環(huán)境化學(xué)課件第五章

1、環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-1環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-2主要介紹污染物質(zhì)與生物機(jī)體之間的相互作用，涉主要介紹污染物質(zhì)與生物機(jī)體之間的相互作用，涉及機(jī)體對(duì)污染物質(zhì)的吸收、分布、轉(zhuǎn)化、排泄等過程和及機(jī)體對(duì)污染物質(zhì)的吸收、分布、轉(zhuǎn)化、排泄等過程和污染物質(zhì)對(duì)機(jī)體毒性兩方面的內(nèi)容，要求掌握污染物質(zhì)污染物質(zhì)對(duì)機(jī)體毒性兩方面的內(nèi)容，要求掌握污染物質(zhì)的生物富集、放大和積累；耗氧和有毒有機(jī)污染物質(zhì)的的生物富集、放大和積累；耗氧和有毒有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解；若干元素

2、的微生物轉(zhuǎn)化；微生物對(duì)污染物微生物降解；若干元素的微生物轉(zhuǎn)化；微生物對(duì)污染物質(zhì)的轉(zhuǎn)化速率；毒物的毒性、聯(lián)合作用和致突變、致癌質(zhì)的轉(zhuǎn)化速率；毒物的毒性、聯(lián)合作用和致突變、致癌及抑制酶活性等作用；定量構(gòu)效關(guān)系中幾種應(yīng)用的分析及抑制酶活性等作用；定量構(gòu)效關(guān)系中幾種應(yīng)用的分析方法。要求了解有關(guān)重要輔酶的功能；有毒有機(jī)污染物方法。要求了解有關(guān)重要輔酶的功能；有毒有機(jī)污染物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化的類型。質(zhì)生物轉(zhuǎn)化的類型。內(nèi)容提要及重點(diǎn)要求內(nèi)容提要及重點(diǎn)要求環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-3一、生物膜的結(jié)構(gòu)一、生物膜的結(jié)構(gòu)(Structure of B

3、iofilm) 二、物質(zhì)通過生物膜的方式二、物質(zhì)通過生物膜的方式(Mode of Material through Biofilm)(5.1 Mode of Material through Biofilm)環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-41.1.生物膜組成：生物膜組成：磷脂雙分子層和蛋白質(zhì)磷脂雙分子層和蛋白質(zhì)磷脂雙分子層組成：磷脂雙分子層組成：親水極性基團(tuán)（內(nèi)外兩面）、親水極性基團(tuán)（內(nèi)外兩面）、疏水烷鏈端（內(nèi)側(cè)）和疏水區(qū)。疏水烷鏈端（內(nèi)側(cè)）和疏水區(qū)。蛋白質(zhì)組成：蛋白質(zhì)組成：表在蛋白和內(nèi)在蛋白。表在蛋白附著表在蛋白和內(nèi)在蛋白

4、。表在蛋白附著磷脂雙分子層表面；內(nèi)在蛋白深埋或貫穿磷脂雙分子層。磷脂雙分子層表面；內(nèi)在蛋白深埋或貫穿磷脂雙分子層。蛋白質(zhì)功能：蛋白質(zhì)功能：轉(zhuǎn)運(yùn)膜內(nèi)外物質(zhì)；催化作用或是能量轉(zhuǎn)運(yùn)膜內(nèi)外物質(zhì)；催化作用或是能量轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。 一、一、 生物膜的結(jié)構(gòu)生物膜的結(jié)構(gòu) (Structure of Biofilm) 環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-5生物膜脂質(zhì)雙分子層結(jié)構(gòu)生物膜脂質(zhì)雙分子層結(jié)構(gòu)表在蛋白脂質(zhì)雙分子層內(nèi)在蛋白親水性基團(tuán)疏水性基團(tuán)環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-6一

5、、生物膜的結(jié)構(gòu)一、生物膜的結(jié)構(gòu)(Structure of Biofilm) 二、物質(zhì)通過生物膜的方式二、物質(zhì)通過生物膜的方式(Mode of Material through Biofilm)(5.1 Mode of Material through Biofilm)環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-71.1.膜孔濾過：膜孔濾過：直徑小于直徑小于膜孔膜孔的水溶性物質(zhì)，可借的水溶性物質(zhì)，可借助膜兩側(cè)靜水壓及滲透壓經(jīng)膜孔濾過。助膜兩側(cè)靜水壓及滲透壓經(jīng)膜孔濾過。膜孔膜孔：在生物膜中帶極性、常含有水的微小孔道。：在生物膜中帶極性、常含有

6、水的微小孔道。 二、物質(zhì)通過生物膜的方式二、物質(zhì)通過生物膜的方式(Mode of Material through Biofilm) 物質(zhì)通過生物膜的方式根據(jù)機(jī)制分為以下物質(zhì)通過生物膜的方式根據(jù)機(jī)制分為以下5 5類。類。以何種方式通過，取決于機(jī)體各組織生物膜的特性以何種方式通過，取決于機(jī)體各組織生物膜的特性和物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)。和物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)。 環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-82. 被動(dòng)擴(kuò)散：被動(dòng)擴(kuò)散：脂溶性物質(zhì)從高濃度側(cè)向低濃度側(cè)，脂溶性物質(zhì)從高濃度側(cè)向低濃度側(cè)，即順濃度梯度擴(kuò)散通過有類脂層屏障的生物膜。即順濃度

