環(huán)境生物學(xué)南開大學(xué)第四章污染物的生物效應(yīng)檢測(cè)課件

環(huán)境生物學(xué)第四章

污染物的生物效應(yīng)檢測(cè)

一、生物測(cè)試（Bioassay）的定義及特點(diǎn)1、定義：系統(tǒng)地利用生物的反應(yīng)，測(cè)定一種或多種污染物或環(huán)境因素單獨(dú)或聯(lián)合存在時(shí)，所導(dǎo)致的影響或危害。2、特點(diǎn)：長(zhǎng)期、綜合

第一節(jié)生物測(cè)試及方法

3、生物測(cè)試的結(jié)果可表明（以水環(huán)境為例）：環(huán)境狀況對(duì)水生物的適合度（最適、耐受、生存）環(huán)境因素的作用強(qiáng)度環(huán)境因素對(duì)毒物的影響毒物對(duì)受測(cè)生物的毒性水生物對(duì)污染物的敏感性廢水處理的效果污染物允許排放量有關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和排放許可的驗(yàn)證

第一節(jié)生物測(cè)試及方法第一節(jié)生物測(cè)試及方法

三、受試生物1、應(yīng)滿足的條件: 1）對(duì)毒物或因子敏感 2）分布廣泛、易得 3）重要生態(tài)學(xué)價(jià)值 4）實(shí)驗(yàn)室易養(yǎng) 5）生物學(xué)背景清楚 6）生物反應(yīng)能被測(cè)定，可標(biāo)準(zhǔn)化7）與人類有一定聯(lián)系第一節(jié)生物測(cè)試及方法2、還應(yīng)考慮到受試生物的個(gè)體大小和生活史的長(zhǎng)短，以前是否有過接觸待測(cè)試物等異常情況。四、生物測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)化影響生物測(cè)試結(jié)果的因素：1、受試生物2、實(shí)驗(yàn)條件3、不同的實(shí)驗(yàn)室第二節(jié)一般毒性實(shí)驗(yàn)

一、基本概念1、毒物（toxicant、poison、toxicsubstance)一定條件下，較小劑量即可引起不良生物反應(yīng)的外來化學(xué)物質(zhì)。2、中毒——毒效應(yīng)生物體受到毒物作用引起功能或器質(zhì)性改變后出現(xiàn)的疾病狀態(tài)稱中毒。3、無損害作用：可逆的生物學(xué)變化，不引起機(jī)體形態(tài)、生長(zhǎng)發(fā)育和壽命的改變。第二節(jié)一般毒性實(shí)驗(yàn)二、常用毒性參數(shù)

1、致死劑量（或致死濃度）：LD或LC表示一次染毒后，在一定時(shí)間內(nèi)引起受試動(dòng)物死亡的劑量或濃度。絕對(duì)致死劑量或濃度：LD100或LC100半致死劑量或濃度：LD50或LC50最小致死劑量或濃度：MLD或MLC最大耐受劑量或濃度：LD0或LC0?第二節(jié)一般毒性實(shí)驗(yàn)

2、無作用劑量（NOED）隨實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)而變化（降低）最大無作用劑量（MNEL）最小有作用劑量（MEL）3、毒作用帶：一種根據(jù)毒性和毒性作用特點(diǎn)綜合評(píng)價(jià)外來物危險(xiǎn)性的指標(biāo)。是對(duì)LD50的補(bǔ)充。 急性毒作用帶 慢性毒作用帶

第二節(jié)一般毒性實(shí)驗(yàn)4、半效應(yīng)濃度：在一定時(shí)間內(nèi)，引起50%受試生物的某種效應(yīng)變化的濃度。只有同種效應(yīng)才能比較。5、半數(shù)抑制濃度：常用于對(duì)生長(zhǎng)速率和活性的抑制。6、毒物單位與分級(jí)： mg/L,mg/kg,mg/m2

分級(jí)：按急性毒性，人為分級(jí)。與染毒方式有關(guān)。第二節(jié)一般毒性實(shí)驗(yàn)四、亞急性與慢性毒性試驗(yàn)

必要性：機(jī)理探討、敏感指標(biāo)、多指標(biāo)、綜合性指標(biāo)、特殊性指標(biāo)、敏感階段、NOEC

應(yīng)用系數(shù)（AF）：慢性毒效應(yīng)與急性毒效應(yīng)的關(guān)系?？梢酝扑懵远拘?yīng)值

五、蓄積毒性試驗(yàn)

1。試驗(yàn)方法 2。劑量蓄積與效應(yīng)蓄積第三節(jié)生物的分子和細(xì)胞水平檢測(cè)一、生物（學(xué)）標(biāo)志物（biomarker）

