生態(tài)毒理學(xué)考點(diǎn)整理.doc

生態(tài)毒理學(xué)復(fù)習(xí)綱要第一章 緒論1962年Rachel Carson （卡遜） 寂靜的春天Ecotoxicology=Ecology +Toxicology 生態(tài)毒理學(xué)=生態(tài)學(xué)+毒理學(xué)1969年法國(guó)Rene Truhaut （薩豪特）最早提出并使用生態(tài)毒理學(xué)。生態(tài)毒理學(xué)的定義：研究環(huán)境毒物、污染物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響和機(jī)理以及環(huán)境毒物、污染物在生態(tài)系統(tǒng)中的運(yùn)轉(zhuǎn)、循環(huán)與歸宿規(guī)律的一門(mén)綜合性科學(xué)。生態(tài)毒理學(xué)主要研究?jī)?nèi)容1.毒物、污染物在物理環(huán)境中釋放、分布和行為以及與物理、化學(xué)環(huán)境的相互作用；2.毒物、污染物進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)的途徑、變化及其歸宿；3.毒物、污染物在生態(tài)系統(tǒng)各種水平上的有毒效應(yīng)。生態(tài)毒理學(xué)研究意義1.全面認(rèn)識(shí)毒物、污染物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響；2.查明毒物直接與間接對(duì)生物和人體健康的危害機(jī)制；3.為控制污染、制定環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和立法提供科學(xué)依據(jù)。生態(tài)毒理學(xué)發(fā)展趨勢(shì) a 深入探討多種環(huán)境毒物作用于機(jī)體或生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)合生態(tài)毒理效應(yīng)及其機(jī)理以及新老污染聯(lián)合脅迫生物學(xué)變化與反應(yīng)；b 深入研究次生毒物的產(chǎn)生過(guò)程以及所導(dǎo)致的次生污染生態(tài)毒理效應(yīng)；c 深入研究環(huán)境毒物低水平、長(zhǎng)時(shí)間暴露的生態(tài)毒理效應(yīng)；d 深入開(kāi)展種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)水平的生態(tài)毒理效應(yīng)研究；e 加強(qiáng)分子生態(tài)毒理學(xué)研究，提高生態(tài)毒理效應(yīng)微觀認(rèn)識(shí)水平。第二章 生態(tài)毒物及其毒性與劑量效應(yīng)關(guān)系原理毒物：相對(duì)較小的劑量，導(dǎo)致生物受害或嚴(yán)重的細(xì)胞功能損傷、或生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不良效應(yīng)的物質(zhì)。污染物（pollutant）:指對(duì)環(huán)境造成直接或間接損害的物質(zhì)。一次污染物：污染源直接排入環(huán)境，其物理、化學(xué)性質(zhì)沒(méi)有發(fā)生變化的污染物質(zhì)。又稱為原發(fā)性污染物或者“原生污染物” 。 二次污染物:排入環(huán)境中的一次污染物在物理、化學(xué)因素或生物的作用下發(fā)生變化，或與環(huán)境中的其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)所形成的物理、化學(xué)性狀與一次污染物不同的新污染物。又稱繼發(fā)性污染物或者“次生污染物”。二次污染物的形成機(jī)制復(fù)雜，其危害程度一般比一次污染物嚴(yán)重。(對(duì))持久性有機(jī)污染物（Persistent organic pollutants, POPs）：一系列在環(huán)境中長(zhǎng)期殘留，并可遠(yuǎn)距離遷移，具有脂溶性和生物蓄積性，對(duì)人類(lèi)和動(dòng)植物有高毒性的有機(jī)化合物 。POPs具有五個(gè)顯著特性：1持久性 /長(zhǎng)期殘留性 2生物蓄積性 3半揮發(fā)性 4高毒性 5長(zhǎng)距離遷移性急性毒性（acute toxicity）:毒物大劑量一次或24小時(shí)多次接觸生物機(jī)體，在短時(shí)間內(nèi)對(duì)機(jī)體引起的毒性效應(yīng)。慢性毒性（chronic toxicity）:生物體長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)少量反復(fù)持續(xù)接觸環(huán)境毒物所產(chǎn)生的毒性效應(yīng)。半數(shù)致死劑量 （half lethal dose,又稱致死中量，median lethal dose,LD50）：毒物、污染物暴露條件下50%試驗(yàn)個(gè)體死亡的劑量。 LD50是衡量和比較不同毒物、污染物毒性大小的參數(shù)和分類(lèi)依據(jù)。最大無(wú)作用劑量（maximal no-effect dlevel,MNEL）:指環(huán)境污染物在一定時(shí)間內(nèi)，按一定方式與機(jī)體接觸，用現(xiàn)代的檢測(cè)方法和最靈敏的觀察指標(biāo)不能發(fā)現(xiàn)任何損害作用的最高劑量。閾劑量（threshold dose）：指環(huán)境污染物引起受試對(duì)象中的少數(shù)個(gè)體出現(xiàn)某種最輕微的異常改變所需要的最低劑量，又稱為最小有作用劑量（minimal effect level,MEL）。劑量-效應(yīng)關(guān)系(dose-effect relationship)：在一定的暴露時(shí)間內(nèi)，試驗(yàn)生物對(duì)環(huán)境毒物的反應(yīng)與環(huán)境毒物劑量之間的關(guān)系。