7、梯度擴(kuò)散通過有類脂層屏障的生物膜。擴(kuò)散速率：擴(kuò)散速率：0 D環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-9被動(dòng)擴(kuò)散特征：被動(dòng)擴(kuò)散特征：3. 被動(dòng)易化擴(kuò)散：被動(dòng)易化擴(kuò)散：有些物質(zhì)在高濃度側(cè)與膜上特有些物質(zhì)在高濃度側(cè)與膜上特異蛋白質(zhì)載體結(jié)合，通過生物膜，至低濃度側(cè)解離出原異蛋白質(zhì)載體結(jié)合，通過生物膜，至低濃度側(cè)解離出原物質(zhì)。物質(zhì)。被動(dòng)擴(kuò)散特征：被動(dòng)擴(kuò)散特征：與與環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-104. 主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：在需消耗一定的代謝能量下，一在需消耗一定的代謝能量下，

8、一些物質(zhì)可在低濃度側(cè)與膜上高濃度特異性蛋白載體結(jié)些物質(zhì)可在低濃度側(cè)與膜上高濃度特異性蛋白載體結(jié)合，通過生物膜，至高濃度側(cè)解離出原物質(zhì)。合，通過生物膜，至高濃度側(cè)解離出原物質(zhì)。 主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)特征：主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)特征：與與三磷酸腺苷三磷酸腺苷二磷酸腺苷二磷酸腺苷環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-114. 胞吞和胞飲：胞吞和胞飲：少數(shù)物質(zhì)與膜上某種蛋白質(zhì)有特殊少數(shù)物質(zhì)與膜上某種蛋白質(zhì)有特殊親和力，當(dāng)其與膜接觸后，可改變這部分膜的表面張力，親和力，當(dāng)其與膜接觸后，可改變這部分膜的表面張力，引起膜的外包或內(nèi)陷而被包圍進(jìn)入膜內(nèi)，固體物質(zhì)的這一引起膜的

9、外包或內(nèi)陷而被包圍進(jìn)入膜內(nèi)，固體物質(zhì)的這一轉(zhuǎn)運(yùn)稱為胞吞，而液態(tài)物質(zhì)的這一轉(zhuǎn)運(yùn)稱為胞飲。轉(zhuǎn)運(yùn)稱為胞吞，而液態(tài)物質(zhì)的這一轉(zhuǎn)運(yùn)稱為胞飲。環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-12一、吸收一、吸收(Absorption)二、分布二、分布(Distribution)三、排泄三、排泄 (Excretion)四、蓄積四、蓄積 (Accumulation)(5.2 Transport of Pollutants in Body)環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-13一、吸收一、吸收(

10、Absorption)1. 概念：概念：污染物質(zhì)從機(jī)體外污染物質(zhì)從機(jī)體外, ,通透體膜進(jìn)入血液的過程。通透體膜進(jìn)入血液的過程。 污染物質(zhì)在機(jī)體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)過程污染物質(zhì)在機(jī)體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)過程吸收、分布、排泄和生物轉(zhuǎn)化；吸收、分布、排泄和生物轉(zhuǎn)化；吸收、分布和排泄稱為吸收、分布和排泄稱為轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)；排泄與生物轉(zhuǎn)化稱為排泄與生物轉(zhuǎn)化稱為消除消除。環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-142. 吸收途徑：吸收途徑：消化管、呼吸道和皮膚消化管、呼吸道和皮膚n 消化管是吸收污染物質(zhì)最主要的途徑。消化管是吸收污染物質(zhì)最主要的途徑。 消化管的主要吸收部位在小

11、腸，其次是胃。消化管的主要吸收部位在小腸，其次是胃。環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-15一、吸收一、吸收(Absorption)二、分布二、分布(Distribution)三、排泄三、排泄 (Excretion)四、蓄積四、蓄積 (Accumulation)(5.2 Transport of Pollutants in Body)環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-16二、分布二、分布(Distribution)概念：概念：污染物質(zhì)被吸收或形成其代謝轉(zhuǎn)化物質(zhì)，由血

12、液污染物質(zhì)被吸收或形成其代謝轉(zhuǎn)化物質(zhì)，由血液轉(zhuǎn)送至機(jī)體組織，與組織成分結(jié)合，從組織返回血液以轉(zhuǎn)送至機(jī)體組織，與組織成分結(jié)合，從組織返回血液以及再反復(fù)等過程及再反復(fù)等過程。 污染物質(zhì)分布過程污染物質(zhì)分布過程污染物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)以污染物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)以被動(dòng)擴(kuò)散被動(dòng)擴(kuò)散為主。為主。污染物質(zhì)與血漿蛋白質(zhì)結(jié)合具有可逆性污染物質(zhì)與血漿蛋白質(zhì)結(jié)合具有可逆性動(dòng)態(tài)平衡動(dòng)態(tài)平衡。污染物質(zhì)與血液的紅細(xì)胞或血管外組織蛋白相結(jié)合。污染物質(zhì)與血液的紅細(xì)胞或血管外組織蛋白相結(jié)合。 環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-17一、吸收一、吸收(Absorption)二、分布二、

