食品毒理學(xué)-第二章外源化學(xué)物在體內(nèi)生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化

1、食品毒理學(xué)食品毒理學(xué) 2014-09-17 授課內(nèi)容 緒論緒論 第一章第一章 毒理學(xué)基本概念毒理學(xué)基本概念 第二章第二章 外源化學(xué)物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化外源化學(xué)物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)和生物轉(zhuǎn)化 第三章第三章 食品毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)食品毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 第四章第四章 影響毒性作用的因素影響毒性作用的因素 第五章第五章 化學(xué)毒物的一般毒性作用化學(xué)毒物的一般毒性作用 第六章第六章 化學(xué)毒物的生殖毒性與致畸作用化學(xué)毒物的生殖毒性與致畸作用 第七章第七章 化學(xué)毒物的致突變作用化學(xué)毒物的致突變作用 第八章第八章 化學(xué)毒物的致癌作用化學(xué)毒物的致癌作用 第九章第九章 食品中常見毒性物質(zhì)的分析食品中常見毒性物質(zhì)的分

2、析 第二章第二章 外源化學(xué)物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)外源化學(xué)物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn) 和生物轉(zhuǎn)化（和生物轉(zhuǎn)化（1） 第一節(jié) 生物轉(zhuǎn)運(yùn) 一、生物膜與生物轉(zhuǎn)運(yùn) 二、吸收 三、分布 四、排泄 第二節(jié) 生物轉(zhuǎn)化 一、生物轉(zhuǎn)化的意義 二、生物轉(zhuǎn)化類型 三、影響生物轉(zhuǎn)化因素 吸收吸收(Absorption) 分布分布(Distribution) 代謝代謝(Metabolism) 排泄排泄(Excretion) 生物轉(zhuǎn)運(yùn)生物轉(zhuǎn)運(yùn)- 吸收、分布與排泄吸收、分布與排泄 生物轉(zhuǎn)化生物轉(zhuǎn)化- 代謝變化代謝變化 第一節(jié) 生物轉(zhuǎn)運(yùn) 生物轉(zhuǎn)運(yùn)（生物轉(zhuǎn)運(yùn)（biotransport） 是指外源化學(xué)物主要依據(jù)物理學(xué)是指外源化學(xué)物主要依據(jù)物理

3、學(xué) 規(guī)律，規(guī)律，本身不發(fā)生化學(xué)結(jié)構(gòu)改變本身不發(fā)生化學(xué)結(jié)構(gòu)改變，從接，從接 觸部位吸收，轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入血液、再轉(zhuǎn)運(yùn)至觸部位吸收，轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入血液、再轉(zhuǎn)運(yùn)至 組織與臟器、最終轉(zhuǎn)運(yùn)到排泄器官離開組織與臟器、最終轉(zhuǎn)運(yùn)到排泄器官離開 機(jī)體的過程。機(jī)體的過程。 一、生物膜與生物轉(zhuǎn)運(yùn) 是細(xì)胞膜和細(xì)胞器膜的總稱。（厚度是細(xì)胞膜和細(xì)胞器膜的總稱。（厚度7-10nm） 蛋白質(zhì)分子蛋白質(zhì)分子 磷脂雙分子層磷脂雙分子層 糖類糖類 生物轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)理生物膜結(jié)構(gòu) 親水頭部親水頭部 疏水尾部疏水尾部 磷脂是一種由磷脂是一種由甘油甘油、脂肪酸脂肪酸和和磷酸磷酸所組成的所組成的 分子，分子，“頭頭”部是親水的，部是親水的，“尾尾”部是疏水部是

4、疏水 的。的。 磷脂分子的結(jié)構(gòu)模型 （二）生物（二）生物轉(zhuǎn)運(yùn)方式轉(zhuǎn)運(yùn)方式 1.簡(jiǎn)單擴(kuò)散簡(jiǎn)單擴(kuò)散 2.膜孔濾過膜孔濾過 3.易化擴(kuò)散易化擴(kuò)散 5.胞吞作用胞吞作用 6.胞吐作用胞吐作用 濃度高濃度高 低低 濃度低濃度低 高高 1. 1.簡(jiǎn)單擴(kuò)散簡(jiǎn)單擴(kuò)散 化學(xué)物由生物膜濃度較高的一側(cè)向濃度較低化學(xué)物由生物膜濃度較高的一側(cè)向濃度較低 的一側(cè)擴(kuò)散，當(dāng)兩側(cè)濃度達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，擴(kuò)散的一側(cè)擴(kuò)散，當(dāng)兩側(cè)濃度達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，擴(kuò)散 即終止。即終止。 n濃度梯度 生物膜兩側(cè)濃度差叫生物膜兩側(cè)濃度差叫 濃度梯度或濃度差濃度梯度或濃度差 A.被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) 順濃度梯度，不需要消耗能量順濃度梯度，不需要消耗能量 毒物與生物膜不

