第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性§1、物质通过生物膜的方式一、生物膜的结构1．膜孔滤过直径小于膜孔的水溶性物质，可借助膜两侧静水压及渗透压经膜孔滤过。2．被动扩散脂溶性物质从高浓度侧向低浓度侧、即顺浓度梯度扩散通过有类脂层屏障的生物膜。扩散速率服从费克定律：3．被动易化扩散有些物质可在高浓度侧与膜上特异性蛋白质载体结合，通过生物膜，至低浓度侧解离出原物质。这一转运称为被动易化扩散。4.主动转运在消耗一定的代谢能量条件下，一些物质可在低浓度侧与膜上高度特异性蛋白载体结合，通过生物膜，至高浓度侧解离出原物质。这一转运称为主动转运。5.胞吞和胞饮少数物质与膜上某种蛋白质有特殊亲和力，当其与膜接触后，可改变这部分膜的表面张力，引起膜的外包或内陷而被包围进入膜内，固体物质的这一转运称为胞吞，而液态物质的这一转运称为胞饮。三、污染物质在机体内的转运二、分布三、排泄四、蓄积§2污染物质的生物富集、放大和积累一、生物富集水生生物富集速率方程为：生物浓缩系数：t→∞二、生物放大三、生物积累当dci/dt=0时，有：§3污染物质的生物转化一、微生物微生物是指所有形体微小，用肉眼无法看到，须借助于显微镜才能看见的，单细胞或个体结构简单的多细胞，或无细胞结构的低等生物的统称。微生物的特点：（1）个体小；（2）分布广、种类繁多；（3）繁殖快；（4）易变异1、微生物的分类原核细胞型微生物：主要是细菌，仅有原始核，核膜与核仁未分化，缺乏细胞器真核细胞型微生物：藻类、原生动物和真菌等，细胞内有完整的细胞器非细胞型微生物：如病毒，不具有细胞结构。1）细菌-原核生物，单细胞2）真菌真核细胞：细胞核发育完善，有定形的细胞核（核仁、染色体等），有明显的核膜，有特异的细胞器，进行有丝分裂。在环境中，真菌最重要的功能是分解木材及其它植物的纤维素。3）藻类：真核生物（除蓝藻外），单细胞或多细胞或群体，大小和结构差异很大。通过无机养料和光合作用，把二氧化碳转化为有机物质。2）自养生物和异养生物：自养细菌：利用二氧化碳或含碳酸根的物质为碳源。如披毛菌可在NH4Cl、磷酸盐、CO2、和固体FeS中生长。由下面反应获得能量：异养细菌：有机物为细菌提供能量并作为碳源。异养细菌普遍存在，可分解和降解有机物。3）需氧和厌氧细菌：需氧细菌：氧作为电子受体：厌氧细菌：硫酸根、硝酸根、CO2等作为电子受体：兼性细菌：2、细菌增殖动力学生长曲线的各个时期:停滞期--少量细菌刚接入一定量的新鲜液体培养基中，需要有一个适应过程（产生适应酶）。对数期（指数期）--细菌数以几何级数增加，在生长曲线上呈直线关系。静止期--细菌总数达到最大，新生数与死亡数大致相等，保持动态平衡。衰老期--营养物质被耗尽，细菌进入内源呼吸阶段。3、污染物生物降解的动力学2）双曲线定律：Monod方程:微生物生长与底物利用速度微生物的增长速度与底物的降解速度有一个比例关系：BOD曲线可用以表征水中细菌的需氧动力学过程。--CBOD：碳化需氧量--NBOD：硝化需氧量；--BODuorBOD20:最终生化需氧量例：有一个水样含200mg/L硝基丙烷（C3H7NO2)。计算该水样的BOD、CBOD和NBOD。解:水中硝基丙烷按以下三个步骤发生生物氧化：1.总BOD：3+1.5+0.5=5mol(O2)/mol(C3H7NO2)相当于5X32=160g(O2)/mol(C3H7NO2)§4酶第二，酶催化效率高。例如，蔗糖酶催化蔗糖水解的速率较强酸催化速率高2×1012倍。0℃时过氧化氢酶催化过氧化氢分解的速率高于铁离子催化速率1×1010倍。一般，酶催化反应的速率比化学催化剂高107一1013倍。第三，酶催化需要温和的外界条件。酶催化作用一般要求温和的外界条件，如常温、常压、接近中性的酸碱度等。酶按照成分：单成分酶：只含有蛋白质，如脲酶、蛋白酶。双成分酶：除含蛋白质外，还含有非蛋白质部分，前者称酶蛋白，后者称辅基或辅酶。在双成分酶催化反应时，一般是辅酶起着传递电子、原子或某些化学基团的功能，酶蛋白起着决定催化专一性和催化高效率的功能。因此，只有双成分酶的整体才具有酶的催化活性，而当酶蛋白与辅酶经分离后各自单独存在时则均失去相应作用。二、酶反应机理(反应动力学)——中间产物学说Michaelis&Menten提出的中间反应学说：米氏常数Km的含义：（1）当V=Vmax/2时，Km=S，故它是反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度；（2）Km=(k2+k3)/k1，表示酶与底物的反应完全程度，Km越小，表明酶与底物的反应越趋于完全，Km越大，表明酶与底物的反应越不完全。二、若干重要