模塊二 污染物對植物的影響

1、 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響生物系統(tǒng)的各級水平分子細(xì)胞個體種群群落生態(tài)系統(tǒng)生物圈 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響污染物進(jìn)入植物體內(nèi)后，導(dǎo)致了一系列的生物化學(xué)反應(yīng)1.防護(hù)性生物化學(xué)反應(yīng)2.非防護(hù)性生物化學(xué)反應(yīng) 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響防護(hù)性生物化學(xué)反應(yīng)： 通過降低細(xì)胞中游離污染物的濃度，從而防止或限制細(xì)胞組成部分發(fā)生可能有害反應(yīng)，消除對植物的影響非防護(hù)性生物化學(xué)反應(yīng)： 產(chǎn)生對生物體有害的影響。 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響一、分子水平上污染物對植物的影響（一）污染物對酶活性的誘導(dǎo)1.多功能氧化酶體系（MFO）2.谷胱甘肽轉(zhuǎn)

2、移酶（GST） 催化谷胱甘肽與各種親電子外源化學(xué)物的結(jié)合反應(yīng)。許多外源化學(xué)物在生物轉(zhuǎn)化第一相反應(yīng)中極易形成某些生物活性中間產(chǎn)物，它們可與細(xì)胞生物大分子重要成分發(fā)生共價結(jié)合，對機(jī)體造成損害。谷胱甘肽與其結(jié)合后，可防止發(fā)生此種共價結(jié)合，起到解毒作用。 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響（一）污染物對酶活性的誘導(dǎo)3.抗氧化酶系統(tǒng) 抗氧化酶系統(tǒng)可控制由體內(nèi)代謝產(chǎn)生的活性氧，消除活性氧對植物的傷害作用 大量活性氧存在植物體內(nèi)，會產(chǎn)生DNA鏈斷裂、脂質(zhì)過氧化、酶蛋白失活等嚴(yán)重后果 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響2.抗氧化酶系統(tǒng)（ 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響2.抗氧化酶系統(tǒng)（3）過氧化氫酶（CAT）去除H2

3、O2，生成H2O和氧氣。注意：與谷胱甘肽過氧化化酶不同，CAT酶只能去除H2O2 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響（二）抑制酶的活性污染物對酶活性的抑制可分為：不可逆抑制非競爭性抑制競爭性抑制 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響1.不可逆抑制污染物與酶蛋白活性中心的功能團(tuán)不可逆性結(jié)合，將引起不可逆性抑制 作用方式：以共價方式與酶的必需基團(tuán)不可逆結(jié)合而使酶喪失活性，去除抑制劑后也不能使酶恢復(fù)活性。 不可逆抑制酶活性的污染物類型：重金屬離子、有機(jī)磷疊氮化合物、氰化物、含汞、含砷有機(jī)物 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響典型污染物對酶活性的不可逆抑制作用（1）有機(jī)磷農(nóng)藥對膽堿酯酶的抑制 模塊二 環(huán)境污染物對植

4、物的影響典型污染物對酶活性的抑制作用（2）重金屬對酶活性的抑制 鉛、汞等重金屬能與酶活性中心上的巰基（-SH），抑制酶的活性 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響2.非競爭性抑制 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響2.非競爭性抑制 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響（三）污染物對生物大分子的影響 污染物及其活性代謝產(chǎn)物可直接與蛋白質(zhì)、核酸、脂肪酸等生物大分子共價結(jié)合，導(dǎo)致生物大分子產(chǎn)生化學(xué)性損傷，影響生物大分子的功能，產(chǎn)生毒性作用 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響1.污染物對蛋白質(zhì)影響 蛋白質(zhì)中的活性基團(tuán)（如OH、胍基 、 NH2、巰基）在維持蛋白質(zhì)的構(gòu)型和酶的催化活性中起重要

5、作用。 活性基團(tuán)一般易于污染物或污染物的活性代謝產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)化學(xué)損傷。 產(chǎn)生的后果：細(xì)胞膜和亞細(xì)胞損傷，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡和組織壞死。 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響1.污染物對蛋白質(zhì)影響（1）逆境蛋白在逆境條件下誘導(dǎo)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)（2）金屬硫蛋白功能：u 對二價金屬離子具極高的親和力u 在細(xì)胞內(nèi)起貯存必需的微量金屬元素和調(diào)節(jié)這些金屬元素在細(xì)胞內(nèi)濃度的作用u 與有毒重金屬結(jié)合可以保護(hù)細(xì)胞免受重金屬毒性影響。 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響2.污染物對DNA的影響 污染物及其活性代謝產(chǎn)物與DNA結(jié)合，可能造成DNA的損傷 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響二、污染物對細(xì)胞和細(xì)胞器的影響1.對