5、發(fā)生化學(xué)反應(yīng)毒物與生物膜不發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 生物膜不具有主動(dòng)性，是一個(gè)簡(jiǎn)單的物理學(xué)過生物膜不具有主動(dòng)性，是一個(gè)簡(jiǎn)單的物理學(xué)過 程程 （1）簡(jiǎn)單擴(kuò)散的特點(diǎn)）簡(jiǎn)單擴(kuò)散的特點(diǎn) n在一般情況下，大部分外源化學(xué)物是通過簡(jiǎn)在一般情況下，大部分外源化學(xué)物是通過簡(jiǎn) 單擴(kuò)散進(jìn)行生物轉(zhuǎn)運(yùn)單擴(kuò)散進(jìn)行生物轉(zhuǎn)運(yùn) （2）毒理學(xué)意義）毒理學(xué)意義 O2、N2、CO2 、乙醇、尿素 濃度梯度差濃度梯度差 外源化學(xué)物在脂質(zhì)中的溶解度外源化學(xué)物在脂質(zhì)中的溶解度 脂水分配系數(shù)脂水分配系數(shù)=脂相中溶解度脂相中溶解度/水相中溶解度水相中溶解度 電離或離解狀態(tài)和體液中的電離或離解狀態(tài)和體液中的pH 生物膜兩側(cè)體液的蛋白質(zhì)濃度和與蛋白質(zhì)結(jié)合生物

6、膜兩側(cè)體液的蛋白質(zhì)濃度和與蛋白質(zhì)結(jié)合 的親合力的親合力 （3）影響簡(jiǎn)單擴(kuò)散的因素）影響簡(jiǎn)單擴(kuò)散的因素 外源化學(xué)物透過生物膜上親水性外源化學(xué)物透過生物膜上親水性 孔道的過程依靠生物膜兩側(cè)的滲孔道的過程依靠生物膜兩側(cè)的滲 透壓梯度和液體靜壓的作用透壓梯度和液體靜壓的作用 2. 2.膜孔膜孔濾過濾過 化學(xué)物分子量的大小化學(xué)物分子量的大小: 4nm孔道：孔道：200 的分子不通過的分子不通過 70nm孔道：孔道：60000分子不通過分子不通過 （1）影響因素）影響因素 n水及一些溶于水而不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，可通水及一些溶于水而不溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，可通 過濾過完成生物轉(zhuǎn)運(yùn)過程。過濾過完成生物轉(zhuǎn)運(yùn)過程。 （2

7、）毒理學(xué)意義）毒理學(xué)意義 外源化學(xué)物先同體內(nèi)某些物質(zhì)（外源化學(xué)物先同體內(nèi)某些物質(zhì)（載載 體體）呈）呈物理性物理性結(jié)合后，再透過生物結(jié)合后，再透過生物 膜的過程。膜的過程。 特殊轉(zhuǎn)運(yùn) 不易溶于脂質(zhì)的化學(xué)物，利用不易溶于脂質(zhì)的化學(xué)物，利用載體載體由由高濃度高濃度向向 低濃度低濃度處移動(dòng)的過程。處移動(dòng)的過程。 3 3. .易化擴(kuò)散易化擴(kuò)散 n不能逆濃度遞度由低濃度處向不能逆濃度遞度由低濃度處向 高濃度處移動(dòng)，所以不消耗代高濃度處移動(dòng)，所以不消耗代 謝能量；謝能量； n由于利用載體，生物膜具有一由于利用載體，生物膜具有一 定主動(dòng)性或選擇性，但又不能定主動(dòng)性或選擇性，但又不能 逆濃度梯度，故又屬于擴(kuò)散性

8、逆濃度梯度，故又屬于擴(kuò)散性 質(zhì)，也可稱為質(zhì)，也可稱為促進(jìn)擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散 。 水溶性分子水溶性分子 B. （4.）主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)）主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) 化學(xué)物質(zhì)伴隨能量消耗，從細(xì)胞膜的化學(xué)物質(zhì)伴隨能量消耗，從細(xì)胞膜的低低濃濃 度側(cè)向度側(cè)向高高濃度側(cè)擴(kuò)散過程。濃度側(cè)擴(kuò)散過程。 特點(diǎn)特點(diǎn)： 1.載體載體 2.能量代謝能量代謝 3.飽和性飽和性 4.選擇性選擇性 5.競(jìng)爭(zhēng)性競(jìng)爭(zhēng)性脂溶性低的化學(xué)物脂溶性低的化學(xué)物 轉(zhuǎn)運(yùn)過程需要載體參加；轉(zhuǎn)運(yùn)過程需要載體參加； 可逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)，消耗一定的代謝能量；可逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)，消耗一定的代謝能量； 載體有一定的容量，當(dāng)化合物濃度達(dá)到一定程載體有一定的容量，當(dāng)化合物濃度達(dá)到一定程 度時(shí)，