13、分布(Distribution)三、排泄三、排泄 (Excretion)四、蓄積四、蓄積 (Accumulation)(5.2 Transport of Pollutants in Body)環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-18三、排泄三、排泄(Excretion)概念：概念：污染物質(zhì)及其代謝物質(zhì)向機(jī)體外的轉(zhuǎn)運(yùn)過程污染物質(zhì)及其代謝物質(zhì)向機(jī)體外的轉(zhuǎn)運(yùn)過程。 排泄途徑排泄途徑u 排泄器官：排泄器官：腎、肝膽腎、肝膽、腸、肺、外分泌腺等。、腸、肺、外分泌腺等。u 腎排泄：腎排泄：污染物質(zhì)通過腎隨尿而排出的過程。污染物質(zhì)通過腎隨尿而排

14、出的過程。u 膽汁排泄：膽汁排泄：主要由消化管及其他途徑吸收的污染物質(zhì)，主要由消化管及其他途徑吸收的污染物質(zhì)，經(jīng)血液到達(dá)肝臟，以原物或其代謝物和膽汁一起分泌至經(jīng)血液到達(dá)肝臟，以原物或其代謝物和膽汁一起分泌至十二指腸，經(jīng)小腸至大腸內(nèi)，再排出體外的過程。十二指腸，經(jīng)小腸至大腸內(nèi)，再排出體外的過程。 環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-19一、吸收一、吸收(Absorption)二、分布二、分布(Distribution)三、排泄三、排泄 (Excretion)四、蓄積四、蓄積 (Accumulation)(5.2 Transport

15、of Pollutants in Body)環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-20四、蓄積四、蓄積(Accumulation)概念：概念：機(jī)體接觸污染物質(zhì)（若吸收超過排泄及其代謝轉(zhuǎn)化），機(jī)體接觸污染物質(zhì)（若吸收超過排泄及其代謝轉(zhuǎn)化），污染物質(zhì)在體內(nèi)逐增的現(xiàn)象。污染物質(zhì)在體內(nèi)逐增的現(xiàn)象。u 蓄積量是吸收、分布、代謝轉(zhuǎn)化和排泄各量的代數(shù)和。蓄積量是吸收、分布、代謝轉(zhuǎn)化和排泄各量的代數(shù)和。u 機(jī)體的主要蓄積部位是血漿蛋白、脂肪組織和骨骼。污染物機(jī)體的主要蓄積部位是血漿蛋白、脂肪組織和骨骼。污染物質(zhì)常與血漿蛋白結(jié)合而蓄積。質(zhì)常與血漿蛋白

16、結(jié)合而蓄積。u 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。對(duì)穩(wěn)定的平衡。 環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-21From Environmental Chemistry，Manahan S E e環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-22環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-23一一生物富集生物富集(Bioconcentration

17、)二、生物放大二、生物放大(Biomagnification)三、生物積累三、生物積累 (Bioaccumulation)環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-24水生生物水生生物1 1蚯蚓富集蚯蚓富集1 1農(nóng)作物農(nóng)作物1 1生物濃縮系數(shù)（因子）；生物濃縮系數(shù)（因子）；cb某種元素或難降解物質(zhì)在機(jī)體中的濃度某種元素或難降解物質(zhì)在機(jī)體中的濃度;ce某種元素或難降解物質(zhì)在機(jī)體周圍環(huán)境中的濃度。某種元素或難降解物質(zhì)在機(jī)體周圍環(huán)境中的濃度。環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-2

18、5環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-26n 吸收速率：吸收速率：Ra=kacwn 消除速率：消除速率：Re=-kecfn 稀釋速率：稀釋速率：Rg=-kgcfka，ke，kg水生生物吸收、消除（排泄和生物體水生生物吸收、消除（排泄和生物體內(nèi)分解）、生長(zhǎng)的速率常數(shù)；內(nèi)分解）、生長(zhǎng)的速率常數(shù)；cw，cf水及生物體內(nèi)瞬時(shí)物質(zhì)濃度。水及生物體內(nèi)瞬時(shí)物質(zhì)濃度。環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-27環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及

19、毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-28環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-29一一生物富集生物富集(Bioconcentration)二、生物放大二、生物放大(Biomagnification)三、生物積累三、生物積累 (Bioaccumulation)環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-30algae zooplankton small fish big fishbirdmankindKow105107才易發(fā)生才易發(fā)生環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污

20、染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-31一一生物富集生物富集(Bioconcentration)二、生物放大二、生物放大(Biomagnification)三、生物積累三、生物積累 (Bioaccumulation)環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-32環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-33kDk1kEkM通過食物被吸收(與顆粒物結(jié)合的化合物)通過鰓被動(dòng)吸收和釋放(可溶態(tài)化合物)k1：凈吸收速率糞便排泄(排泄)代謝從胃腸道吸收食物消化由于生長(zhǎng)而由于生長(zhǎng)而排泄排