內(nèi)劑量：環(huán)境毒物及其代謝產(chǎn)物在生物體作用部位的濃度或劑量，通常不易測(cè)定。 外劑量：毒物暴露、接觸或給予的劑量。量效應(yīng)：指有各種程度差別的生物學(xué)效應(yīng)，可用計(jì)量單位表示。質(zhì)效應(yīng)：指效應(yīng)不能用定量數(shù)值表示，而只能用“有”或“無(wú)”、“陰性”或“陽(yáng)性”表示。確定劑量-效應(yīng)關(guān)系前提 1、觀察到的反應(yīng)應(yīng)該完全來(lái)自目標(biāo)污染物的作用； 2、反應(yīng)的數(shù)量維度直接與劑量維度有關(guān)； 3、正確觀察與測(cè)定實(shí)驗(yàn)生物對(duì)毒物或污染物的反應(yīng)是可能的。劑量-效應(yīng)關(guān)系曲線及其類(lèi)型1、直線型：很少出現(xiàn)，體外試驗(yàn)中一定的范圍內(nèi)出現(xiàn)。2、拋物線型：非線性關(guān)系， 增加速率先快后慢。 3、S型曲線：低劑量范圍內(nèi),效應(yīng)增長(zhǎng)緩慢，劑量較高時(shí)，效應(yīng)急速增加，劑量繼續(xù)增加時(shí),效應(yīng)強(qiáng)度的增加又趨向緩慢。4、 倒U型毒物興奮效應(yīng)（hormesis）：低劑量條件下表現(xiàn)為適當(dāng)?shù)拇碳?興奮)反應(yīng)，而在高劑量條件下表現(xiàn)為抑制效應(yīng)。聯(lián)合作用（joint action)：多種外來(lái)化合物同時(shí)或短時(shí)間內(nèi)相繼進(jìn)入生物體內(nèi)所產(chǎn)生的綜合生物學(xué)作用。1. 獨(dú)立作用 （Independent joint action）：兩種或兩種以上的環(huán)境化合物所產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)，表現(xiàn)為各個(gè)化合物本身的毒性效應(yīng)。機(jī)理：作用方式、途徑、受體和部位不同。2. 相加作用 （Additional joint action）：兩種或兩種以上的環(huán)境化合物所產(chǎn)生的綜合生物學(xué)效應(yīng)是各種化合物分別產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)的總和。機(jī)理：化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，作用于同一器官組織，所產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)類(lèi)似。3、協(xié)同作用 （Synergison）：多種環(huán)境化合物所產(chǎn)生的綜合生物學(xué)效應(yīng)超過(guò)它們單獨(dú)作用引起的生物學(xué)效應(yīng)總和。特殊情形：一種化合物單獨(dú)與機(jī)體接觸時(shí)沒(méi)有毒性，但與另一種單獨(dú)作用時(shí)具有毒性的化合物聯(lián)合作用時(shí)顯著提高后者的毒性增效作用。機(jī)理: A、一種化合物促進(jìn)另一種化合物的吸收; B、阻止其生物轉(zhuǎn)化或者排泄; C、使其轉(zhuǎn)化為毒性更高的代謝物.4、拮抗作用（antagonism） ：兩種或兩種以上的環(huán)境化合物所產(chǎn)生的綜合生物學(xué)效應(yīng)低于其中任何一種單獨(dú)作用產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)。 拮抗劑：能使另一種化合物的生物學(xué)作用減弱的化合物。機(jī)理：A.功能拮抗：兩種外來(lái)化合物質(zhì)在同一生理功能中具有相反的作用，彼此抵消各自的生物學(xué)作用。B.化學(xué)拮抗：兩種外來(lái)化合物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成低毒或無(wú)毒的反應(yīng)產(chǎn)物。C.受體拮抗：與同一受體結(jié)合，一種化合物將另一種化合物與生物學(xué)效應(yīng)有關(guān)的受體加以封阻，以致不出現(xiàn)后者單獨(dú)與機(jī)體接觸時(shí)產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)。D.干擾拮抗：一種化合物干擾另一種化合物的生物學(xué)效應(yīng)，使其效應(yīng)減弱、消失。第三章 環(huán)境污染來(lái)源與環(huán)境中的遷移、分布和轉(zhuǎn)化 一、大氣生態(tài)系統(tǒng)的污染物種類(lèi)（物質(zhì)形態(tài)）（1）氣溶膠(aerosol )：氣溶膠是指懸浮在大氣中的各種液態(tài)或固態(tài)微粒。 通常所指的煙、霧、塵等都是氣溶膠.氣溶膠本身是污染物,又是許多有毒、有害物質(zhì)的攜帶者,它的分布在一定程度上反映了大氣污染的狀況。（2）氣體態(tài)污染物含硫化合物 含氮化合物 碳氧化合物 碳?xì)浠衔?鹵素化合物二、水生生態(tài)系統(tǒng)的污染物種類(lèi)(1)無(wú)機(jī)無(wú)毒物質(zhì)水體富營(yíng)養(yǎng)化： 水體接納過(guò)多的N、P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，藻類(lèi)及其他水生生物異常繁殖，水體透明度、溶解氧變化，造成水質(zhì)惡化，加速水體老化，使水生生態(tài)系統(tǒng)和水功能造成破壞。赤潮和水華：是指水域中一些浮游生物暴發(fā)性繁殖引起水色異常的現(xiàn)象，赤潮通常發(fā)生在近海海域，水華通常發(fā)生在湖泊、水庫(kù)等水域。