9、載體可以飽和，轉(zhuǎn)運(yùn)即達(dá)到極限；度時(shí)，載體可以飽和，轉(zhuǎn)運(yùn)即達(dá)到極限； 主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)有一定的選擇性；主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)有一定的選擇性； 競(jìng)爭(zhēng)抑制競(jìng)爭(zhēng)抑制：如果兩種化合物基本結(jié)構(gòu)相似，又：如果兩種化合物基本結(jié)構(gòu)相似，又 需要同一轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)時(shí)就發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)抑制。需要同一轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)時(shí)就發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)抑制。 主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的特點(diǎn) 5.胞吞作用胞吞作用 液體或固體外源化學(xué)物被伸出的生物膜液體或固體外源化學(xué)物被伸出的生物膜 包圍，然后將被包圍的液滴或較大顆粒并包圍，然后將被包圍的液滴或較大顆粒并入細(xì)入細(xì) 胞內(nèi)胞內(nèi)，達(dá)到轉(zhuǎn)運(yùn)的目的，前者稱為，達(dá)到轉(zhuǎn)運(yùn)的目的，前者稱為胞飲胞飲，后者，后者 稱為稱為吞噬吞噬，總稱為胞吞作用。，總稱為胞吞作用。 C.

10、膜動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) 6.胞吐作用胞吐作用 胞質(zhì)內(nèi)大分子顆粒物由細(xì)胞內(nèi)胞質(zhì)內(nèi)大分子顆粒物由細(xì)胞內(nèi)運(yùn)出細(xì)胞運(yùn)出細(xì)胞 的過程，稱胞吐作用。的過程，稱胞吐作用。 吞噬作用吞噬作用胞飲作用胞飲作用 液體或極小的顆粒物 質(zhì) 較大的固體顆粒物質(zhì) 吸收（吸收（Absorption） 是指外源化學(xué)物從接觸部位通過生物膜屏障進(jìn)是指外源化學(xué)物從接觸部位通過生物膜屏障進(jìn) 入入機(jī)體及血液循環(huán)機(jī)體及血液循環(huán)的過程。的過程。 主要途徑主要途徑 n消化道消化道 n呼吸道呼吸道 n皮皮 膚膚 二、吸收 消化道是外源化學(xué)物的消化道是外源化學(xué)物的主要吸收途徑。主要吸收途徑。 外源化學(xué)物在消化道的吸收可在任何部位進(jìn)外源化學(xué)物在消化道的吸收可在

11、任何部位進(jìn) 行，但主要在行，但主要在小腸小腸。 吸收方式：主要是通過吸收方式：主要是通過簡(jiǎn)單擴(kuò)散簡(jiǎn)單擴(kuò)散，還可以通，還可以通 過過濾過濾過、胞飲胞飲或或吞噬吞噬和和主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)。系統(tǒng)。 （一）經(jīng)消化道吸收（一）經(jīng)消化道吸收 消化道消化道 消化腺消化腺 口腔口腔 咽咽 食管食管 胃胃 小腸小腸 大腸大腸 十二指腸十二指腸 空腸空腸 回腸回腸 盲腸盲腸 闌尾闌尾 結(jié)腸結(jié)腸 直腸直腸 大消化腺：唾液腺、胰腺、肝。大消化腺：唾液腺、胰腺、肝。 小消化腺：唇腺、舌腺、頰腺、腭腺、小消化腺：唇腺、舌腺、頰腺、腭腺、 食管腺、胃腺、腸腺。食管腺、胃腺、腸腺。 消化系統(tǒng)消化系統(tǒng) 盲腸盲腸 闌尾闌尾 直

12、腸直腸 小腸組織學(xué)結(jié)構(gòu) 小腸絨毛 外源化學(xué)物的性質(zhì)外源化學(xué)物的性質(zhì) 機(jī)體方面的影響機(jī)體方面的影響 胃腸道的蠕動(dòng)情況胃腸道的蠕動(dòng)情況 胃腸道的充盈程度胃腸道的充盈程度 胃腸道的酸堿度胃腸道的酸堿度 胃腸道中的某些物質(zhì)及菌叢胃腸道中的某些物質(zhì)及菌叢 芳香硝基化合物還原成芳香胺（致癌、致甲狀腺腫） 影響消化道吸收因素影響消化道吸收因素 是指經(jīng)消化道吸收的外源化學(xué)物是指經(jīng)消化道吸收的外源化學(xué)物 首先進(jìn)入肝臟、并可在肝臟中進(jìn)首先進(jìn)入肝臟、并可在肝臟中進(jìn) 行代謝轉(zhuǎn)化作用。行代謝轉(zhuǎn)化作用。 肝臟的首過效應(yīng)肝臟的首過效應(yīng) 肺泡生理結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)肺泡生理結(jié)構(gòu)和特點(diǎn) 不經(jīng)過肝臟的生物轉(zhuǎn)化，直接進(jìn)入體不經(jīng)過肝臟的生物轉(zhuǎn)

