多環(huán)芳烴環(huán)境行為及生態(tài)毒理效應課件

多環(huán)芳烴環(huán)境行為及生態(tài)毒理效應生態(tài)毒理效應2物理化學特性1生物標記物3微生物降解機制4目錄PolycyclicAromaticHydrocarbonsPolycyclicAromaticHydrocarbons多環(huán)芳烴:一類具有兩個及兩個以上苯環(huán)結構以線狀、角狀或簇狀方式排列的碳氫化合物化學結構稠環(huán)型多環(huán)芳烴:相鄰苯環(huán)至少有兩個共用的碳原子萘、蒽、菲、芘等非稠環(huán)型多環(huán)芳烴:相鄰苯環(huán)之間以一個碳原子方式相連聯(lián)苯、三聯(lián)苯等PolycyclicAromaticHydrocarbons化學性質大多數(shù)多環(huán)芳烴能夠形成遍布整個分子的共軛體系,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性質極其穩(wěn)定,不易降解,為典型的持久性有機污染物,具有致癌、致畸、致突變的效應。多環(huán)芳烴發(fā)生反應時,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形成衍生物并代謝為最終致癌物的活潑形式。PolycyclicAromaticHydrocarbons物理性質多環(huán)芳烴大都是無色或淡黃色的結晶,個別顏色較深,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,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)。物理化學特性1生態(tài)毒理效應2生物標記物3微生物降解機制4目錄PolycyclicAromaticHydrocarbonsPolycyclicAromaticHydrocarbons-ecotoxicologicaleffects致癌效應及其機理多環(huán)芳烴是一類致癌性極強的污染物,常以苯并α芘為其致癌性代表。多環(huán)芳烴對人體和動物的中樞神經、血液作用很強,尤其是帶烷基側鏈的PAHs對粘膜的刺激性及麻醉性極強。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,易經呼吸道而進入人體,而對人體產生各種危害。肺是多環(huán)芳烴的主要作用靶器官。在世界范圍內,肺癌仍然是導致死亡的主要原因之一。多環(huán)芳烴也可以誘導其他多種癌癥,長期接觸PAHs,可誘導皮膚癌、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,進入人體后需經生物體的Ⅰ相進代謝活化,由混合功能氧化酶催化為毒性更高的代謝中間產物或氧自由基才能表現(xiàn)出相應的致癌活性。PolycyclicAromaticHydrocarbons-ecotoxicologicaleffects致癌效應及其機理Bap進入人體后,一部分以原型隨糞便排出體外,一部分經肝、肺細胞線粒體中的混合功能氧化酶激活而部分轉化為羥基化合物或醌類者,是一種解毒反應；轉化為環(huán)氧化物者特別是轉化成7,8-環(huán)氧化物,則是一種活化反應。PolycyclicAromaticHydrocarbons-ecotoxicologicaleffects致癌效應及其機理所產生的兩個空間異構體1和2,是苯并α芘致毒的關鍵所在,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,使水分子易進攻10位碳原子,進而使其壽命進一步減短,與染色體DNA相互作用的機會減少,因而異構體2比1更具有致癌性。PolycyclicAromaticHydrocarbons-ecotoxicologicaleffects致癌效應及其機理致癌機理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。 代謝產物存在灣區(qū)環(huán)氧化物,易形成穩(wěn)定的芐基碳鎓離子結構,即碳正離子親電試劑進而進攻DNA分子等親核試劑。致癌性能的必要和充分的結構是存在著兩個活性區(qū)域,兩個親電碳原子的最優(yōu)致癌距離與DNA雙螺旋股間負性中心的距離相接近。PolycyclicAromaticHydrocarbons-ecotoxicologicaleffects致癌效應及其機理灣區(qū)理論: Ⅰ相代謝產物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,并以與飽和苯環(huán)相對的另一苯環(huán)為另一側,就構成了一個形如海灣的區(qū)域,此灣區(qū)有助于10碳形成碳正離子,進而進攻DNA大分子。PolycyclicAromaticHydrocarbons-ecotoxicologicaleffects多環(huán)芳烴的光致毒效應光致毒路徑PolycyclicAromaticHydrocarbons-ecotoxicologicaleffects多環(huán)芳烴的光致毒效應自由基消除路徑物理化學特性1生物標記物3生態(tài)毒理效應2微生物降解機制4目錄PolycyclicAromaticHydrocarbonsPolycyclicAromaticHydrocarbons-biomarker一、通過DNA的損傷來標志PAHs影響情況共價結合:DNA損傷PAHs中間活性代謝產物與DNA共價結合形成PAHs-DNA復合物。氧化損傷:PAHs代謝產物的氧自由基攻擊DNA生物大分子,造成DNA的氧化。隨著分子生物學技術的不斷發(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志物,與環(huán)境暴露多環(huán)芳烴化合物有著密切相關。PolycyclicAromaticHydrocarbons-biomarker二、通過細胞色素P450酶系變化來標志PAHs影響情況細胞色素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)芳烴對細胞色素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,呈誘導性表達。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如多環(huán)芳烴氧化成活性產物,導致組織細胞發(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,會激活胎盤細胞中的芳烴受體結合,可使CYP1A1的表達水平大大提高P450是生物體內一類重要的酶系,在指示外來物質對生物體的影響評價上具有重要的地位,具有很大的潛能。但是其作為生物標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,使得結果的可靠性降低；同時由于實驗條件的差異、實驗方法的不同,P450酶系的純度等會對試驗結果產生一定干擾,從而使得試驗結果間的可比性差。PolycyclicAromaticHydrocarbons-biomarker三、通過檢測尿液中1-羥基芘變化來標志PAHs影響情況1-羥基芘是芘在生物體內的代謝產物,因芘是PAHs的一個主要成分,其進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-效應關系,與空氣中芘和苯并(a)芘呈良好的正相關,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系。物理化學特性1微生物降解機制4生物標記物3微生物降解機制4目錄PolycyclicAromaticHydrocarbonsPolycyclicAromaticHydrocarbons-biodegradation

mechanism微生物具有較強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)芳烴與其它有機質進行共代謝這兩種方式。對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。微生物降解機制PAHs降解過程實際上是一系列酶促反應過程,微生物降解PAHs依賴于酶的活性。真菌產生單加氧酶,細菌產生雙加氧酶。在目前大部分研究的苯環(huán)降解途徑是芳香環(huán)通過羥基化后經過環(huán)的開裂再進一步代謝。在這一降解途徑中存在兩個重要的酶,一個是細菌所產生的雙加氧酶,催化氧對苯環(huán)的進攻,另一個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質粒:Nah1:位于質粒上游，編碼降解奈至水楊酸所需酶:ABCDEFNah2:位于質粒下游，編碼降解水楊至酸丙酮酸、乙醛和二氧化碳酶:GHIJKLMnahR:位于質粒上下游之間，編碼的蛋白用于調控nah1與nah2的表達謝謝大家！后面內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營：網絡軟件設計、圖文設