(2)無(wú)機(jī)有毒物質(zhì)(3)耗氧有機(jī)物(4)有機(jī)有毒物質(zhì)污染源(1)工業(yè)廢水最主要污染源 (2)生活污水 (3)農(nóng)業(yè)退水三、土壤生態(tài)系統(tǒng)的污染物種類(lèi)(1)有機(jī)污染物 (2)重金屬污染物(3)化學(xué)肥料污染物污染源(1）工礦來(lái)源(2)農(nóng)業(yè)來(lái)源環(huán)境中化學(xué)污染物的特性1、環(huán)境殘留持久性：化學(xué)污染物尤其是芳香族化合物和重金屬污染物，具有較強(qiáng)的抗降解轉(zhuǎn)化能力而在環(huán)境中長(zhǎng)期殘存。2、環(huán)境遷移性和循環(huán)性：由于人類(lèi)活動(dòng)和自然因素的作用可在不同的環(huán)境、生物體之間遷移并循環(huán)，如DDT3、環(huán)境可轉(zhuǎn)化性：化學(xué)污染物進(jìn)入環(huán)境后，由于受到物理、化學(xué)和生物的作用而發(fā)生各種各樣的轉(zhuǎn)化。4、環(huán)境生物濃縮性：通過(guò)生物吸收逐步富集，污染物在生物體內(nèi)的濃度高于環(huán)境中的濃度。污染物在環(huán)境中的遷移方式A、機(jī)械遷移：B、物理化學(xué)遷移：最重要的形式。C、生物遷移環(huán)境相（Environmental phase ）：質(zhì)地均一的環(huán)境組成成分，化合物在其內(nèi)部的行為可看作是同一的。相間分配：當(dāng)一種化合物從某一相進(jìn)入環(huán)境后，如同有機(jī)物在水與有機(jī)溶劑之間的分配一樣，相鄰兩相間產(chǎn)生活躍的交換，直至達(dá)到分配平衡。1.兩相分配-Freundlich 方程（參考課本，了解公式含義）：CA、CB ：化學(xué)物質(zhì)在A相和B相中的濃度；K:分配系數(shù)；n:非線性常數(shù)化合物低濃度： n=1，即 CA=KCB 化合物高濃度： 2.水體內(nèi)的分配過(guò)程（參考課本，了解公式含義） KBL=KBL:生物脂肪與水的分配系數(shù)；CBL/CW：化學(xué)物質(zhì)脂相/水相中的濃度。如果脂肪占生物體的比率為y，那么：CB ：為生物體內(nèi)的濃度。故：KBLCB/y CW 用KB表示生物與水的分配系數(shù)，即：KBCB/CW則KBCB/CW KBLy CW/CW y KBL如果生物脂肪與辛醇相同，即KBLKOW（化合物的脂水分配系數(shù)），那么：KBy. KOW由此可以根據(jù)化合物的脂水分配系數(shù)，只要測(cè)定出水生生物的脂肪含量（魚(yú)中的脂肪含量通常為5），就可以計(jì)算出化合物的生物與水的分配系數(shù)KB。3.大氣/水分配過(guò)程（參考課本，了解公式含義）大氣/水分配過(guò)程用亨利定律表示：亨利定律： P ：化合物在大氣中的分壓（Pa）H ：亨利定律常數(shù)（ Pa. m3/mol）CW ：化合物在水相中濃度（mol/m3）H可以換算成分配系數(shù)HD= CA/CW HD ：大氣/水分配系數(shù)CA：化合物在大氣中的濃度。因?yàn)闅鈶B(tài)方程pVnRT（V是氣體容積，n是分子數(shù)，R是氣體常數(shù)，T是絕對(duì)溫度）所以 pRT.n/V n/V是氣體濃度，等于CA故：pCA.RT p/ CWRT CA/CW 所以：HHDRT生物放大（ Biomagnification） ：在同一食物鏈上，高位營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物體內(nèi)來(lái)自環(huán)境的某些元素或難以分解的化合物的濃度高于低位營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的現(xiàn)象。生物濃縮（bioconcentration):又稱生物富集（bioenrichment）：系指生物機(jī)體從周?chē)h(huán)境中吸收并積累某種元素或難分解的化合物，導(dǎo)致生物體內(nèi)該物質(zhì)的濃度超過(guò)環(huán)境中濃度的現(xiàn)象。生物對(duì)環(huán)境污染物富集的條件有3個(gè)：A、該環(huán)境污染物容易被生物吸收；B、在生物體內(nèi)的降解和排泄的速度較慢；C、該化合物在積累過(guò)程中對(duì)生物體本身未達(dá)到致命傷害。與三個(gè)方面的影響因素有關(guān)：不同生物、不同物質(zhì)、不同的環(huán)境條件下，BCF變化很大，可以是個(gè)位到萬(wàn)位級(jí)，甚至更高。生物積累（Bioaccumulation）：同一生物隨著其生長(zhǎng)發(fā)育期的延長(zhǎng)或者隨著年齡的增長(zhǎng)，環(huán)境中某種元素或難分解的化合物的富集系數(shù)也不斷增大的現(xiàn)象。富集系數(shù)（ bioconcentration factor，BCF）又稱生物濃縮因子（ Biological Concentration Factor，BCF） 計(jì)算：BCF生物體內(nèi)化學(xué)物濃度/環(huán)境中該化學(xué)物濃度 污染物在環(huán)境中的轉(zhuǎn)化特點(diǎn)（1）化合物可以在環(huán)境中轉(zhuǎn)化為性質(zhì)和結(jié)構(gòu)相似的化合物，也可以降解成多種性質(zhì)不同的小分子化合物；（2）可以在非生物條件下進(jìn)行，也可由生物加速其發(fā)生；（3）環(huán)境中參與轉(zhuǎn)化和降解的物質(zhì)主要是氧氣和水，無(wú)論是氧還是水參與反應(yīng)，最終都產(chǎn)生羥基和羧基等極性基團(tuán)，從而增加產(chǎn)物的水溶性；（4）化合物的轉(zhuǎn)化和降解速率，在生態(tài)毒理學(xué)上可直接影響化合物持續(xù)時(shí)間和擴(kuò)散。污染物在環(huán)境中的轉(zhuǎn)化形式l 物理轉(zhuǎn)化 ：通過(guò)蒸發(fā)、滲透、凝聚、吸附、稀釋、懸浮、擴(kuò)散及放射性蛻變等一種或多種物理變化。l 化學(xué)轉(zhuǎn)化：通過(guò)各種化學(xué)反應(yīng)而發(fā)生的轉(zhuǎn)化，如氧化還原反應(yīng)、水解反應(yīng)、絡(luò)合反應(yīng)、光化學(xué)反應(yīng)等l 生物轉(zhuǎn)化:污染物進(jìn)入生物機(jī)體后，在有關(guān)酶系統(tǒng)的催化作用下的代謝變化過(guò)程。