多環(huán)芳烴環(huán)境行為及生態(tài)毒理效應(yīng)課件

多環(huán)芳烴環(huán)境行為及生態(tài)毒理效應(yīng)生態(tài)毒理效應(yīng)2物理化學(xué)特性1生物標(biāo)記物3微生物降解機(jī)制4目錄PolycyclicAromaticHydrocarbonsPolycyclicAromaticHydrocarbons多環(huán)芳烴:一類具有兩個(gè)及兩個(gè)以上苯環(huán)結(jié)構(gòu)以線狀、角狀或簇狀方式排列的碳?xì)浠衔锘瘜W(xué)結(jié)構(gòu)稠環(huán)型多環(huán)芳烴:相鄰苯環(huán)至少有兩個(gè)共用的碳原子萘、蒽、菲、芘等非稠環(huán)型多環(huán)芳烴:相鄰苯環(huán)之間以一個(gè)碳原子方式相連聯(lián)苯、三聯(lián)苯等PolycyclicAromaticHydrocarbons化學(xué)性質(zhì)大多數(shù)多環(huán)芳烴能夠形成遍布整個(gè)分子的共軛體系,以降低體系能量,因而大多數(shù)多環(huán)芳烴的溶液具有熒光性,大多數(shù)多環(huán)芳烴在自然界物理化學(xué)性質(zhì)極其穩(wěn)定,不易降解,為典型的持久性有機(jī)污染物,具有致癌、致畸、致突變的效應(yīng)。多環(huán)芳烴發(fā)生反應(yīng)時(shí),與苯環(huán)相似,趨向保留它們的共扼環(huán)狀系,一般多通過親電取代反應(yīng)形成衍生物并代謝為最終致癌物的活潑形式。PolycyclicAromaticHydrocarbons物理性質(zhì)多環(huán)芳烴大都是無色或淡黃色的結(jié)晶,個(gè)別顏色較深,易溶于苯類芳香溶劑中；迄今已發(fā)現(xiàn)的PAHs約200多種,大多數(shù)蒸汽壓低,疏水性強(qiáng),辛醇-水分配系數(shù)高。大氣中多環(huán)芳烴主要以氣、固兩種形式存在，分子量小的2-3環(huán)PAHs主要以氣態(tài)形式存在，4環(huán)PAHs在氣態(tài)、顆粒態(tài)中的分配基本相同，5-7環(huán)的大分子量PAHs則絕大部分以顆粒態(tài)形式存在。水體中的多環(huán)芳烴可呈三種狀態(tài):吸附在懸浮性固體上、溶解于水、呈乳化狀態(tài)。物理化學(xué)特性1生態(tài)毒理效應(yīng)2生物標(biāo)記物3微生物降解機(jī)制4目錄PolycyclicAromaticHydrocarbonsPolycyclicAromaticHydrocarbons-ecotoxicologicaleffects致癌效應(yīng)及其機(jī)理多環(huán)芳烴是一類致癌性極強(qiáng)的污染物,常以苯并α芘為其致癌性代表。多環(huán)芳烴對(duì)人體和動(dòng)物的中樞神經(jīng)、血液作用很強(qiáng),尤其是帶烷基側(cè)鏈的PAHs對(duì)粘膜的刺激性及麻醉性極強(qiáng)。大氣中的多環(huán)芳烴主要是以氣體和附著于顆粒物表面的形式存在,易經(jīng)呼吸道而進(jìn)入人體,而對(duì)人體產(chǎn)生各種危害。肺是多環(huán)芳烴的主要作用靶器官。在世界范圍內(nèi),肺癌仍然是導(dǎo)致死亡的主要原因之一。多環(huán)芳烴也可以誘導(dǎo)其他多種癌癥,長期接觸PAHs,可誘導(dǎo)皮膚癌、白血病、膀胱癌等。長期食用煙熏食品,可誘發(fā)胃和食道癌變,長期處于煙彌漫的環(huán)境,可誘發(fā)鼻咽癌。

