污染物對生物的影響詳解演示文稿

污染物對生物的影響詳解演示文稿當前1頁，總共61頁。優(yōu)選污染物對生物的影響當前2頁，總共61頁。生物系統(tǒng)的各級生物學水平生物分子

細胞器

細胞

組織、器官

個體

種群

群落

生態(tài)系統(tǒng)當前3頁，總共61頁。第一節(jié)污染物在生物化學和分子水平上的影響污染物質(zhì)引起生物有機體的生化反應

防護性生化反應

保護生物體抵抗污染物的傷害

非防護性生化反應

不起保護作用當前4頁，總共61頁。一、

對生物機體酶的影響一方面在酶的催化下，進行代謝轉(zhuǎn)化；另一方面也導致體內(nèi)酶活性改變，影響酶的數(shù)量和活性。另外，有些環(huán)境污染物對酶有誘導作用。當前5頁，總共61頁。（一）酶活性的誘導能誘導酶的化合物大都屬于有機親脂性化合物，并且有較長的生物半衰期。其誘導作用是：增加酶的合成速度（轉(zhuǎn)錄）降低酶蛋白的分解當前6頁，總共61頁。1.混合功能氧化酶（MixedFunctionOxidase，MFO）

MFO是污染物在體內(nèi)進行生物轉(zhuǎn)化相Ⅰ反應過程中的關(guān)鍵酶系。混合功能氧化酶的組成：細胞色素P450、NADPH細胞色素P450還原酶、磷脂MFO引起的生物轉(zhuǎn)化的反應特征相同，但底物、產(chǎn)物的化學特性差別很大，即具有多種催化功能。當前7頁，總共61頁?；旌瞎δ苎趸复嬖谟谒械募棺祫游锖痛蟛糠值臒o脊椎動物體內(nèi)，其作用是代謝非極性的親脂性有機化合物，包括內(nèi)源性化合物和外源性化合物。當前8頁，總共61頁。從生理作用來看，MFO參與體內(nèi)的膽固醇、膽汁酸、類固醇、激素、維生素D的生物合成和代謝。從解毒作用來看，許多外源性化合物，如多環(huán)芳烴和藥物，都經(jīng)該酶系統(tǒng)代謝，形成極性較大的產(chǎn)物而易于從體內(nèi)排出。當前9頁，總共61頁。MFO作為生物標志物優(yōu)點：靈敏性高，有很好的劑量-效應關(guān)系缺點：影響因素多當前10頁，總共61頁。2.抗氧化防御系統(tǒng)酶活性氧（ReactiveOxygenSpecies）：帶有2~3個電子的分子氧還原產(chǎn)物，主要有：·OH、O2-、H2O2抗氧化防御系統(tǒng)組成：水溶性組分，如谷胱甘肽（GSH）、維生素C脂溶性組分，如維生素E、β-胡蘿卜素酶，如谷胱甘肽過氧化酶（GPx）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）當前11頁，總共61頁?；钚匝醯目刂坪拖钚匝蹩蔀榭寡趸烙到y(tǒng)控制，消除活性氧對機體的傷害作用。過量ROS使DNA鏈斷裂、脂質(zhì)過氧化、酶蛋白失活等，從而引起機體氧化應激或氧毒性。當前12頁，總共61頁。（1）超氧化物歧化酶（SOD）

2

O2

·-SODH2O2+O2

2H+當前13頁，總共61頁。超氧化物歧化酶按其所含金屬輔基不同可分：CuZnSODs：呈綠色，主要存在于機體細胞漿中；MnSODs：呈紫色，存在于真核細胞的線粒體和原核細胞內(nèi)；FeSODs：呈黃褐色，存在于原核細胞中。當前14頁，總共61頁。（2）谷胱甘肽過氧化酶（GPx）2GSH+H2O2GPxGSSG+2H2O抗氧化防御系統(tǒng)中起重要的作用

催化有機過氧化氫還原成相應的醇。2GSH+ROOHGPxROH+GSSG+H2O

在脂質(zhì)的氧化過程中起重要的作用當前15頁，總共61頁。（3）過氧化氫酶（Ct）

H2O2Ct2

H2O+O2

當前16頁，總共61頁。3.谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶（GSTs）是污染物在體內(nèi)生物轉(zhuǎn)化相Ⅱ反應過程中的重要酶，具有許多同工酶。

生理作用：與不同的親電性化合物或一些相Ⅰ代謝產(chǎn)物結(jié)合，產(chǎn)生水溶性化合物，易于排出體外，從而起到脫毒作用。當前17頁，總共61頁。（二）酶的抑制作用不可逆性抑制由于污染物與酶蛋白的活性中心功能基因不可逆性結(jié)合而引起的。如有機磷農(nóng)藥對膽堿酯酶的抑制作用。競爭性抑制非競爭性抑制