生物轉(zhuǎn)化中轉(zhuǎn)化能力最強(qiáng)大的是微生物，其次是植物和動(dòng)物。微生物種類(lèi)繁多、數(shù)量巨大、多樣的代謝途徑、驚人的代謝速度而對(duì)各種各樣的化學(xué)污染物具有強(qiáng)大的降解轉(zhuǎn)化能力，即使新的人工合成化合物，微生物也能在不斷適應(yīng)過(guò)程中降解轉(zhuǎn)化。生物半衰期（BHLBiological half Life）：污染物進(jìn)入生物體內(nèi)后，在代謝作用下，污染物減少到初始濃度的一半所需要的時(shí)間，即生物半衰期。第四章 環(huán)境化合物的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化生物轉(zhuǎn)運(yùn)（Bio-Transport，生物轉(zhuǎn)移）：環(huán)境化合物經(jīng)各種途徑和方式被生物吸收、分布和排泄過(guò)程的總稱。吸收途徑（1）動(dòng)物吸收途徑： A、消化管：是吸收污染物質(zhì)最主要的途徑。 B、呼吸管 吸收大氣污染物的主要途徑。 C、皮膚（2）、植物吸收途徑：葉片吸附、葉孔吸收、根部吸收環(huán)境化合物通過(guò)生物膜的方式（1）簡(jiǎn)單擴(kuò)散：物質(zhì)或化合物分子從濃度較高一側(cè)透過(guò)生物膜向濃度較低一側(cè)擴(kuò)散的過(guò)程。不消耗代謝能量。影響因素：A 膜兩側(cè)濃度梯度 B 脂水分配系數(shù) C 化合物的解離度（2）易化擴(kuò)散：化合物分子利用載體從高濃度一側(cè)透過(guò)生物膜向低濃度一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程。不消耗代謝能量。（3）主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：化合物分子由低濃度一側(cè)通過(guò)生物膜向高濃度一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)并消耗代謝能量的過(guò)程。特點(diǎn)：A 需要載體參與；B 逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)，消耗能量。（4）吞噬和胞飲作用（膜動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)）吞噬作用（phagooytosis）：固態(tài)顆粒物質(zhì)與生物膜上一些蛋白有特殊的親和力，當(dāng)其與生物膜接觸后，可改變膜的表面張力，引起膜外包或內(nèi)凹，將異物包圍進(jìn)入細(xì)胞。胞飲作用（pinocytosis）：液態(tài)異物環(huán)境化合物通過(guò)生物膜特性（1）進(jìn)入血液的環(huán)境化合物僅少數(shù)呈游離狀態(tài)，大部分與血漿蛋白結(jié)合；（2）同一種環(huán)境化合物在機(jī)體內(nèi)各組織器官的分布是不均勻的，不同的化合物在機(jī)體內(nèi)各組織器官分布也存在差異；（3）分布的去向：A 在毒性作用部位表現(xiàn)毒性作用；B 在某一組織器官貯存；C 運(yùn)往代謝轉(zhuǎn)化器官，被降解和排泄。影響分布的因素1細(xì)胞膜的通透性 2外來(lái)物質(zhì)的脂溶性 3與組織的親和力生物轉(zhuǎn)化：外源化合物經(jīng)過(guò)不同途徑被吸收進(jìn)入機(jī)體后，在機(jī)體酶系統(tǒng)的作用下發(fā)生一系列化學(xué)變化，并形成一些分解產(chǎn)物或者衍生物的過(guò)程。兩個(gè)階段：第一個(gè)階段相反應(yīng) 主要是氧化、還原、水解反應(yīng)。第二個(gè)階段相反應(yīng) 主要是結(jié)合反應(yīng)。生物轉(zhuǎn)化特殊情形：A 高度親脂性外源化合物，不能與生物轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中的酶類(lèi)結(jié)合 不能發(fā)生生物轉(zhuǎn)化，而蓄積在機(jī)體內(nèi)；如 DDT、多氯聯(lián)苯B 進(jìn)入機(jī)體的極性物質(zhì) ，可以不經(jīng)相反應(yīng)而直接發(fā)生相反應(yīng)；C 某些水溶性物質(zhì)，可以不經(jīng)生物轉(zhuǎn)化而直接排出體外。生物轉(zhuǎn)化意義A 外源化合物極性增強(qiáng)，水溶性提高，容易排出體外；B 對(duì)生物機(jī)體的毒性作用可降低，因?yàn)榇蠖鄶?shù)外源化合物的代謝產(chǎn)物的毒性低于母體化合物。相反應(yīng)（一）、氧化反應(yīng)1.混合功能氧化酶系（mixed-function oxidase，MFO)（1）組成：A兩種細(xì)胞色素細(xì)胞色素P450（CytP450）即細(xì)胞色素P450單加氧酶細(xì)胞色素 b5（Cytb5）即細(xì)胞色素b5單加氧酶 B兩種黃素蛋白還原性輔酶細(xì)胞色素P450還原酶還原性輔酶細(xì)胞色素b5還原酶 C磷脂（2）反應(yīng)類(lèi)型（6個(gè)）羥化反應(yīng)， 環(huán)氧化反應(yīng)， N、O、S脫烷基反應(yīng)，S氧化反應(yīng)， 脫S反應(yīng)， 氧化脫鹵反應(yīng)2. 線粒體單胺氧化酶系存在部位：線粒體內(nèi)單胺氧化酶( monoamine oxidase, MAO)催化的反應(yīng)：催化胺類(lèi)氧化脫氨基生成相應(yīng)的醛3.醇脫氫酶存在部位：胞液中催化的反應(yīng):醇脫氫酶(alcohol dehydrogenase, ADH)催化醇類(lèi)氧化成醛。4.醛脫氫酶系存在部位：胞液中催化的反應(yīng):醛脫氫酶(aldehyde dehydrogenase, ALDH)催化醛類(lèi)生成酸。