6、細(xì)胞膜的影響（1）膜質(zhì)過氧化 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響1.對細(xì)胞膜的影響（2）污染物與細(xì)胞膜上的受體結(jié)合，干擾了受體的正常功能（3）污染物可影響細(xì)胞膜的離子通透性 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響2.對細(xì)胞器的影響（1）對葉綠體的影響 葉綠體受到污染物脅迫后，膨脹成圓球形，嚴(yán)重時葉綠體被膜消失，膨脹的類囊體片層和基質(zhì)片層被釋放出來 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響（2）對線粒體的影響 受到污染物脅迫后，線粒體及其脊突都膨脹成圓形，線粒體間質(zhì)消失，瀕臨解體 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是蛋白質(zhì)合成的部位。核糖體是蛋白質(zhì)合成的部位。核糖體可附著于網(wǎng)上或游離子胞漿中，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通可附著

7、于網(wǎng)上或游離子胞漿中，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通過附著或解離糖體，控制蛋白質(zhì)合成過附著或解離糖體，控制蛋白質(zhì)合成。污。污染物可以導(dǎo)致核糖體脫落，抑制蛋白質(zhì)的染物可以導(dǎo)致核糖體脫落，抑制蛋白質(zhì)的形成形成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（3）對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的影響 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響（四）污染物對（四）污染物對組織器官的影響組織器官的影響1.1.靶器官靶器官 當(dāng)污染物進(jìn)入機(jī)體后，它們可能被分布當(dāng)污染物進(jìn)入機(jī)體后，它們可能被分布到機(jī)體的特殊器官，產(chǎn)生對組織器官的到機(jī)體的特殊器官，產(chǎn)生對組織器官的影響。影響。 污染物對各器官并不產(chǎn)生同樣的毒作用，污染物對各器官并不產(chǎn)生同樣的毒作用，而只對部分器官產(chǎn)生直接毒作用，這些而只對部分器官產(chǎn)生直

8、接毒作用，這些器官稱為器官稱為靶器官。靶器官。 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響例如例如 放射性碘積累在哺乳動物的甲狀腺中，放射性碘積累在哺乳動物的甲狀腺中，可能引起甲狀腺癌；可能引起甲狀腺癌； 鎘積累在哺乳動物肝和腎中，破壞腎細(xì)鎘積累在哺乳動物肝和腎中，破壞腎細(xì)胞，引起蛋白尿胞，引起蛋白尿( (蛋白質(zhì)從尿排出蛋白質(zhì)從尿排出) )； 甲基汞作用于哺乳動物的腦，引起神經(jīng)甲基汞作用于哺乳動物的腦，引起神經(jīng)性疾病性疾病( (水俁病水俁病) )。 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響2、靶器官與效應(yīng)器官靶器官與效應(yīng)器官 污染物作用于靶器官后，其毒作用直接由污染物作用于靶器官后，其毒作用直接由靶器官表現(xiàn)出來，則

9、此靶器官是效應(yīng)器官。靶器官表現(xiàn)出來，則此靶器官是效應(yīng)器官。 毒作用也可以通過某種病理生理機(jī)理，由毒作用也可以通過某種病理生理機(jī)理，由另一個器官表現(xiàn)出來，即稱為效應(yīng)器官。另一個器官表現(xiàn)出來，即稱為效應(yīng)器官。 例如例如 有機(jī)磷農(nóng)藥作用于神經(jīng)系統(tǒng)，會抑有機(jī)磷農(nóng)藥作用于神經(jīng)系統(tǒng)，會抑制膽堿酯酶活性，造成膽堿能神經(jīng)突觸處制膽堿酯酶活性，造成膽堿能神經(jīng)突觸處乙酰膽堿積累，結(jié)果表現(xiàn)為瞳孔縮小、流乙酰膽堿積累，結(jié)果表現(xiàn)為瞳孔縮小、流涎、肌束顫動等。因此，有機(jī)磷農(nóng)藥的靶涎、肌束顫動等。因此，有機(jī)磷農(nóng)藥的靶器官是神經(jīng)系統(tǒng)，眼睛為效應(yīng)器官。器官是神經(jīng)系統(tǒng)，眼睛為效應(yīng)器官。 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響3 3、靶器

10、官與蓄積器官靶器官與蓄積器官 蓄積器官是污染物毒物在體內(nèi)的蓄積部蓄積器官是污染物毒物在體內(nèi)的蓄積部位。污染物在蓄積器官內(nèi)的濃度高于位。污染物在蓄積器官內(nèi)的濃度高于其他器官。其他器官。 蓄積器官并不一定顯示毒作用。蓄積器官并不一定顯示毒作用。 例如例如 DDTDDT的靶器官是中樞神經(jīng)系統(tǒng)和的靶器官是中樞神經(jīng)系統(tǒng)和肝臟，但其主要蓄積在脂肪組織中。肝臟，但其主要蓄積在脂肪組織中。 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響4.4.污染物污染物對組織器官的影響對組織器官的影響（1 1）氣體）氣體污染物對植物的影響污染物對植物的影響SOSO2 2、O O3 3、氟化氫、乙烯等污染物能導(dǎo)致葉組、氟化氫、乙烯等污染物能