21、泄( (k kG G) )2. 生物積累模型生物積累模型環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-34iiiiiiickkcWcktciiige11,1,waddcw 生物生存水中某物質(zhì)濃度；生物生存水中某物質(zhì)濃度；ci 食物鏈?zhǔn)澄镦?i 級(jí)生物中該物質(zhì)的濃度；級(jí)生物中該物質(zhì)的濃度；ci-1 食物鏈?zhǔn)澄镦?i -1級(jí)生物中該物質(zhì)的濃度；級(jí)生物中該物質(zhì)的濃度； Wi,i-1 攝食率；攝食率；i,i-1 同化率；同化率； i級(jí)生物對(duì)該物質(zhì)的吸收速率常數(shù)；級(jí)生物對(duì)該物質(zhì)的吸收速率常數(shù)； i級(jí)生物中該物質(zhì)的消除速率常數(shù)；級(jí)生物中該物質(zhì)的消除速率

22、常數(shù)； i級(jí)生物的生長(zhǎng)速率常數(shù)。級(jí)生物的生長(zhǎng)速率常數(shù)。iiikkkgea環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-35iiiiiiickkcWcktciiige11,1,wadd當(dāng)生物積累達(dá)到平衡時(shí)當(dāng)生物積累達(dá)到平衡時(shí)dci/dt=0,上式變換為：上式變換為：1ge1,1,geaiiiiiwickkWckkkciiiiiiiccciw右式反映相應(yīng)的生物富集右式反映相應(yīng)的生物富集和生物放大在生物積累達(dá)和生物放大在生物積累達(dá)到平衡時(shí)貢獻(xiàn)的大小。到平衡時(shí)貢獻(xiàn)的大小。111egiiiiiiiicWckk，從從水水中積累中積累污染物量污染物量從從

23、食物食物中積累中積累污染物量污染物量環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-36idietiorganismBMFcci生物放大因子生物放大因子哺乳動(dòng)物哺乳動(dòng)物( (生物生物) )魚魚( (生物、餌料生物、餌料) )浮游動(dòng)物浮游動(dòng)物( (生物、餌料生物、餌料) )藻類藻類( (生物、餌料生物、餌料) )從食物中吸收從食物中吸收iwiorganismBCFBAFccii生物積累生物積累（生物富集）因子（生物富集）因子從周圍介質(zhì)中吸收從周圍介質(zhì)中吸收與可溶性有與可溶性有機(jī)質(zhì)結(jié)合的機(jī)質(zhì)結(jié)合的化學(xué)組分化學(xué)組分ciDOC游離的與可游離的與可溶性

24、化學(xué)溶性化學(xué)組分組分ciw與顆粒物結(jié)與顆粒物結(jié)合的化學(xué)合的化學(xué)組分組分c ciDOCiDOCisiorganismBSAFcci生物生物- -底泥底泥積累因子積累因子水底泥底泥c cs s, , c ciOCiOC生物可利用性生物可利用性常用的描述水生生物常用的描述水生生物富集化學(xué)物質(zhì)的述評(píng)和參數(shù)富集化學(xué)物質(zhì)的述評(píng)和參數(shù)環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-37一、生物轉(zhuǎn)化中的酶一、生物轉(zhuǎn)化中的酶 (Enzyme)二、若干重要輔酶的功能二、若干重要輔酶的功能(Coenzyme)三、生物氧化中的氫傳遞過程三、生物氧化中的氫傳遞過程 (

25、Hydrogen Transfer Processes)四、耗氧有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解四、耗氧有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解 (Microbial degradation of Oxygen Consumption Organic Pollutants) 五、有毒有機(jī)污染物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化類型五、有毒有機(jī)污染物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化類型 (Biotransformation Type of Toxic Organic Pollutants) 六、有毒有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解六、有毒有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解 (Microbial degradation of Toxic Organic Pollutants)七、氮和

26、硫的微生物轉(zhuǎn)化七、氮和硫的微生物轉(zhuǎn)化 (Microbial Transformation of Nitrogen and Sulfur)八、重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化八、重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化(Microbial Transformation of Heavy Metal)九、污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化速率九、污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化速率 (Rate of Biotransformation)環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-38物質(zhì)在生物作用下經(jīng)受的化學(xué)轉(zhuǎn)化，稱物質(zhì)在生物作用下經(jīng)受的化學(xué)轉(zhuǎn)化，稱為生物轉(zhuǎn)化或代謝。為生物轉(zhuǎn)化或代謝。 微生物作用：

27、微生物作用：生物轉(zhuǎn)化生物轉(zhuǎn)化化學(xué)轉(zhuǎn)化化學(xué)轉(zhuǎn)化光化學(xué)轉(zhuǎn)化光化學(xué)轉(zhuǎn)化自然界自凈自然界自凈廢水處理廢水處理污染場(chǎng)址修復(fù)污染場(chǎng)址修復(fù)生物轉(zhuǎn)化生物轉(zhuǎn)化、化學(xué)轉(zhuǎn)化化學(xué)轉(zhuǎn)化和和光化學(xué)轉(zhuǎn)化光化學(xué)轉(zhuǎn)化構(gòu)成了污染物構(gòu)成了污染物質(zhì)在環(huán)境中的三大主要轉(zhuǎn)化類型。質(zhì)在環(huán)境中的三大主要轉(zhuǎn)化類型。三大轉(zhuǎn)化類型：三大轉(zhuǎn)化類型：環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-39一、生物轉(zhuǎn)化中的酶一、生物轉(zhuǎn)化中的酶 (Enzyme)1. 定義定義a. 酶酶(Enzyme)：一類由細(xì)胞制造和分泌的、以蛋白質(zhì)為主要：一類由細(xì)胞制造和分泌的、以蛋白質(zhì)為主要 成分的、具有催化活性的生物