（二）還原反應(yīng)1、羰基還原反應(yīng) 2、含N基因還原反應(yīng) 3、含S基因還原反應(yīng)（三）、水解反應(yīng)水解反應(yīng)類(lèi)型(1）羧酸酯酶使脂肪族酯水解(2）芳香酯酶使芳香族酯水解(3）磷脂酶使磷酸酯水解(4）酰胺酶使酰胺水解 相反應(yīng)1.葡萄糖醛酸結(jié)合反應(yīng)最常見(jiàn)的結(jié)合反應(yīng)：葡萄糖醛酸基轉(zhuǎn)移酶 2.硫酸結(jié)合反應(yīng)：磺基轉(zhuǎn)移酶 3.乙酰結(jié)合反應(yīng)：N-乙酰轉(zhuǎn)移酶4.谷胱甘肽結(jié)合反應(yīng)：谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶5.氨基酸結(jié)合反應(yīng)：6.甲基結(jié)合反應(yīng)：甲基轉(zhuǎn)移酶生物轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)1. 代謝反應(yīng)連續(xù)性：是指一種物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化需要經(jīng)過(guò)幾種連續(xù)反應(yīng)，產(chǎn)生幾種產(chǎn)物。如乙酰水楊酸，先被水解成水楊酸，然后與葡萄糖醛酸或甘氨酸結(jié)合，分別生成葡萄糖醛苷和甘氨酰水楊酸。2.反應(yīng)類(lèi)型多樣性：是指同一種物質(zhì)可發(fā)生多種反應(yīng)。如苯甲酸，既可與甘氨酸結(jié)合生成馬尿酸，又可與葡萄糖醛酸結(jié)合生成苯甲酰葡萄糖醛酸苷。3、 大多數(shù)發(fā)生生物失活，少數(shù)發(fā)生生物活化。生物失活（bioinactivation）:外源化合物經(jīng)生物轉(zhuǎn)化后,其生物活性減弱或消失。生物活化（bioinactivation）：外源化合物經(jīng)生物轉(zhuǎn)化后,其衍生物的生物活性更強(qiáng)。*生物蓄積：機(jī)體長(zhǎng)期接觸某污染物質(zhì)，若吸收大于排泄及其代謝轉(zhuǎn)化，則會(huì)出現(xiàn)該污染物質(zhì)在體內(nèi)逐增的現(xiàn)象，稱為生物蓄積。蓄積量是吸收、分布、代謝轉(zhuǎn)化和排泄各量的代數(shù)和。污染物質(zhì)生物蓄積特點(diǎn)：1、蓄積部位是血漿蛋白、脂肪組織和骨骼。2、污染物質(zhì)的蓄積部位與毒性作用部位可以相同，也可能不同。3、蓄積部位中的污染物質(zhì)，常同血漿中游離型污染物質(zhì)保持相對(duì)穩(wěn)定的平衡。第五章 環(huán)境化合物的毒理機(jī)制與個(gè)體水平毒性效應(yīng)外源化合物攻擊核酸方式a 親電子活性代謝產(chǎn)物攻擊核酸（最常見(jiàn)）b 親核活性代謝產(chǎn)物攻擊核酸c 以自由基形式攻擊核酸有機(jī)磷農(nóng)藥對(duì)乙酰膽堿脂酶（AchE）的抑制原理 AchE在神經(jīng)系統(tǒng)信息傳遞中起重要作用?？扇コw內(nèi)多余的乙酰膽堿，保護(hù)神經(jīng)傳導(dǎo)的正常功能。有機(jī)磷化合物也是AchE的底物，占據(jù)乙酰膽堿的作用部位，從而產(chǎn)生神經(jīng)功能破壞，導(dǎo)致一系列中毒反應(yīng)。許多重金屬（Pb，Hg）也是通過(guò)與酶蛋白分子的活性部位的半胱氨酸殘基的SH結(jié)合，抑制酶的活性。如對(duì)氯汞苯甲酸對(duì)酶的抑制。自由基（ free radical ）：外層軌道上具有不配對(duì)電子的原子、原子團(tuán)或特殊狀態(tài)的分子自由基分類(lèi)：氧自由基、脂性自由基、氮中心自由基自由基來(lái)源（能在體內(nèi)形成自由基的外源化合物）a. 本身具有自由基性質(zhì)的物質(zhì)；b. 化學(xué)反應(yīng)性極強(qiáng)的物質(zhì)；c. 經(jīng)酶催化而形成自由基-大多數(shù)外源化合物形成自由基方式。氧化應(yīng)激與脂質(zhì)過(guò)氧化機(jī)體防御體系（抗氧化體系）酶性抗氧化系統(tǒng)：1超氧化物歧化酶，SOD2過(guò)氧化氫酶，CAT 3谷胱甘肽過(guò)氧化物酶，GSH-Px脂質(zhì)過(guò)氧化：機(jī)體產(chǎn)生的活性氧，與生物膜磷脂中的多不飽和脂肪反應(yīng)，形成過(guò)量的脂質(zhì)氫過(guò)氧化物，并產(chǎn)生細(xì)胞損傷。產(chǎn)生細(xì)胞損傷的機(jī)制：1 膜脂的損傷導(dǎo)致膜功能障礙;膜脂質(zhì)過(guò)氧化，膜不飽和性異常，膜流動(dòng)性通透性2 脂質(zhì)過(guò)氧化進(jìn)程產(chǎn)生的活性氧對(duì)酶和其他細(xì)胞組分的損傷；如脂質(zhì)過(guò)氧化自由基和烷自由基可引起DNA堿基，特別是鳥(niǎo)嘌呤堿基的氧化.3 脂質(zhì)過(guò)氧化物的分解產(chǎn)物，尤其是醛式產(chǎn)物對(duì)細(xì)胞及其成分的毒性效應(yīng)。如丙二醛可以共價(jià)結(jié)合方式導(dǎo)致DNA鏈斷裂和蛋白質(zhì)交聯(lián)。細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)的失調(diào)：在細(xì)胞受損時(shí)可導(dǎo)致Ca2+內(nèi)流增加，或Ca2+從細(xì)胞內(nèi)貯存部位釋放增加，或抑制細(xì)胞膜向外逐出Ca2+，表現(xiàn)為細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度不可控制的持續(xù)增加，即打破細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)，或稱為細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)的失調(diào)。 引起鈣穩(wěn)態(tài)失調(diào)的外源化合物：重金屬離子如鉛、鎘， 農(nóng)藥，四氯化碳 環(huán)境致突變作用（環(huán)境誘變作用）：環(huán)境因素引起生物體發(fā)生突變的作用及過(guò)程。