第二章污染物生物效应.ppt

第二章 污染物的生物效应 第一节 污染物对生物系统的效应 第二节 污染物对人体的毒害作用 第三节 生物对环境污染的抗性及适应性 要求： 掌握污染物对生物机体酶、生物大分子、细胞、组织器官、个体（自学）、种群、生物群落的影响，及对生物的联合作用。 掌握典型污染物对人体的毒理学效应。 掌握植物、动物、微生物对环境污染的抗性及适应性 污染物导致： 1、防护性生化反应：保护生物体抵抗污 染物伤害； 2、非防护性生化反应：不起保护作用。 防护性生化反应 机理：降低细胞中游离污染物浓度，防止或限制细胞组成部分发生有害反应。 例如：有机污染物诱导混合功能氧化酶系统生成（增加水溶性代谢物和结合物生成速率，被排泄到体外）——代谢解毒。 非防护性生化效应：产生对生物体有害的影响。 例如：有机磷农药对乙酰胆碱酯酶的抑制。 　　　一、污染物在分子水平上的影响 （一）对生物机体酶的影响 影响酶的数量和酶的活性。 酶活性改变:酶活性激活和抑制 1、酶活性的诱导（激活） 20世纪30年代，氨基偶氮染料N－脱甲基化发现 诱导：增加酶合成速度，或降低酶蛋白分解。 诱导剂：有机氯杀虫剂、多氯联苯、多环芳烃、表面活性剂、增塑剂和染料中间体等。 如混合功能氧化酶系（MFO）、谷光甘肽转移酶（GST）和尿二磷酸葡萄糖苷转移酶（UDPGT）等；抗氧化防御系统的酶系（如过氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶等），以及动物血清中的酶类。 例如：①混合功能氧化酶MFO 性质：电子传递系统，细胞色素P450、NADPH细胞色素P450还原酶、磷脂。脊椎和大多无脊椎动物大多组织的细胞内质网上。 作用：代谢非极性亲脂性有机化合物（内源、外源）。 参与胆固醇、胆汁酸、类固醇、激素、维生素D合成和代谢。 污染物诱导剂: ①药物诱导剂苯巴比妥型：药物、杀虫剂 ②致癌物诱导剂3-甲基胆蒽型：苯并[a]芘 ③甾族诱导剂如螺王内酯 7-乙氧基香豆素O-脱乙基酶（EROD）、芳烃羟化酶（AHH）作为分子水平上敏感性生物指标 20世纪70年代中期，诱导鱼体内混合功能氧化酶活性监测海洋石油污染。 在野外现实环境中未广泛开展。 ②抗氧化防御系统酶 目标物： 　　体内代谢产生活性氧：·OH、O2－和 H2O2。 　　防御过氧化损害系统组成：谷脱甘肽（ GSH）、维生素C（水溶性）；维生素E，β一胡萝卜素（脂溶性） 酶：如谷光甘肽过氧化酶（GPX －H2O2 ），超氧化物歧化酶（SOD－O2－ ），过氧化氢酶（Ct）等。 醌类、多环芳烃、多氯联苯和金属螫合剂等生物转化产生氧化还原循环－－活性氧（DNA链断裂、脂质过氧化、酶蛋白失活） A、超氧化物歧化酶SOD: O2 － 　 H2O2 SOD诱导剂：大气Ｏ３、Ｈ２Ｏ２、PAＨＳ B、谷光甘肽过氧化酶GPX： H2O2 H2O 脂质氧化：ROOH ROH GPX诱导剂：植物暴露O3、SO2、NO2；鲤科鱼暴露于百草枯 C、过氧化氢酶Ct: H2O2 H2O Ct诱导剂：百草枯、纸浆废水、多环芳烃 2、酶的抑制作用 不可逆性抑制：污染物与酶蛋白的活性中心功能基因不可逆结合引起的。 例：有机磷农药对乙酰胆碱酯酶的抑制作用形成磷酰化胆碱酯酶；重金属与酶活性中心上的半光氨酸残基的巯基结合。 非竞争性抑制：可逆性抑制，污染物与酶分子的结合位置不是底物的结合位置，因此增加底物浓度，不能使抑制作用逆转。 与酶分子中半光氨酸残基的巯基可逆性结合。CO、氰化物、H2S和叠氮化合物，能与细胞色素氧化酶的铁结合，阻断电子传递链，不能利用氧，造成内窒息。 竞争性抑制：当底物浓度增加时，抑制作用减弱。 氨基喋呤、氨甲喋呤、5－氟尿嘧啶、6－巯基嘌呤抑制合成氨基酸、嘌呤和嘧啶衍生物－抑制细胞增殖。 污染物对酶的抑制作用 ①腺三磷酶（ATPase）－评价污染压力指标 在细胞供能活动、离子平衡等过程中起重要作用 。 DDT对Na＋/K＋ATPase，Mg－ATPase有抑制。 有机氯农药、增塑剂、多氯联苯、金属、炼油废水 ②乙酸胆碱酯酶（AchE） 在神经系统的信息传导中起重要的作用。 对硫磷、氨基甲酸酯农药对AchE抑制。 ③δ一氨基乙酰丙酸脱氢酶（ALAD） 细胞质中，其生理作用在合成血红蛋白中起重要作用（－－Pb） ④蛋白磷酸酶（PP） 对任何一种蛋白质进行脱磷酸化作用（与蛋白磷酸化－促肿瘤）（－－蓝藻次生代谢产物－微囊藻毒素最强