28、催化劑。成分的、具有催化活性的生物催化劑。b. 底物（或基質(zhì)）底物（或基質(zhì)）(Substrate)：在酶催化下發(fā)生轉(zhuǎn)化的物質(zhì)。：在酶催化下發(fā)生轉(zhuǎn)化的物質(zhì)。c. 酶促反應(yīng)酶促反應(yīng)(Enzymatic Reaction)：底物在酶催化下發(fā)生的轉(zhuǎn)化：底物在酶催化下發(fā)生的轉(zhuǎn)化 反應(yīng)。反應(yīng)。 2. 2. 酶的特點(diǎn)酶的特點(diǎn) 。環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-40Organisms facilitate reactions via two important approaches. The first approach involves t

29、he use of special proteins, called enzymes, that serve as catalysts. These reusable “biological tools” promote substrate interactions and thereby lower the free energy of activation that determines the transformation rate. Enzymes can lower the activation energy of reactions by several tens of kJ pe

30、r mole, thereby speeding the transformations by factors of 109 or more. Some of this reaction rate enhancement arises because enzymes form complexes with substrates; by holding the reacting compounds in an advantageous orientation with respect to one another, the enzymes facilitate substrate interac

31、tion. Additionally, enzymes include polar and charged structural components that can alter the electron densities of the bound reactants. This lowers the barriers to breaking existing bonds and encourages new bonds to be made.From Environmental Organic Chemistry，Schwarzenbach R P;. Gschwend P M; Imb

32、oden D M 環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-41氧化還原酶氧化還原酶轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶水解酶水解酶裂解酶裂解酶異構(gòu)酶異構(gòu)酶合成酶合成酶胞外酶胞外酶胞內(nèi)酶胞內(nèi)酶按酶的成分按酶的成分單成分酶單成分酶雙成分酶雙成分酶酶蛋白酶蛋白輔基或輔酶輔基或輔酶根據(jù)酶的根據(jù)酶的作用場(chǎng)所作用場(chǎng)所3. 3. 酶的分類酶的分類 環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-42 單成分酶：含有蛋白質(zhì)。單成分酶：含有蛋白質(zhì)。 雙成分酶：酶蛋白和輔酶雙成分酶：酶蛋白和輔酶或輔基。輔基同酶蛋白結(jié)合比或輔基

33、。輔基同酶蛋白結(jié)合比較牢固，輔酶與酶蛋白結(jié)合較較牢固，輔酶與酶蛋白結(jié)合較為松散。二者區(qū)別僅在此，故為松散。二者區(qū)別僅在此，故以后均用輔酶稱呼。輔酶起著以后均用輔酶稱呼。輔酶起著傳遞電子、原子或某些化學(xué)基傳遞電子、原子或某些化學(xué)基團(tuán)的功能，酶蛋白起著決定催團(tuán)的功能，酶蛋白起著決定催化專一性和催化高效率的功能?；瘜Ｒ恍院痛呋咝实墓δ?。因此，只有雙成分酶的整體才因此，只有雙成分酶的整體才具有酶的催化活性。具有酶的催化活性。 輔基或輔酶的作輔基或輔酶的作用是：傳遞電子、原用是：傳遞電子、原子或某些基團(tuán)。酶蛋子或某些基團(tuán)。酶蛋白的作用是決定催化白的作用是決定催化專一性和催化效率。專一性和催化效率。

34、輔酶的成分是金輔酶的成分是金屬離子、含金屬的有屬離子、含金屬的有機(jī)化合物或小分子的機(jī)化合物或小分子的復(fù)雜有機(jī)化合物。輔復(fù)雜有機(jī)化合物。輔酶約有酶約有30種。種。環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-43一、生物轉(zhuǎn)化中的酶一、生物轉(zhuǎn)化中的酶 (Enzyme)二、若干重要輔酶的功能二、若干重要輔酶的功能(Coenzyme)三、生物氧化中的氫傳遞過程三、生物氧化中的氫傳遞過程 (Hydrogen Transfer Processes)四、耗氧有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解四、耗氧有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解 (Microbial degradati

35、on of Oxygen Consumption Organic Pollutants) 五、有毒有機(jī)污染物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化類型五、有毒有機(jī)污染物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化類型 (Biotransformation Type of Toxic Organic Pollutants) 六、有毒有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解六、有毒有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解 (Microbial degradation of Toxic Organic Pollutants)七、氮和硫的微生物轉(zhuǎn)化七、氮和硫的微生物轉(zhuǎn)化 (Microbial Transformation of Nitrogen and Sulfur)八、重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化

36、八、重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化(Microbial Transformation of Heavy Metal)九、污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化速率九、污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化速率 (Rate of Biotransformation)環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-44F：黃素：黃素 flavinM：?jiǎn)危簡(jiǎn)?monoN：核苷酸：核苷酸 nucleotideFMN（黃素單核苷酸）（黃素單核苷酸）環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-45環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的