誘變劑：直接損傷DNA或產(chǎn)生其他遺傳學(xué)改變，使細(xì)胞基因和染色體發(fā)生改變的化學(xué)物，又稱為致突變體或遺傳毒物。直接誘變劑：某些化學(xué)物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)非?；钴S，其原型或化學(xué)水解產(chǎn)物引起生物體突變。間接誘變劑：某些化學(xué)物質(zhì)本身不能引起突變，必須在生物體內(nèi)經(jīng)過(guò)代謝活化后才具致突變作用。從突變效應(yīng)分：移碼突變、校正突變、錯(cuò)義突變、無(wú)義突變 中性突變、沉默突變、回復(fù)突變斷裂劑：導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)變異的物質(zhì)。擬紫外線裂劑：像紫外線一樣誘發(fā)單鏈斷裂。擬放射性斷裂劑：像電離輻射一樣誘發(fā)雙鏈斷裂。染色體畸變：A 缺失 B 重復(fù) C 倒位 D 易位*缺失、重復(fù)、倒位三者與易位的本質(zhì)區(qū)別： 易位與倒位相似，一般不改變?nèi)旧w和基因的數(shù)量，只改變其原來(lái)的位置。前三者都是發(fā)生在同源染色體之間，而易位發(fā)生在兩對(duì)非同源染色體之間。呼吸作用的變化的毒性效應(yīng)：呼吸率增加：盡快排除毒物呼吸率降低：避免接觸更多的毒物 生長(zhǎng)余力（SFG）：生物單位時(shí)間內(nèi)積累的用于生物生長(zhǎng)的能量。公式：SFG=(攝食能排泄物能量)(代謝能+排泄能) 單位：焦耳/單位時(shí)間環(huán)境內(nèi)分泌干擾物 (Environmental Endocrine Disruptors)：由于人類(lèi)的生產(chǎn)和生活活動(dòng)而釋放到周?chē)h(huán)境中，對(duì)維持生物體內(nèi)平衡、生殖、發(fā)育及行為的正常激素的合成、分泌、結(jié)合、清除等功能產(chǎn)生影響，從而影響內(nèi)分泌系統(tǒng)的化學(xué)物質(zhì)。環(huán)境內(nèi)分泌干擾物的特點(diǎn)：l 延遲性 ：成年和晚年才顯露出來(lái)。l 時(shí)段性 ：不同生長(zhǎng)階段對(duì)生物個(gè)體會(huì) 不同方式的影響和后果。l 復(fù)雜性 ：不同劑量、不同暴露方式對(duì)不同器官可能造成不同的影響，其毒性有時(shí)有協(xié)同或拮抗作用。l 去除困難：在環(huán)境中不易分解、通過(guò)食物鏈蓄積放大、通常具有脂溶性，進(jìn)入生物體后不易排除。第六章 污染脅迫的種群生物學(xué)效應(yīng)胚胎發(fā)育階段的敏感性：前植入期、器官形成期、胎兒期、新生兒期（1）、前植入期：包括受精、囊胚形成、原腸胚形成以及侵植子宮壁早期階段。特征：易于發(fā)生胚胎致死，較少見(jiàn)胚胎致畸。（2）、器官形成期特征：易于發(fā)生胚胎致畸，也可導(dǎo)致胚胎死亡 如：“反應(yīng)停”事件 藥名：沙利多胺 （3）、胎兒期特征：致畸原不發(fā)生作用，生長(zhǎng)阻滯，胎內(nèi)致癌，胎兒死亡。（4）、新生兒期特征：生長(zhǎng)阻滯，神經(jīng)、免疫、內(nèi)分泌系統(tǒng)功能缺陷，幼兒癌癥。污染對(duì)捕食的影響對(duì)捕食者的影響A 降低取食頻率；B 影響捕食者的搜尋策略和感覺(jué)系統(tǒng)；C 改變捕食者對(duì)獵物的選擇行為；D 影響捕獲效率和捕獲后對(duì)獵物的處理時(shí)間的長(zhǎng)短。對(duì)獵物的影響A 表現(xiàn)異常而易被捕食者發(fā)現(xiàn)； B 群集效果和警戒能力下降；C 降低獵物逃避反應(yīng)、速度。污染脅迫影響寄生關(guān)系的方式基本類(lèi)型：刺激寄生；抑制寄生；對(duì)寄生無(wú)影響污染脅迫作用方式A、經(jīng)影響寄生物而影響寄生關(guān)系；B、經(jīng)影響寄主而影響寄生關(guān)系；C、經(jīng)影響與寄生物有協(xié)同作用或拮抗作用的其他有機(jī)體與寄生物的平衡而影響寄生關(guān)系?？剐裕荷镉袡C(jī)體暴露在逆境中，仍然能進(jìn)行各項(xiàng)固有活動(dòng)的能力。避性（回避性）：機(jī)體阻止過(guò)量環(huán)境污染物進(jìn)入體內(nèi)的能力。耐性（耐受性）：機(jī)體處理過(guò)量蓄積在體內(nèi)的環(huán)境污染物的能力。避性機(jī)制（影響大氣污染物吸收的因素）：A 氣孔的關(guān)閉和開(kāi)啟的方式；B 氣孔的多少和形態(tài)特征；C 表皮的組成和結(jié)構(gòu)。耐性機(jī)制：A 質(zhì)膜對(duì)污染物的阻隔作用；B 植物體內(nèi)抗壞血酸水平與其抗性相關(guān)；C 存在于植物體內(nèi)的多種解毒酶系統(tǒng)保護(hù)敏感組織避免污染物傷害；D 污染物脅迫誘導(dǎo)抗逆基因的表達(dá)?？剐詸C(jī)理（1）行為抗性（避性）害蟲(chóng)在殺蟲(chóng)劑的選擇壓力下，能改變行為習(xí)性，通過(guò)減少或避免與殺蟲(chóng)劑接觸，逐漸提高其抗性。（2）穿透抗性昆蟲(chóng)通過(guò)增加表皮膜或神經(jīng)膜的厚度或改變其結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成從而降低殺蟲(chóng)劑的穿透性以減慢或阻滯殺蟲(chóng)劑到達(dá)靶標(biāo)部位。（3）代謝抗性害蟲(chóng)在殺蟲(chóng)劑的選擇壓力下通過(guò)增加解毒酶的活力和提高解毒酶與殺蟲(chóng)劑親和力的方式，加速對(duì)體內(nèi)殺蟲(chóng)劑的解毒和代謝作用而產(chǎn)生的抗性。直接證據(jù)則來(lái)自（多功能氧化酶的離體測(cè)定），主要通過(guò)：（1）殺蟲(chóng)劑氧化代謝的直接測(cè)定；（2）模型底物氧化代謝的測(cè)定；（3）對(duì)多功能氧化酶主要成分如 Cyt P450水平的測(cè)定。