成正比的过程,线性动力学模型符合一级速率过程。
4、生物半减期:指化学物在体内减少一半所需要的时间,单位一般为(min/h),t½= 0.693/ke4、消除速率常数:表示单位时间内毒物从体内消除的量与体内的量之比,单位h-1 公式:ke=(dD/dt)/D,Ke越大,毒物消除越快。
手性农药的环境行为目前全球市场上商业化的农药化合物中有28%农药是手性的,较1996年25%的统计结果有稳步增长。
根据已有研究发现,手性农药的生物活性往往只存在于一个或少数几个对映体中,并且其对映体在环境中的消解和归趋往往也有明显的不同。
1.手性农药在环境中的立体选择性研究现状手性农药在环境中迁移转化过程中其对映异构体会因各种环境作用而在吸收、运输、降解及转化等方面产生差异,从而产生不同的环境行为特性。
这种手性农药对映体比例发生变化的过程称为立体选择性行为。
大量研究表明,手性农药进入自然界后,其在环境媒介中的降解代谢过程往往都是具有立体选择性的。
一般以ER值(enantiomeric ratio,对映体比例)或EF值(enantiomerfraction,对映体分数)作为评价手性农药对映体比例指标。
1.1水体中手性农药的选择性行为关于手性农药对映体在水体环境中选择性行为研究,之前的研究主要集中在有机氯类农药,包括琢-六六六、氯丹和o,p'-滴滴涕等高毒和长残留的农药,随着研究手段和检测技术的进步,目前已扩展到其他类型农药,如三唑类、咪唑类杀菌剂。
1.2 土壤中手性农药的选择性行为土壤作为重要的农业生态系统单元,不仅是分解农药的主要场所,而且还存在影响手性农药发生对映体选择性行为的诸多关键因素。
1.3 植物体内手性农药的选择性行为目前有关手性农药在植物体中选择性降解的研究较土壤及动物体内的研究相对偏少,但是随着农产品质量要求的逐步提高,已有更多的科研人员将注意力转移到这个研究领域中来,而开展相关研究的手性农药也多集中在苯氧羧酸类及酰胺类除草剂、三唑类及酰胺类杀菌剂等种类。
2.手性农药在追踪农药在多介质环境中的迁移、转化通过测定对映体分数(EF 值)或对映体比(er或ER 值),人们有可能区分新污染源是否来自旧污染源,研究它们在土壤-大气,水体-大气间的迁移过程,是研究生物降解的灵敏指标,因而成为国际研究的前沿和热点之一。
第一章环境毒理学:是利用毒理学方法研究环境,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,对人体健康的有害影响及其作用规律的一门科学。
环境毒理学的研究方法:以动物实验为主,包括体外试验和体内实验,结合人群流行病学调查。
主要有:1、体外试验:(1)、微生物试验;(2)、哺乳动物体外试验(器官水平、细胞和亚细胞水平、分子水平);2、体内试验:急性毒性试验、亚急性毒性试验、慢性毒性试验。
第二章污染物的迁移:污染物在环境中发生的空间位置的相对移动过程。
污染物在环境中的迁移方式有三种:机械性迁移、物理-化学性迁移、生物性迁移。
生物性迁移:污染物通过生物体的吸收、吸附、代谢、死亡等过程而发生的迁移。
生物性迁移有三种形式:生物浓缩、生物积累、生物放大。
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)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)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)污染物的转化:污染物在环境中通过物理、化学、生物的作用而改变形态或者转变成另一种物质的过程。
污染物在环境中的转化有三种形式:物理转化、化学转化、生物转化。
化学转化作用:指污染物通过各种化学反应过程发生的转化,如氧化-还原反应、水解反应、络合反应、光化学反应。
1、污染物在大气中的转化以光化学氧化和催化氧化为主;2、在水体中的转化以氧化-还原反应和络合水解反应为主;3、在土壤中的转化以水解反应为主。
第三章:生物转运:各种环境污染物与机体接触后,在体内通过吸收、分布、代谢、排泄使外来化学物在体内发生位移,称为生物转运;毒物通过生物膜的转运方式:1.被动扩散(高浓度—低浓度,不用载体,不消耗能量)2.滤过(通过膜孔,以水为载体,不消耗能量)3.主动转运(逆着浓度梯度,蛋白载体,消耗能量)4.易化扩散(顺着浓度梯度,蛋白载体,不消耗能量)5.膜动转运(吞噬作用和胞吐作用—细胞膜的变形、移动和收缩)在不同场所的吸收方式:1、在呼吸道:(1)、以气体和蒸汽存在的毒物,到达肺泡后主要以被动扩散的方式通过呼吸膜进入血液;(2)、气溶胶和颗粒状物质以被动扩散方式通过细胞膜吸收,吸收情况与颗粒大小有关。