環(huán)境生物學(xué)南開大學(xué)第四章污染物的生物效應(yīng)檢測課件

環(huán)境生物學(xué)第四章

污染物的生物效應(yīng)檢測

一、生物測試（Bioassay）的定義及特點(diǎn)1、定義：系統(tǒng)地利用生物的反應(yīng)，測定一種或多種污染物或環(huán)境因素單獨(dú)或聯(lián)合存在時，所導(dǎo)致的影響或危害。2、特點(diǎn)：長期、綜合

第一節(jié)生物測試及方法

3、生物測試的結(jié)果可表明（以水環(huán)境為例）：環(huán)境狀況對水生物的適合度（最適、耐受、生存）環(huán)境因素的作用強(qiáng)度環(huán)境因素對毒物的影響毒物對受測生物的毒性水生物對污染物的敏感性廢水處理的效果污染物允許排放量有關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和排放許可的驗(yàn)證

第一節(jié)生物測試及方法第一節(jié)生物測試及方法

三、受試生物1、應(yīng)滿足的條件: 1）對毒物或因子敏感 2）分布廣泛、易得 3）重要生態(tài)學(xué)價值 4）實(shí)驗(yàn)室易養(yǎng) 5）生物學(xué)背景清楚 6）生物反應(yīng)能被測定，可標(biāo)準(zhǔn)化7）與人類有一定聯(lián)系第一節(jié)生物測試及方法2、還應(yīng)考慮到受試生物的個體大小和生活史的長短，以前是否有過接觸待測試物等異常情況。四、生物測試的標(biāo)準(zhǔn)化影響生物測試結(jié)果的因素：1、受試生物2、實(shí)驗(yàn)條件3、不同的實(shí)驗(yàn)室第二節(jié)一般毒性實(shí)驗(yàn)

一、基本概念1、毒物（toxicant、poison、toxicsubstance)一定條件下，較小劑量即可引起不良生物反應(yīng)的外來化學(xué)物質(zhì)。2、中毒——毒效應(yīng)生物體受到毒物作用引起功能或器質(zhì)性改變后出現(xiàn)的疾病狀態(tài)稱中毒。3、無損害作用：可逆的生物學(xué)變化，不引起機(jī)體形態(tài)、生長發(fā)育和壽命的改變。第二節(jié)一般毒性實(shí)驗(yàn)二、常用毒性參數(shù)

1、致死劑量（或致死濃度）：LD或LC表示一次染毒后，在一定時間內(nèi)引起受試動物死亡的劑量或濃度。絕對致死劑量或濃度：LD100或LC100半致死劑量或濃度：LD50或LC50最小致死劑量或濃度：MLD或MLC最大耐受劑量或濃度：LD0或LC0?第二節(jié)一般毒性實(shí)驗(yàn)

2、無作用劑量（NOED）隨實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)而變化（降低）最大無作用劑量（MNEL）最小有作用劑量（MEL）3、毒作用帶：一種根據(jù)毒性和毒性作用特點(diǎn)綜合評價外來物危險性的指標(biāo)。是對LD50的補(bǔ)充。 急性毒作用帶 慢性毒作用帶

第二節(jié)一般毒性實(shí)驗(yàn)4、半效應(yīng)濃度：在一定時間內(nèi)，引起50%受試生物的某種效應(yīng)變化的濃度。只有同種效應(yīng)才能比較。5、半數(shù)抑制濃度：常用于對生長速率和活性的抑制。6、毒物單位與分級： mg/L,mg/kg,mg/m2

分級：按急性毒性，人為分級。與染毒方式有關(guān)。第二節(jié)一般毒性實(shí)驗(yàn)四、亞急性與慢性毒性試驗(yàn)

必要性：機(jī)理探討、敏感指標(biāo)、多指標(biāo)、綜合性指標(biāo)、特殊性指標(biāo)、敏感階段、NOEC

應(yīng)用系數(shù)（AF）：慢性毒效應(yīng)與急性毒效應(yīng)的關(guān)系?？梢酝扑懵远拘?yīng)值

五、蓄積毒性試驗(yàn)

1。試驗(yàn)方法 2。劑量蓄積與效應(yīng)蓄積第三節(jié)生物的分子和細(xì)胞水平檢測一、生物（學(xué)）標(biāo)志物（biomarker）