如：酯酶、谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶（GSTs）（4）靶標(biāo)抗性昆蟲(chóng)體內(nèi)的殺蟲(chóng)劑作用靶標(biāo)發(fā)生突變導(dǎo)致昆蟲(chóng)對(duì)殺蟲(chóng)劑的神經(jīng)敏感性降低而獲得的抗性。抗性變異遺傳類(lèi)型主基因遺傳：抗性主要有單個(gè)主基因控制多基因遺傳：抗性是由多個(gè)基因控制抗性基因的起源（1）自發(fā)突變模式隨機(jī)突變符合新達(dá)爾文進(jìn)化理論：抗性突變存在于自然（正常）種群中， 污染物起選擇作用。（2）定向突變模式方向性取決于污染脅迫性質(zhì)細(xì)菌污染脅迫環(huán)境抗性基因突變率抗逆細(xì)菌產(chǎn)生抗性速度快第七章 污染脅迫的群落和生態(tài)系統(tǒng)效應(yīng)生物指數(shù)法（biotic index）用數(shù)學(xué)公式反映種群、群落結(jié)構(gòu)的變化，以評(píng)價(jià)環(huán)境質(zhì)量。 貝克生物指數(shù)法由貝克（Beck）1955年提出 貝克生物指數(shù)BI值意義 0 161040嚴(yán)重污染區(qū)域中等污染區(qū)域清潔區(qū)域生物指數(shù)（BI）=2A+BA：敏感底棲動(dòng)物種類(lèi)數(shù) B：耐污底棲動(dòng)物種類(lèi)數(shù) 一定程度污染時(shí) 部分敏感種消失 BI嚴(yán)重污染 所有敏感種消失，部分抗性種消失 BI極端污染 BI=0渡邊生物指數(shù)（硅藻生物指數(shù)）即：藻類(lèi)指數(shù)= （2A+B-2C）/（A+B-C）100A:不耐污染藻類(lèi)種類(lèi)數(shù)B:廣譜性藻類(lèi)種類(lèi)數(shù)C:僅在污染水域出現(xiàn)的藻類(lèi)種類(lèi)數(shù)生物指數(shù)法局限性：A 所得結(jié)果的有效性取決于對(duì)物種的正確鑒定和對(duì)其抗污染能力的了解；B 大多數(shù)生物指數(shù)僅僅考慮物種數(shù)而忽略了物種個(gè)體數(shù)，損失了部分有用信息。多樣性指數(shù)：群落內(nèi)物種數(shù)及其多度的綜合測(cè)度，用以描述群落的復(fù)雜度。根據(jù)各種理論和物種的權(quán)重，已經(jīng)提出大量多樣性指數(shù)。在生態(tài)毒理學(xué)中，這些多樣性指數(shù)常被用于確定群落是否受到污染物的影響。如果多樣性下降，則表示群落受到污染物的損害，因此，多樣性指數(shù)也是環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的常用參數(shù)。（1）、Shannan-Weiner diversity index （香農(nóng)-威納指數(shù)）(手寫(xiě)）S：物種數(shù)； N：所有物種個(gè)體數(shù)； ni：第i個(gè)物種個(gè)體數(shù)。該指數(shù)取決于兩個(gè)要素，即物種數(shù)目和種間個(gè)體分布均勻度。（2）、 (Simpsons diversity index) （辛普森指數(shù)）N:n:（3）、Margalef豐富度指數(shù)S：群落中物種數(shù)目，N：調(diào)查樣方中觀察到的個(gè)體總數(shù)（隨樣本大小而增減）。多樣性指數(shù)局限性：A 沒(méi)有考慮到不同物種的相對(duì)重要性或生態(tài)學(xué)功能，在以一個(gè)物種代替另一個(gè)物種的情形下，不能反映群落結(jié)構(gòu)變化，也不能反映稀有物種的消失；B 并不總是具有測(cè)定環(huán)境質(zhì)量的功能，許多與脅迫無(wú)關(guān)的因素也可影響多樣性指數(shù) （ex：種群發(fā)育階段）。實(shí)驗(yàn)方法模擬微系統(tǒng)試驗(yàn)（microcosm test）：也稱“微宇宙試驗(yàn)”，指能在實(shí)驗(yàn)室、溫室甚至氣候箱等人工控制條件下建立與重復(fù)，用以模擬生態(tài)系統(tǒng)成分相互作用及其過(guò)程的系統(tǒng)。標(biāo)準(zhǔn)化水生微宇宙（Standardized Aquatic Microcosm，SAM）：用于在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定有毒物質(zhì)在多物種水平對(duì)淡水生態(tài)系統(tǒng)的影響。燒杯水生微宇宙（Mixed Flask Culture，MFC）：又稱燒杯混合培養(yǎng)，試驗(yàn)時(shí)間1214周，容器為1L的玻璃廣口瓶，試驗(yàn)生物包括4種藻、2種無(wú)脊椎動(dòng)物、一些細(xì)菌和原生動(dòng)物。對(duì)溫度、光照強(qiáng)度、pH值等理化參數(shù)均有具體要求。與SAM不同的是通過(guò)加入來(lái)自生態(tài)系統(tǒng)浸出液提供給微宇宙中生物群落所需的基質(zhì)。PFU法（Polyurethane foam unit）：也稱水質(zhì)微型生物群落監(jiān)測(cè)PFU法：是用聚氨酯泡沫塑料塊采集水域中微生物和測(cè)定其群集速度來(lái)監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)環(huán)境質(zhì)量狀況的一種方法。半模擬微系統(tǒng)試驗(yàn)（mesoocosm test）：也稱“中宇宙試驗(yàn)”，野外條件下的部分人工控制試驗(yàn)。特點(diǎn)：A 介于模擬微系統(tǒng)試驗(yàn)與純粹野外試驗(yàn)之間的一種過(guò)渡試驗(yàn)；B 能在真實(shí)環(huán)境條件下研究潛在污染物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響而沒(méi)有產(chǎn)生環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。