环境生物技术污染物的生物毒性效应研究方法(司).ppt

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器官系统
个体
种群
群落
生态系统
污染物在生物化学和分子水平上的影响
污染物在细胞和器官水平上的影响
污染物在个体水平上的影响
污染物在种群和群落水平上的影响
化学污染物对生物的联合作用
5.6.1污染物在生物化学和分子水平上的影响污染物进入机体后导致的生物化学变化包括：防护性生化反应和非防护性生化反应。什么是酶（enzyme）？
酶是一种特殊的蛋白质，在生物体内对代谢活动起催化作用，本身不发生变化。受酶作用的物质称为基质（底物），在酶作用下的反应称为酶促反应。

酶和污染物的相互作用
污染物进入机体后，一方面在酶的催化下，进行代谢转化，另一方面也导致体内酶活性改变，影响酶的数量和活性。
另外有些环境污染物对酶有诱导作用。目前已发现多种环境污染物能诱导生物体内一些酶的活性增加，例如：有机氯农药、多氯联苯、多环芳烃、表面活性剂、增塑剂和染料中间体等，均可对酶产生诱导作用。
污染物对酶辅助因子的影响
一些污染物能与酶的辅助因子——金属离子作用，从而使辅助因子失活，影响到酶的活性。
例如：氰化物等能与细胞色素酶中的铁离子结合，形成稳定络合物，而抑制细胞色素的酶活性，使其不能传递电子，则细胞内的氧化代谢过程中断，使机体不能利用氧，出现内窒息性缺氧。
对酶活性中心的影响
污染物还能和酶的其它活性基团结合，如汞和砷与某些酶的活性基团结合就很牢固，从而使酶失去活性。
破坏酶的结构
有些污染物能够取代酶分子中的某些成分，从而使酶失去活性。如铍的毒作用机理就是能取代某些酶分子中的镁和锰，破坏了酶的正常结构，使酶失去活性。

与酶激活剂作用
有些酶需要激活剂才能表现活性。酶激活剂往往是金属离子，凡是能与激活剂作用的污染物都能抑制酶的活性。
污染物与基质竞争同种酶而抑制酶的作用
污染物与底物有相似的结构，也能与酶形成复合物，从而竞相和酶发生作用。

酶的抑制
不可逆性抑制
非竞争性抑制
竞争性抑制混合功能氧化酶（MFO）
MFO是污染物在体内进行生物转化相I过程中的关键酶系，它们对人工化学品解毒发挥了重要作用。
MFO引起的生物转化的反应特征相同，但底物、产物的化学特性差别很大，即具有多种催化功能。
混合功能氧化酶（MFO）的作用
MFO存在于所有的脊椎动物和大部分的无脊椎动物中，其作用是代谢非极性的亲脂性有机化合物，包括内源性化合物和外源性化合物。
从解毒作用来看，许多外源性化合物进入体内，经MFO作用后发生各种变化，大多数被转化成低毒易溶的代谢产物排出体外。但有的则变成高毒甚至致癌物。
活性氧（ActivatedOxygen）
带有2~3个电子的分子氧还原产物，主要有：·OH、O2-、H2O2
活性氧的控制和消除
由体内产生的活性氧可为抗氧化防御系统控制，消除活性氧对机体的伤害作用。
某些污染物如多环芳烃、多氯联苯在生物体内进行生物转化时产生大量活性氧。在一定范围内，这些活性氧可被体内的抗氧化防御系统清除，但当体内的抗氧化防御系统不能消除这些活性氧时，它们可使DNA链断裂、脂质过氧化、酶蛋白失活等，从而引起机体氧化应激或氧毒性。
抗氧化防御系统酶
超氧化物歧化酶（SOD）
谷胱甘肽氧化酶（GPx）
过氧化氢酶（Ct）
污染物对生物大分子的影响主要表现在以下方面：
干扰正常的受体——配体的相互作用
受体（receptor）是许多组织细胞膜上的大分子成分，配体（ligand）是生物体内的一些具有生物活性的化学物。正常情况下，受体与配体结合形成受体－配体复合物，产生一定的生物学效应。
生物膜损伤
不少环境化学物通过改变膜脂流动性，影响膜的通透性和镶嵌蛋白质的活性，改变其结构和稳定性，从而产生生物效应
干扰细胞内钙稳态
正常情况下细胞内的钙浓度较低（10－7～10－8mol/L），细胞外浓度较高（103mol/L）。各种细胞毒物，如硝基酚、过氧化物、汞、铅等重金属离子均能干扰细胞内钙稳态，引起细胞损伤和死亡。
干扰细胞能量的合成
一些环境污染物可干扰糖类的氧化，使细胞不能合成能被生物利用的ATP，ATP使细胞生命活动得不到充足的能量供给
脂质过氧化(lipidperoxidation)与自由基
脂质过氧化是细胞损伤的一种特殊方式,是由于产生了自由基而引起的,正常情况下,生物体内氧化、还原和酶促反应过程中，均可产生少量自由基，一般可被体内存在的抗氧化物质（如维生素C、维生素E）所对抗，对生物危害不大。当大量污染物（自由基）进入机体，造成机体抗氧化作用失衡，即可发生脂质过氧化，对生物体造成危害。
与生物大分子共价结合
共价结合可改变生物大分子的结构和功能，引起一系列生物学改变，特别是与酶蛋白、脂肪、核酸等重要生物大分子共价结合，能改变其化学结构，影响其生理功能，甚至导致变性和细胞死亡。污染物对蛋白质的影响主要表现