但多環(huán)芳烴屬于間接性的致癌物質(zhì),進(jìn)入人體后需經(jīng)生物體的Ⅰ相進(jìn)代謝活化,由混合功能氧化酶催化為毒性更高的代謝中間產(chǎn)物或氧自由基才能表現(xiàn)出相應(yīng)的致癌活性。PolycyclicAromaticHydrocarbons-ecotoxicologicaleffects致癌效應(yīng)及其機(jī)理Bap進(jìn)入人體后,一部分以原型隨糞便排出體外,一部分經(jīng)肝、肺細(xì)胞線粒體中的混合功能氧化酶激活而部分轉(zhuǎn)化為羥基化合物或醌類者,是一種解毒反應(yīng)；轉(zhuǎn)化為環(huán)氧化物者特別是轉(zhuǎn)化成7,8-環(huán)氧化物,則是一種活化反應(yīng)。PolycyclicAromaticHydrocarbons-ecotoxicologicaleffects致癌效應(yīng)及其機(jī)理所產(chǎn)生的兩個(gè)空間異構(gòu)體1和2,是苯并α芘致毒的關(guān)鍵所在,其中1中的7位上的羥基容易和環(huán)氧上的氧原子形成氫鍵,使水分子易進(jìn)攻10位碳原子,進(jìn)而使其壽命進(jìn)一步減短,與染色體DNA相互作用的機(jī)會(huì)減少,因而異構(gòu)體2比1更具有致癌性。PolycyclicAromaticHydrocarbons-ecotoxicologicaleffects致癌效應(yīng)及其機(jī)理致癌機(jī)理K區(qū)理論: 灣區(qū)理論:雙區(qū)理論: PAHs致癌活性中存在K區(qū)和L區(qū),K區(qū)越活潑,L區(qū)越不活潑,則致癌性越強(qiáng)。 代謝產(chǎn)物存在灣區(qū)環(huán)氧化物,易形成穩(wěn)定的芐基碳鎓離子結(jié)構(gòu),即碳正離子親電試劑進(jìn)而進(jìn)攻DNA分子等親核試劑。致癌性能的必要和充分的結(jié)構(gòu)是存在著兩個(gè)活性區(qū)域,兩個(gè)親電碳原子的最優(yōu)致癌距離與DNA雙螺旋股間負(fù)性中心的距離相接近。PolycyclicAromaticHydrocarbons-ecotoxicologicaleffects致癌效應(yīng)及其機(jī)理灣區(qū)理論: Ⅰ相代謝產(chǎn)物7,8-二羥基-9,10環(huán)氧苯并(a)芘中,以其飽和的苯環(huán)為一側(cè),并以與飽和苯環(huán)相對(duì)的另一苯環(huán)為另一側(cè),就構(gòu)成了一個(gè)形如海灣的區(qū)域,此灣區(qū)有助于10碳形成碳正離子,進(jìn)而進(jìn)攻DNA大分子。PolycyclicAromaticHydrocarbons-ecotoxicologicaleffects多環(huán)芳烴的光致毒效應(yīng)光致毒路徑PolycyclicAromaticHydrocarbons-ecotoxicologicaleffects多環(huán)芳烴的光致毒效應(yīng)自由基消除路徑物理化學(xué)特性1生物標(biāo)記物3生態(tài)毒理效應(yīng)2微生物降解機(jī)制4目錄PolycyclicAromaticHydrocarbonsPolycyclicAromaticHydrocarbons-biomarker一、通過DNA的損傷來標(biāo)志PAHs影響情況共價(jià)結(jié)合:DNA損傷PAHs中間活性代謝產(chǎn)物與DNA共價(jià)結(jié)合形成PAHs-DNA復(fù)合物。氧化損傷:PAHs代謝產(chǎn)物的氧自由基攻擊DNA生物大分子,造成DNA的氧化。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,更為可靠靈敏的方法被用于檢測PAH-DNA加合物。PAHs-DNA加合物是一種有效的生物標(biāo)志物,與環(huán)境暴露多環(huán)芳烴化合物有著密切相關(guān)。PolycyclicAromaticHydrocarbons-biomarker二、通過細(xì)胞色素P450酶系變化來標(biāo)志PAHs影響情況細(xì)胞色素P450酶系是生物體代謝外來異物的主要加氧酶。大部分多環(huán)芳烴對(duì)細(xì)胞色素P4501A2和1B1有抑制作用,而P4501A1.1A2和1B1是代謝多環(huán)芳烴的主要作用酶。CYP1A1是CYP450超家族的一員,它主要存在于胎盤中,呈誘導(dǎo)性表達(dá)。胎盤中的CYPIA1能將具有潛在毒性、致癌性、致突變性的外源性物質(zhì)如多環(huán)芳烴氧化成活性產(chǎn)物,導(dǎo)致組織細(xì)胞發(fā)生突變、癌變。