37、生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-46FMN/FAD（氧化型（氧化型 FMN/FAD ）FMNH2/FADH2（還原型（還原型 FMN/FAD ）RFMN/FAD的其余部分的其余部分 FMN和和FAD氧化還原酶的輔酶，在酶促反應(yīng)中具有傳遞氧化還原酶的輔酶，在酶促反應(yīng)中具有傳遞氫原子的功能。氫原子的功能。環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-472. NAD和和NADP NAD+（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸 ） NADP+（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第

38、五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-48 NAD /NADP（氧化型氧化型 NAD /NADP ）RNAD+/NADP+的其余部分的其余部分NADH/NADPH （還原型還原型NAD /NADP ) 輔酶輔酶輔酶輔酶這些氧化還原酶的輔酶，在酶促反這些氧化還原酶的輔酶，在酶促反應(yīng)中具有傳遞氫的作用。應(yīng)中具有傳遞氫的作用。環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-49CoQ（氧化型CoQ ）（n=610）CoQ （還原型CoQ ）H2環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)

39、動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-50細(xì)胞色素酶系是催化底物氧化的一類細(xì)胞色素酶系是催化底物氧化的一類酶系，主要有細(xì)胞色素酶系，主要有細(xì)胞色素b，c1，c，a，a3等幾種。它們的酶蛋白部分不同，等幾種。它們的酶蛋白部分不同，但輔酶都是鐵卟啉。但輔酶都是鐵卟啉。 cyt細(xì)胞色素酶系；細(xì)胞色素酶系； n b， c1，c，a，a3。4. 細(xì)胞色素酶系的輔酶細(xì)胞色素酶系的輔酶細(xì)胞色素細(xì)胞色素(Cytochromes) 細(xì)胞色素類是含鐵的細(xì)胞色素類是含鐵的電子傳遞體。電子傳遞體。 鐵原子處于卟啉的結(jié)鐵原子處于卟啉的結(jié)構(gòu)中心，構(gòu)成血紅素構(gòu)中心，構(gòu)成血紅素(heme)。 細(xì)胞色素類都以血紅細(xì)胞色素類都以血紅素作

40、為輔基。素作為輔基。cytnFe3+ cytnFe2+e-e-環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-51輔酶A是泛酸的一個(gè)衍生物，簡(jiǎn)寫為CoASH，結(jié)構(gòu)式是：轉(zhuǎn)移酶的輔酶，所含的巰基與酰基形成硫酯，而在酶促反轉(zhuǎn)移酶的輔酶，所含的巰基與?；纬闪蝓ィ诿复俜磻?yīng)中起著傳遞?；墓δ?。反應(yīng)式如下：應(yīng)中起著傳遞?；墓δ?。反應(yīng)式如下：腺核苷3磷酸焦磷酸泛酸氨基乙硫醇環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-52一、生物轉(zhuǎn)化中的酶一、生物轉(zhuǎn)化中的酶 (Enzyme)二、若干重要輔酶的

41、功能二、若干重要輔酶的功能(Coenzyme)三、生物氧化中的氫傳遞過程三、生物氧化中的氫傳遞過程 (Hydrogen Transfer Processes)四、耗氧有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解四、耗氧有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解 (Microbial degradation of Oxygen Consumption Organic Pollutants) 五、有毒有機(jī)污染物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化類型五、有毒有機(jī)污染物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化類型 (Biotransformation Type of Toxic Organic Pollutants) 六、有毒有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解六、有毒有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解 (Mic

42、robial degradation of Toxic Organic Pollutants)七、氮和硫的微生物轉(zhuǎn)化七、氮和硫的微生物轉(zhuǎn)化 (Microbial Transformation of Nitrogen and Sulfur)八、重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化八、重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化(Microbial Transformation of Heavy Metal)九、污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化速率九、污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化速率 (Rate of Biotransformation)環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-53環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué)

43、 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-54分子氧作為直接受氫體的氫傳遞過程舉例只有一種酶作用于有機(jī)底物，脫落底物的氫只有一種酶作用于有機(jī)底物，脫落底物的氫(H+ e-)，其中電子由該酶的輔酶直接傳遞給分子氧，形成激活其中電子由該酶的輔酶直接傳遞給分子氧，形成激活態(tài)態(tài)O2-，與，與H+化合形成水?；闲纬伤?e（）（）-環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-55SH2（有機(jī)底物）（有機(jī)底物）S被氧化的被氧化的有機(jī)底物有機(jī)底物NAD2H脫氫酶脫氫酶NADHH2HFMNH2FMN脫氫酶脫氫酶

44、2HCoQCoQH22e2H+2Fe3+2Fe2+細(xì)胞色素酶系細(xì)胞色素酶系bc1c aa32e1/2O2O2-H2O分子氧作為間接受氫體的氫傳遞過程舉例分子氧作為間接受氫體的氫傳遞過程舉例（）-環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-56生物去氫氧化中各反應(yīng)的電極電位生物去氫氧化中各反應(yīng)的電極電位 電電 對(duì)對(duì) E /V 電電 對(duì)對(duì) E /VNAD+ /NADH+H+FMN /FMNH2CoQ / CoQH22cytb（2Fe3+ /Fe2+）0.320.120.100.052cyt (2Fe3+ /Fe2+）2cytc (2Fe3+