11、導(dǎo)致葉組織的壞死，表現(xiàn)為葉面出現(xiàn)點(diǎn)、片傷害斑，造織的壞死，表現(xiàn)為葉面出現(xiàn)點(diǎn)、片傷害斑，造成葉、蕾、花、果實(shí)等器官脫落。成葉、蕾、花、果實(shí)等器官脫落。（2 2）農(nóng)藥）農(nóng)藥對植物組織和器官的影響對植物組織和器官的影響植物葉發(fā)生葉斑、穿孔、焦枯、黃化、失綠、植物葉發(fā)生葉斑、穿孔、焦枯、黃化、失綠、褪綠、卷葉、厚葉、落葉等；褪綠、卷葉、厚葉、落葉等；花發(fā)生花瓣焦枯、落花等；花發(fā)生花瓣焦枯、落花等；果實(shí)脫落、畸形等；果實(shí)脫落、畸形等；根發(fā)生粗短肥大，缺少根毛，表面高厚發(fā)脆等。根發(fā)生粗短肥大，缺少根毛，表面高厚發(fā)脆等。 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響（3）重金屬對植物組織和器官的影響 鎘脅迫時會破壞葉片的

12、葉綠素結(jié)構(gòu)，降低葉綠素含量，葉片發(fā)黃，嚴(yán)重時幾乎所有葉片都出現(xiàn)褪綠現(xiàn)象，葉脈組織成醬紫色、變脆、萎縮、葉綠素嚴(yán)重缺乏，表現(xiàn)為缺鐵癥狀。 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響（3）重金屬對植物組織和器官的影響 鉛脅迫時，降低根細(xì)胞的有絲分裂速度，使根冠膨大變黑、腐爛；葉片失綠明顯，嚴(yán)重時逐漸枯萎，植物死亡。 植物受到鉻脅迫時，出現(xiàn)褪綠現(xiàn)象，細(xì)胞組織潰爛。 植物受到砷脅迫時，根長和莖長縮短；葉片退綠。 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響三、污染物三、污染物在個體水平上的影響在個體水平上的影響 對植物的影響主要表現(xiàn)為生長減慢、發(fā)對植物的影響主要表現(xiàn)為生長減慢、發(fā)育受阻、失綠黃化、早衰等。育受阻、失綠黃化、早衰

13、等。 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響四、污染物四、污染物在種群和群落水平的影響在種群和群落水平的影響（一）污染物對種群的影響（一）污染物對種群的影響1 1. .種群數(shù)量和密度改變種群數(shù)量和密度改變 導(dǎo)致個體數(shù)量的減少和種群密度下降導(dǎo)致個體數(shù)量的減少和種群密度下降 污染物引起生物個體死亡率增加、繁殖率下降，最污染物引起生物個體死亡率增加、繁殖率下降，最終導(dǎo)致種群密度下降。終導(dǎo)致種群密度下降。 導(dǎo)致個體數(shù)量的增加和種群密度上升導(dǎo)致個體數(shù)量的增加和種群密度上升 有機(jī)污染物和氮、磷引起的湖泊富營養(yǎng)化，使某些有機(jī)污染物和氮、磷引起的湖泊富營養(yǎng)化，使某些藻類的種群密度上升，甚至導(dǎo)致種群的爆發(fā)。藻類的種群密

14、度上升，甚至導(dǎo)致種群的爆發(fā)。 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響2.2.遺傳結(jié)構(gòu)的改變遺傳結(jié)構(gòu)的改變 污染物可引起生物的基因變異污染物可引起生物的基因變異3.3.競爭關(guān)系的改變競爭關(guān)系的改變 由于污染物由于污染物導(dǎo)致優(yōu)勢種的導(dǎo)致優(yōu)勢種的改變改變，引起了種，引起了種間變化。間變化。 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響（二）對群落的影響1.1.污染物污染物可改變?nèi)郝浣M成和結(jié)構(gòu)可改變?nèi)郝浣M成和結(jié)構(gòu) 環(huán)境污染后，原有生物與環(huán)境中多種物質(zhì)關(guān)系發(fā)環(huán)境污染后，原有生物與環(huán)境中多種物質(zhì)關(guān)系發(fā)生變化，出現(xiàn)新的生物與環(huán)境的物質(zhì)循環(huán)關(guān)系。生變化，出現(xiàn)新的生物與環(huán)境的物質(zhì)循環(huán)關(guān)系。 一般是耐污種在污染環(huán)境中增多，而敏感種逐漸一般是耐污種在污染環(huán)境中增多，而敏感種逐漸消失，狹污性種群被廣污性種群所代替，群落組消失，狹污性種群被廣污性種群所代替，群落組成和結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。成和結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。 污染物可導(dǎo)致群落的優(yōu)勢種變化，從而影響群落污染物可導(dǎo)致群落的優(yōu)勢種變化，從而影響群落的組成和結(jié)構(gòu)。的組成和結(jié)構(gòu)。 模塊二 環(huán)境污染物對植物的影響2.2.污染物污染物對物種多樣性的影響對物種多樣性的影響 污染物可