在正常情況下,CYPIAl在胎盤中的含量和活性極低,但在暴露于多環(huán)芳烴類似物的環(huán)境下,會(huì)激活胎盤細(xì)胞中的芳烴受體結(jié)合,可使CYP1A1的表達(dá)水平大大提高P450是生物體內(nèi)一類重要的酶系,在指示外來物質(zhì)對(duì)生物體的影響評(píng)價(jià)上具有重要的地位,具有很大的潛能。但是其作為生物標(biāo)記物也存在很大的缺陷。P450很容易受到其他環(huán)境因素的干擾,使得結(jié)果的可靠性降低；同時(shí)由于實(shí)驗(yàn)條件的差異、實(shí)驗(yàn)方法的不同,P450酶系的純度等會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生一定干擾,從而使得試驗(yàn)結(jié)果間的可比性差。PolycyclicAromaticHydrocarbons-biomarker三、通過檢測尿液中1-羥基芘變化來標(biāo)志PAHs影響情況1-羥基芘是芘在生物體內(nèi)的代謝產(chǎn)物,因芘是PAHs的一個(gè)主要成分,其進(jìn)入生物體的途徑和其他PAHs相同,檢測生物體尿液中1-羥基芘的濃度可以特異性的反應(yīng)生物接觸PAHs的情況。尿中1-羥基芘與人體接觸PAHs劑量有明顯的劑量-效應(yīng)關(guān)系,與空氣中芘和苯并(a)芘呈良好的正相關(guān),因此可利用其作為多環(huán)芳烴的生物監(jiān)測指。Jongeneelen于1985提出用1-羥基芘作為人體暴露PAHs環(huán)境下的生物標(biāo)志物,近年來這方面的研究更多。段小麗等采集并分析了100名不吸煙成人24h呼吸的空氣樣品和尿液樣品,建立了人尿中1-羥基芘(1-OH-Py)濃度與苯并(a)芘(BaP)、芘(Py)等14種多環(huán)芳烴(PAHs)呼吸暴露濃度的定量關(guān)系。物理化學(xué)特性1微生物降解機(jī)制4生物標(biāo)記物3微生物降解機(jī)制4目錄PolycyclicAromaticHydrocarbonsPolycyclicAromaticHydrocarbons-biodegradation

mechanism微生物具有較強(qiáng)的分解代謝能力以及品種多樣化和較高的代謝速率,許多細(xì)菌、真菌、藻類具有降解多環(huán)芳烴的能力。微生物降解多環(huán)芳烴一般采用以多環(huán)芳烴為唯一的碳源、能源和將多環(huán)芳烴與其它有機(jī)質(zhì)進(jìn)行共代謝這兩種方式。對(duì)于土壤中低分子量的3環(huán)以下的多環(huán)芳烴類化合物,微生物一般采用第1種代謝方式；對(duì)于土壤中4環(huán)或多環(huán)的多環(huán)芳烴一般采用共代謝的方式。微生物降解機(jī)制PAHs降解過程實(shí)際上是一系列酶促反應(yīng)過程,微生物降解PAHs依賴于酶的活性。真菌產(chǎn)生單加氧酶,細(xì)菌產(chǎn)生雙加氧酶。在目前大部分研究的苯環(huán)降解途徑是芳香環(huán)通過羥基化后經(jīng)過環(huán)的開裂再進(jìn)一步代謝。在這一降解途徑中存在兩個(gè)重要的酶,一個(gè)是細(xì)菌所產(chǎn)生的雙加氧酶,催化氧對(duì)苯環(huán)的進(jìn)攻,另一個(gè)是鄰苯二酚雙加氧酶,催化苯環(huán)的徹底裂解,生成三羧酸循環(huán)中間物。PolycyclicAromaticHydrocarbons-biodegradation

mechanism奈的降解惡臭假單胞菌PseudomonasputidaG783kb的NAH7質(zhì)粒:Nah1:位于質(zhì)粒上游，編碼降解奈至水楊酸所需酶:ABCDEFNah2:位于質(zhì)粒下游，編碼降解水楊至酸丙酮酸、乙醛和二氧化碳酶:GHIJKLMnahR:位于質(zhì)粒上下游之間，編碼的蛋白用于調(diào)控nah1與nah2的表達(dá)謝謝大家！后面內(nèi)容直接刪除就行資料可以編輯修改使用資料可以編輯修改使用主要經(jīng)營：網(wǎng)絡(luò)軟件設(shè)計(jì)、圖文設(shè)