45、/Fe2+）2cyt (2Fe3+ /Fe2+）O2/H2O0.220.260.280.82c1a3環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-57中間代謝產(chǎn)物作為受氫體中間代謝產(chǎn)物作為受氫體CH3CH(OH)COOH環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-58兼性厭氧兼性厭氧反硝化菌反硝化菌兼性厭氧兼性厭氧硫酸還原菌硫酸還原菌厭氧甲烷菌厭氧甲烷菌最常見的受氫體：硝酸根、硫酸根和二氧化碳。最常見的受氫體：硝酸根、硫酸根和二氧化碳。環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的

46、生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-59一、生物轉(zhuǎn)化中的酶一、生物轉(zhuǎn)化中的酶 (Enzyme)二、若干重要輔酶的功能二、若干重要輔酶的功能(Coenzyme)三、生物氧化中的氫傳遞過程三、生物氧化中的氫傳遞過程 (Hydrogen Transfer Processes)四、耗氧有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解四、耗氧有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解 (Microbial degradation of Oxygen Consumption Organic Pollutants) 五、有毒有機(jī)污染物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化類型五、有毒有機(jī)污染物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化類型 (Biotransformation Type of

47、Toxic Organic Pollutants) 六、有毒有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解六、有毒有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解 (Microbial degradation of Toxic Organic Pollutants)七、氮和硫的微生物轉(zhuǎn)化七、氮和硫的微生物轉(zhuǎn)化 (Microbial Transformation of Nitrogen and Sulfur)八、重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化八、重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化(Microbial Transformation of Heavy Metal)九、污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化速率九、污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化速率 (Rate of Biotransformati

48、on)環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-60耗氧有機(jī)污染物質(zhì)耗氧有機(jī)污染物質(zhì)(Oxygen Consumption Organic Pollutants):是生物殘?bào)w、排放廢水和廢棄物中的糖類、是生物殘?bào)w、排放廢水和廢棄物中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)等較易生物降解的有機(jī)物質(zhì)。脂肪和蛋白質(zhì)等較易生物降解的有機(jī)物質(zhì)。 (Microbial Degradation of Oxygen Consumption Organic Pollutants) 環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒

49、性5-61糖類糖類Cx(H2O)y多糖多糖 單糖單糖 丙酮酸丙酮酸 TCA循環(huán)，生成二氧化碳和水循環(huán)，生成二氧化碳和水 （有氧）（有氧）有機(jī)酸、二氧化碳、醇有機(jī)酸、二氧化碳、醇 （無氧）（無氧）A. A. 多糖水解成單糖多糖水解成單糖 多糖多糖二糖二糖單糖單糖胞外水解酶胞外水解酶 胞內(nèi)水解酶胞內(nèi)水解酶 B. 單糖酵解成丙酮酸單糖酵解成丙酮酸 C6H12O6 + 2 NAD 2CH3COCOOH + 2NADH + 2H+C. 丙酮酸的轉(zhuǎn)化丙酮酸的轉(zhuǎn)化環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-62環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污

50、染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-63草酰琥珀酸異檸檬酸順烏頭酸檸檬酸草酰乙酸蘋果酸延胡索酸琥珀酸 酮戊二酸2H2H2H,2H環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-64環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-65A. 脂肪水解成脂肪酸和甘油脂肪水解成脂肪酸和甘油B. 甘油轉(zhuǎn)化成丙酮酸甘油轉(zhuǎn)化成丙酮酸C. 脂肪酸的轉(zhuǎn)化：脂肪酸的轉(zhuǎn)化： 有氧條件下，經(jīng)有氧條件下，經(jīng)-氧化，最后進(jìn)入氧化，最后進(jìn)入TCA循環(huán)，循環(huán)， 最終完全氧化成二氧化碳和水；最終完全氧化

51、成二氧化碳和水； 無氧條件下，轉(zhuǎn)化成為有機(jī)酸、醇、二氧化無氧條件下，轉(zhuǎn)化成為有機(jī)酸、醇、二氧化 碳，降解不徹底。碳，降解不徹底。環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-66A. A. 脂肪水解成脂肪酸和甘油脂肪水解成脂肪酸和甘油 B.B.甘油的轉(zhuǎn)化甘油的轉(zhuǎn)化CH2OOCR1CHOOCR2CH2OOCR3 + 3H2O CH2 2OHCHOHCH2 2OHCH2 2OHCHOHCH2 2OHCH3 3COCOOH+4H+R1COOHR2COOH R3COOH環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒

52、性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-67C. C. 脂肪酸的微生物降解脂肪酸的微生物降解 有氧條件：有氧條件：CH3COSCoA+RCOSCoA飽和脂肪酸一般通過飽和脂肪酸一般通過- 氧化途徑氧化成二氧化碳和水氧化途徑氧化成二氧化碳和水RCH2CH2COOHRCH2CH2COSCoACoASH H2OFAD FADH2RCH=CHCOSCoAH2ORCH(OH)CH2COSCoARCOCH2COSCoACoASH飽和脂肪酸飽和脂肪酸脂酰輔酶脂酰輔酶A , - 烯脂酰輔酶烯脂酰輔酶A - 羥脂酰輔酶羥脂酰輔酶A - 酮脂酰輔酶酮脂酰輔酶ANAD NADH+H+乙乙酰輔酶酰輔酶A較原酸少兩個(gè)碳的脂酰輔酶較原酸少兩