13、化，直接進(jìn)入體 循環(huán)而分布全身循環(huán)而分布全身 主要通過簡(jiǎn)單擴(kuò)散主要通過簡(jiǎn)單擴(kuò)散 （二）經(jīng)呼吸道吸收（二）經(jīng)呼吸道吸收 氣體、蒸氣與氣溶膠經(jīng)肺吸收的影響因素不同氣體、蒸氣與氣溶膠經(jīng)肺吸收的影響因素不同 呼吸系統(tǒng)示 意圖 呼吸道分布示意圖 肺泡和終末細(xì)支氣 肺泡和終末細(xì)支氣 管微細(xì)結(jié)構(gòu)管微細(xì)結(jié)構(gòu) 肺肺 泡泡 肺肺- -血屏障血屏障 氣態(tài)毒物的濃度氣態(tài)毒物的濃度 即毒物在吸入空即毒物在吸入空 氣中的分氣中的分 壓（或稱張力）壓（或稱張力） 氣態(tài)毒物在血液中的溶解度氣態(tài)毒物在血液中的溶解度 肺泡的通氣量和血流量肺泡的通氣量和血流量 肺泡通氣量與血流量的比肺泡通氣量與血流量的比 值稱為通氣值稱為通氣 /

14、血流比值血流比值 氣態(tài)毒物經(jīng)肺吸收的影響因素氣態(tài)毒物經(jīng)肺吸收的影響因素 粒子大小：粒子大?。簹馊苣z的直徑氣溶膠的直徑5 m者多者多 數(shù)被阻留在上呼吸道，數(shù)被阻留在上呼吸道，25 m沉積在沉積在 氣管、支氣管區(qū)域，通常只有氣管、支氣管區(qū)域，通常只有1 m 的粒子才可吸入肺泡的粒子才可吸入肺泡 水溶性：水溶性：溶解度大的易在上呼吸道吸溶解度大的易在上呼吸道吸 收，溶解度低的氣溶膠易到達(dá)肺泡被收，溶解度低的氣溶膠易到達(dá)肺泡被 吸收吸收 氣溶膠氣溶膠毒物經(jīng)肺吸收的影響因素毒物經(jīng)肺吸收的影響因素 穿透階段穿透階段：外源化學(xué)物透過皮膚：外源化學(xué)物透過皮膚 表皮，即角質(zhì)層的過程表皮，即角質(zhì)層的過程 吸收階段

15、吸收階段：由角質(zhì)層進(jìn)入乳頭層：由角質(zhì)層進(jìn)入乳頭層 和真皮，并被吸收入血和真皮，并被吸收入血 吸收方式：簡(jiǎn)單擴(kuò)散吸收方式：簡(jiǎn)單擴(kuò)散 （三）（三） 經(jīng)皮膚吸收經(jīng)皮膚吸收 皮膚組織學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖（皮膚組織學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖（1） 皮膚組織學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖（皮膚組織學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖（2） 表皮表皮 真皮真皮 皮下組織皮下組織 角質(zhì)層角質(zhì)層 透明層透明層 顆粒層顆粒層 有棘層有棘層 基底層：生成新表皮細(xì)胞基底層：生成新表皮細(xì)胞 乳頭層：輸送養(yǎng)分，含水分、彈性蛋白乳頭層：輸送養(yǎng)分，含水分、彈性蛋白 網(wǎng)狀層：含水分、彈性蛋白、膠原蛋白，提供張力網(wǎng)狀層：含水分、彈性蛋白、膠原蛋白，提供張力 環(huán)境污染物的皮膚吸收環(huán)境污染物的皮膚吸收 環(huán)境污染物環(huán)境污染物 表皮表皮毛囊、汗腺、皮脂腺毛囊、汗腺、皮脂腺 表皮角質(zhì)層表皮角質(zhì)層, 阻止阻止MW300 連接角質(zhì)層連接角質(zhì)層, , 阻止水溶性物質(zhì)阻止水溶性物質(zhì) 基底膜基底膜 血液血液 理化性質(zhì)：脂理化性質(zhì)：脂/水分配系數(shù)接近于水分配系數(shù)接近于1，易被，易被 吸收進(jìn)入血吸收進(jìn)入血 液液 皮膚血流速度和出汗?fàn)顩r皮膚血流速度和出汗?fàn)顩r 皮膚完整性：如皮膚破損，破壞表皮角質(zhì)層屏障作用，皮膚完整性：如皮膚破損，破壞表皮角質(zhì)層屏障作用， 外源化