反競爭性抑制

當前18頁，總共61頁。競爭性抑制當前19頁，總共61頁。非競爭性抑制當前20頁，總共61頁。反競爭性抑制當前21頁，總共61頁。酶的抑制也可能通過污染物的中間代謝物實現(xiàn)消耗或抑制輔酶的合成與金屬輔基或激活劑結(jié)合當前22頁，總共61頁。1.ATPase有機氯農(nóng)藥增塑劑PCBsHM煉油廢水當前23頁，總共61頁。2.乙酰膽堿酯酶（AchE）對有機磷和氨基甲酸酯農(nóng)藥敏感影響脊椎動物大腦改變動物行為專一性強，可作為生物標志物當前24頁，總共61頁。3.δ-氨基乙酰丙酸脫氫酶（ALAD）血液中鉛濃度與ALAD活性抑制具有典型的劑量-效應關(guān)系，隨著血液中鉛濃度增加，ALAD活性不斷降低。由于ALAD測定方法簡單和精確，目前把ALAD作為一個敏感的指標，應用于監(jiān)測和評價鉛污染對生態(tài)系統(tǒng)的影響。當前25頁，總共61頁。4.蛋白磷酸酶催化蛋白質(zhì)的去磷酸化受微囊藻毒素的強烈抑制可作為檢測微囊藻毒素的標志物當前26頁，總共61頁。二、對生物大分子的影響污染物及其活性代謝產(chǎn)物可直接與生物大分子反應，共價結(jié)合。影響生物大分子的合成。當前27頁，總共61頁。1.對蛋白質(zhì)影響污染物對蛋白質(zhì)的影響主要表現(xiàn)在：導致蛋白質(zhì)化學損傷：

細胞膜結(jié)構(gòu)及通透性改變、影響酶的催化功能等誘導功能蛋白的產(chǎn)生：如應激蛋白和金屬硫蛋白的產(chǎn)生，這些蛋白質(zhì)產(chǎn)生可保護生物機體抵抗污染物的損害。當前28頁，總共61頁。富含半胱氨酸的短肽對二價金屬具有極強親和力，結(jié)構(gòu)高度保守當前29頁，總共61頁。2.對DNA的影響

外源性化合物及其活性代謝產(chǎn)物能引起DNA損傷，它們與DNA的相互作用過程有四個階段：形成DNA加合物；發(fā)生DNA的二次修飾；DNA結(jié)構(gòu)的破壞被固定；當細胞分裂時，外源性化合物造成的危害可導致DNA突變及其基因功能的改變。當前30頁，總共61頁。DNA損傷示意圖DNADNA+DNA紫外和放射損傷正常損傷復制DNA-X化學物質(zhì)損傷復制后修復DNA：正常DNA；DNA-X：化學結(jié)合DNA；DNA+

：異常DNA。當前31頁，總共61頁。DNA修復光修復切除修復復制后修復當前32頁，總共61頁。當前33頁，總共61頁。切除修復復制后修復當前34頁，總共61頁。DNA加合物的形成是產(chǎn)生DNA損傷最早期的作用，隨后產(chǎn)生的最重要的影響是DNA結(jié)構(gòu)的改變，如堿基置換、堿基丟失、鏈斷裂等。DNA加合物作為一項生物指標來評價環(huán)境中化學污染物的遺傳毒性的研究日益受到重視。當前35頁，總共61頁。3.脂質(zhì)過氧化自由基過氧化后果（生物膜破壞，細胞器損傷）當前36頁，總共61頁。第二節(jié)污染物在細胞和器官水平上的影響一、對細胞的影響（一）對細胞膜的影響污染物引起的膜脂過氧化作用導致細胞膜的損傷。污染物可影響細胞膜的離子通透性。污染物與細胞膜上的受體結(jié)合，干擾受體正常的生理功能。當前37頁，總共61頁。（二）對細胞器的影響1.線粒體

功能：含有多種酶，是生物代謝和能量轉(zhuǎn)換的主要場所，是真核細胞進行氧化磷酸化的部位。損傷：污染物可引起其結(jié)構(gòu)改變，從而影響線粒體的氧化磷酸化和電子傳遞功能。毒物如氯霉素等引起線粒體膜和嵴的變形；

當前38頁，總共61頁。2.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是進行激素和外源性化合物的代謝場所。光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)多種化學致癌物如黃曲霉毒素能引起核糖體脫落，導致蛋白質(zhì)合成控制的改變。當前39頁，總共61頁。3.高爾基體損傷：當內(nèi)質(zhì)網(wǎng)受損時,可發(fā)生腫脹及其他結(jié)構(gòu)的改變。4.微絲和微管損傷：細胞松弛素可切斷微絲，抑制細胞運動和收縮；如秋水仙素可分散微管,干擾紡錘體的功能。當前40頁，總共61頁。5.溶酶體功能：含有多種酸性水解酶，主要功能是進行細胞內(nèi)的消化作用，對生物大分子具有強烈的消化作用，可以消除細胞中無用的生物大分子，衰老的細胞器等。