53、個(gè)碳的脂酰輔酶A環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-68有氧條件（降解徹底）有氧條件（降解徹底） ：二氧化碳、水、氨；二氧化碳、水、氨； 無氧條件無氧條件(降解不徹底降解不徹底)：簡(jiǎn)單有機(jī)酸、醇、二氧化碳。簡(jiǎn)單有機(jī)酸、醇、二氧化碳。環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-69產(chǎn)生甲烷的主要途徑：產(chǎn)生甲烷的主要途徑： CH3COOH CH4 + CO2 CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性

54、運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-70環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-71一、生物轉(zhuǎn)化中的酶一、生物轉(zhuǎn)化中的酶 (Enzyme)二、若干重要輔酶的功能二、若干重要輔酶的功能(Coenzyme)三、生物氧化中的氫傳遞過程三、生物氧化中的氫傳遞過程 (Hydrogen Transfer Processes)四、耗氧有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解四、耗氧有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解 (Microbial degradation of Oxygen Consumption Organic Pollutants) 五、有毒有機(jī)污染物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化類型五、有毒有機(jī)污染

55、物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化類型 (Biotransformation Type of Toxic Organic Pollutants) 六、有毒有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解六、有毒有機(jī)污染物質(zhì)的微生物降解 (Microbial degradation of Toxic Organic Pollutants)七、氮和硫的微生物轉(zhuǎn)化七、氮和硫的微生物轉(zhuǎn)化 (Microbial Transformation of Nitrogen and Sulfur)八、重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化八、重金屬元素的微生物轉(zhuǎn)化(Microbial Transformation of Heavy Metal)九、污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化速率九、

56、污染物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化速率 (Rate of Biotransformation)環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-72五、有毒有機(jī)污染物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化類型五、有毒有機(jī)污染物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化類型(Biotransformation Types of Toxic Organic Pollutants) 生物轉(zhuǎn)化的結(jié)果，一方面往往使有機(jī)毒物水溶性和生物轉(zhuǎn)化的結(jié)果，一方面往往使有機(jī)毒物水溶性和極性增加易于排出體外；另一方面也會(huì)改變有機(jī)毒極性增加易于排出體外；另一方面也會(huì)改變有機(jī)毒物的毒性，多數(shù)是毒性減小，少數(shù)毒性反而增大。物的毒性，多數(shù)是毒性減小，

57、少數(shù)毒性反而增大。環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-73Lipophilic,poorly water-Soluble,unmetabolized Xenobiotic substanceCytochrome P450Enzyme systemXenobioticCompoud,Often PhaseI recationproductCarboxyl:Hydroxyl:OHHalogen: F,Cl,Br,IEpoxide:Amino:COOHNHHOCC+Endogenous conjugation agentConjugat

58、ion productnHigher polaritynGreater water solubilitynMore easily eliminatedProduct that is more Water-soluble and reactiveEpoxide:Hydroxide:-OHSulfhydryl:-SHHydroxylamine:othersFunctional groups that react with a conjugating agentPhase I reactionPhase I reactionPhasePhase reaction reaction環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第

59、五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-74 1.1.氧化反應(yīng)類型氧化反應(yīng)類型 （1）混合功能氧化酶加氧氧化）混合功能氧化酶加氧氧化 C=C 環(huán)氧化環(huán)氧化 C羥基化羥基化 氧脫烴氧脫烴 硫脫烴、硫硫脫烴、硫 - 氧化及脫硫氧化及脫硫 N脫烴、氮脫烴、氮 - - 氧化及脫氮氧化及脫氮（2）脫氫酶脫氫氧化）脫氫酶脫氫氧化 醇氧化成醛醇氧化成醛 醇氧化成酮醇氧化成酮 醛氧化成羧酸醛氧化成羧酸（3）氧化酶氧化）氧化酶氧化環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-75 （1 1）混合功能氧化酶加氧氧化混合功

60、能氧化酶加氧氧化混合功能氧化酶又稱單混合功能氧化酶又稱單加氧酶，功能是利用細(xì)胞內(nèi)加氧酶，功能是利用細(xì)胞內(nèi)的分子氧，將其中的一個(gè)氧的分子氧，將其中的一個(gè)氧原子與有機(jī)底物結(jié)合，使之原子與有機(jī)底物結(jié)合，使之氧化，而使另一個(gè)氧原子與氧化，而使另一個(gè)氧原子與氫原子結(jié)合成水。在該過程氫原子結(jié)合成水。在該過程中，細(xì)胞色素中，細(xì)胞色素P450酶起著關(guān)酶起著關(guān)鍵作用?；钚圆课皇擎I作用?；钚圆课皇氰F卟啉鐵卟啉的的Fe，它在，它在+2與與+3價(jià)態(tài)間進(jìn)價(jià)態(tài)間進(jìn)行變換行變換。兩個(gè)電子是由NADPHH傳遞來的。-環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第五章第五章 生物體內(nèi)污染物質(zhì)的生物體內(nèi)污染物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)過程及毒性運(yùn)動(dòng)過程及毒性5-76Fro