1、概念：化學(xué)污染物導(dǎo)致生物有機(jī)體的生物化學(xué)和生理學(xué)的改變，這些改變運(yùn)用于監(jiān)測和評價污染物的暴露及其效應(yīng)則稱為生物標(biāo)志物。2、分類：作用：暴露生物標(biāo)志物（Exposurebiomarker）效應(yīng)生物標(biāo)志物（Effectbiomarker）復(fù)合生物標(biāo)志物效應(yīng)：行為、生理、生化第三節(jié)生物的分子和細(xì)胞水平檢測

3、特異性生物標(biāo)志物的特異性差異很大，高度特異性和非特異性生物標(biāo)志物在化學(xué)品危害的監(jiān)測和評價中都有應(yīng)用價值。4、基本原則：指示性、敏感性、特異性5、在監(jiān)測和評價中的應(yīng)用：預(yù)警作用6、局限性：相對復(fù)雜、生態(tài)相關(guān)性低第三節(jié)生物的分子和細(xì)胞水平檢測二、測定方法

1、DNA加合物a、免疫法b、熒光法c、32P—后標(biāo)記法2、蛋白加合物3、代謝酶活性a、乙酰膽堿酯酶（AChE）b、腺三磷酶（ATPase）

第三節(jié)生物的分子和細(xì)胞水平檢測

4、酶誘導(dǎo)（濃度+活性） a、MFO(ELISA) b、GST5、抗氧化酶系統(tǒng)a、過氧化氫酶（Ct）b、谷胱甘肽過氧化酶（GPx）作業(yè)2：查資料，上述檢測方法的實(shí)例研究，每人準(zhǔn)備10分鐘的介紹（ppt形式）。

第四節(jié)生物三致效應(yīng)檢測一、致突變效應(yīng)（一）基本概念1、基因突變（GeneMutation）只涉及染色質(zhì)的一部分改變，不能用光學(xué)顯微鏡直接觀察。 誘變(inducedmutation):外來因子作用下的突變。2、染色體畸變（ChromosomeAberration）染色體數(shù)目、結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，可以用光學(xué)顯微鏡直接觀察。

第四節(jié)生物三致效應(yīng)檢測

第四節(jié)生物三致效應(yīng)檢測二、致畸效應(yīng)

1、致畸作用（Teratogenesis）致畸物通過母體作用于胚胎而引起胎兒畸形的現(xiàn)象稱為致畸作用。2、致畸作用的毒理學(xué)特點(diǎn)a、不同發(fā)育階段敏感性不同b、不同發(fā)育階段畸形不同c、種屬差異明顯d、致畸作用帶較窄第四節(jié)生物三致效應(yīng)檢測

3、化學(xué)致畸作用機(jī)理a、突變引起胚胎發(fā)育異常b、對細(xì)胞生長分化比較重要的酶類受到抑制c、母體正常代謝過程被破壞d、致畸物干擾細(xì)胞分裂過程第四節(jié)生物三致效應(yīng)檢測三、致癌效應(yīng)

1、癌的定義：細(xì)胞自主生長，不斷分裂形成危害機(jī)體的腫塊（惡性腫瘤）。 特點(diǎn)：自主分裂、可移植、退行發(fā)育、膜異?；瘜W(xué)2、致癌機(jī)理物理：射線生物：病毒

細(xì)胞癌變學(xué)說： 體細(xì)胞突變 細(xì)胞分化失常

第四節(jié)生物三致效應(yīng)檢測

3、發(fā)展階段：a、引發(fā)階段b、促長階段c、浸潤和轉(zhuǎn)移階段浸潤：癌細(xì)胞分泌毒素，侵蝕和破壞體內(nèi)各種組織和器官。轉(zhuǎn)移：癌細(xì)胞從初生腫瘤中離散，隨血液循環(huán)向全身擴(kuò)散。

第四節(jié)生物三致效應(yīng)檢測

7、“三致”作用的比較第五節(jié)微宇宙法一、微宇宙法（Microcosm）

是研究污染物在生物種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)和生物圈水平上的生物效應(yīng)的一種方法，又稱為模型生態(tài)系統(tǒng)法（ModelEcosystem）。微宇宙可分為自然微宇宙和人工微宇宙。 1。標(biāo)準(zhǔn)化水生微宇宙（含沉積物） 人工 2。燒杯水生微宇宙（只有水體） 人工

3。室外水生微宇宙（中宇宙） 人工、自然 4。柱狀土壤微宇宙