損傷：毒物可使溶酶體損傷，使水解酶釋放出來。當前41頁，總共61頁。典型植物細胞當前42頁，總共61頁。二、對組織器官的影響（一）靶器官靶器官：污染物質(zhì)被吸收后可隨血流分布到全身各個組織器官，但其直接發(fā)揮毒作用的部位往往只限于一個或幾個組織器官，這樣的組織器官稱為靶器官。效應器官：毒作用表現(xiàn)出來的器官。蓄積器官：毒物在體內(nèi)的蓄積部位。當前43頁，總共61頁。三個器官間的關(guān)系靶器官不一定是效應器官；靶器官也不一定是蓄積器官；例：放射性碘、鎘、甲基汞、有機磷農(nóng)藥、DDT、大氣中的鉛。當前44頁，總共61頁。（二）對組織器官的影響對植物，表現(xiàn)為葉面出現(xiàn)點、片傷害斑，造成葉、蕾、花、果實等的脫落。對動物，以重金屬污染為例。鉛可損害造血器官和神經(jīng)系統(tǒng)，影響造血和運動、感覺等；鎘可損害肝臟、腎臟，導致骨痛??；Hg影響神經(jīng)系統(tǒng)。當前45頁，總共61頁。第三節(jié)污染物在個體水平上的影響對植物主要變現(xiàn)為生長減慢、發(fā)育受阻、失綠黃化、早衰等。對動物主要表現(xiàn)為死亡、行為改變、繁殖下降、生長和發(fā)育抑制、疾病敏感性增加、代謝率變化。當前46頁，總共61頁。一、死亡衡量死亡的指標死亡率：死亡比例的大小，為評價污染物毒性大小的生物學指標。致死劑量（LethalDose）或致死濃度（LethalConcentration）：能引起動物死亡的污染物的劑量或濃度。半數(shù)致死劑量（LD50）或半數(shù)致死濃度（LC50）：能引起50%的動物死亡的污染物的劑量或濃度。當前47頁，總共61頁。影響致死效應的主要因素：污染物的種類及其物理化學性質(zhì)；生物的種類；作用的時間、水質(zhì)條件，如溫度、硬度、溶解氧等；多種污染物的綜合作用。當前48頁，總共61頁。二、對行為的影響行為毒性（BehavioralToxicity）的概念指一種污染物或其他因素（如溫度、光照、輻射）使得動物一種行為超過正常變化的范圍。水環(huán)境污染可影響的生物行為：回避行為、捕食行為、警惕行為、學習行為、社會行為

當前49頁，總共61頁。對鳥類行為的影響有機磷農(nóng)藥可影響鳥的神經(jīng)系統(tǒng)，導致鳥的平衡和協(xié)調(diào)性的損害。受污染的鳥類還可表現(xiàn)出對領(lǐng)地的失控和不能照顧后代。當前50頁，總共61頁。三、對繁殖的影響對動物而言，主要表現(xiàn)為：產(chǎn)卵（仔）數(shù)、孵化率、幼體存活率下降以及繁殖行為變化等。有機磷農(nóng)藥影響鳥類精子數(shù)量，而有機氯農(nóng)藥如DDT、PCB以及重金屬汞和鋁可導致鳥類蛋殼變薄。當前51頁，總共61頁。環(huán)境激素（EnvironmentalEndocrineDisrupters）環(huán)境中存在一些天然物質(zhì)和人工合成的環(huán)境污染物具有動物和人體激素的活性，這些物質(zhì)能干擾和破壞野生動物和人內(nèi)分泌功能，導致野生動物繁殖障礙，甚至能誘發(fā)人類重大疾病，這些物質(zhì)被稱為環(huán)境激素。當前52頁，總共61頁。當前53頁，總共61頁。環(huán)境激素類型天然雌激素和合成雌激素植物雌激素具有雌激素活性的環(huán)境化學物質(zhì)當前54頁，總共61頁。類型a.天然雌激素和合成雌激素天然雌激素：17-β雌二醇、孕酮和睪酮合成激素：二甲基已烯酚、已烷雌酚b.動物和植物雌激素由植物產(chǎn)生，并具有弱激素活性的化合物，以非甾體結(jié)構(gòu)為主。豆科植物、茶和人參等。動物如鹿茸、鹿血、海狗腎、海馬當前55頁，總共61頁。具有雌激素活性的環(huán)境化學物質(zhì)如殺蟲劑；多氯聯(lián)苯（PCBs）和多環(huán)芳烴（PAHs）；二惡英或類似物；非離子表面活性劑中的烷基酚化合物（洗滌劑、油漆、殺蟲劑和化妝品）；塑料添加劑，如鄰苯二甲酸酯；食品添加劑（抗氧化劑），如丁苯、丁化羥基回香醚；工業(yè)廢水和生活污水。當前56頁，總共61頁。環(huán)境激素危害當環(huán)境激素進入人體時，會讓人體內(nèi)的內(nèi)分泌系統(tǒng)誤認為是天然荷爾蒙，而加以吸