野外試驗(yàn)：以真實(shí)生態(tài)系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，測(cè)試污染物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能效應(yīng)。特點(diǎn)：A 所有個(gè)體保持自然狀態(tài)，可控制的只有污染物種類(lèi)和數(shù)量；B 不能重復(fù)，也沒(méi)有嚴(yán)格意義的對(duì)照；C 持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。 舉例：湖泊酸化試驗(yàn)初級(jí)生產(chǎn)量：綠色植物固定太陽(yáng)能制造的有機(jī)物質(zhì)能量基本來(lái)源。污染物對(duì)初級(jí)生產(chǎn)量產(chǎn)生不利影響嚴(yán)重污染：初級(jí)生產(chǎn)者受到嚴(yán)重傷害（直接毒性），反映出可見(jiàn)癥狀（傷斑、枯萎、死亡） 初級(jí)生產(chǎn)者初級(jí)生產(chǎn)量下降。中等污染：通過(guò)各種不產(chǎn)生明顯癥狀的直接或者間接作用影響初級(jí)生產(chǎn)量。抑制光合作用重金屬、農(nóng)藥、大氣污染物。污染對(duì)食物鏈的影響：對(duì)營(yíng)養(yǎng)循環(huán)的影響：污染物能在營(yíng)養(yǎng)循環(huán)的以下三個(gè)方面影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的動(dòng)態(tài)與營(yíng)養(yǎng)循環(huán)。1、降低有機(jī)質(zhì)的分解和礦化速率2、增加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的淋溶作用l 將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)從植物體淋失；l 增加土壤養(yǎng)分的淋失；l 促進(jìn)土壤礦物的風(fēng)化。3、抑制共生微生物生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)：指一定區(qū)域內(nèi)一些具有不確定性的事故或?yàn)?zāi)難對(duì)生態(tài)系統(tǒng)及其組分可能產(chǎn)生的不利作用，包括生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的損害，從而危及生態(tài)系統(tǒng)健康和安全。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)：1、不確定性 2、客觀性 3、復(fù)雜性 4、內(nèi)在價(jià)值性 5、動(dòng)態(tài)性生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估概念（Ecological Risk Assessment , ERA）美國(guó)EPA 1992年：研究一種或多種壓力形成或可能形成的不利生態(tài)效應(yīng)的可能性的過(guò)程。ERA程序（一）、受體分析確定生態(tài)受體，選擇評(píng)價(jià)終點(diǎn)生態(tài)受體( Ecological Receptor)：暴露于壓力下的生態(tài)實(shí)體，包括不同生命組建層次。評(píng)價(jià)終點(diǎn)(Assessment Endpoint)：是對(duì)那些受體所具有的、需要保護(hù)的重要生態(tài)環(huán)境價(jià)值的清晰描述，通過(guò)生態(tài)受體及其屬性特征來(lái)確定。（二）暴露評(píng)價(jià)（化學(xué)風(fēng)險(xiǎn)源暴露評(píng)價(jià)）1、有毒有害物質(zhì)遷移、轉(zhuǎn)化進(jìn)程，以及在不同環(huán)境中分布與歸趨；2、受體的暴露途徑、暴露方式和暴露劑量。（三）、危害評(píng)價(jià)（研究不同暴露水平有毒有害物質(zhì)對(duì)生態(tài)受體產(chǎn)生的有害效應(yīng)）1、資料調(diào)研2、方案設(shè)計(jì)3、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)4、結(jié)果分析5、外推分析外推分析方式：A 根據(jù)同類(lèi)有害物質(zhì)已有的實(shí)驗(yàn)資料，建立外推關(guān)系；B 將實(shí)驗(yàn)室分析所建立的關(guān)系外推到自然環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)中；C 由一類(lèi)終點(diǎn)的分析結(jié)果外推到另一類(lèi)終點(diǎn)。（四）、風(fēng)險(xiǎn)表征（暴露于各種生態(tài)壓力下的不利生態(tài)效應(yīng)的綜合判斷和表達(dá)。）1、定性風(fēng)險(xiǎn)表征風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)初步分析2、定量風(fēng)險(xiǎn)表征商值法 風(fēng)險(xiǎn)商值(Risk Quotient, RQ ) RQ=EEC/ TOXn EEC：實(shí)際監(jiān)測(cè)或模擬所計(jì)算出的有毒有害物質(zhì)的環(huán)境暴露濃度。TOXn：有毒有害化合物質(zhì)毒理學(xué)上的濃度閾值。第八章 重金屬污染生態(tài)毒理學(xué)第一節(jié) 砷 As砷的暴露途徑1、大氣暴露途徑主要暴露途徑 2、水體暴露 3、土壤暴露A、大氣沉降 B、含砷農(nóng)藥的使用生物調(diào)控：利用特殊植物或微生物來(lái)去除土壤中重金屬或降低重金屬的生物毒性。狹義的植物修復(fù)技術(shù)概念：主要是利用超富集植物，將土壤中各種過(guò)量重