1、概念：化學(xué)污染物導(dǎo)致生物有機(jī)體的生物化學(xué)和生理學(xué)的改變，這些改變運(yùn)用于監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)污染物的暴露及其效應(yīng)則稱為生物標(biāo)志物。2、分類：作用：暴露生物標(biāo)志物（Exposurebiomarker）效應(yīng)生物標(biāo)志物（Effectbiomarker）復(fù)合生物標(biāo)志物效應(yīng)：行為、生理、生化第三節(jié)生物的分子和細(xì)胞水平檢測(cè)

3、特異性生物標(biāo)志物的特異性差異很大，高度特異性和非特異性生物標(biāo)志物在化學(xué)品危害的監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)中都有應(yīng)用價(jià)值。4、基本原則：指示性、敏感性、特異性5、在監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)中的應(yīng)用：預(yù)警作用6、局限性：相對(duì)復(fù)雜、生態(tài)相關(guān)性低第三節(jié)生物的分子和細(xì)胞水平檢測(cè)二、測(cè)定方法

1、DNA加合物a、免疫法b、熒光法c、32P—后標(biāo)記法2、蛋白加合物3、代謝酶活性a、乙酰膽堿酯酶（AChE）b、腺三磷酶（ATPase）

第三節(jié)生物的分子和細(xì)胞水平檢測(cè)

4、酶誘導(dǎo)（濃度+活性） a、MFO(ELISA) b、GST5、抗氧化酶系統(tǒng)a、過氧化氫酶（Ct）b、谷胱甘肽過氧化酶（GPx）作業(yè)2：查資料，上述檢測(cè)方法的實(shí)例研究，每人準(zhǔn)備10分鐘的介紹（ppt形式）。

第四節(jié)生物三致效應(yīng)檢測(cè)一、致突變效應(yīng)（一）基本概念1、基因突變（GeneMutation）只涉及染色質(zhì)的一部分改變，不能用光學(xué)顯微鏡直接觀察。 誘變(inducedmutation):外來因子作用下的突變。2、染色體畸變（ChromosomeAberration）染色體數(shù)目、結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，可以用光學(xué)顯微鏡直接觀察。

第四節(jié)生物三致效應(yīng)檢測(cè)

第四節(jié)生物三致效應(yīng)檢測(cè)二、致畸效應(yīng)

1、致畸作用（Teratogenesis）致畸物通過母體作用于胚胎而引起胎兒畸形的現(xiàn)象稱為致畸作用。2、致畸作用的毒理學(xué)特點(diǎn)a、不同發(fā)育階段敏感性不同b、不同發(fā)育階段畸形不同c、種屬差異明顯d、致畸作用帶較窄第四節(jié)生物三致效應(yīng)檢測(cè)

3、化學(xué)致畸作用機(jī)理a、突變引起胚胎發(fā)育異常b、對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)分化比較重要的酶類受到抑制c、母體正常代謝過程被破壞d、致畸物干擾細(xì)胞分裂過程第四節(jié)生物三致效應(yīng)檢測(cè)三、致癌效應(yīng)

1、癌的定義：細(xì)胞自主生長(zhǎng)，不斷分裂形成危害機(jī)體的腫塊（惡性腫瘤）。 特點(diǎn)：自主分裂、可移植、退行發(fā)育、膜異?；瘜W(xué)2、致癌機(jī)理物理：射線生物：病毒

細(xì)胞癌變學(xué)說： 體細(xì)胞突變 細(xì)胞分化失常

第四節(jié)生物三致效應(yīng)檢測(cè)

3、發(fā)展階段：a、引發(fā)階段b、促長(zhǎng)階段c、浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移階段浸潤(rùn)：癌細(xì)胞分泌毒素，侵蝕和破壞體內(nèi)各種組織和器官。轉(zhuǎn)移：癌細(xì)胞從初生腫瘤中離散，隨血液循環(huán)向全身擴(kuò)散。

第四節(jié)生物三致效應(yīng)檢測(cè)

7、“三致”作用的比較第五節(jié)微宇宙法一、微宇宙法（Microcosm）

是研究污染物在生物種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)和生物圈水平上的生物效應(yīng)的一種方法，又稱為模型生態(tài)系統(tǒng)法（ModelEcosystem）。微宇宙可分為自然微宇宙和人工微宇宙。 1。標(biāo)準(zhǔn)化水生微宇宙（含沉積物） 人工 2。燒杯水生微宇宙（只有水體） 人工

3。室外水生微宇宙（中宇宙） 人工、自然 4。柱狀土壤微宇宙